我国节能电弧炉技术的发展

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钢铁行业节能减排先进适用技术指南

钢铁行业节能减排先进适用技术指南随着环境污染和能源消耗问题日益严重，钢铁行业的节能减排已成为行业发展的一大趋势。

为了实现钢铁行业的可持续发展，必须采用先进的适用技术来实现节能减排。

本文将介绍一些钢铁行业中常用的先进适用技术。

1.高温再利用技术高温再利用技术是指将高温气体和废料利用起来，使其能够为冶炼过程提供能量和原料。

在钢铁制造过程中，存在大量高温的废热和高温气体，这些热能和气体可以通过高温再利用技术转化为可再利用的能源。

利用高温气体和废热可以节约钢铁制造过程中的耗能，并且降低碳排放。

2.新型炼铁技术新型炼铁技术是指采用新型设备和工艺来进行钢铁制造过程。

这种新型技术能够在加热和冷却等方面节约大量热能，并且能够减少污染物的排放，从而变得更加环保和节能。

3.电弧炉技术电弧炉技术是一种用电弧加热和熔化废钢铁制造钢铁的技术。

这种技术能够实现废钢铁循环利用，减少钢铁制造中的浪费，从而达到节能减排的目的。

与传统的炼钢方法相比，电弧炉技术具有更高的效率和更小的环境污染。

4.CO2回收技术CO2回收技术是指将CO2收集和利用起来，使得它能够为其他生产过程提供能源。

钢铁制造过程中，产生了大量的CO2，这些二氧化碳可以通过回收技术收集和利用。

回收的CO2可以用于生产化学品、燃料和水泥等，在减少钢铁制造过程中的排放的同时，也能够为其他生产过程提供能源。

5.绿色钢铁制造工艺绿色钢铁制造工艺是指采用环保的设备和工艺来进行钢铁制造。

这种工艺能够减少废水、废气和废固体的排放，同时能够最大程度地保护环境。

绿色钢铁制造工艺利用现代化的生产设备来减少工艺中的能耗，达到节能减排的目的。

总之，钢铁行业在实现可持续发展的过程中，必须积极采用先进的适用技术。

这些技术包括高温再利用技术、新型炼铁技术、电弧炉技术、CO2回收技术和绿色钢铁制造工艺等。

通过采用这些技术，钢铁行业可以有效地减少能源消耗和环境污染，实现节能减排的目标。

电弧炉炼钢发展历史及前景1

电弧炉炼钢工艺与设备
绪论电炉炼钢及其发展
电炉是采用电能作为热源进行炼钢的炉子的统称。按电能转换热能方式的差异，电炉可分为：电渣重熔炉—利用电阻热；感应熔炼炉—利用电磁感应；电子束炉—依靠电子碰撞；等离子炉—利用等离子弧；电弧炉—利用高温电弧，不包括加热炉、热处理炉等。
电炉流程与转炉流程比较，具有以下特点：

①电炉流程投资省，占地面积小，建设周期短； ②资源问题：随着国民经济的发展，铁矿石、焦煤等资源将日益匮乏，而废钢资源则会不断积累，因此从长远看电炉流程具有优势； ③环保问题：电炉流程产生的CO2、NOx、 SOx等有害气体量较高炉-转炉流程少；

三. 电炉炼钢的优势

目前我国高附加值优质产品，也就是能盈利的电炉钢品种包括： a)转炉流程不适合生产的高合金钢、高温合金、大型铸锻件用钢； b)转炉流程能够生产但目前在国内产量还是不大的一些合金钢钟，如轴承钢、齿轮钢、弹簧钢等； c)过去仅能用转炉流程生产的、现代电炉流程也能生产的一些品种，如高附加值的板材（薄板、中板、厚板）； d)优质碳素钢（特别是中、高碳钢）和低合金钢（包括使用量很大的螺纹钢）。
世界粗钢总量与电炉钢产量
时间总钢产/ 亿吨电炉钢比 /%
197 0 6.0 14.2
198 0 7.16 22.0
199 0 7.7 27.5
200 0 8.47 33.8
200 2 9.03 34.5
200 3 9.63 35
200 4 10.6 36
即2000前一直在7.0～8.5亿间徘徊， 2002、2004 年才分别突破9、10亿吨，2005年达到11.07亿吨。
由钢产量与产品结构变化看电炉发展

独家专题：电弧炉炼钢技术进展

独家专题：电弧炉炼钢技术进展专题建设短流程炼钢⼯艺标准体系促进⾏业规范发展1 我国电弧炉炼钢现状1.1现状废钢及电能价格⾼、转炉⽣产成本低的双重压⼒，2003-2016年间，国内电炉钢⽐逐年下降，从17.6%下降到6%左右，2016年我国电弧炉钢产量约为5000万吨，2016年电弧炉加铁⽔的⽐例平均达到50%以上。

2017年，地条钢被取缔，国内废钢资源释放，有利于电炉钢的⽣产，产量反弹提⾼，2018年和2019年电炉钢产量达到约1亿吨，铁⽔⽐例降到30%左右。

随着废钢利⽤产业链的完善，废钢分选及配料⽔平迅速提⾼，给以废钢为主要原料的电弧炉短流程炼钢带来了发展机遇。

1.2我国电弧炉炼钢发展⾯临的挑战◆与国外电弧炉相⽐，国内电弧炉长期以来⼀直是以⽣产特殊钢为主，但近期电弧炉⽣产普通建材的企业在增加。

随着制造业对特钢质量要求的提⾼，需完善现有电弧炉炼钢⼯艺及装备条件；◆使⽤废钢时，如何控制有害及残余元素，⽣产⾼质量钢材，成为亟待解决的问题；◆为保证⾼品质钢的冶炼要求，特钢企业短期内加铁⽔冶炼还将持续，配加直接还原铁还有⼀段较长的路要⾛；◆P、S、N、H及残余元素去除，是电弧炉⾼品质钢冶炼需解决的难题，涉及到整个全废钢电弧炉炼钢流程；◆降低全废钢条件下的⽣产成本、提⾼能源效率、实现环境友好及智能化冶炼等将是电弧炉冶炼的研究重点。

2 电弧炉炼钢流程⽣产技术理念的变化近些年，在原料结构、能源结构、钢中夹杂物控制等⽅⾯，电弧炉炼钢流程⽣产技术理念也发⽣了明显变化，详细变化情况如表1所⽰。

3 不同原料结构冶炼指标在新的⽣产技术理念指导下，电弧炉原料结构变化多样，物料平衡和能量平衡计算仍然是科学基础，技术指标是其效果的体现，不同原料条件的冶炼指标情况如表2所⽰。

4 电弧炉炼钢单元技术的发展4.1强化供能1）合理化供电合理的电⽓运⾏制度是电弧炉炼钢最基本的保障，不仅对操作顺利很必要，⽽且也有助于降低电耗、电极耗损和耐⽕材料侵蚀，缩短冶炼周期，还能取得良好的节能降耗效果。

电弧炉炼钢节能技术的发展

ｕｉｉａｉｎ．ｔｌｚｔｏ
ＫｅｒｓＥｙｗｏｄ：ＡＦ；ｓｅｍａｉｇｅｅｇａｉｇ；ｄｖｌｐｎｔｌｋｎ；ｎｒｓｖｎｅｙｅｅｏｍｅｔ
近年来，我国电弧炉炼钢生产技术发展迅速，电弧
１电弧炉炼钢技术的发展
业所采用的主要节能技术。
关键词：电弧炉；炼钢；节能；发展中图分类号：Ｔ７８１Ｆ４．４文献标识码：Ａ文章编号：１０ —６９２０）６００—３０２１３（０７０ —０５０
ＤｅｌｖｅｏｐｍｅｎＥｎｅｇｙＳａｎｇＴｅｈｎｏｌｇｉｓｏｆＥＡＦｅｍａｎｎｔｏｒｖｉｃｏｅＳｔｅｌｋｉｇＬｌＲｕｚｏ，ＹＵｉｎ，ＧＡＯｉｔｏ，ＣＨＥＵｎ— ａＪａＪｎ—ａＮＹｕ
先后出现了水冷炉壁、超高功率电弧炉、电脑自动监视
系统、泡沫渣、水冷炉盖、炉底出钢等技术；１８９５～１９９０
表ｌ近３０年来国际电炉炼钢技术的发展概况
年又出现了偏心炉底出钢、废钢预热、直流电弧炉等技
收稿日期：２０ —９３；回日期：０７１—３０７０—０修２０—０２
作者简介：刘润藻（９６）１５一，男，北京人，高级工程师，从事电
炉炼钢研究工作．
［５２］邓［６２］吴
利，谭天伟，王
芳．脂肪酶催化合成生物柴油的研
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
究［］生物工程学报，２０，ｌ（）７１１Ｊ．０３９１：９ —０．虹，宗敏华，娄文勇．无溶剂系统中固定化脂肪酶催化废油脂转酯生产生物柴油［＿Ｊ催化学报，２０，２（１：］０４５１）

国内外电炉炼钢技术现状与发展趋势

国内外电炉炼钢技术现状与发展趋势国内外电炉炼钢技术现状与发展趋势一、引言电炉炼钢是一种利用电能将废钢或铁合金加热至熔化状态，通过冶金反应调整成分和温度，最终得到所需钢种的工艺。

随着环保意识的增强和资源回收利用的重要性日益凸显，电炉炼钢技术逐渐成为全球钢铁行业的主要生产方式之一。

本文将从国内外电炉炼钢技术的现状和发展趋势两个方面进行详细阐述。

二、国内电炉炼钢技术现状1. 传统电弧炉技术传统电弧炉是最早应用于电力冶金领域的一种设备。

其特点是操作灵活、生产周期较短、投资成本相对较低等优点。

然而，由于其使用废钢作为原料，含有大量杂质，因此产生了较多的废渣和污染物排放问题。

2. 高性能电弧炉技术为了解决传统电弧炉存在的问题，国内钢铁企业开始引进和研发高性能电弧炉技术。

这些技术包括离心喷吹、氧气增氧、自动控制系统等，能够提高炉温控制精度、减少杂质含量，并降低能耗和排放。

3. 感应加热电炉技术感应加热电炉是一种利用感应电流产生的涡流加热原理进行钢水加热的设备。

其优点是加热速度快、温度均匀性好、能耗低等。

目前，国内一些大型钢铁企业已经开始采用感应加热电炉进行生产。

三、国外电炉炼钢技术现状1. 电弧顶吹转底吹技术欧洲一些先进的钢铁企业采用了电弧顶吹转底吹技术，即在高温下通过底部喷吹气体将冶金反应进行到底部。

这种技术可以提高冶金反应效率，减少杂质含量，并且可以利用多种原料进行冶金。

2. 水冷壳体技术美国的一些电炉炼钢企业采用了水冷壳体技术，通过在电炉壳体内部设置水冷设备，有效降低了电炉温度，减少了能耗，并且延长了设备寿命。

四、国内外电炉炼钢技术发展趋势1. 环保型电炉技术随着环保意识的增强，国内外钢铁企业开始重视电炉炼钢过程中的排放问题。

未来的发展趋势将是开发和应用更加环保的电炉技术，减少废气、废水和固体废弃物排放。

2. 智能化控制系统随着信息技术的快速发展，智能化控制系统在电炉炼钢领域得到了广泛应用。

未来的发展趋势将是进一步提高控制精度和自动化程度，实现智能化生产。

钢铁冶炼中的电弧炉熔炼技术

钢铁冶炼中的电弧炉熔炼技术钢铁是现代工业的基础材料之一，其应用广泛，被运用于建筑、制造、汽车制造、航空等领域。

在钢铁生产过程中，冶炼技术的进步对钢铁品质和生产效率的提高起着至关重要的作用。

而电弧炉熔炼技术作为钢铁冶炼的一种先进技术，由于其高效率、低成本等优点，在现代钢铁冶炼工业中已成为主流。

电弧炉熔炼技术是一种将废旧钢材、废钢料和矿石等铁原料直接熔炼成新钢材的技术。

相比传统钢铁冶炼技术，电弧炉熔炼技术不需要过多的预处理工作，能够有效地回收废钢和废料，可以大大降低生产成本，同时熔炼的新钢材品质也更为优异。

电弧炉熔炼技术是利用电弧放电的高温高压作用将原料熔化，再通过加入不同的合金元素和杂质来调整质量，最终获得钢铁坯料。

具体而言，熔炼的过程是将铁原料放置在电极之间，然后将电极启动电弧放电，放电过程中产生的高温可以使原料熔融，并在熔融的过程中控制加入不同的元素和调整温度和成分，以获得高强度、高硬度和高韧性的钢材。

电弧炉熔炼技术的优点在于它的高效率和低成本。

除了可以回收大量的废弃物和废料外，电弧炉还可以根据需要调整温度和成分，以生产不同质量的钢材。

此外，电弧炉熔炼还可以通过适当的控制工艺参数和操作过程来减少钢材中的空泡和杂质，最终获得更高品质的钢材。

然而，与传统钢铁冶炼技术相比，电弧炉熔炼技术在一些方面还存在一些局限性。

首先，电弧炉熔炼工艺中需要大量的电能和电极材料，这也意味着生产成本相对较高。

其次，在工艺参数的选择和加热的过程中，误操作可能导致不必要的损失，影响钢材的质量。

另外，电弧炉还存在噪声和气味等环境污染问题，这些也是需要解决的难题。

对于电弧炉熔炼技术的未来发展，一方面，随着环保意识的不断提高，人们对于电弧炉对环境的负面影响也越来越关注。

因此，电弧炉的生产过程需要更加精细化和规范化，以避免污染环境。

另一方面，通过相关的技术创新，电弧炉的生产成本可以不断下降，比如大规模应用新型节能高效电极或者减小生产过程中的能量消耗。

电弧炉炼钢绿色及智能化技术分析研究

综上所述，绿色化及智能化技术在电弧炉炼钢行业具有非常重要的意义，科学的绿色生产技术及精准度高的智能化检测与控制技术是今后电弧炉炼钢技术主要的发展方向。在对现存的智能化关键技术、电弧炉炼钢绿色化技术进行不断改进的同时，我们还应该积极探索先进的全流程的电弧炉炼钢，在实现高效工作的同时，还能实现更好的节能减排效果，对环境的保护力度进一步提升，这都是今后重要的发展方向。
所谓的电弧炉炼钢指的是在相应的时间内控制适宜的温度，控制温度不仅仅需要控制熔池表面温度，还应该具有控制熔池内部温度。由于我们需要在高温下开展电弧炉炼钢，且具有恶劣的环境状况，难以准确到位的进行连续性的测试。所以 Simetal RCB Temp 测温系统由 SIEMENS VAI 研制的过程中，即使在关闭电弧炉通电和炉门的时候，
随着国家经济水平的提高，国家的综合国力也增加了，伴随而来的还有人们生活水平的提高，人们口袋里富裕了自
种智能算法的模型开始在该领域内使用，开始出现多种计算模型，但是在计算“黑箱计算模型”的时候，对数据的生成比较依赖，指导生产工艺的模式缺失，导致选择样本比较困难、计算程序繁琐。
北京科技大学在研究的过程中凭借着检测分析炉气手段、钢液温度测量模式等措施，就电弧炉炉气温度、构成结构、流量等元素展开了连续性的跟踪性监测，在这个基础上构建起了基于物质衡算的脱碳指数 - 积分混合模型、分析炉气成分指数、钢液终点温度智能神经网络预报模型，这些数据和模型可以对于脱碳放热、电弧炉脱磷等质量几种因素是计算历程实时性开展的关键，也就意味着通过此维度能够对电弧炉内钢液的成分、比例、温度等要素予以测算；采用分段电弧炉能量的措施进行深入的输入控制方法，协同开展供电、供氧、喷粉，以便于协同进行钢水脱碳和升温，从而实现 90%（±0.020%）的终点碳含量命中率，终点 88%（±10℃）温度的命中率。在此过程中我们应该清醒的认识到，对转炉炼钢来讲，电弧炉炼钢冶炼具有更加恶劣的场地，在终点控制方面远远不能达到标准化的指标；针对机理模型的测量，迄今为止的诸多参数都不达标，“黑箱模型”建立在智能算法基础之下，其对数据过度依赖，但是生产工艺上指导比较缺失，可以实现数据测技术可靠性的提升，因此该领域今后研发智能模型及两者的相互结合将成为主要技术模式。 2.3 熔池温度连续测量技术

电炉节电节能

电弧炉节能可从以下三个方面着手：一是采用新技术减少热损失；二是降低电弧炉有关电气设备的电能损耗；三是加强生产管理，降低能耗。

1.强化用氧制度电炉吹氧操作目的是吹氧助熔和吹氧脱碳，配合喷吹碳粉，造泡沫渣。

以氧枪取代吹氧管操作，可以取得显著效果，氧枪利用廉价的碳粉、油、天然气等替代电能，对电弧炉冷区加热助熔，提高了生产效率，氧枪喷射气流集中，具有极强的穿透金属熔池的能力，加强对钢水的搅拌作用，加快吹氧脱碳、造泡沫渣速度，电弧炉炼钢强化氧气的使用，延长碳氧反应时间。

2.造泡沫渣技术人工吹氧生成泡沫渣，劳动强度大，效果不显著。

采用碳氧枪向荣吃吹氧和喷吹碳粉，易在渣层中生成泡沫渣。

通过控制炉渣碱度、氧化性、流动性等冶金条件以符合工艺要求，在炉渣碱度2.0~2.5，渣中氧化铁含量15%~20%时，生成泡沫渣的效果最好。

熔池吹氧产生一氧化碳，使电炉渣发泡，实现埋弧操作，电弧热通过炉渣高效率传入钢液，超高功率变压器采用长弧高功率进行操作，实现高电压低电流，进一步提高电弧的传热效率。

3. 超高功率供电技术电弧炉炼钢采用超高功率冶炼，提高熔池能量输入密度，加速炉料熔化，大幅度缩短冶炼时间，从而使电弧炉的热效率提高，单位电耗显著下降。

超高功率电弧炉具有独特的供电制度，在整个冶炼过程中采用高功率供电，熔化期采用高电压、长电弧快速化料，熔化末期采用埋弧泡沫渣操作，促使熔池升温和搅拌，保证熔体成分和温度的均匀化，同时减轻炉衬的热负荷，达到提高电弧炉炼钢生产率，降低电耗的目的。

4. 余热利用技术降低电弧炉炼钢总能耗的根本措施在于减少能量总需求，其中最主要的是废气的余热再利用。

（1）化学余热再利用——二次燃烧二次燃烧技术是通过二次燃烧装置喷射适量的辅助氧气来燃烧CO 和操作中产生的其他气体，放出大量的热量预热周围的废钢并返回熔池内部，从而缩短冶炼时间，取得节能降耗的效果。

二次燃烧技术主要包括三项技术：水冷氧枪、氧气流量控制和气体分析系统。

智能炼钢电弧炉技术

智能炼钢电弧炉技术摘要介绍3种智能电弧炉技术，分析了智能电弧炉的技术特点，讨论了我国发展智能电弧炉技术应注意的问题。

关键词炼钢电弧炉智能近年来人工智能(AI，Artificial Intelligence)技术的发展，给现代电弧炉供电技术带来了新的动力。

如利用神经网络(NN，Neural Networks)技术模拟电极调节器运动规律、学习动态变化的不平衡三相电气参数、预报电极在给定电气参数条件下的运动趋势等；利用专家系统(ES，Expert System)对神经网络控制进行监控、学习，保证控制的最佳化。

国际上已有不少电炉采用了这项技术，取得了很好的效果。

1 几种智能电弧炉近年来，国际上较为活跃的智能电弧炉技术有3种，即美国的IAF TM、SmartArc TM和德国的Simelt R NEC系统。

表1是3种智能电弧炉的基本比较。

表1 3种超高功率智能电弧炉Table 1 Three kinds of intelligence UHP electric arc furnace美国NAC的IAF TM系统开发较早，应用也比较广泛；我国的广州钢厂和天津无缝钢管公司先后引进了该系统。

IAF智能电弧炉可提供全新神经电弧炉，也可加装于现有电极调节器上，其控制框图见图1(a)。

美国SMI的SmartArc［TM］系统主要在北美应用，它基于该公司的ArcMeter快速测量系统，主要在该公司开发的DigitArc电极升降调节器上应用，其控制框图见图1(b)。

德国西门子公司的Simelt R NEC系统主要应用在欧洲，该系统既可装在该公司开发的Simelt系列电极升降调节器上，又可加装在其它电极调节器上，其控制框图见图1(c)。

1997年3月，西门子曾专门在北京召开电炉技术研讨会，介绍并推广这套技术。

图1 3种智能电弧炉控制框图Fig.1 Control block diagrams of three kinds of intelligenceelectric arc furnace2 技术分析智能电弧炉技术是一项综合技术，可以融合各种现代超高功率电弧炉及其配套技术，是超高功率电弧炉的主要发展方向之一。

我国电弧炉炼钢节能技术概况

关键词：电弧炉；炼钢；节能技术中图分类号：Ｔ７１Ｆ４．５文献标志码：Ａ文章编号：１０．６９２ｌ）５００．３０２１３（０１０．０１０
Ｅｎｒｙｓｖｎｅｈｏｏｉｓｏｅｇ－ａｉｇＴｃｎｎｎ
２ｅｉｇＫｄａｇｉｇｎｅＴｃｎｌｇｏＬｄ，Ｂｉｎ００３Ｃｉａ．ＢｉｎｅａｎｘｎＨｉｈａｄＮｗｅｈｏｏｙＣ．ｔ．ｅｉｇ１０８，ｈｎ）ｊＦｇｊ
Ａｂｓｒｃ：Ｉｅｅｔｅｒ，ｔｅｐｏｕｔｏｆｅｆｓｅｌｎｒａｅｎｅｓｎｌｎＣｎ，ｂｔｅａｓｆｔｅｈｇｏｔｆｔｅｓｒｐｓｅｌｎｔａｔｎｒｃｎａｓｈｒｄｃｉｎｏａｔｅｃｅｓｓｕｃａｉｇｙｉｈｉａｕｃｕｅｏｉｈｃｓｃａｔｅｄｙｉｂｈｏｈａｅｅｔｉｉ，ｔｅｒｔｏｏａｅｌｏｃｕｅｓｅｌａｌｏａｏｔ１％ａｔｒ０８ａｗｅａｖｒｇｅｅｆａｏｔ０ｉｅｗｏｌ．Ｔｈｌｃｒｃｔｈａｉｆｅｆｓｅｒｄｔｅｌｔｂｕｙｔｔｆｓ０ｆｅ０，ｆｒｏｒｔｎａｅａｅｌｖｌｕ％ｎｔｒｄ２ｌｈｏｂ３ｈｅｅｅｇｏｎｒｙｃｍｐｓｔｏｆＥｔｅｍａｉｇｐｏｅｓｗａｎｌｚｄｏｉｎｏＡＦｓｅｌｋｎｒｃｓｓａａｙｅ，ｗｈｃｓｃｎｔｕｅｙｅｅｔｃｅｅｇｎｕｉａｙｅｅｇ；ｔｅｅｅｇ－ｉｉｈｉｏｓｉｔｄｂｌｃｉｎｒｙａｄａｘｌｒｎｒｙｔｒｉｈｎｒｙｓｖｎｅｈｏｏｉｓｏＡＦｓｅｌｋｎｎＣｈｎｓｉｔｏｕｅ，ｉｃｕｉｇｆｖｓｅｔｓｆｌｏ：ｌｒｅｓａｅｃｐｃｔｆＥ，ＥａｉｇｔｃｎｌｇｅｆＥｔｅｍａｉｇｉｉａｗａｎｒｄｃｄｎｌｄｎｅａｐｃｓａｏｌｗｓａｇ — ｃｌａａｉｏＡＦＡＦｉｙｂｒｅｔｃｕｐｉｉａｉｎｔｃｎｌｇ，ｎｒｙｓｖｎｃｎｌｇ，ｘｇｎｓｎｔｅｉｇｔｃｎｌｇｎｓｅｈａｔｉａｉｎｔｃｎｌｇ．ｕｄｎｓｒｔｒｏｔｚｔｏｈｏｏｙｅｅｇ — ａｉｇｔｈｏｏｙｏｙｅｔｇｈｎｎｈｏｏｙａｄｗａｔｅｔｉｚｔｏｈｏｏｙｕｅｍｅｅｅｒｅｕｌｅ

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我国节能电弧炉技术的发展
田辉宋华德
摘要介绍了国际上节能电弧炉技术发展概况及国内的建设情况，提出了加速发展我国节能电弧炉技术的建议。

关键词节能电弧炉发展
Development of Energy-Saving EAF Technology in China
Tian Hui and Song Huade
(Beijing Central Iron and Steel Design Institute, Beijing 100053) Abstract The main technical development of energy-saving EAF in world
and the present construction situation in China are briefly introduced. The proposals for speeding developing the energy-saving EAF technology in China are offered in this paper.
Material Index Energy-Saving, EAF, Development
1 超高功率电炉技术发展方向
继70年代交流超高功率电弧炉技术的完善和80年代直流超高功率电弧炉的工业应用之后，80年代末期，一种以降低电耗与总能耗为目的的节能电弧炉技术迅猛发展，成为当前超高功率电炉技术发展的主要趋势。

电弧炉采用节能技术，使电能单耗从420～460 kWh/t降至300～350 kWh/t。

表1为当前国际上各种节能电弧炉开发应用情况。

其中开发最早的为德国Fuchs公司在竖井内预热废钢的竖炉，Fuchs的竖炉国际上已投产20余座，尚有5座正在建设。

在首座竖炉显示其节能与高生产率的特点后，各国主要电炉制造商纷纷开发具有各自特点的节能电弧炉。

目前工业上应用最多的有竖炉、Consteel炉、双壳电弧炉、Danarc和Danarc Plus-2000炉与Korfarc炉几种，其特点见表2。

表1 各种节能电弧炉开发应用情况
Table 1 Development of various energy-saving EAF technology
表2 几种主要节能电弧炉的特点
Table 2 Features of main energy-saving EAF
节能电弧炉技术的主要内涵：
(1) 以价格低廉的(见图1)油、天然气、炭(煤、焦炭)等一次能源代替电能，Danarc炉的主要特点就是大量采用一次能源与氧。

图1 用氧电弧炉能源费用的比较
Fig.1 Energy cost analysis of EAF using oxygen
(2) 增加用氧量，采用炉气中CO后燃烧技术，提高能量供给中的化学能比例，电炉用氧量从15～20 m3/t，普遍提高到35～45 m3/t,同时后燃烧的控制技术日臻完善。

(3) 回收利用废气中约45%的热量预热废钢(见图2)，摒弃60～70年代污染生产环境的老的分离式废钢预热系统，开发出预热温度达600～750 ℃，与电炉联合的新型废钢预热装置，如竖炉、Consteel炉、Plus-2000等，也有的设法在炉内熔化过程中实现后燃烧并预热废钢，如Korfarc炉与Comelt炉。

图2 废钢预热器的热平衡
Fig.2 Energy balance of scrap preheating device
其它节能途径：如双壳电弧炉，两个炉壳轮换工作，公用一套供电系统，通过消除停电的辅助作业时间，缩短每炉钢冶炼时间，减少热损失而节能；交流超高功率电炉在变压器一侧串联高阻抗电抗器，改善电弧特性，提高热效率，缩短冶炼时间而节能；具有铁水供应条件的厂，采用电炉铁水热装技术，热装比一般在30%～50%，节电能约150～250
kWh/t。

节能电弧炉是在常规交流或直流超高功率电弧炉技术基础上发展起来的，有关机械设备与控制系统的关键技术见表3。

表3 主要节能电弧炉关键技术
Table 3 Key technologies of major energy-saving EAF
2 我国节能电弧炉概况
我国是能源紧缺的国家，尤其是电能，许多电炉钢厂，因电费所占的高成本而缺少市场竞争优势，降低电耗成为电炉钢厂提高经济活力的重要课题。

80年代后期国际上开始兴起的节能电弧炉技术很快受到我国许多企业的重视。

张家港润忠钢铁公司引进我国首台带废钢预热的竖炉，于1995年9月投产后，很快达到每炉钢冶炼时间60 min，电耗330 kWh/t 的先进指标，此后拟建的超高功率电弧炉普遍选用节能型电弧炉。

表4列出了我国已建节能电弧炉及其车间概况。

表4 我国已建与在建节能电弧炉及车间概况
Table 4 Outline of energy-saving EAF and melting shop in China
注：①手指阀单竖炉；②预计投产时间。

表中节能型超高功率电弧炉，总生产能力约540万t/a，炉容量为60～150 t，有4座竖炉，2座Consteel炉，双壳炉、Plus-2000、Korfarc 炉各1座。

目前国际上已成熟地应用于工业生产的各种节能电弧炉(除Plus-2000尚无生产实践外)国内都已在建设，大多数采用分交方式引进，即外商供给三电设备、液压设备与表3中所列的关键机械部件与技术，其余均由国内制造。

3 加速发展我国节能电弧炉技术
与常规超高功率电炉比较，节能电弧炉无疑有着极大的优越性。

我国在建或已建的节能电弧炉全部为引进技术，因而，如何加速发展我国自己的节能电弧炉技术，为大量小型电炉钢厂的改造提供先进的技术支持，实为最紧迫的课题。

以下建议可供参考。

(1) 实事求是、科学、准确、全面地认识各种节能电弧炉的特点，依据具体条件选择炉型。

概念上应弄清，节电不完全等同于节能，我国目前电费价格高，降低电耗对于降低电炉钢生产成本十分重要，但我国是一个能源紧缺的国家，节能技术应该着重降低总能耗，有的节能电弧炉，电耗指标很先进，但同时必需提供较多的油或燃气等其它能源，综合能耗并不先进。

电炉热装铁水能显著降低冶炼能耗与炼钢本身的总能耗，但是，铁水炼钢是一个从矿石到冶炼的长流程工艺，其总能耗比用废钢为原料的短流程工艺约高1倍，因此，电炉铁水热装只适于具有多余铁水的企业。

带有废钢预热的节能电弧炉，对预热废钢过程中产生的Dioxin(二恶英)，Furan(呋喃)等致癌有毒气体造成环境污染的问题必须予以足够重视。

避免形成有毒气体的根本办法，是使预热后的废气完全燃烧，然后在高于800 ℃的温度下使其急速冷到300 ℃以下。

但据我们了解，目前只有Consteel炉具有这一切实措施，其它形式的带废钢预热的节能电
弧炉尚无实际措施。

国际已有的各种节能电弧炉型式与设备差别较大(见表2)，在评价建设费用与经济效益时，除考虑节能电弧炉本身的费用外，还需要考虑相关投资，如竖炉，要求高大的厂房，配套建设的电炉密闭罩也比其它的炉型复杂庞大，冷却水的用量也高得多，对建设费用影响较大。

防止只见一点(如只讲电耗)不及其余的片面观点，以求选取合理炉型，取得最佳综合效益。

表5为60 t不同形式节能电弧炉的主要参数与指标，其中许多数据有待国内实践验证。

表5 60 t节能电弧炉主要参数与指标
Table 5 Main technical parameters of a 60t energy-saving EAF
注：① FSF为手指阀单竖炉；② D中电气部分重量不全；③成本计
入冷却水、设备维修等费用
(2) 对引进节能电弧炉的设备性能、生产操作技术进行全面测试与分析，进一步了解与掌握其技术特点与设计制造技术。

弄清节能电弧炉的技术要领，提高自己的设计与制造技术。

(3) 表3所列各项关键技术是研制节能电弧炉的难点，可分为机械设备与电气自动控制两部分。

应组织科研、设计、院校、制造与生产厂家的各相关专业的技术力量，选定项目，通过与外商合作设计、合作制造尽快消化吸收节能电弧炉的关键技术，同时购买必要的专利和软件技术。

(4) 炼钢技术装备发展的另一个重要趋势是将电炉与转炉的特点结合与融合。

如MDH已在进行工业性建设的Conarc炉，两个炉子轮换通电熔化与吹氧精炼，故叫转弧炉，生产效率高，可以适应各种原料，电耗与总能耗大幅度降低，但设备庞大，若在一个炉子中将两者的特性结合起来，取各所长，将更适合我国大量中、小型电炉与转炉技术改造的需要。

作者简介：田辉，女，32岁，工程师。

1993年东北大学钢铁冶金系硕士毕业，从事电炉、精炼炉设计。

作者单位：北京钢铁设计研究总院，北京 100053。