冷炉壁、

水冷炉盖以及长弧泡沫渣冶炼技术 ,与其超

高功率相匹配。70 年代初日本首先研制成功并采用
水冷炉壁和水冷炉盖 ,以解决高温电弧对炉壁热点
和炉盖的严重辐射。该技术近 30 年来已成熟 :欧洲

30 t 以上的电弧炉均配备水冷挂渣炉壁和水冷炉
盖 ;日本 70 %以上电弧炉装备水冷炉壁 ;欧洲、

美国

和中国的电弧炉也相继采用水冷挂渣炉壁。水冷炉
壁技术的采用 ,使炉壁使用寿命达到 2 000 炉以上 ,
耐火材料消耗降低 60 %以上 , 生产率提高 8 %～

10 % ,电极消耗降低 0

15 kg/ t ,生产成本降低 5 %～

10 % ,而使用水冷炉盖可使炉盖寿命达到 4 000 次。
值得注意的是 ,冷却水带走 5 %～10 %的热量 ,若冶
炼时间加长会增加电耗 ,因此在使用水冷技术时应
注意冷却水流量的设计和冶炼时间的缩短。另外 ,
为了充分利用变压器能力采用长弧高功率因数操

作 ,开发了长弧泡沫渣冶炼技术 ,即在不断增加渣量
的条件下 ,通过喷入的碳粉与钢中氧及渣中氧化铁
反应 ,产生大量的 CO 气体引起渣的泡沫化 ,可实施
埋弧操作 ;电弧热高效地通过熔渣传入钢液中 ,实现
高电压、

低电流的长弧操作 ,以降低电耗、

电极消耗、

炉壁耐火材料消耗和提高操作的稳定性。

　　超高功率电弧炉一定要配备炉外精炼设施 ,与

炉外精炼相匹配则要求无渣出钢。20 世纪 80 年代
初 ,德国和丹麦的三家公司联合开发了偏心炉底出
钢技术 ( EB T) ,成功地采用了留钢留渣操作 ,实现了
无渣出钢 ,耐火材料消耗量降低 ,电极消耗和电耗分
别降低了 6 %和 3

15 %左右 ,电炉生产率显著提高。

　　随着功率级别的提高和炉子大型化 ,更大的电

流操作运行和对电网的冲击成为超高功率电弧炉的
重要限制条件。对此 ,近年来出现了高阻抗电弧炉
技术 ,其电气运行特征是高电压、

长弧、

低电流的操

作 ,优点是操作稳定、

对电网冲击小、

实际熔化速率

高、

电极消耗减少等。据报导 ,80 t 的高阻抗交流电

炉供电时间仅 35 min ,冶炼周期 45 min ,电极消耗

14 kg/ t ,热效率达 72 %。

　　70 年代大功率晶闸管整流技术在工艺中的应

用 ,使直流电弧炉重新得到工业界的关注。继 1973
年 ASEA 现 ABB 公司首先开发出 30 t/ 8 MW 试验
用直流电弧炉后 ,世界各国都纷纷新建直流电弧炉 ,
尤其是以废钢回收率高的工业化国家 (如日本、

美

国) ,或供电不足的发展中国家为主。迄今为止 ,全
世界已投产和正建的 50 t 以上直流电弧炉超过 100
台。据不完全统计 ,1990 —1993 年新建的 DC

2EAF

达 30 座 ,主要分布在日本及韩国。目前 ,日本又建

了 1 座 240 t DC

2EAF ,美国惠美匹兹堡公司也建造

了 1 座 280 t DC

2EAF。与 AC 炉比较 ,DC 炉具有

较多优势 ,如对电网的干扰小、

电极消耗少、

基本上

无偏弧、

有搅拌效果等 ,因此预计其会进一步发展。

但从目前操作情况看 ,因 DC 炉底电极部分维护麻
烦以及电源系统较 AC 炉复杂 ,某些炉子的实际业
绩尚未完全显示出预期优势 ,加之变阻抗 AC 炉的
发展而削弱了 DC 炉的优势 ,故 AC 炉与 DC 炉仍会
并存

[ 5 ]

。

　　就 DC 炉的发展而言 ,预计超过 1 根顶电极的

炉子会有所发展。增加电极似乎会导致电极消耗升
高 ,但文献[ 6 ] 称 ,其双电极 DC 炉技术在一定条件
下反而会使电极消耗进一步下降 ,可达约 0

17 kg/ t ,

且采用双电极允许使用较小直径的电极而降低电极
成本 ,并带来进一步提高供电功率和改善炉子热量
分布的好处

[ 6 ]

。另外 ,直流炉底电极的安全寿命始

终是一重要问题。目前多钢针 ( 片) 式底电极寿命
通常在 1 000 炉以下 ,而导电砖式平均寿命最高可
达 3 000～4 000 炉 : Clecim 式水冷钢棒底电极寿命
通常在 1 500～2 500 炉 ,其最近在中国台湾东和公
司 DC 炉上应用的寿命已达 5 800 炉以上 (其技术改
造方法已申请专利) 。

　　前面提及变阻抗 AC 炉 (DANA RC) ,即是在通

常高阻抗炉变压器一次侧串联高阻抗电抗器的基础
上又增加一饱和电抗器 ,其阻抗可随炉供电状况自
动调整 ,可降低短路电流 ,并进一步降低电网电流波
动。但对于大型 AC 炉来说 ,考虑到对电网的巨大
影响 ,仍需配备 SVC 装置。实际上 ,DC 炉在整流器
等方面是增加了投资 ,但 AC 炉的 SVC 装置投资亦
很大 ,因此从投资层面考虑并不一定偏向于 AC 炉。
当然 ,DC 炉运行于较小的电网上时配备 SVC 装置
仍是有效的

[ 7 ]

。

2. 3 　多元化的能量利用技术

　　为降低电耗及能耗成本 ,提高能量输入强度以

缩短冶炼周期 ,采用了多种形式的能量利用技术 ,如
大流量机械式碳 —氧枪、

二次燃烧技术、

氧 —油烧

嘴、

底吹燃料和氧气 (底吹的另一作用是熔池搅拌)

等技术。另外 ,为利用炉气中的余热 ,各种废钢预热
手段也相继出现。

　　电炉冶炼过程中产生的废气所携带的热量约为

向电炉输入总能量的 11 %左右。后燃烧 (二次燃烧)
技术 ,即是通过向炉内喷吹氧气 ,使炉内 CO 气体进
一步氧化而生成 CO

,气体放出潜热预热废钢。美

国 Nucor 钢厂在 60 t 电弧炉中使用该技术 ,电耗降

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中国冶金　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第

卷