電爐鋼

用電爐煉製的鋼,有電弧爐鋼、感應爐鋼及真空感應爐鋼三種類型。

基本信息

概述

電爐鋼是指在電爐中以廢鋼、合金料為原料,或以初煉鋼製成的電極為原料,用電加熱方法使爐中原料熔化、精煉製成的鋼。

分類

按照電加熱方式和煉鋼爐型的不同,電爐鋼可分為電弧爐鋼非真空感應爐鋼真空感應爐鋼電渣爐鋼真空電弧爐鋼(亦稱真空自耗爐鋼)、電子束爐鋼等。
按冶煉設備對鋼進行分類,可分為轉爐鋼平爐鋼電爐鋼
電爐鋼是用電爐煉製的鋼,有電弧爐鋼感應爐鋼真空感應爐鋼等。工業上大量生產的,是鹼性電弧爐鋼。

工藝介紹

電弧爐鋼

是指在電弧爐中通過石墨電極向爐內輸入電能,以電極端部與爐料(廢鋼等)之間發生的電弧為熱源,使爐料和合金料熔化並精煉製成的鋼。電弧爐鋼的主要品種為優質碳素鋼、低合金鋼和合金鋼。電弧爐煉鋼法是生產優質鋼和特殊質量鋼的主要煉鋼方法。

非真空感應爐鋼

是指在非真空感應爐中利用感應電熱效應使廢鋼、合金料等爐料熔化並精煉成的鋼。主要品種為特殊質量合金鋼。

真空感應爐鋼

是指在真空感應爐中,利用感應電熱效應使廢鋼、合金料等爐料熔化並精煉成的鋼。真空感應爐鋼氣體含量低,硫、磷雜質元素含量低,夾雜物少。主要品種為專門用途的特殊質量合金鋼。
電渣爐鋼,是指在電渣爐中,把平爐、轉爐、電弧爐或感應爐初煉的鋼經鑄造或鍛壓成電極,通過電渣爐中的熔渣電阻進行二次重熔的精煉工藝煉出的鋼。電渣爐鋼硫含量較低,雜質元素少,夾雜物少。電渣爐鋼的主要品種為特殊質量合金鋼。

產銷與前景

電弧爐煉鋼是鋼鐵工業的主要煉鋼方法之一,近年由於電弧爐煉鋼套用了一系列新技術、新工藝、新裝備,開發並生產了許多新產品,使之形成了最有競爭力的鋼鐵生產方式,特別是全球範圍興起的低碳經濟熱潮,使電爐鋼的發展迎來了新的機遇。

世界鋼協公布的轉爐流程的噸鋼能耗應在24GJ/t鋼左右,折算成標準煤為820kg標煤/t 鋼;電爐流程能耗約為12.4GJ/t鋼,折合400~420kg標煤/t鋼。表1,2 為轉爐煉鋼和電爐煉鋼噸鋼輸入物料和能耗對比。按照《美國能源部能源信息署》給出的噸鋼標準煤排放係數0.69計算,轉爐流程二氧化碳排放量為2.07t/t鋼,電爐流程二氧化碳排放量為1.037t/t鋼,二氧化碳排放加權平均值為1.76t/t 鋼。在大型鋼鐵聯合企業,從鐵礦石進廠到焦化、燒結、煉鐵和煉鋼,整個工藝過程中能源消耗和污染排放主要集中在煉鐵及鐵前工序,這段能耗一般為綜合能耗的60%。廢鋼作為鐵礦石的可替代原料,採用廢鋼直接煉鋼可大致節約能源60%,據相關數據顯示,每多用1t廢鋼、少用1t生鐵可節約0.4t焦炭或1t左右的原煤。因此大力發展電爐鋼生產是今後鋼鐵工業的主流。

近年來,世界電爐鋼產量占鋼總產量的比重約為32%~35%,歐盟電爐鋼的比重已達到50%。隨著我國鋼鐵工業的迅猛發展,在轉爐鋼產量急劇增長的背景下,我國電爐鋼產量也逐年增加,但是由於電力資源不足以及廢鋼資源的短缺,電爐鋼的比重仍較低。

我國電弧爐煉鋼工藝裝備是以冶煉合金鋼為主而發展起來的,一般爐容量小於50t。從20世紀90年代起,大容量、超高功率電弧爐在我國獲得了較快發展,電弧爐總座數有所減少,爐容趨向大型化,在淘汰落後電弧爐工藝裝備和設備大型化方面已取得較大進步。據不完全統計,2007年50t及以上電弧爐產能約占電弧爐鋼總產能的83.5%,成為我國電弧爐鋼生產的主體設備,100t及以上電弧爐產能占電弧爐鋼總產能的比例也接近了45%。

近年來我國電弧爐煉鋼生產的主要特點是大量配加鐵水作為原料,電弧爐冶煉的生產節奏大幅度加快,冶煉電耗降至200kW•h/t鋼,鋼中有害殘餘元素平均含量降低,取得明顯的經濟效益。應該說,電弧爐生產配加鐵水是我國廢鋼資源短缺的暫時現象、權宜之計。

世界電爐鋼產量在經歷了前期穩步增長後,近幾年基本穩定在4億t的水平,另外從世界範圍來看,電爐鋼產量占比呈現的是先上升後逐步下降的態勢,2001年時達到峰值,占比35.1%,之後逐年降低,2010年電爐鋼產量占比降至28.8%,主要原因是近幾年轉爐鋼產量增速快於電爐鋼產量增速。從世界主要產鋼國的電爐鋼比例來看,美國電爐鋼占比在2010年達到了61.3%,位列世界第一,值得注意的是,印度這一比例從2000年的32.1%上升到2010年的60.5%,大有一舉取代美國成為電爐鋼套用最多的國家。

從東亞鄰國來看,日本的電爐鋼占比也較小,2010年占比在21.8%,且呈現逐年降低的趨勢。另外,韓國的電爐鋼產量占比較高,保持在40%以上,但近年來韓國這一比例也在降低。而國內電爐鋼占比則明顯偏低,近幾年長期處於10%以下,在2009年降到8.5%最低點後,2010年反彈至9.8%,國內電爐鋼套用有望進一步擴大。

目前國內電爐鋼套用比例還非常低,主要原因是廢鋼資源有限,電力消耗較大,電費成本支出較高,以及高企的廢鋼價格,導致電爐鋼難以快速發展。針對我國廢鋼和電力資源在相當長的時間內仍將緊缺的局面,電爐鋼生產要進一步發展,仍然要依靠技術進步,生產高附加值鋼,以縮短冶煉周期為核心降低成本。隨著社會工業化進程的發展,鋼鐵積蓄量的不斷增加,電爐煉鋼技術的不斷完善和發展,加之電爐鋼能耗的優勢,都會促使電爐煉鋼市場競爭力不斷增強。

同時,隨著國家對低碳經濟、節能環保等管理制度的不斷加強,電爐煉鋼綜合優勢也會不斷顯現。因此,未來電爐煉鋼面臨廣闊的發展前景。


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