随着电炉钢产量的迅速增长,电炉短流程钢厂生产技术也有众多特点,主要有以下几个方面:
1)生产品种的增加,从起初的长材、扁平材到如今的高附加值产品;
2)电炉容量及短流程炼钢生产规模不断扩大,最大电炉容量达400t,新建电炉钢厂电炉容量由80～120t增至150～200t,近年来还增建了若干250～300t电炉的短流程钢厂;
3)高化学能电炉的发展,使电弧炉电耗不断降低;
4)原料多样化,出现了从铁矿石到热轧产品的电炉短流程钢厂(联合小钢厂),不少电炉采用了部分热装铁水工艺;
5)将各项先进技术综合,组成连续布置的电炉短流程钢厂;
6)前沿技术组成的电炉短流程钢厂,如废钢预热、薄带连铸、无头轧制等。
原料来源是电炉短流程与高炉2转炉长流程的主要区分点,结合不同的地区资源出现不同电炉短流程形式,电炉原料供给形式主要表现在以下几方面。
1)DRI生产。在大多数废钢资源不足的国家,发展DRI作为废钢的补充成为了客观需要。据日本神户预测,2010年DRI产量将达到10500万t,与废钢相比,DRI具备以下优势:①有害元素含量很低,能够稀释、降低钢中的有害元素;②可实现连续装料、成渣迅速、连续融化及熔池沸腾,促进脱气,降低钢中N含量,利于快速形成泡沫渣,从而减少钢中夹杂物;③缩短电炉精炼周期,提高Ni、Mo等有价元素收得率。
目前投入工业应用的主要有Midrex工艺、HYL2Ⅲ工艺、Finmet工艺、SL2RN工艺和Fastmet工艺等。其中,SMSSiemag公司和Midrex技术公司联合推出从铁矿石到热轧带的电炉短流程,以铁矿石(球团矿)为原料,经Midrex装置生成直接还原铁(DRI)以600～700℃温度热装至电炉(电炉车间距竖炉约100m)。DRI温度每增加100℃,可节电20kW·h/t(以100%DRI为原料)。电炉钢水精炼后,进入CSP薄板坯连铸连轧生产线生产热轧带钢。据介绍,该工艺流程较传统高炉转炉流程,有更高的能源利用效率,且CO2排放量能减少一半。
2)热装铁水。近年来,由于废钢资源区域性短缺,全废钢冶炼成本高,生产厂家为了替代冷生铁和部分废钢发展了热装铁水技术。由于热装铁水带来的物理热和化学热,使熔化期成渣时间提前,可相应地减少铁耗和电耗,缩短冶炼时间,使原料中有害残余元素等大幅度降低。随着当今生产节奏的加快,电炉有转炉化的趋势,热装铁水比例也越来越高,日本DAI2WA电炉厂,铁水比例高达75%。随铁水热装比增加,冶炼电耗降低,当铁水热装比从40%增加到65%时,每增加1%铁水降低电耗约6kW·h·t-1。
需要注意的是:大量使用铁水或新建高炉系统,使原来电炉短流程钢厂的流程不再短,无法体现目前,世界上最广泛被应用的废钢预热主要有吊篮式、双炉壳法、竖炉法、Consteel等。20世纪90年代开发的具有废钢预热与连续加料双重功能的Consteel技术投入使用,采用留钢操作,除可节能降耗等常规废钢预热技术具有的优点外,还在稳弧冶炼,消除电网闪烁,提高金属收得率,降尘与消除废钢预热过程中产生的有害物质均有很好的改善,并使炼钢周期大大缩短,目前已得到较广泛的推广使用。日本近年来也开发了ECOARC节能电炉,进入工业化实施阶段。
国内在废钢预热技术方面,主要使用Consteel技术、竖炉,均为引进的技术,通过专利信息网查询,目前国内企业也在开发自己的废钢预热技术,废钢预热与废钢连续加料技术将是未来是电弧炉炼钢短流程发展和竞争的热点之一。
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