電爐煉鋼及其發(fā)展

第四章電爐煉鋼及其發(fā)展前言電爐煉鋼發(fā)展歷史電爐煉鋼發(fā)展前景后語

電爐是采用電能作為熱源進(jìn)行煉鋼的爐子的統(tǒng)稱。按電能轉(zhuǎn)換熱能方式的差異，電爐可分為：電渣重熔爐—利用電阻熱；感應(yīng)熔煉爐—利用電磁感應(yīng)；電子束爐—依靠電子碰撞；等離子爐—利用等離子?。浑娀t—利用高溫電弧，不包括加熱爐、熱處理爐等。4.1前言

目前，世界上電爐鋼產(chǎn)量的95%以上都是由電弧爐生產(chǎn)的，因此電爐煉鋼主要指電弧爐。電爐煉鋼是以廢鋼為主要原料，以三相交流電作電源，利用電流通過石墨電極與金屬料之間產(chǎn)生電弧的高溫，來加熱、熔化爐料。它是用來生產(chǎn)特殊鋼和高合金鋼的主要方法(現(xiàn)在也用來生產(chǎn)普通鋼)。4.2電爐煉鋼發(fā)展歷史

回顧一下現(xiàn)代煉鋼簡史，見表1-1。時(shí)間國別發(fā)明者煉鋼法發(fā)展與貢獻(xiàn)1856英國Bessemer酸性底吹轉(zhuǎn)爐解決大規(guī)模生產(chǎn)液態(tài)金屬1865英國與法國SiemensandMartin平爐廢鋼得到利用1878英國Thomas堿性底吹轉(zhuǎn)爐解決用高磷生鐵煉鋼1899法國Heroult電弧爐用電能、廢鋼

電爐是在電發(fā)明之后的1899年，由法國的海勞爾特（Heroult）在LaPraz發(fā)明的。它被建在阿爾卑斯山（Alps）的峽谷中，原因是在距它不遠(yuǎn)處有一個(gè)火力發(fā)電廠。電爐的出現(xiàn)，開發(fā)了煤的替代能源，使得廢鋼開始了經(jīng)濟(jì)回收，這最終使得鋼鐵成為世界上最易于回收的材料，也為可持續(xù)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。由煉鋼方法百年興衰看電爐發(fā)展

電爐煉鋼在這100多年中，其發(fā)展速度雖然不如二十世紀(jì)60年代前的平爐，也比不上60年代后轉(zhuǎn)爐發(fā)展的那樣快，但隨著科技的進(jìn)步，電爐鋼產(chǎn)量及其比例始終在穩(wěn)步增長。尤其二十世紀(jì)70年以來，電力工業(yè)的進(jìn)步，科技對鋼的質(zhì)量和數(shù)量的要求提高，大型超高功率電爐技術(shù)的發(fā)展以及爐外精煉技術(shù)的采用，使電爐煉鋼技術(shù)有了長足進(jìn)步。圖4-1煉鋼方法百年興衰由鋼產(chǎn)量與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化看電爐發(fā)展1）鋼產(chǎn)量1970～1999年（世界電爐煉鋼發(fā)展期），世界粗鋼總量一直徘徊在7.0～8.0億噸之間。但電爐鋼產(chǎn)量比例一直在穩(wěn)步上升，世界粗鋼產(chǎn)量的變化，分別見圖1-2、1-3，表1-2。

圖4-2不同方法鋼產(chǎn)量變化情況圖4-32000年世界金屬平衡情況表4-2世世界界粗粗鋼鋼總總量量與與電電爐爐鋼鋼產(chǎn)產(chǎn)量量時(shí)間1970198019902000200220032004總鋼產(chǎn)/億噸6.07.167.78.479.039.6310.6電爐鋼比/%14.222.027.533.834.53536即2000前前一一直直在在7.0～～8.5億億間間徘徘徊徊，，2002、、2004年年才才分分別別突突破破9、、10億億噸噸，，2005年年達(dá)達(dá)到到11.07億億噸噸。。美國國是世世界界上上主主要要產(chǎn)產(chǎn)鋼鋼國國，，其其電電爐爐鋼鋼比比例例也也最最高高。。原原因因是是有有豐豐富富的的廢廢鋼鋼資資源源和和充充足足廉廉價(jià)價(jià)的的電電力力，，使使得得電電爐爐發(fā)發(fā)展展迅迅速速，，見見表表1-3。。時(shí)間1975199519992004電爐鋼比/%20.039.546.153.0日本本1985～～1994年年9年年間間，，電電爐爐生生產(chǎn)產(chǎn)能能力力增增加加了了2074萬萬噸噸（（增增加加了了73%）），，而而高高爐爐——轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐爐能能力力降降低低了了2619萬萬噸噸。。電電爐爐鋼鋼產(chǎn)產(chǎn)量量比比例例由由29%提提高高31.6%，，1996年年達(dá)達(dá)到到33%。。歐洲洲1978～～1998年年20年年間間轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐爐鋼鋼與與電爐爐鋼鋼產(chǎn)產(chǎn)量量的的變變化化如如下下：：德國國轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐爐鋼鋼增增2%，，電電爐爐鋼鋼增增102%；；法國國轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐爐鋼鋼減減32%，，電電爐爐鋼鋼增增138%；；西班班牙牙轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐爐鋼鋼減減27%，，電電爐爐鋼鋼增增119%；；意大大利利轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐爐鋼鋼不不變變，，電電爐爐鋼鋼增增24%。。歐洲洲電電爐爐鋼鋼產(chǎn)產(chǎn)量量變變化化見見圖圖1-4。。圖4-4歐歐洲洲電電爐爐鋼鋼產(chǎn)產(chǎn)量量變變化化表4-4近近年年幾幾個(gè)個(gè)主主要要產(chǎn)產(chǎn)鋼鋼國國電電爐爐鋼鋼的的發(fā)發(fā)展展表4-52004年年各各國國鋼鋼產(chǎn)產(chǎn)量量與與電電爐爐鋼鋼比比例例國別世界中國歐共體日本美國俄羅斯韓國德國粗鋼產(chǎn)量/億噸10.62.7251.931.1270.9890.6560.4750.464電爐鋼比/%3614.938.626.453.016.343.930.7表4-601~03年年中中國國及及世世界界電電爐爐鋼鋼的的增增長長速速度度區(qū)域年份200120022003世界鋼產(chǎn)量/億噸8.4539.0059.631電爐鋼比/%35.033.933.1鋼增長速度/%6.536.95中國鋼產(chǎn)量/億噸1.5091.8232.224電爐鋼比/%15.816.717.6鋼增長速度/%17.420.822.0轉(zhuǎn)爐鋼增長速度/%16.320.320.1電爐鋼增長速度/%18.927.028.1表4-601~03年年中中國國及及世世界界電電爐爐鋼鋼的的增增長長速速度度表4-7中中國國粗粗鋼鋼產(chǎn)產(chǎn)量量與與電電爐爐鋼鋼比比年份1993199619992002200320042005總鋼產(chǎn)/億t0.8951.0121.241.8232.2252.8283.523電爐產(chǎn)及其鋼比/萬t/%2075/23.21893/18.71947/15.73049/16.73906/17.64210/14.9由上上表表：：1））中中國國鋼鋼產(chǎn)產(chǎn)量量1996年年超超過過1億億噸噸（（鐵鐵是是1995年年）），，2003年年超超過過2億億噸噸，，2005年年超超過過3億億噸噸（（達(dá)達(dá)到到3.5億億噸噸）），，預(yù)預(yù)計(jì)計(jì)2006年年將將超超過過4億億噸噸（（達(dá)達(dá)到到4.24億億噸噸））。。2））電電爐爐鋼鋼產(chǎn)產(chǎn)比比例例1993年年達(dá)達(dá)到到最最高高的的23.2%（（2075萬萬噸噸）），，之之后后大大幅幅度度降降低低，，并并徘徘徊徊在在15～～18%。。但但電電爐爐鋼鋼產(chǎn)產(chǎn)量量在在一一直直增增加加，，且且近近年年增增加加很很快快，，1999～～2004年年的的五五年年間間增增加加了了2000萬萬噸噸，，2004年年超超過過4200萬萬噸噸（（14.9%）），，這這接接近近美美國國1999年年的的水水平平。。3））預(yù)預(yù)計(jì)計(jì)到到2020年年中中國國總總鋼鋼產(chǎn)產(chǎn)量量達(dá)達(dá)到到4.7億億噸噸，，其其中中電電爐爐鋼鋼產(chǎn)產(chǎn)量量要要達(dá)達(dá)到到1.2億億噸噸；；與與2004年年相相比比分分別別增增加加了了約約68%與與200%。。圖4-5中中國國電電爐爐煉煉鋼鋼的的發(fā)發(fā)展展情情況況1993~2004年年我國電電爐鋼產(chǎn)產(chǎn)量及電電爐鋼比比例的變變化2）鋼的的品種結(jié)結(jié)構(gòu)—實(shí)實(shí)現(xiàn)“全全方位競競爭”電爐鋼不不但在傳傳統(tǒng)的特特殊鋼和和高合金金鋼領(lǐng)域域繼續(xù)保保持其相相對優(yōu)勢勢，而且且正在普鋼鋼領(lǐng)域表表現(xiàn)出強(qiáng)強(qiáng)勁的競競爭態(tài)勢勢。在產(chǎn)品結(jié)結(jié)構(gòu)上，，電爐鋼鋼幾乎覆覆蓋了整整個(gè)長材材生產(chǎn)領(lǐng)領(lǐng)域，諸諸如圓鋼鋼、鋼筋筋、線材材、小型型鋼、無無縫管，，甚至部部分中型型鋼材等等。并且且正在與與轉(zhuǎn)爐鋼鋼爭奪板板材（熱熱軋板））市場。?？傊?，電電爐的發(fā)發(fā)展使得得平爐完完成它的的使命，，并與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐形成成競爭，，此格局局將在較較長時(shí)期期內(nèi)存在在。4.3電電爐爐煉鋼的的發(fā)展前前景電弧爐從從誕生至至今已超超過100年了了，在這這百年中中，電爐爐的設(shè)備備工藝技技術(shù)在不不斷發(fā)展展，產(chǎn)量量不斷地地提高，，其原因因是電爐爐煉鋼的的經(jīng)濟(jì)效效益與環(huán)環(huán)境優(yōu)勢勢。正是由于于廢鋼——電爐煉煉鋼流程程具有經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益益與環(huán)境境優(yōu)勢，，有利于于鋼鐵工工業(yè)的可持續(xù)發(fā)發(fā)展，所以電電爐煉鋼鋼的發(fā)展展前景一一片光明明。能能源供供應(yīng)電爐用電電能煉鋼鋼，除廢廢鋼原料料外，電電能占煉煉鋼成本本比例最最大。隨隨著電力力工業(yè)的的發(fā)展，，對電爐爐尤為有有利。美美國電爐爐發(fā)展速速度快的的原因是是與電力力充足、、電價(jià)便便宜分不不開的。。另外，廢廢鋼鐵為為非氧化化物，相相比鐵氧氧化物來來說屬于于一種化化學(xué)能的的載能體體——載能原料料，幾乎乎可以無無限再生生利用。。使用廢廢鋼代替替生鐵煉煉鋼，可可以節(jié)約約生產(chǎn)生生鐵過程程所需的的能源消消耗，每每噸生鐵鐵大約需需消耗700kg標(biāo)煤煤，所以以多用廢廢鋼可以以降低能能源消耗耗。這使得““廢鋼——電爐煉煉鋼流程程”比““高爐——轉(zhuǎn)爐煉煉鋼流程程”的噸噸鋼能耗耗減少一一半以上上。電電爐生生產(chǎn)流程程當(dāng)今鋼鐵鐵工業(yè)所所采用的的煉鋼流流程，經(jīng)經(jīng)150年來的的發(fā)展競競爭，目目前基本本形成了了兩類流流程：以鐵礦石石、煤炭炭為源頭頭的“高高爐—轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼流程””；以廢鋼、、電力為為源頭的的“廢鋼鋼—電爐爐煉鋼流流程”。。廢鋼—電電爐煉鋼鋼流程，，具有流程程短，設(shè)設(shè)備布置置、工藝藝銜接緊緊湊，投投入產(chǎn)出出快，故故稱其為為“短流流程”?！岸塘鞒坛獭钡奶靥卣鳎涸撛摿鞒瘫乇仨毷歉吒咝А⒐?jié)節(jié)能，是是世界上上流行的的“三位位一體””或者““四個(gè)一一”。也也正是由由于這種種高效、、節(jié)能的的短流程程才賦予予給電爐爐煉鋼強(qiáng)強(qiáng)大的生生命力。?！岸塘鞒坛獭钡膬?yōu)優(yōu)越性：：投資省1/3～～1/2：每噸噸鋼的投投資長流流程為1000～1500美美元/t，短流流程為500～～800美元/t；；建設(shè)周期期短1/2：長長流程為為2～4