倪冰

 

　　近年來，世界粗鋼年產量在16億噸~18億噸，其中電爐鋼有4億多噸
，占比約25%。除中國以外，全球鋼鐵工業的電爐鋼占比已達40%以上。美國電爐鋼比例達到67%
，是發達國家中電爐鋼占比最高的。2020年
，中國粗鋼產量達10.65億噸，其中電爐粗鋼約0.96億噸
，占比約為9%
，尚有很大的提高空間。截至2020年底
，中國有30噸以上電爐420座左右，產能18225萬噸。

　　與長流程相比，電爐短流程CO2排放量僅有25%，固廢排放量僅為1/30
，能耗約50%
，具有明顯優勢。短流程還有即開即停
、生產高效靈活、可消納城市廢棄物等優點。隨著中國廢鋼資源逐步釋放
，未來10年~15年nian電dian爐lu具ju有you極ji大da的de發fa展zhan潛qian力li。國guo家jia鼓gu勵li利li用yong廢fei鋼gang煉lian鋼gang和he短duan流liu程cheng煉lian鋼gang，鼓gu勵li企qi業ye在zai不bu增zeng加jia新xin的de產chan能neng基ji礎chu上shang進jin行xing電dian爐lu流liu程cheng產chan能neng置zhi換huan
，鼓gu勵li將jiang環huan保bao壓ya力li大da、產能過剩嚴重地區的產能置換到廢鋼相對充足、鋼材供應不足的地區。

　　隨著世界鋼鐵總產量的增加，電爐煉鋼總產量也逐年增加。除中國以外，現在全球鋼鐵工業的電爐鋼占比已達40%以上，中國電爐鋼尚有很大的增長空間。未來電爐應選擇能夠滿足高效節能、連續加料、廢鋼預熱
、綠色環保
、yurehuishoudengyaoqiudeluxing，duiyingluxingxuanzegongyijishu，wanchengxiangyingdeyejingongneng，shixiankechixufazhan。tongshi，dianlufazhanhaiyingguanzhugaoxiaodihaodejienengdichengbenshengchanjishu
、綠色化關鍵工藝技術
、智能化製造技術、高附加值特種鋼冶金技術等方向。

 

　　電爐煉鋼工藝技術

 

　　圍繞生產高效化、功能簡單化
、環境友好化
、控製智能化、原料多元化等目標，電爐煉鋼技術不斷得到發展。電爐冶煉高效化追求的目標是冶煉周期、通電時間盡可能縮短，冶煉電耗盡量降低。我們應圍繞以下6個方麵開展工作：采用提高噸鋼輸入電功率的方法，表現在技術層麵上就是裝備的大型化和更高功率

；提高鋼中元素氧化的化學熱及氧燃燒嘴提供的化學熱；提高由廢鋼預熱後廢鋼的顯熱；提高電效率和功率因數
，如供電製度合理化、采用智能電弧爐、優化短網結構等
；縮短熱停工時間，如裝廢鋼時間、接電極時間、出鋼時間
、補爐時間等；整條產線單一品種組織生產比多品種效率更高。

　　選擇先進爐型以達到全廢鋼預熱
、連續加料
、不開蓋
、平熔池
、低噪聲、少煙塵、痕量二噁英、除塵灰回收等目的。在技術發展的過程中，電爐經曆了傳統開蓋式電爐、Fuchs電爐(豎式預熱廢鋼)、Consteel電爐(水平連續加料)、Quantum電爐(量子電爐)
、Ecoarc電爐（環保生態電弧爐）

、Sharc電爐（豎井電弧爐）、CISDI-Green電爐（賽迪綠色智能電爐）、CERI-s1-Arc電爐（中冶京誠新型廢鋼預熱電爐）等不同類型的發展。

　　傳統常規開蓋式電爐的優點是設備故障少、穩定可靠，缺點是幾乎都無法較好地實現上述目的，生產效率較低。上世紀90年代，Fuchs電爐和Consteel電爐幾乎同時被引進中國。因為Fuchs電爐設備故障率高


，在廢鋼成本不能被抵消的大背景下基本上被淘汰了。在Consteel電爐設備被國產化後，在“中改電”的背景下，因為其效率高

、成本低、穩定可靠的優勢獲得了快速發展。2017年以前，全國95%的電爐為開蓋頂加料式；自2017年以來，企業的新上電爐設備85%以上為連續水平加料係統。但Consteel電爐也有明顯的缺點
，主要是水平煙道尾氣預熱廢鋼的設計溫度為400攝氏度~600攝氏度，廢鋼溫度一般隻能達到200攝氏度~300攝氏度；預熱廢鋼通道內的廢氣溫度正處於產生呋喃和二噁英等的高峰區間

，有害氣體對環境的汙染問題難以解決；預熱通道進“野風”量大，給除塵和餘熱回收帶來困難。

　　Quantum電爐
、Ecoarc電爐和Sharc電爐則希望通過豎式煙道預熱廢鋼的方式解決上述難題。Quantumdianlutongguofeigangliaocaoshengjiangxiaochetidaileliaolanjialiao，caiyonghongxishiwuzhachugangxitong，rengshiyongshouzhishixitongbaochiheyurefeigang，yurewendugao
，youhaiqitishao。muqian
，shijieshangtouchanhezaijiandegong11座Quantum電爐
，其中墨西哥1座
、土耳其1座、孟加拉1座、中國8座。2020年底，中國2座Quantum電爐投產
，綜合效果仍有待觀察。Ecoarc電dian爐lu的de主zhu要yao部bu分fen是shi由you熔rong化hua廢fei鋼gang的de熔rong化hua室shi和he與yu熔rong化hua室shi直zhi接jie連lian接jie在zai一yi起qi的de預yu熱re豎shu爐lu構gou成cheng，爐lu體ti密mi封feng和he廢fei鋼gang預yu熱re相xiang結jie合he
，平ping熔rong池chi操cao作zuo，高gao度du自zi動dong化hua
，廢fei鋼gang預yu熱re溫wen度du可ke達da800攝氏度，可避免汙染物的產生，二噁英排放量＜0.1ng-TEQ/m3（納克毒性當量值每標準立方米
，下同）。目前投產和在建的共9座Ecoarc電爐
，其中日本5座、韓國1座

、泰國1座、中國2座（在建）。Sharc電爐均為直流電爐，噪聲小、粉塵少，設計雙豎井利用尾氣預熱廢鋼，二噁英＜0.1ng-TEQ/m3。應用方麵
，除土耳其1座正在運行的100噸Sharc電爐外
，河鋼石鋼引進2座130噸Sharc電爐。總之
，這3種電爐應用數量較少，前景仍有待進一步觀察中。

　　目前國內電爐產能中，國產電爐設備占85%，進口電爐占15%。雖然在單體設備上國內廠家已經具備一定實力，100噸dun以yi下xia的de電dian爐lu設she備bei基ji本ben實shi現xian了le國guo產chan化hua，但dan中zhong國guo科ke技ji工gong作zuo者zhe也ye一yi直zhi致zhi力li於yu研yan發fa具ju有you自zi主zhu知zhi識shi產chan權quan的de成cheng套tao電dian爐lu設she備bei。嚐chang試shi集ji合he水shui平ping加jia料liao和he豎shu式shi電dian爐lu的de優you點dian
，國guo內nei設she備bei商shang推tui出chu了leCISDI-Green電dian爐lu。該gai電dian爐lu利li用yong階jie梯ti型xing連lian續xu密mi閉bi加jia入ru廢fei鋼gang的de思si路lu，形xing成cheng了le階jie梯ti加jia料liao的de獨du有you專zhuan利li技ji術shu，在zai中zhong國guo和he歐ou盟meng都dou獲huo得de了le專zhuan利li授shou權quan，並bing形xing成cheng了le國guo內nei團tuan體ti標biao準zhun。技ji術shu指zhi標biao也ye較jiao為wei先xian進jin，在zai國guo內nei及ji東dong南nan亞ya地di區qu有you數shu台tai電dian爐lu投tou入ru使shi用yong。另ling一yi家jia設she備bei商shang則ze推tui出chu了leCERI-s1-Arc電爐。廢鋼經由小車加入豎井

，豎井下麵的推鋼機構將廢鋼推進水平通道
，水平通道振動廢鋼進入平熔池
，從而實現廢鋼連續加料；通過煙氣急冷、活huo性xing炭tan吸xi附fu和he餘yu熱re鍋guo爐lu降jiang低di二er噁噁英ying含han量liang並bing實shi現xian餘yu熱re利li用yong。該gai電dian爐lu集ji成cheng了le眾zhong多duo先xian進jin技ji術shu，目mu前qian還hai處chu於yu推tui廣guang階jie段duan。總zong的de來lai說shuo
，國guo內nei電dian爐lu廠chang家jia在zai設she計ji、製造先進爐型上還有不少方麵需要進一步的努力工作。未來電爐爐型的發展方向將是能實現連續加料、廢鋼預熱、綠色環保、低二噁英排放、餘熱回收及智能煉鋼的電爐。

　　在先進的爐型中采用各種高效化生產技術，目前在全廢鋼條件下，國內部分Consteel電爐和轉爐一樣，也能做到30分鍾的冶煉周期。其他技術經濟指標能夠達到金屬收得率90%~92%，全廢鋼電耗在300千瓦時/噸以下
，電極消耗在1.0千克/噸以下，單位公稱容量年產量能做到10000噸鋼/噸以上。

　　目前，電爐鋼成本要比長流程高500元/噸鋼~600元/噸鋼，差異主要在於原材料（鐵礦石、焦炭


、廢鋼）、電耗
、電極消耗、耐材消耗等，短流程降成本的途徑在於以上要素。鑒於國內鋼企成本長期居高不下，擴大廢鋼進口、減少對鐵礦石的依賴是現實的選擇方案。

　　此外
，電爐鋼低生產成本的過程管理與控製還包括：減少原料成本，加強對廢鋼和含鐵原料的分類加工和管理，廣泛使用各種含鐵料如熱壓鐵塊、提釩鐵等。降低能源消耗
，展開電爐供電技術優化的研究，降低電耗和電極消耗，回收物理熱
，如熱裝海綿鐵及兌鐵水；加(jia)強(qiang)化(hua)學(xue)熱(re)的(de)回(hui)收(shou)，如(ru)廢(fei)鋼(gang)預(yu)熱(re)技(ji)術(shu)以(yi)及(ji)連(lian)續(xu)加(jia)料(liao)裝(zhuang)置(zhi)的(de)實(shi)現(xian)。錯(cuo)峰(feng)用(yong)電(dian)用(yong)好(hao)穀(gu)電(dian)優(you)惠(hui)

，操(cao)作(zuo)過(guo)程(cheng)的(de)連(lian)續(xu)化(hua)和(he)自(zi)動(dong)化(hua)
，縮(suo)短(duan)熱(re)停(ting)工(gong)時(shi)間(jian)等(deng)。

 

　　未來要關注的技術方向

 

　　以“高效

、低耗、綠色化和智能化”為(wei)目(mu)標(biao)，鋼(gang)企(qi)需(xu)要(yao)選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)電(dian)爐(lu)爐(lu)型(xing)及(ji)生(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)。轉(zhuan)爐(lu)工(gong)序(xu)的(de)原(yuan)料(liao)主(zhu)要(yao)是(shi)液(ye)態(tai)的(de)鐵(tie)水(shui)，電(dian)爐(lu)工(gong)序(xu)的(de)原(yuan)料(liao)主(zhu)要(yao)是(shi)固(gu)態(tai)的(de)廢(fei)鋼(gang)
，最(zui)終(zhong)的(de)產(chan)品(pin)形(xing)態(tai)都(dou)是(shi)鋼(gang)液(ye)。物(wu)理(li)化(hua)學(xue)形(xing)態(tai)的(de)轉(zhuan)變(bian)不(bu)同(tong)，決(jue)定(ding)了(le)控(kong)製(zhi)方(fang)法(fa)不(bu)同(tong)，因(yin)此(ci)電(dian)爐(lu)的(de)控(kong)製(zhi)比(bi)轉(zhuan)爐(lu)要(yao)困(kun)難(nan)得(de)多(duo)，電(dian)爐(lu)煉(lian)鋼(gang)要(yao)充(chong)分(fen)考(kao)慮(lv)這(zhe)一(yi)差(cha)異(yi)性(xing)。未(wei)來(lai)發(fa)展(zhan)方(fang)向(xiang)主(zhu)要(yao)有(you)短(duan)流(liu)程(cheng)的(de)高(gao)效(xiao)低(di)耗(hao)節(jie)能(neng)低(di)成(cheng)本(ben)生(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)、綠色化關鍵工藝技術、新型生態電爐短流程智能化製造、高附加值特種鋼冶金技術等幾個方麵。

　　電爐高效化生產方麵
，鋼企需要關注廢鋼分選處理
、連續加料預熱、電極自動調節

、多功能氧燃燒嘴和複合噴碳穩定造泡沫渣、平熔池和長壽爐齡、底吹技術等；綠色化方麵
，包括煙氣餘熱回收、爐殼保溫節能、低熱值廢水餘熱利用、二噁英治理、含鋅除塵灰提取高品質附加物
、爐渣改質利用技術等；智能化方麵，包括廢鋼和爐料配料
、電極智能調節、多功能機器人、熔池溫度連續測量、泡沫渣檢測和液麵監測控製
、爐氣在線分析、終點控製
、一鍵式電爐煉鋼或電爐整體智能控製技術等。

　　整體上看，我國高端特鋼比不足5%
，歐洲國家及美國、日本均超過20%
，瑞典最高達60%，我國尚有很大差距。一般來說，高端特鋼多由電爐生產
，特鋼行業專業性強、品種多、piliangxiao
，nanyishixianguimoxiaoying，gangqigengyingzhuzhongyigaozhilianglaimibuguimodebuzu。dangqian，gangtiexingyeyouzhuiqiuzongliangxiangzhuiqiugaozhiliangzhuanbian，cailiaoshengjipozaimeijie
，gaoduantegangxuqiuyouwangyinglaigaosuzengchang，xuyaomiqieguanzhuxiangyingdegaoduantegangshengchanjishu。