世界電爐鋼發(fā)展概況

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鋼鐵冶金的技術(shù)本質(zhì)是高溫化學反應(yīng)，因此傳統(tǒng)冶煉工藝的主要能源是基于C-O反應(yīng)的化學能。電弧爐煉鋼與此不同，它以電能為主要能源。電弧爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展，始終與電力資源和廢鋼資源密切相關(guān)，當然電爐煉鋼也有其發(fā)展的必要條件。

早在19世紀初，在鋼鐵冶金領(lǐng)域內(nèi)，人們就開始尋求應(yīng)用電能進行冶煉的技術(shù)途徑，此后一百多年間各種大規(guī)模實現(xiàn)電-熱轉(zhuǎn)換的冶煉裝置相繼出現(xiàn)。1800年，漢符.大衛(wèi)先生受碳弧的啟發(fā)最早提出了電弧爐的設(shè)想。然而，直到1829年威廉.西門子才真正利用直接起弧和間接起弧的原理試用電弧爐并申請了專利。1899年法國人赫奧特設(shè)計的第一臺煉鋼電弧爐投入生產(chǎn)。這一時期電弧爐技術(shù)的發(fā)展受電能及電極的制約且進程緩慢。

1906年4月5日，赫奧特在美國紐約的海康鋼公司安裝的第一臺電爐生產(chǎn)出了第一爐鋼水，這是美國境內(nèi)的第一臺電爐，在此以前，美國的電爐鋼產(chǎn)量為零。這個長方型電爐裝有單相兩極電極，容量為3.6t。2年后，一臺容量更小的電爐安裝在賓夕法利亞州的菲斯—史特寧鋼公司。

1909年，伊利諾伊鋼廠安裝了一臺容量為13.5t的三相電爐，這是當時世界最大的電弧煉鋼爐而且是第一臺圓形電爐，這臺電爐在1909年5月10日順利出第一爐鋼水。

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從1910年到1980年的70年間，幾乎所有的電弧爐都是交流電弧爐，從上世紀80年代開始，直流電弧爐開始顯示出一些優(yōu)越性，例如節(jié)省電極、噪音低等。在過去的15年，相當部分新電爐都采用直流供電方式，其容量從10t到300t?，F(xiàn)代電爐一般都裝備有天燃氣咀，大量使用氧氣，偏心爐底出鋼及廢鋼預(yù)熱系統(tǒng)。

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在過去的20年內(nèi)，電弧爐煉鋼發(fā)展迅速。由于氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐取代平爐而成為主要的煉鋼方法后，廢鋼資源開始變得豐富而低廉了，在發(fā)達國家例如美國、歐洲、日本更是如此，因為這些國家是鋼鐵消費大國，廢鋼資源更加豐富。與鋼水相比，其價格具有強大的競爭力。廉價而資源豐富的廢鋼以及投資低的優(yōu)勢使采用電弧爐煉鋼的一些電爐鋼廠得以迅速發(fā)展。

起初，這些電爐鋼廠只能生產(chǎn)一些對質(zhì)量要求不高的長材產(chǎn)品，如棒材、鋼筋等建筑材料，但是隨著上世紀末薄板坯連鑄連軋的發(fā)展，電爐鋼廠已經(jīng)可以生產(chǎn)以前只能是轉(zhuǎn)爐工藝生產(chǎn)的扁平材產(chǎn)品了。從此，電爐鋼廠進入了新的發(fā)展階段。上世紀90年代，僅北美地區(qū)新一代的電爐鋼廠的產(chǎn)能已達1500-2000萬噸，大量的廢鋼代用品及氧氣等化學能的使用，使電爐的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)生了翻天覆地的變化。

這些變化主要表現(xiàn)在：電爐的冶煉周期從200min減少到55min以下，電耗從600kWh/t減少到400kWh/t以下。這些歸功于電弧爐煉鋼的一系列技術(shù)措施的采用，例如超高功率、長弧埋弧冶煉、廢鋼預(yù)熱、大量使用化學能、物理能及二次精煉鋼技術(shù)等等。