中国现代电弧炉炼钢技术进展

傅杰１

王中丙２

王新江３

毛新平２

１北京科技大学２广州珠江钢铁有限责任公司

３安阳钢铁股份有限公司

摘要：

近十年来，中国在发展现代电弧炉炼钢技术方面取得了显著成果，在消化引进国外先进技术的基础上不断

有所创新。本文介绍了中国在现代电孤炉炼钢技术进步方面的部分创新成果，包括：（１）提出了电弧炉冶炼周期及电

耗的综合控制理论，据此可以阐明缩短冶炼周期、降低电耗、提高生产速率的方向和作为选择变压器额定功率的依

据；（２）电弧炉加铁水冶炼技术；（３）电弧炉终点控制技术；（４）以氨代氩电弧炉底吹技术；（５）低氮电炉钢生产技术；

（６）炉料结构模型。

关键词：电弧炉炼钢技术创新

１引言

自１９９３年６月殷瑞钰院士和徐匡迪院士在上海

举办“当代电炉流程和电炉工程问题研讨会”以来，中

国引进了烟道竖炉电炉、Ｃｏｎｓｔｅｅｌ电弧炉、Ｄａｎａｒｃ及

Ｄａｎａｒｃ

Ｐｌｕｓ电弧炉、双壳炉及其他超高功率交、直流电

弧炉，形成了电弧炉冶炼一炉外精炼一连铸“三位一

体”或电弧炉冶炼炉外精炼一连铸一连轧“四位一

体”的现代电弧炉炼钢流程群体。不少生产线在工艺、

设备、运行和技术经济指标整体上达到了国际先进水

平，并在消化引进国外先进技术的基础上不断有所创

新［１｜。本文简要介绍中国在现代电弧炉炼钢技术进步

方面的部分创新成果。

２

电弧炉冶炼周期及电耗的综合控制理论

现代电弧炉冶炼技术是围绕着缩短电弧炉冶炼周

期这一核心而发展起来的［１～引。图１示出了从１９６５

年至２００２年来电弧炉冶炼技术的发展情况［３ｆ４］，从图

中可以看出，从２０世纪６０年代中期到８０年代中期主

要发展了超高功率供电及其相关技术，８０年代末期在

超高功率供电的基础上发展了强化供氧技术，９０年代

重点发展了废钢预热及加铁水冶炼等增加物理热的电

炉炼钢技术，这些技术的发展大大缩短了冶炼周期，降

低了电耗和电极消耗。考虑到供电、增加化学热和增

加物理热，基于能量平衡，电弧炉冶炼周期及电耗可以

用下述公式计算：

ｒ＝Ｔ

ｒ＋，

（１）

ｒ’一（Ｃ×Ｗ×６０）／（Ｐ电ＴＦＯＳｇ＋Ｐ化学＋Ｐ物理）

（２）

ｒ’一（Ｃ自×Ⅳ×６０）／（Ｐ＊ｚＦｏｓｇ）

（３）

Ｃ一（Ｐｔｔ卿ｃｏｓｇ＋Ｐ化学＋Ｐ物理）×一／（Ｗ×６０）

（４）

Ｃ＝Ｃ电一Ｃ化学一Ｃ材理

（５）

式中ｒ——电弧炉冶炼周期（出钢至出钢时间），ｍｉｎ；

ｒ’——通电时间，ｍｉｎ；

，——热停工时间，ｒａｉｎ｝

ｗ——钢液重量，ｔ；

Ｐ自——表观输入电功率，ｋＷ；

１广电效率；

ｃｏｓｒ功率因数；

Ｐ化学——由化学热换算成的电功率，ｋＷ；

Ｐ物理——由物理热换算成的电功率，ｋＷ；

ｃ——冶炼电耗，ｋＷ・ｈ／ｔ；

ｃ电——ｃ化学与ｃ物理为０的电耗，ｋＷ・ｈ／ｔ；

ｃ化学——由于化学热导致的节电，ｋＷ・ｈ／ｔ；

ｃ物理——由于物理热导致的节电，ｋＷ・ｈ／ｔ。

由式（１）～式（５）可见：

（１）为了缩短冶炼周期，必须提高吨钢输入电功率

Ｐ自。Ｐ自与变压器额定功率有关，变压器额定功率大，

可输入电弧炉的电功率大，Ｐ自大。通常将吨钢变压器

额定功率大于７００ｋＶ・Ａ的电弧炉称为超高功率电弧

炉，８０年代末，超高功率电弧炉的变压器额定功率高达

８００～１２００ｋＶ・Ａ／ｔ．

（２）提高Ｐ化学，有利于缩短冶炼周期。Ｐ化学主要

来自钢中元素氧化的化学热及氧燃烧嘴提供的化学

热。元素（主要是碳）氧化的化学热可占炼钢所需总能

量的３０％左右，当二次燃烧率高时，这一比例还会更大

些；氧燃烧嘴提供的化学热一般占总能量的５％～

１０％。

（３）提高Ｐ物理，有利于缩短冶炼周期。Ｐ物理主要

是由废钢预热后废钢的显热及加铁水操作时铁水的显

热提供的。

（４）提高俨＇ｏｓ９，可以缩短冶炼周期。提高萨ｏｓＰ

的措施包括供电制度合理化（优化供电曲线）、人工智

能电弧炉、采用导电横臂、优化短网结构等。