轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼比較研究

賴建華 張傳來

摘 要：隨著社會建設如火如荼的進行，對鋼材資源的需求逐步增多，而鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)對生產(chǎn)工藝的要求也越來越高。由于鋼鐵工藝技術(shù)的開發(fā)，在鐵水預處理技術(shù)和爐外精煉技術(shù)的基礎上，電爐鋼鐵企業(yè)越來越愿意生產(chǎn)普通鋼，轉(zhuǎn)爐鋼鐵企業(yè)則偏向生產(chǎn)特殊鋼。本文旨在分析轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼兩種技術(shù)方法的優(yōu)劣，期望為鋼鐵企業(yè)科學合理的選擇生產(chǎn)工藝流程提供有益借鑒。

關鍵詞：轉(zhuǎn)爐煉鋼；電爐煉鋼；工藝流程

長期以來，小型鋼鐵企業(yè)最大的阻礙就是缺乏正常生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)低碳鋼材的能力。隨著各種生產(chǎn)技術(shù)的提升以及轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼兩種工藝流程的競爭，使得鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)效率得以大大提高。

轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼工藝流程的比較

轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝流程的優(yōu)劣

第一，所需要的操作設備眾多，投資較高，經(jīng)濟規(guī)模較大，比較典型的鋼鐵聯(lián)合工廠年生產(chǎn)能力都在400萬噸以上[1]。

第二，與廢鋼相比，轉(zhuǎn)爐煉鋼中鐵水的純凈度和質(zhì)量穩(wěn)定性均較好。氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼配以RH二次精煉的工序優(yōu)勢明顯，有著高效的生產(chǎn)速率，有著不錯的純凈度，主要適于低碳/超低碳、低殘余元素的鋼種，尤其是批量很大、合金含量較低的鋼種。

第三，由于整個的煉鋼過程需要較大的能量，而能量主要來源鋼材中的易氧化元素同氧的化學反應供能，這使得工藝流程不夠靈活。

第四，轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)周期不長，同精煉技術(shù)和連鑄技術(shù)結(jié)合，整體效率較高。轉(zhuǎn)爐煉鋼的能量主要是來自化學反應和物理反應，不太適宜于冶煉高合金鋼，更不適宜冶煉合金工具鋼、難熔鎢鐵等高熔點合金。

第五，轉(zhuǎn)爐煉鋼的終點控制水平高，渣鋼反應比電爐更接近平衡。轉(zhuǎn)爐與鋼包精煉爐匹配，可靈活生產(chǎn)高碳鋼、中碳鋼、低合金鋼。

電爐煉鋼工藝流程的優(yōu)劣

電爐煉鋼工藝的優(yōu)勢

第一，電爐煉鋼的設備簡單，投入不大，基礎設施建設和資金回籠周期短，同時水力發(fā)電和核能發(fā)電又使得電力成本下降，因而電爐煉鋼技術(shù)發(fā)展較快。

第二，電爐煉鋼主要是利用電弧產(chǎn)生的熱，電弧作用區(qū)的溫度可以達到4000度以上，并且直接作用于爐料。電爐煉鋼不僅可去除有害氣體與夾雜物，還可脫氧、去硫等，故能冶煉出高質(zhì)量的特殊鋼。

第三，較強的適應性，能夠連續(xù)不間斷生產(chǎn)，也能夠間斷進行生產(chǎn)，就算長時間停產(chǎn)，恢復也很快。由于煉鋼電爐的大型化、超高功率化及冶煉工藝的強化，并與不斷發(fā)展完善的二次精煉和連鑄連軋技術(shù)相配套，已形成了自動化、機械化水平高、能耗低的專業(yè)生產(chǎn)體系，使得它更具有競爭能力。

第四，通過電弧加熱爐料時，所產(chǎn)生的熱量大多集中在爐料里面，且損失的熱量極少，因而電爐煉鋼效率大大優(yōu)于轉(zhuǎn)爐煉鋼。

電爐煉鋼工藝的缺點

第一，首先是不能有效配置二次精煉的手段；其次是很難提高裝備水平，影響了溫度的控制，也不能有效把握相關成分；最后則是出鋼量不多，爐間成分波動范圍大[2]。

第二，生產(chǎn)消耗多，增加了生產(chǎn)成本。但是隨著現(xiàn)代大型超高功率電爐技術(shù)的飛速進步，以上的情況得到了極大改觀，許多問題都得以解決。

兩種技術(shù)下的殘留物控制分析和氮含量情況

殘留物控制

轉(zhuǎn)爐煉鋼的工藝流程比較長，鐵礦石是煉鋼所需的最基礎原料。同電爐煉鋼相比，轉(zhuǎn)爐煉鋼流程中所需鋼材里面殘留的金屬量要低，而且遠遠低于目標范圍。尤其對于扁平材料來說，客戶的要求很高，像高耐沖擊的性能等。所以需要嚴格控制殘留金屬量，滿足客戶的要求，以達到產(chǎn)品的優(yōu)良性能。對于很多的長材產(chǎn)品，只要不損害產(chǎn)品的性能，殘留金屬量可接受的范圍則要寬泛一些。這也造成長材產(chǎn)品普遍較受鋼鐵企業(yè)歡迎，因而產(chǎn)量也比較多。相較而言，長流程的轉(zhuǎn)爐煉鋼企業(yè)在技術(shù)上具有十分明顯的優(yōu)勢。

電爐煉鋼需要用到廢鋼，而廢鋼的質(zhì)量優(yōu)劣直接影響著電爐鋼的質(zhì)量。所以需要嚴格知道廢鋼里面的成分及比例，如果不弄清成分，將會給正常冶煉帶來很大的困難。

氮含量情況

工藝參數(shù)極大地影響著鋼水中的氮含量控制，通過在電爐上控制氮的含量難度巨大，這也是電爐煉鋼流程中生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼材的最大制約因素。如果鋼材中氮的含量升高，會產(chǎn)生應變時效現(xiàn)象，致使鋼材的延展性降低。這主要是與低碳鎮(zhèn)靜鋼有關。當加工深沖制品時，一般的話氮含量需要小于50ppm，像在超低碳Ⅳ鋼等更加要求高的情況下，氮含量一般要小于30ppm，甚至經(jīng)常需要達到20ppm左右。大多數(shù)時候，轉(zhuǎn)爐煉鋼的氮含量不多只是電爐煉鋼的三分之一。所有的這些深度加工制品在轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)企業(yè)中產(chǎn)品只占很小的比重，但是卻達到了極其高的生產(chǎn)標準條件。電爐煉鋼則主要在一種開放式的環(huán)境中進行，因而會接觸到空氣中的氮，形成高氮的氛圍。這與普通電爐不具密封性有關，爐殼和爐頂區(qū)域有很多開口存在，空氣能夠通過開口順暢流動，因而加大了與氮的接觸面積。在生產(chǎn)操作過程中，一般通過減少氣源與鋼液的接觸來降低吸氮量。

結(jié)語

近幾十年，在對扁平材料的利用領域里電爐鋼鐵企業(yè)增多，而在長流程的深加工鋼鐵企業(yè)中，則更多以轉(zhuǎn)爐技術(shù)為主。本文分析了轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼兩種技術(shù)的優(yōu)劣情況，在技術(shù)工藝的選擇上為鋼鐵企業(yè)提供了有益參考。

（作者單位：新余鋼鐵股份有限公司第一煉鋼廠）

【參考文獻】

[1]羅漢.直接還原/電爐（DR/EAF）與高爐/轉(zhuǎn)爐（BF/BOF）煉鋼法的比較[J].鞍鋼技術(shù)，1987（11） .

[2]張建國.轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼的優(yōu)缺點比較分析[J].資源再生，2016（05）.