1 前言

    近年來，我國大型電爐的技術經(jīng)濟指標快速提高，縮小了與國際先進水平的差距。有些企業(yè)有些技術經(jīng)濟指標達到和超過了國際先進水平。電爐冶煉周期大多數(shù)縮短到60min左右，噸鋼電耗大幅度降低，不少鋼廠冶煉電耗降到了400kWh/t以下，有些企業(yè)采用兌鐵水操作，取得了更好的經(jīng)濟效益。

    國內(nèi)電爐裝備制造業(yè)也得到快速發(fā)展，特別是電弧爐高阻抗化、容量大型化方面已取得長足的進步，西安華興電爐公司和上海重型機器有限公司共同研制的100t高阻抗電弧爐經(jīng)20多個月運行使用，已經(jīng)達產(chǎn)、達標。2008年5月20日，由陜西省科技廳組織和主持，對100t高阻抗電弧爐進行了科技成果鑒定和新產(chǎn)品投產(chǎn)鑒定，與會專家高度肯定了國產(chǎn)大容量電弧爐的開發(fā)和研制，標志著我國電爐裝備制造業(yè)填補了一項空白，上了一個新臺階。

    電弧爐的多項關鍵工藝技術也取得了迅猛的發(fā)展，如電弧爐強化供氧技術、泡沫渣技術、兌鐵水技術等。但也應指出，在開發(fā)和應用國產(chǎn)廢鋼預熱型電弧爐方面，進展卻很緩慢，而用煉鋼過程產(chǎn)生的廢氣預熱廢鋼是真正意義的“節(jié)能”措施，20世紀80年代以后才有成功的工程應用，特別是將廢鋼預熱與半連續(xù)或連續(xù)加料技術相結合。目前，也只有個別企業(yè)在進行這方面的開發(fā)。

    2 國外有關廢鋼預熱型電弧爐的概況

    近20年來，電弧爐爐氣能量的利用日益引起人們的關注。輸入電弧爐的能量中，約有20～25%的能量隨煙氧而排放，于是很自然地想起要開發(fā)一種新流程以便用這部分能量來幫助廢鋼熔化，提高電弧爐的產(chǎn)能并達到節(jié)能、降耗的目的。目前，世界上各種廢鋼預熱型電弧爐的開發(fā)和應用中，約有十幾種爐型，主要有下列幾種：

    該技術是意大利德興公司的專利，1987年在美國北卡州Interesteel公司首先投入工業(yè)應用。廢鋼通過傳送帶進入很長的隧道，并在隧道內(nèi)被爐氣預熱（早期在隧道內(nèi)裝了燒咀，以后有的被取消）。在電弧爐的側面，有一個廢鋼進入口，同時又是爐氣的出口，它和隧道相連。廢鋼采用激振器水平式輸送，由三條傳送帶串接而成，其中有一套爐氣的動密封系統(tǒng)，防止爐氣和外界空氣對流。該法可將廢鋼預熱至600℃左右，實際運行結果證明廢鋼預熱溫度要低的多。該種電弧爐國內(nèi)引進了10臺左右。

   EcoArc式電弧爐是日本NKK公司于2000年前后開發(fā)和投入試驗性應用。日本對新一代電弧爐要求其對環(huán)境友好，因此，EcoArc式電弧爐在日本又被稱為“生態(tài)爐”

    EcoArc式電弧爐是在橢圓形的爐體上安裝了一個新型的煙道豎爐。廢鋼通過運送系統(tǒng)半連續(xù)地加入煙道豎爐內(nèi)，每爐加7至10次。爐子可向排渣方向傾動10°，使鋼液可以和廢鋼有效接觸，并使廢鋼預熱和熔化。在熔化過程中，廢鋼不斷地在煙道豎爐中下降，然后用上料系統(tǒng)不斷地向豎爐中加廢鋼，因此，廢鋼和鋼液共存于熔煉室內(nèi)。當鋼液溫度達到要求時，爐子可向出鋼方向傾動15°，將鋼液放出，同時在爐內(nèi)留下50%鋼液，為下一爐操作提供條件。豎爐內(nèi)排出的爐氣引至二次燃燒室，然后進入噴淋冷卻室，最后經(jīng)布袋過濾器而排出。此系統(tǒng)可有效地控制排出煙氧中二惡英的含量。

    3 國產(chǎn)廢鋼預熱型電弧爐的開發(fā)和研制

    上述三種廢鋼預熱型電弧爐各有其特長。Fuchs豎爐電弧爐廢鋼預熱溫度高，節(jié)能效果明顯，但豎井設在爐蓋上，增加了爐子的高度，要求廠房吊車軌面高度高，另外廢鋼易結塊、粘連、水冷式手指和豎井易漏水，維修困難。Consteel式電弧爐從爐子側面連續(xù)進廢鋼，全熔池操作，爐子運行平穩(wěn)、噪音低，對電網(wǎng)沖擊小，但高溫爐氣只和輸送帶上面的廢鋼接觸，廢鋼預熱溫度低，節(jié)能效果低于Fuchs豎爐，同時隧道窯廢鋼預熱和輸送帶長度在45～60m，占用車間面積大。EcoArc式電弧爐在日本有1～2臺在應用，但還未在國外得到推廣。上述3種電弧爐是在其特定條件下通過試驗一步步發(fā)展起來的，還有待于進一步改進和完善。我們應該根據(jù)我國的國情，如爐子大量兌鐵水，輕廢鋼多，車間作業(yè)面積緊湊等，在吸收現(xiàn)有成功經(jīng)驗的基礎上，開發(fā)創(chuàng)新具有自主知識產(chǎn)權的新爐型。設計思路是在電爐的側面設置一個廢鋼輸送車，在輸送車的上部設置豎井，高溫煙氣從爐子側門通過廢鋼輸送車進入豎井。廢鋼從豎井上部加入并存放在豎井內(nèi)和輸送車上的料槽內(nèi)。逆向流動的高溫煙氣將廢鋼預熱后，從排氣口排出，進入除塵系統(tǒng)。當廢鋼落入輸送車上時，可以用推鋼機或振動給料器將已預熱的廢鋼從爐子側門加入爐內(nèi)。這種設想由于將豎井設在爐子側面，降低了Fuchs豎爐的高度，使廠房高度減少，又避免了高溫爐氣對廢鋼的直接燒烤，可減少輕廢鋼的結塊、粘連。廢鋼從側門連續(xù)加入爐內(nèi)，可實現(xiàn)向爐子連續(xù)加廢鋼，實現(xiàn)全熔池操作，又減少了廢鋼預熱線的長度，減少了占用車間面積。這種自主開發(fā)的具有廢鋼預熱功能的新爐型被稱為“新概念電弧爐”。

    4 新概念電弧爐的突出優(yōu)點

    1）廢鋼從豎井上部分批進入，高溫煙氣和廢鋼逆向流動，廢鋼預熱效果好。由于減少了每批廢鋼的重量，廢鋼在豎井中停留時間短，消除了廢鋼粘結的可能。

    2）采用可調(diào)式推鋼機或連續(xù)振動進料及50%的留鋼量，確保了全熔池的操作條件，電弧爐與鋼鐵料不直接接觸，電弧平穩(wěn)，電壓波動和閃爍大幅度減少，噪音低。

    3）由于電弧與廢鋼沒有接觸，減少了揮發(fā)物的產(chǎn)生，加之豎井內(nèi)廢鋼對煙氣的過濾作用，吸收了部分粉塵，為除塵系統(tǒng)奠定良好基礎。

    4）由于揮發(fā)物的減少和泡沫渣的控制，鐵回收率提高1.5～2.0%。

    5）沒有電爐的爐蓋旋開操作，減少輔助作業(yè)時間，避免爐蓋旋開的輻射散熱。爐子的生產(chǎn)率比傳統(tǒng)電弧爐提高40%以上。

    6）采用高阻抗技術，提高二次電壓，減少二次電流，有功功率損耗降低6％～8%，有效減輕短網(wǎng)系統(tǒng)重量。