转炉炼钢和电炉炼钢比较研究

赖建华 张传来

摘 要：随着社会建设如火如荼的进行，对钢材资源的需求逐步增多，而钢铁生产企业对生产工艺的要求也越来越高。由于钢铁工艺技术的开发，在铁水预处理技术和炉外精炼技术的基础上，电炉钢铁企业越来越愿意生产普通钢，转炉钢铁企业则偏向生产特殊钢。本文旨在分析转炉炼钢和电炉炼钢两种技术方法的优劣，期望为钢铁企业科学合理的选择生产工艺流程提供有益借鉴。

关键词：转炉炼钢；电炉炼钢；工艺流程

长期以来，小型钢铁企业最大的阻碍就是缺乏正常生产优质低碳钢材的能力。随着各种生产技术的提升以及转炉炼钢和电炉炼钢两种工艺流程的竞争，使得钢铁企业的生产效率得以大大提高。

转炉炼钢和电炉炼钢工艺流程的比较

转炉炼钢工艺流程的优劣

第一，所需要的操作设备众多，投资较高，经济规模较大，比较典型的钢铁联合工厂年生产能力都在400万吨以上[1]。

第二，与废钢相比，转炉炼钢中铁水的纯净度和质量稳定性均较好。氧气转炉炼钢配以RH二次精炼的工序优势明显，有着高效的生产速率，有着不错的纯净度，主要适于低碳/超低碳、低残余元素的钢种，尤其是批量很大、合金含量较低的钢种。

第三，由于整个的炼钢过程需要较大的能量，而能量主要来源钢材中的易氧化元素同氧的化学反应供能，这使得工艺流程不够灵活。

第四，转炉炼钢的生产周期不长，同精炼技术和连铸技术结合，整体效率较高。转炉炼钢的能量主要是来自化学反应和物理反应，不太适宜于冶炼高合金钢，更不适宜冶炼合金工具钢、难熔钨铁等高熔点合金。

第五，轉炉炼钢的终点控制水平高，渣钢反应比电炉更接近平衡。转炉与钢包精炼炉匹配，可灵活生产高碳钢、中碳钢、低合金钢。

电炉炼钢工艺流程的优劣

电炉炼钢工艺的优势

第一，电炉炼钢的设备简单，投入不大，基础设施建设和资金回笼周期短，同时水力发电和核能发电又使得电力成本下降，因而电炉炼钢技术发展较快。

第二，电炉炼钢主要是利用电弧产生的热，电弧作用区的温度可以达到4000度以上，并且直接作用于炉料。电炉炼钢不仅可去除有害气体与夹杂物，还可脱氧、去硫等，故能冶炼出高质量的特殊钢。

第三，较强的适应性，能够连续不间断生产，也能够间断进行生产，就算长时间停产，恢复也很快。由于炼钢电炉的大型化、超高功率化及冶炼工艺的强化，并与不断发展完善的二次精炼和连铸连轧技术相配套，已形成了自动化、机械化水平高、能耗低的专业生产体系，使得它更具有竞争能力。

第四，通过电弧加热炉料时，所产生的热量大多集中在炉料里面，且损失的热量极少，因而电炉炼钢效率大大优于转炉炼钢。

电炉炼钢工艺的缺点

第一，首先是不能有效配置二次精炼的手段；其次是很难提高装备水平，影响了温度的控制，也不能有效把握相关成分；最后则是出钢量不多，炉间成分波动范围大[2]。

第二，生产消耗多，增加了生产成本。但是随着现代大型超高功率电炉技术的飞速进步，以上的情况得到了极大改观，许多问题都得以解决。

两种技术下的残留物控制分析和氮含量情况

残留物控制

转炉炼钢的工艺流程比较长，铁矿石是炼钢所需的最基础原料。同电炉炼钢相比，转炉炼钢流程中所需钢材里面残留的金属量要低，而且远远低于目标范围。尤其对于扁平材料来说，客户的要求很高，像高耐冲击的性能等。所以需要严格控制残留金属量，满足客户的要求，以达到产品的优良性能。对于很多的长材产品，只要不损害产品的性能，残留金属量可接受的范围则要宽泛一些。这也造成长材产品普遍较受钢铁企业欢迎，因而产量也比较多。相较而言，长流程的转炉炼钢企业在技术上具有十分明显的优势。

电炉炼钢需要用到废钢，而废钢的质量优劣直接影响着电炉钢的质量。所以需要严格知道废钢里面的成分及比例，如果不弄清成分，将会给正常冶炼带来很大的困难。

氮含量情况

工艺参数极大地影响着钢水中的氮含量控制，通过在电炉上控制氮的含量难度巨大，这也是电炉炼钢流程中生产优质钢材的最大制约因素。如果钢材中氮的含量升高，会产生应变时效现象，致使钢材的延展性降低。这主要是与低碳镇静钢有关。当加工深冲制品时，一般的话氮含量需要小于50ppm，像在超低碳Ⅳ钢等更加要求高的情况下，氮含量一般要小于30ppm，甚至经常需要达到20ppm左右。大多数时候，转炉炼钢的氮含量不多只是电炉炼钢的三分之一。所有的这些深度加工制品在转炉炼钢的生产企业中产品只占很小的比重，但是却达到了极其高的生产标准条件。电炉炼钢则主要在一种开放式的环境中进行，因而会接触到空气中的氮，形成高氮的氛围。这与普通电炉不具密封性有关，炉壳和炉顶区域有很多开口存在，空气能够通过开口顺畅流动，因而加大了与氮的接触面积。在生产操作过程中，一般通过减少气源与钢液的接触来降低吸氮量。

结语

近几十年，在对扁平材料的利用领域里电炉钢铁企业增多，而在长流程的深加工钢铁企业中，则更多以转炉技术为主。本文分析了转炉炼钢和电炉炼钢两种技术的优劣情况，在技术工艺的选择上为钢铁企业提供了有益参考。

（作者单位：新余钢铁股份有限公司第一炼钢厂）

【参考文献】

[1]罗汉.直接还原/电炉（DR/EAF）与高炉/转炉（BF/BOF）炼钢法的比较[J].鞍钢技术，1987（11） .

[2]张建国.转炉炼钢和电炉炼钢的优缺点比较分析[J].资源再生，2016（05）.