电弧炉炼钢流程知识介绍

电炉炼钢在流程中的功能是:以一定的速率将原料加工成成分和温度都合格的钢液。就当前一般的工程技术水平而言, 电炉炼钢工序在流程中的主要特征有两点:

　　(1) 电炉炼钢过程是间歇性操作, 冶炼周期约为60 min , 为保证连铸工序实现多炉连浇, 电能和化学能、物理能的输入应与之匹配。进一步提高生产速率, 冶炼周期有低于50 min 甚至45 min 的趋势。然而冶炼周期的缩短使通电时间相应缩短、非通电时间所占比例增大, 这对电源能力的利用是不合理的。按目前发展的趋势, 可以看见将余热充分利用和实现连续炼钢的苗头。在当前, 每座电炉每年出钢次数应为7000 ～ 10 000 次, 即单位炉容的利用系数或年生产速率为(0. 7 ～ 1. 0)万t /(t a);

　　(2) 电炉炼钢提供的合格钢水是保证下游各工序高效、流畅运行的物质基础, 电炉炼钢的生产率应与热轧生产率相匹配。在60 ～ 70 年代, 长型材的热连轧机组的生产率约为30 万t /a , 若电炉炼钢的年生产速率为0. 5 万t /(t a), 相应的电炉容量为60t 。当前长型材热连轧机组的生产率已提高至(70 ～80)万t /a , 相应的电炉容量应为70 ～ 100 t 。单流的薄板坯连铸连轧流程生产率为(100 ～ 120)万t /a ,炼钢电炉的容量可取120 ～ 150 t 。

　　热连轧生产率达到200 万t /a 以上, 炼钢电炉容量将超过200 t , 由于电炉变压器、石墨电极等技术条件所限, 已不合理, 故热轧宽带企业不宜配用电炉炼钢(此外还应考虑废钢原料中金属残余元素对板带材质量的不利影响)。

　　电炉炼钢与流程上游工序的匹配

　　(1) 如前所述, 传统的电炉炼钢使用废钢为主要原料, 配入10 %～ 15 %的生铁块以保证一定的配碳量。一般说来, 常温(25 ℃)的废钢原料所具有的物理热很少。在吹氧助熔的条件下, 冷炉料产生的化学热量也不多, 冶炼过程需要外界大量的热能。

　　根据我国近年来各种统计数据, 电炉炼钢工序(包括精炼、连铸及车间辅助项目)能耗为250 ～ 300kg , 略高于国际钢铁协会IISI 的结果。

　　(2) 使用不同比例的热铁水作为原料, 电炉炼钢工序取得了明显的效益, 其主要原因是热铁水是具有很高的物理热和化学热的载能体, 且成本较低。将电炉炼钢置于流程之中, 不难看出热铁水所携带的物理热和化学热来自于前道高炉炼铁工序。根据一些企业300 ～ 380 m3 高炉的实际数据计算, 生产1 t 热铁水, 高炉炼铁工序的能耗是377 kg , 折合3080 kW h / t 。

　　考虑烧结、球团和焦化等工序, 折合到每吨热铁水的能耗是500 ～ 550 kg /t , 即4084 ～ 4493kW h / t , 而热装铁水带到电炉炼钢过程中的物理热和化学能共计只有600 ～ 650 kW h / t 。

　　(3)目前国内电炉配加热铁水的比例为25 %～30 %。按年产100 万t 钢计, 需铁水30 ～ 35 万t /a 。取高炉利用系数为3 t /(m3 :d), 所配高炉容积为300 ～ 350 m3 。

 　(4) 直接还原铁的使用。使用直接还原铁为电炉炼钢提供纯净铁源是近年来国际上重要的发展方向。世界范围内各种直接还原铁的产量自1990 年以来已增加了1 倍多, 近年来产量已超过4 000 万t /a , 与电炉钢产量之比大约为15 %, 已成为电炉炼钢重要的铁源 。

　直接还原铁的生产技术进步很快, 特别是w(C)接近2 %的热压块(HBI), 为电炉炼钢提供了高密度、高化学能的纯净铁源。在世界范围内直接还原铁的生产技术以气基法为主流, 气基法在直还铁生产量中占了90 %。然而, 我国天然气缺乏, 优质铁矿较少, 资源限制了直接还原铁生产技术的发展。当前, 国内最大的直接还原铁生产厂属天津钢管有限公司, 每吨直接还原铁的能耗约为900 ~ 1 000kg 。