1、2022-8-15电炉炼钢及其发展2211315435电炉炼钢及其发展电炉炼钢及其发展2211315435电炉炼钢及其发展2211315435 电炉是采用电能作为热源进行炼钢的炉子电炉是采用电能作为热源进行炼钢的炉子的统称。的统称。按电能转换热能方式的差异，电炉可按电能转换热能方式的差异，电炉可分为：分为：n电渣重熔炉电渣重熔炉利用电阻热；利用电阻热；n感应熔炼炉感应熔炼炉利用电磁感应；利用电磁感应；n电电 子子 束束 炉炉依靠电子碰撞；依靠电子碰撞；n等等 离离 子子 炉炉利用等离子弧；利用等离子弧；n电电 弧弧 炉炉利用高温电弧，不包括加热炉、利用高温电弧，不包括加热炉、热处理炉等。热处理
2、炉等。4.1 前言前言电炉炼钢及其发展2211315435 目前，世界上电炉钢产量的目前，世界上电炉钢产量的95%以上以上都是由电弧炉生产的，因此电炉炼钢主要都是由电弧炉生产的，因此电炉炼钢主要指电弧炉。指电弧炉。电炉炼钢是以废钢为主要原料，以三电炉炼钢是以废钢为主要原料，以三相交流电作电源，利用电流通过石墨电极相交流电作电源，利用电流通过石墨电极与金属料之间产生电弧的高温，来加热、与金属料之间产生电弧的高温，来加热、熔化炉料。它是熔化炉料。它是用来生产特殊钢和高合金用来生产特殊钢和高合金钢的主要方法钢的主要方法(现在也用来生产普通钢现在也用来生产普通钢)。电炉炼钢及其发展2211315435
3、 4.2 电炉炼钢发展历史电炉炼钢发展历史 回顾一下现代炼钢简史，见表回顾一下现代炼钢简史，见表1-1。时间时间国别国别发明者发明者炼钢法炼钢法发展与贡献发展与贡献1856英国英国Bessemer酸性底吹转炉酸性底吹转炉解决大规模解决大规模生产液态金属生产液态金属1865英国与法国英国与法国Siemens and Martin平炉平炉废钢得到利用废钢得到利用1878英国英国Thomas碱性底吹转炉碱性底吹转炉解决用高磷解决用高磷生铁炼钢生铁炼钢1899法国法国Heroult电弧炉电弧炉用电能、废钢用电能、废钢电炉炼钢及其发展2211315435 电炉是在电发明之后的电炉是在电发明之后的1899
4、年，由法年，由法国的海劳尔特（国的海劳尔特（Heroult）在）在La Praz发明发明的。它被建在阿尔卑斯山（的。它被建在阿尔卑斯山（Alps）的峡谷）的峡谷中，原因是在距它不远处有一个火力发电中，原因是在距它不远处有一个火力发电厂。厂。电炉的出现，开发了煤的替代能源，电炉的出现，开发了煤的替代能源，使得废钢开始了经济回收，这最终使得废钢开始了经济回收，这最终使得钢使得钢铁成为世界上最易于回收的材料，铁成为世界上最易于回收的材料，也为可也为可持续发展做出巨大贡献。持续发展做出巨大贡献。电炉炼钢及其发展2211315435 由炼钢方法百年兴衰看电炉发展由炼钢方法百年兴衰看电炉发展 电炉炼钢在这
5、电炉炼钢在这100多年中，其发展速度多年中，其发展速度虽然不如二十世纪虽然不如二十世纪60年代前的平炉，也比年代前的平炉，也比不上不上60年代后转炉发展的那样快，但随着年代后转炉发展的那样快，但随着科技的进步，电炉钢产量及其比例始终在科技的进步，电炉钢产量及其比例始终在稳步增长。稳步增长。尤其二十世纪尤其二十世纪70年以来，电力工业的年以来，电力工业的进步，科技对钢的质量和数量的要求提高，进步，科技对钢的质量和数量的要求提高，大型超高功率电炉技术的发展以及炉外精大型超高功率电炉技术的发展以及炉外精炼技术的采用，使电炉炼钢技术有了长足炼技术的采用，使电炉炼钢技术有了长足进步。进步。电炉炼钢及其发
6、展2211315435图图4-1 炼钢方法百年兴衰炼钢方法百年兴衰电炉炼钢及其发展2211315435 由钢产量与产品结构变化看电炉发展由钢产量与产品结构变化看电炉发展 1）钢产量）钢产量 1970 1999年（世界电炉炼钢发展年（世界电炉炼钢发展期），世界粗钢总量一直徘徊在期），世界粗钢总量一直徘徊在7.08.0亿亿吨之间。但电炉钢产量比例一直在稳步上吨之间。但电炉钢产量比例一直在稳步上升，世界粗钢产量的变化，分别见图升，世界粗钢产量的变化，分别见图1-2、1-3，表，表1-2。电炉炼钢及其发展2211315435图4-2 不同方法钢产量变化情况电炉炼钢及其发展2211315435图4-3
7、2000年世界金属平衡情况电炉炼钢及其发展2211315435表表4-2 世界粗钢总量与电炉钢产量世界粗钢总量与电炉钢产量时间时间1971970 01981980 01991990 02002000 02002002 22002003 32002004 4总钢产总钢产/亿吨亿吨6.06.07.17.16 67.77.78.8.47 79.09.03 39.69.63 310.10.6 6电炉钢比电炉钢比/%14.14.2 222.22.0 027.27.5 533.33.8 83 34.5 535353636 即即2000前一直在前一直在7.08.5亿间徘徊，亿间徘徊，2002、2004年才分
8、别突破年才分别突破9、10亿吨，亿吨，2005年达到年达到11.07亿吨。亿吨。电炉炼钢及其发展2211315435 美国美国 是世界上主要产钢国，其电炉钢比例也最高。是世界上主要产钢国，其电炉钢比例也最高。原因是有丰富的废钢资源和充足廉价的电力，使得电炉原因是有丰富的废钢资源和充足廉价的电力，使得电炉发展迅速，见表发展迅速，见表1-3。时间时间1975199519992004电炉钢比电炉钢比/%20.039.546.153.0 日本日本 19851994年年9年间，电炉生产能力增加了年间，电炉生产能力增加了2074万吨（增加了万吨（增加了73%），而高炉），而高炉转炉能力降低了转炉能力降低了
9、2619万吨。电炉钢产量比例由万吨。电炉钢产量比例由29%提高提高31.6%，1996年达到年达到33%。电炉炼钢及其发展2211315435 欧洲欧洲 1978 1998年年20年间转炉钢与年间转炉钢与 电炉钢产量的变化如下：电炉钢产量的变化如下：德德 国转炉钢增国转炉钢增 2%，电炉钢增，电炉钢增102%；法法 国转炉钢减国转炉钢减32%，电炉钢增，电炉钢增138%；西班牙转炉钢减西班牙转炉钢减27%，电炉钢增，电炉钢增119%；意大利转炉钢不变，意大利转炉钢不变，电炉钢增电炉钢增 24%。欧洲电炉钢产量变化见图欧洲电炉钢产量变化见图1-4。电炉炼钢及其发展2211315435图图4-4
10、欧洲电炉钢产量变化欧洲电炉钢产量变化电炉炼钢及其发展2211315435表表4-4 近年几个主要产钢国电炉钢的发展近年几个主要产钢国电炉钢的发展电炉炼钢及其发展2211315435表表4-5 2004年各国钢产量与电炉钢比例年各国钢产量与电炉钢比例国别国别世世界界中中国国欧共欧共体体日日本本美美国国俄罗俄罗斯斯韩韩国国德德国国粗钢产量粗钢产量/亿吨亿吨10.62.7251.931.1270.9890.6560.4750.464电炉钢比电炉钢比/%3614.938.626.453.016.343.930.7电炉炼钢及其发展2211315435表表4-6 0103年中国及世界电炉钢的增长速度年中国
11、及世界电炉钢的增长速度区域区域年份年份200120022003世界世界钢产量钢产量/亿吨亿吨8.4539.0059.631电炉钢比电炉钢比/%35.033.933.1钢增长速度钢增长速度/%6.536.95中国中国钢产量钢产量/亿吨亿吨1.5091.8232.224电炉钢比电炉钢比/%15.816.717.6钢增长速度钢增长速度/%17.420.822.0转炉钢增长速度转炉钢增长速度/%16.320.320.1电炉钢增长速度电炉钢增长速度/%18.927.028.1电炉炼钢及其发展2211315435表表4-6 0103年中国及世界电炉钢的增长速度年中国及世界电炉钢的增长速度电炉炼钢及其发展2
12、211315435表表4-7 中国粗钢产量与电炉钢比中国粗钢产量与电炉钢比年份年份1993199619992002200320042005总钢产总钢产/亿亿t0.8951.0121.241.8232.2252.8283.523电炉产及电炉产及其钢比其钢比/万万t/%2075/23.21893/18.71947/15.73049/16.73906/17.64210/14.9 由上表：由上表：1）中国钢产量）中国钢产量1996年超过年超过1亿吨亿吨（铁是（铁是1995年），年），2003年超过年超过2亿吨，亿吨，2005年年超过超过3亿吨（达到亿吨（达到3.5亿吨），预计亿吨），预计2006年将超
13、过年将超过4亿吨（达到亿吨（达到4.24亿吨）。亿吨）。电炉炼钢及其发展2211315435 2）电炉钢产比例）电炉钢产比例1993年达到最高的年达到最高的23.2%（2075万吨），之后大幅度降低，并徘徊在万吨），之后大幅度降低，并徘徊在15 18%。但电炉钢产量在一直增加，且近年增加很快，。但电炉钢产量在一直增加，且近年增加很快，1999 2004年的五年间增加了年的五年间增加了2000万吨，万吨，2004年年超过超过4200万吨（万吨（14.9%），这接近美国），这接近美国1999年的水年的水平。平。3）预计到）预计到2020年中国总钢产量达到年中国总钢产量达到4.7亿吨，其亿吨，其中电
14、炉钢产量要达到中电炉钢产量要达到1.2亿吨；与亿吨；与2004年相比分别增年相比分别增加了约加了约68%与与200%。电炉炼钢及其发展2211315435图图4-5 4-5 中国电炉炼钢的发展情况中国电炉炼钢的发展情况19932004年我国电炉钢产量及电炉钢比例的变化电炉炼钢及其发展2211315435 2）钢的品种结构）钢的品种结构实现实现“全方位竞争全方位竞争”电炉钢不但在传统的特殊钢和高合金钢领域电炉钢不但在传统的特殊钢和高合金钢领域继续保持其相对优势，而且继续保持其相对优势，而且正在普钢领域表现出正在普钢领域表现出强劲的竞争态势强劲的竞争态势。在产品结构上，电炉钢几乎覆盖了整个长材在产
15、品结构上，电炉钢几乎覆盖了整个长材生产领域，诸如圆钢、钢筋、线材、小型钢、无生产领域，诸如圆钢、钢筋、线材、小型钢、无缝管，甚至部分中型钢材等。并且正在与转炉钢缝管，甚至部分中型钢材等。并且正在与转炉钢争夺板材（热轧板）市场。争夺板材（热轧板）市场。总之，电炉的发展使得平炉完成它的使命，总之，电炉的发展使得平炉完成它的使命，并与转炉形成竞争，此格局将在较长时期内存在。并与转炉形成竞争，此格局将在较长时期内存在。电炉炼钢及其发展22113154354.3 电炉炼钢的发展前景电炉炼钢的发展前景 电弧炉从诞生至今已超过电弧炉从诞生至今已超过100年了，在年了，在这百年中，电炉的设备工艺技术在不断发这
16、百年中，电炉的设备工艺技术在不断发展，产量不断地提高，其原因是电炉炼钢展，产量不断地提高，其原因是电炉炼钢的经济效益与环境优势。的经济效益与环境优势。正是由于废钢正是由于废钢电炉炼钢流程具有经电炉炼钢流程具有经济效益与环境优势，有利于钢铁工业的济效益与环境优势，有利于钢铁工业的可可持续发展持续发展，所以电炉炼钢的发展前景一片，所以电炉炼钢的发展前景一片光明。光明。电炉炼钢及其发展22113154354.3.1 能源供应能源供应 电炉用电能炼钢，除废钢原料外，电能占炼电炉用电能炼钢，除废钢原料外，电能占炼钢成本比例最大。随着电力工业的发展，对电炉钢成本比例最大。随着电力工业的发展，对电炉尤为有利
17、。美国电炉发展速度快的原因是与电力尤为有利。美国电炉发展速度快的原因是与电力充足、电价便宜分不开的。充足、电价便宜分不开的。另外，废钢铁为非氧化物，相比铁氧化物来另外，废钢铁为非氧化物，相比铁氧化物来说属于一种化学能的载能体说属于一种化学能的载能体载能原料，几乎载能原料，几乎可以无限再生利用。使用废钢代替生铁炼钢，可可以无限再生利用。使用废钢代替生铁炼钢，可以节约生产生铁过程所需的能源消耗，每吨生铁以节约生产生铁过程所需的能源消耗，每吨生铁大约需消耗大约需消耗700kg700kg标煤，所以多用废钢可以降低能标煤，所以多用废钢可以降低能源消耗。源消耗。这使得这使得“废钢废钢电炉炼钢流程电炉炼钢流
18、程”比比“高炉高炉转炉炼钢流程转炉炼钢流程”的吨钢能耗减少一半以上。的吨钢能耗减少一半以上。电炉炼钢及其发展22113154354.3.2 电炉生产流程电炉生产流程 当今钢铁工业所采用的炼钢流程，经当今钢铁工业所采用的炼钢流程，经150年来年来的发展竞争，目前基本形成了两类流程：的发展竞争，目前基本形成了两类流程：以铁矿石、煤炭为源头的以铁矿石、煤炭为源头的“高炉高炉转炉炼钢流转炉炼钢流程程”；以废钢、电力为源头的以废钢、电力为源头的“废钢废钢电炉炼钢流程电炉炼钢流程”。废钢废钢电炉炼钢流程，电炉炼钢流程，具有流程短，设备布具有流程短，设备布置、工艺衔接紧凑，投入产出快，故称其为置、工艺衔接紧
19、凑，投入产出快，故称其为“短短流程流程”。“短流程短流程”的特征：该流程必须是高效、节能，的特征：该流程必须是高效、节能，是世界上流行的是世界上流行的“三位一体三位一体”或者或者“四个一四个一”。也正是由于这种高效、节能的短流程才赋予给电也正是由于这种高效、节能的短流程才赋予给电炉炼钢强大的生命力。炉炼钢强大的生命力。电炉炼钢及其发展2211315435“短流程短流程”的优越性：的优越性：投资省投资省1/31/2：每吨钢的投资长流程为：每吨钢的投资长流程为10001500美元美元/t，短流程为，短流程为500800美美元元/t；建设周期短建设周期短1/2：长流程为：长流程为24年，短流年，短流程为程为12年；年；生产能耗低生产能耗低1/2；操作成本低操作成本低1/4；2022-8-15电炉炼钢及其发展2211315435
