炼钢短流程工艺国内外现状及发展趋势

刘远伟　白小君

摘  要：电弧炉炼钢短工艺的发展及特点综述。如DRI、热装铁水、废钢预热等新的短流程炼钢。浅析我国短流程炼钢的现状及对短流程发展趋势。

关键词：电弧炉;短流程;炼钢

短流程是一种结合电弧炉和连铸连轧的生产工艺，主要表现为准备原料，将LF炉精炼到连铸轧制，形成一个三合一或四合一的工艺。电弧炉短流程炼钢工艺、效率、环保等优点已成为世界上两大炼钢工艺之一。

一、现代短流程炼钢工艺的发展

1.国内外短流程炼钢的现状是一个短流程，对高端产品、能源多样化和原材料多样化优势。电短流程钢厂的发展因国家和地区而异，取决于可用资源废钢、电煤炭、天然气。由于多年来粗钢产量的快速增长，我国电炉钢的比重没有增加，而是下降，成为世界上电炉钢比重下降的少数国家之一。美国电炉炼钢是世界第一钢铁型材市场已被短流程钢铁完全占据。北美厚板市场逐渐被IPSCO、North Star、Nucor、Oregon Steel短期钢铁企业占据。热轧板、冷轧板和镀锌板的市场也逐渐被SDI、Nucor、Gallation、Deltasteel、Trico、Hylsa等短流程钢铁公司占据，随着连铸机技术的发展，越来越多的高附加值和先进技术的短流程钢厂正在扩大。

2.现有技术的特性。随着电炉钢产量的迅速增加，生产技术具有许多特点。（1）将较长材、扁平材产品扩展到较高的附加值。（2）电炉容量及短流程炼钢的规模增加。最大容量为400吨。容量从80t升至120 t增至150至200 t，近年来，建成了250-300 t短流程钢厂。（3）随着电弧炉的发展，功耗不断降低。（4）在材料多樣化过程中，从矿石到热轧产生了短流程钢厂。（5）整合先进技术形成连续电炉短流程钢厂。（6）先进的技术包括短流程钢厂，如钢铁废料预热、薄带成型、无头轧制等。原料来源是电炉短工艺与高炉-转炉长工艺的主要区别点，不同区域资源相结合，出现了不同形式的电炉短流程。

3.分析了我国当前的短流程现状。近年来，我国新建了一批短流程钢厂。从我国电弧炉的短流程技术和设备来看，可以发现以下特点：（1）从设备角度来看，我国短流程炉席位逐年减少，电容量大规模扩大。50吨以上电炉产能约占我国电炉炼钢总产能的85%，成为我国电炉炼钢的主要设备。但是，100吨及以上电炉的生产能力仅为42%，这是低的。（1）工艺：近几十年来，我国短流程电弧炉炼钢技术不断发展。关于减少冶炼周期、降低运营成本和生产高附加值钢冶炼厂、高功率合理供电、富氧及燃料喷吹、偏心炉底出钢、热兑铁水等技术未达到国际水平。（2）从整个流程来看，存在着具有国际先进水平的短流程，如兴澄钢铁厂合金钢棒生产工艺、珠江钢铁厂电炉坯连铸生产工艺等。炼钢短流程工艺柔性强，在高碳钢和合金钢等特种钢的生产中具有优势。随着铁矿石资源的减少和废钢铁的增加，预计数吨钢材的利润将大大高于传统的漫长过程。但是，在当前形势下，电弧炉短流程技术面临着若干挑战：①废物资源短缺：我国快速工业化进程和社会废物资源不足，而炼钢技术进步导致废物不断减少从而导致乏钢资源短缺，价格高涨。②电力不足，电费昂贵：由于我国电力紧缺，短期内国内电炉炼钢的需求仍然难以满足。电力短缺和电力限制导致电炉生产断断续续，生产成本增加。③废钢回收过程中的有害物质积累：废钢是短过程中的主要原料，其质量正在下降。一方面，随着废物的循环利用，有害元素积累起来;④大多数短流程没有优化，生产力也没有优化。因此，必须根据循环经济的要求来衡量，以确保生产的顺利进行，减少设备故障和生产事故，合理规划，提高投入使用的比率。⑤在节能和环境保护方面存在重大差距：知识不足、生产管理不善、技术不足和投资不足导致能源浪费和环境污染。

二、我国钢铁企业转炉炼钢技术的未来发展展望

我国钢铁生产总量居世界前列，钢铁工业作为我国产业的支柱，在我国经济发展中发挥着不可替代的作用。在我国钢铁生产过程中，大多数钢铁产品都是采用转炉炼钢技术制造的，目前这是炼钢的主要技术手段。随着我国加工钢材技术的发展，我国钢铁工业的技术进步为现代钢铁技术奠定了坚实的基础。

1.大力发展回转炉降渣炼钢工艺。随着钢铁产量的增加，我国铁矿供应变得更加紧张，受到了环境的制约，先进降渣节铁技术的发展成为我国未来钢铁技术发展的必然趋势。减少加工钢材的废渣可以提高铁水回收率，减少铁损，有效降低生产成本，提高钢铁企业的经济效益。此外，回转炉炼钢工艺可减少回转炉炼钢工艺产生的污染物和渣的排放，减少钢铁企业周围的环境污染，促进生态环境管理，降低企业经营成本对钢铁企业在发展回转炉降渣炼钢工艺的过程中，要注重以内容：优化回转窑炉冶炼原料，降低硅含量，提高铁质含量，提高回转炉铁矿石开采质量。②应尽可能利用高炉低硅冶炼;③采用钢工艺减少转炉降渣。

2.优化优质钢材品种流程及吹练重点控制技术。随着钢加工技术的发展，清洁钢和优质钢生产工艺的优化成为我国钢铁企业面临的紧迫问题。根据我国钢铁市场的需要，在高质量钢生产过程中，必须有机地组装生产工艺和设备，如钢水处理、炉外熔炼、连铸机和连轧机，以便有效提高转炉炼钢的效率，减少洁净钢的生产时间和钢铁企业生产能力的提高。在钢铁企转炉炼钢生产过程中，应注意提高钢端控制精度。改进转炉炼钢控制的关键要素是优化转炉吹练工艺，促进炉内钢渣平衡，保终点控制操作的稳定性。与此同时，必须结合转炉炼钢的动态控制技术手段，通转炉炼钢内实时反馈实现转炉炼钢终点的精确控制。

3.大力发展节能技术，重视清洁生产。我国钢铁企业生产技术的进步离不开环境问题。过去，我国钢铁企业在炼钢过程中，在追求生产能力的同时，忽视了炼钢厂周边的环境问题，炼钢造成的环境污染已成为越来越严重的问题。因此，使用转炉炼钢技术的钢铁企业今后生产钢铁必须注意环境问题。同时，面对我国日益严峻的能源消耗问题，钢铁企业大力发展能源生产和减排技术，在综合节能减排的基础上，消除炼钢厂周围的大气和环境污染，重视铁水脱硅，降低炉渣的产出量，目前环保生产技术对于转炉炼钢烟尘，必须大力发展干法除尘技术，减少水资源消耗。

随着全球低碳经济的呼声日益高涨，以及国家能源保护和环境政策的实施，短流程的发展将主要侧重于原材料和能源。所以它可以适应原料和炉内能源的变化，同时，全封闭式设计、高温预热废钢和电弧炉炼钢将具有更大的发展潜力。我国钢铁工业的工程企业和研究机构应努力加强短期钢铁制造和设备技术的研究与开发，培养具有自主知识产权和独创性的相关技术，逐步赶上国际同行的步伐总之，随着短流程钢生产工艺的深化和关键技术的研究，电炉短流程的开发推广，将大大促进我国钢铁工业的可持续发展。

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