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。近几年，国内在此方面主要技术发展包括国产特大型超高功率电弧炉变压器研制及其供电模型优化、超高功率电弧炉供电短网和智能电极调节系统开发等。
2）强化供氧技术
如何根据生产工艺向电弧炉内高效输入化学能（氧气、燃料等）直接影响到钢的质量、能耗和生产作业率，这是电弧炉炼钢的关键。据此，炉门供氧技术、炉壁供氧技术、EBT供氧技术、集束供氧技术等多种形式及功能的电弧炉化学能强化输入技术得以开发。
3）泡沫渣技术
在电弧炉冶炼过程中，在吹氧的同时，向熔池内喷碳粉或碳化硅粉，产生强烈的碳氧反应，在渣层内形成大量的CO气体泡沫。通常泡沫使渣的厚度达到电弧长度的2.5-3.0倍，能将电弧完全屏蔽在内，可减少电弧向炉顶和炉壁的辐射，延长电弧炉炉体寿命，并可以使电弧对熔池的传热效率从30%提高到60%，冶炼周期缩短10%-14%，冶炼电耗降低约22%，电极消耗减少约2kg/t，并能提高电弧炉炉龄，减少炉衬材料消耗。因而，使得生产成本降低，同时提高了生产率，减少了噪音，噪声污染得到控制。
4.2洁净化
电弧炉工艺在洁净化方面开发了以废钢破碎分选技术、电弧炉炼钢安全长寿底吹搅拌技术、电弧炉炼钢复合吹炼技术、低成本脱磷技术、高效脱氮技术等为代表的系列技术，与转炉工艺的洁净化冶炼对比如表 3所示。
4.3绿色化与智能化
绿色化主要以废钢预热、余热回收、二噁英治理等相关专项技术为代表。当前成熟的智能化技术主要包括：电极智能调节技术、冶炼在线检测技术、多功能炉门机器人、质量分析监控及成本控制系统等。
5 国内外主要新型电弧炉对比
5.1国内外主要新型电弧炉特点
1）量子电弧炉——EAF Quantum
梯形竖炉结构设计，新型废钢冲击缓冲技术（手指减震系统）；
先进的虹吸系统，实现无渣出钢；
通过液压缸和导向装置下降，使炉壳落到钢包车上，炉壳快速更换；
炉顶机械手测温取样；
不断电操作，节约冶炼时间及电耗。
2）EcoArc EAF
废钢接近废气产生区域，预热室内废钢，可捕获部分粉尘，所有废钢均匀预热；
利用产生的CO气体进行污染物分解，无需活性炭；
准密封结构，避免炉内与预热室的空气渗透；
平熔池操作，埋弧加热，出钢温度达1570℃。
3）Consteel EAF
废钢预热、连续加料、平熔池操作；
采用电磁搅拌技术，提高冶炼效率，改善熔池均质化，缩短冶炼周期；
NextGen EFSOP烟气监控系统和iEAF智能电弧炉炼钢技术，模块化工艺控制，可提高冶炼效率，降低能耗。
4）Arccess竖炉-ShArc
ShArc炉缸形状对称，而且带有DC电流集成技术，让ShArc炉整个炉体位于两个竖炉的上方，有利于传递能量；
高温废气在预热竖炉中的停留时间更长，热传输效率更高，能保证使用低密度废钢；
炉内基本没有冷区，废钢熔化均匀；
以轻薄料为主，自动化水平高。
5）中冶赛迪爱吉福电弧炉（AIGEAF）；
阶梯式连续废钢进料，密闭效果好；
激振式自动落料于冷区，电极不需提升，连续送电加热；
大留钢量平熔池冶炼，降低闪变及谐波发生，提高热效率及电效率；
废钢预热温度为300-500℃，可降低二噁英的产生；
厂房要求不高，适于旧厂房及老设备改造。
5.2国内外主要新型电弧炉
技术指标（全废钢）对比
国内外主要新型电弧炉技术指标（全废钢）对比如表4 所示。
