【正文】 環(huán)境、資源和能源等方面日益苛刻的要求，使得盡可能多的提高廢鋼的利用率成為國際趨勢。廢鋼如果得不到有效的回收 和利用，將會成為巨大的潛在環(huán)境污染源。有些甚至可以對水質(zhì)、土壤構(gòu)成嚴重威脅。大量腐蝕的鋼鐵廢料，不但造成資源的浪費，也將會造成嚴重的粉塵污染。廢鋼的堆積本身也會給環(huán)境帶來不利影響： 5)煉鋼過程的煙氣污染和噪音污染容易得到控制。 6)設(shè)備簡單，煉鋼流程短，占地少，投資省，建廠快，生產(chǎn)靈活。 當今鋼鐵生產(chǎn)可分為“從礦石到鋼材”和“從廢鋼到鋼材”兩大流程。相對于煉鋼聯(lián)合企業(yè)中以高爐 —— 轉(zhuǎn)爐煉鋼為代表的常規(guī)流程而言，以廢鋼為主要原料的電弧爐煉鋼生產(chǎn)線具有工序少、投資低和建設(shè)周期短的特點，因而被 稱為短流程。近年來，短流程特別指那些電弧爐煉鋼與連鑄連軋相結(jié)合的緊湊生產(chǎn)流程。在投資、效率和環(huán)保等方面，以電弧爐為代表的短流程煉鋼具有明顯的優(yōu)越性。 出鋼設(shè)備 出鋼口一般開在爐身上，并裝有內(nèi)襯耐火材料的出鋼槽。這樣的出鋼口出鋼時，爐子的傾角必然較大，水冷電纜較長，電損失較大。為此，現(xiàn)在已經(jīng)研制出一種新型的爐底出鋼爐。其出鋼口類似于盛鋼桶。 爐底出鋼電弧爐具有許多優(yōu)點 :因大大減少了爐子的傾角，傾動機構(gòu)、爐子基礎(chǔ)等均大為簡化；可縮短水冷電纜，提高電效率；擴大水冷爐壁面積，節(jié)省耐火材料，剛流 集中，流程短，出鋼時間短，可降低出鋼溫度減少鋼水吸氮量、縮短冶煉周期等。因此迅速得到推廣應(yīng)用 。 [4] 電弧爐煉鋼的發(fā)展趨勢 電弧爐煉鋼工藝技術(shù)的發(fā)展可以從電弧爐煉鋼技術(shù)和電弧爐裝備技術(shù)兩大方面進行推進，電弧爐煉鋼技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展主要體現(xiàn)在以下四個方面 : [4] 1,繼續(xù)加強電弧爐的高效化生產(chǎn)操作，為縮短冶煉周期形成系統(tǒng)綜合控制，采用先進技術(shù)保證鋼質(zhì)量最優(yōu)。在綜合消耗最低的前提下，最大限度的縮短冶煉周期。包括 :電弧爐以氮代氫全程底吹技術(shù)、低氮電弧爐鋼生產(chǎn)技術(shù)、終點控制技術(shù)、優(yōu)化供電技術(shù)、爐料結(jié)構(gòu) 優(yōu)化和不延長冶煉周期的 DRI, HBI 加入工藝技術(shù)等。 2,優(yōu)化生產(chǎn)工藝、降低生產(chǎn)成本。在鋼鐵生產(chǎn)中，成本是決定性因素，必須降低成本以促進電弧爐鋼的發(fā)展。優(yōu)化生產(chǎn)工藝、加強精細管理與操作，從優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)、降低鋼鐵料消耗、添加合金精礦和還原劑實現(xiàn)直接合金化、廢鋼渣的 3,優(yōu)化電弧爐煉鋼流程 ，要實現(xiàn)電弧爐的高效化生產(chǎn)，縮短冶煉周期是核心，而前提則是流程優(yōu)化。例如，我國安鋼采用了高爐鐵水 —— 鐵水罐扒渣 ——100t 電弧爐脫磷 —— 無渣出鋼 —— 轉(zhuǎn)爐少渣吹煉 —— LF 爐精煉 —— 連鑄接高線、型棒和 2800mm 中厚板軋機的流程，把車間現(xiàn)有超高功率電弧爐變成了鐵水預(yù)處理爐。 4,優(yōu)化品種結(jié)構(gòu)，優(yōu)化生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品對于電弧爐冶煉鋼種的品種結(jié)構(gòu)。目前主要的優(yōu)化方向應(yīng)著眼于轉(zhuǎn)爐流程不適合生產(chǎn)的高合金鋼、高溫合金和大鍛件等。轉(zhuǎn)爐流程能夠生產(chǎn)目前在國內(nèi)產(chǎn)量還不高的一些合金鋼種。過去僅能用轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)的現(xiàn)代電弧爐亦能生產(chǎn)的一些品種，如高附加值的板材 (薄板、中板、厚板 )、優(yōu)質(zhì)高碳鋼 (如預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼簾線 )和低合金鋼 (如合金冷徽鋼 )等。 電弧爐裝備技術(shù)在未來創(chuàng)新發(fā)展中的手段 有以下幾點： 1)，開發(fā)大容量的電弧爐變壓器，進一步提升電弧爐超高功率水平和高阻抗技術(shù)。 2)，繼續(xù)加強清潔環(huán)保型電弧爐煙氣余熱回收裝備技術(shù)的研發(fā)。 3)，開發(fā)簡單實用的電弧爐裝備。 4) 電弧爐煉鋼工藝技術(shù)的發(fā)展應(yīng)著眼于降低噸鋼冶煉的綜合能耗。電弧爐使用廢鋼為原料與使用高爐鐵水的轉(zhuǎn)爐相比，總能耗是高爐 —— 轉(zhuǎn)爐工藝的1/21/3。從兩種工藝排放出的二氧化碳氣體污染源的數(shù)量可知。從整個鋼鐵工業(yè)系統(tǒng)看，對一定規(guī)模的年產(chǎn)鋼量，提高電弧爐鋼比例顯然有利于經(jīng)濟循環(huán)。 電弧煉鋼爐主要煉制高級優(yōu)質(zhì)鋼及合金鋼，也用于煉制普通鋼。隨著超高功率電爐裝備和配套技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，使電爐生產(chǎn)更加具有原料適應(yīng)廣、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、消耗少、成本低、能靈活適應(yīng)市場變化的明顯優(yōu)勢。所以我國要大力發(fā)展電弧爐煉鋼法，爭取縮進我國與發(fā)達國家煉鋼技術(shù)的差距。 參考文獻 [1] 王新華 .鋼鐵冶金學(xué) .高等教育出版社， 2021,12. [2]: [3] [4] [5] 羅振才 .煉鋼機械 .冶金工業(yè)出版社， 2021. 第二章 物料平衡 和熱平衡計算 現(xiàn)代電弧爐冶煉工藝與傳統(tǒng)三段式工藝有較大的變 化，目前主要方式有：在超高功率電弧爐內(nèi)借助大功率供電、高強度供養(yǎng)和氧燃燒嘴等輔助供熱手段快速熔化廢鋼并完成脫碳脫磷任務(wù)，然后在精煉爐內(nèi)完成脫氧、脫硫、微調(diào)合金成分、去夾雜等任務(wù)。但仍有部分小型電弧爐采用傳統(tǒng)工藝或者在其后配備鋼包爐生產(chǎn)一些高合金鋼 ,本文扔按照傳統(tǒng)電弧爐三段式工藝做物料平衡與熱平衡計算 ,以供參考。 物料平衡計算 計算所需原始數(shù)據(jù) 基本原始數(shù)據(jù)有：冶煉鋼種及其成分；原材料成分；爐料中元素?zé)龘p率；合金元素回收率；其他數(shù)據(jù) 表 21 冶煉鋼種及其成分 鋼種 成分 /% 備注 GCr15 C Si Mn P S Cr Fe 氧化法冶煉 ~5/ ~5/ ~/ ≤ ≤ ~/ 余量 注：分母系計算時的設(shè)定值，取其成分中限。 表 22 原材料成分 （ %） 名稱 C Si Mn P S Cr Al Fe H2O 灰分 揮發(fā)分 碳素廢鋼 余量 煉鋼生鐵 余量 碳粉 電極 名稱 CaO SiO2 MgO Al2O3 CaF2 Fe2O3 CO2 H2O P2O5 S 石灰 螢石 鐵礦石 火磚塊 高鋁磚 鎂砂 碳粉灰分 電極灰分 表 23 爐料中元素?zé)龘p率 成分 C Si Mn P S 燒損率 （ %） 熔化期 25～ 40,取 30 70～ 95，去 85 60～ 70，取 65 40～ 50，取 45 可以忽略 氧化期 全部燒損 20 25～ 30，取 27 ①按末期含量比規(guī)格下限低 %～ %（取 %）確定（一般不低于 %的脫碳量）； ②按末期含量 %來確定 表 24 其他數(shù)據(jù) 名稱 參數(shù) 配碳量 比鋼種規(guī)格中限高 %，即達 % 熔化期脫碳量 30%，即 30%＝ 電極消耗量 4kg/t（金屬料）：其中熔化期占 75%；氧化期占 25% 爐頂高鋁磚消耗量 （金屬料）：其中熔化期占 59%，氧化期占 41% 爐襯鎂磚消耗量 （金屬料）：其中熔化期占 57%；氧化期占 43% 熔化期和氧化期所需要氧量 50%來自氧氣，其余 50%來自礦石和空氣 氧氣純度和利用率 99%，余者為 N2，氧利用率 90% 碳粉中碳的回收率 75%（系指配料用碳粉） 碳氧化產(chǎn)物 均按 70%生成 CO， 30%生成 CO2考慮