世界鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)工藝流程經(jīng)過長期的發(fā)展和選擇，目前有兩大工藝流程：以高爐—氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝為中心的生產(chǎn)流程，即長流程；以廢鋼—電爐煉鋼為中心的生產(chǎn)流程，即短流程。目前世界電爐鋼比例已占到粗鋼產(chǎn)量的31%以上，由于我國屬于發(fā)展中國家，廢鋼資源緊缺，電力供需不平衡，造成電爐鋼成本較高，從而導(dǎo)致長流程發(fā)展過快，而電爐鋼則呈下降趨勢。到2006年，電爐鋼的比例僅有10.5%，遠(yuǎn)低于世界平均水平。如何通過技術(shù)創(chuàng)新、工藝優(yōu)化解決電爐煉鋼現(xiàn)存的問題，促進(jìn)短流程的進(jìn)一步發(fā)展，應(yīng)成為廣大冶金科技工作者思考的問題。
1電爐煉鋼的現(xiàn)狀
1.1發(fā)展歷程
電弧爐煉鋼技術(shù)的誕生可追溯至19世紀(jì)70年代，德國人W. Siemens建造了世界上首臺實(shí)驗(yàn)電弧爐。初期的電弧爐生產(chǎn)率低、能耗高，主要用于特殊鋼的生產(chǎn)領(lǐng)域。80年代后，由于超高功率及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，使電爐煉鋼發(fā)生了翻天覆地的變化，實(shí)現(xiàn)了大型化、高效化，并與精煉、連鑄形成了良好的匹配。這使電爐煉鋼與轉(zhuǎn)爐煉鋼流程形成了強(qiáng)有力的競爭，世界范圍內(nèi)的電爐鋼增長比例也明顯高于粗鋼增長比例。近幾年世界鋼產(chǎn)量、電爐鋼比例及我國鋼產(chǎn)量、電爐鋼比例見圖1。
1.2 我國電爐煉鋼現(xiàn)狀
電爐煉鋼自問世以來，呈不斷增長的發(fā)展勢頭，迄今為止占世界總鋼產(chǎn)量達(dá)31%以上，且保持著繼續(xù)上升的態(tài)勢，發(fā)達(dá)國家上升速度相對較快。我國電爐鋼產(chǎn)量近幾年也在不斷攀升，2000年至今已翻了一番，但由于電爐鋼產(chǎn)量增幅遠(yuǎn)低于轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量的增長速度，所以比例呈下降趨勢。1995年以前，電爐鋼比例保持在20%左右，但多數(shù)爐型較小，且以模鑄為主。1996年以后，在有關(guān)部門的引導(dǎo)和支持下，一大批現(xiàn)代化的電爐投產(chǎn)、達(dá)產(chǎn)，電爐發(fā)展進(jìn)入新的歷史時(shí)期，但電爐鋼比例一直在16%左右徘徊。2004年以后，電爐鋼比例出現(xiàn)新低。另外，由于我國鋼產(chǎn)量占到世界總鋼產(chǎn)量的36.4%，因此電爐鋼比例的下降也影響了世界電爐鋼比例。
表1 安鋼100t UHP-FSF取得的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
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冶煉周期 平均41min，最短30min
電爐送電時(shí)間 平均31min，最短27min
豎爐作業(yè)率 92%
熱停率 1.5%
最高班產(chǎn) 13爐
最高日產(chǎn) 37爐，3970t
最高月產(chǎn) 103673t
2003年產(chǎn)鋼量 1081278t
電耗 平均222kWht，最低160kWht
氧耗 平均41Nm3t
電極消耗 平均1.5kgt，最低1.3 kgt
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1.3 安鋼集團(tuán)電爐概況
1999年安鋼集團(tuán)公司從德國FUCHS引進(jìn)了一座帶指型豎爐式電弧爐。該電弧爐采用超高功率供電、部分熱裝鐵水、廢鋼預(yù)熱、RBT出鋼、水冷爐壁、輔助能源優(yōu)化利用、USTB集束氧槍、環(huán)境保護(hù)等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，經(jīng)過幾年運(yùn)行，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，見表1所示。主要產(chǎn)品有：中板用船板（含高強(qiáng)船板）鋼、鍋爐容器鋼、橋梁鋼、低合金鋼和高速線材用冷鐓鋼、預(yù)應(yīng)力鋼絞線用鋼和PC鋼等。
2002年，在100 t電爐車間內(nèi)又投產(chǎn)一座100 t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，配備兩臺LF精煉爐和一臺板坯連鑄機(jī)，一臺六機(jī)六流方坯連鑄機(jī)，鋼坯供高速線材軋機(jī)和中板軋機(jī)。由于100 t電爐成本高于100 t轉(zhuǎn)爐，電爐利潤空間較低，生產(chǎn)處于不飽和狀態(tài)。
2 面臨的問題
我國目前電爐流程有一定的發(fā)展空間，但由于在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)，廢鋼與電力緊缺的局面仍將存在，電爐鋼的成本仍會(huì)高于轉(zhuǎn)爐鋼成本。
2.1 成本制約
成本是制約電爐鋼發(fā)展的最關(guān)鍵因素，面對成本壓力，我國多數(shù)電爐煉鋼廠處于微利甚至虧損的局面。追求效益最大化是企業(yè)的發(fā)展目標(biāo)，以冶煉工序效益 （單位時(shí)間利潤或冶煉一爐鋼的經(jīng)濟(jì)效益）表示為：
式中：φ為工序效益，元h；E為一爐鋼水的價(jià)格，元； （PiCi）為一爐鋼水的成本，元；Pi為消耗i的價(jià)格；Ci為消耗量；τ為冶煉周期。
由式（1）計(jì)算可知，在我國廢鋼及電力資源緊缺、價(jià)格高的條件下，電爐鋼成本較轉(zhuǎn)爐鋼高200～300元t。若要使電爐鋼盈利，必須生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品（增大E），縮短冶煉周期，并降低消耗（減少 （PiCi）和τ）。
2.2 廢鋼資源及價(jià)格制約
我國是發(fā)展中國家，工業(yè)化進(jìn)程短，社會(huì)廢鋼資源不足，而且鋼鐵制造過程技術(shù)進(jìn)步使自產(chǎn)廢鋼不斷減少，同時(shí)廢鋼進(jìn)口量也相應(yīng)下降，所以我國廢鋼資源短缺、價(jià)格居高不下，近年來廢鋼應(yīng)用量見圖2。由圖2可知，近幾年廢鋼應(yīng)用量大幅度上升，而進(jìn)口廢鋼量穩(wěn)中有降。大部分廢鋼的來源依靠社會(huì)采購和自產(chǎn)，鋼鐵產(chǎn)能的大幅上揚(yáng)與廢鋼資源的嚴(yán)重不足導(dǎo)致了廢鋼采購困難，這一局面在短期內(nèi)不會(huì)有較大改觀。以上海地區(qū)為例，2003年重廢鋼為1400元t，其后逐年上升，到2008年6月已升至3500元t。
2.3 能源和鋼質(zhì)量制約
電爐煉鋼原料以廢鋼和生鐵為主，能量供給以電能為主。我國電力緊缺，短時(shí)期內(nèi)仍難滿足國內(nèi)電爐鋼生產(chǎn)用電需求，缺電和限電導(dǎo)致電爐間歇式生產(chǎn)，生產(chǎn)成本更趨升高。
目前轉(zhuǎn)爐與電爐冶煉鋼種幾乎相同，鋼質(zhì)量差距不大。然而在電弧作用下，電弧區(qū)鋼液易于吸氮，影響鋼水質(zhì)量，不利于生產(chǎn)氮含量較低的鋼種。此外，電爐加熱鋼水會(huì)使熔池少量增碳，也不利于生產(chǎn)碳含量要求低的鋼種。同時(shí)，廢鋼中殘余元素（Cr、Ni、Cu等）的循環(huán)富集，也影響電爐生產(chǎn)高純凈度的鋼種。
2.4 電爐煉鋼的優(yōu)勢
電爐流程與轉(zhuǎn)爐流程比較，具有以下特點(diǎn)：
�、匐姞t流程投資省，占地面積小，建設(shè)周期短；
②資源問題：隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鐵礦石、焦煤等資源將日益匱乏，而廢鋼資源則會(huì)不斷積累，因此從長遠(yuǎn)看電爐流程具有優(yōu)勢；
�、郗h(huán)保問題：電爐流程產(chǎn)生的CO2、NOx、SOx等有害氣體量較高爐-轉(zhuǎn)爐流程少；
�、苣芎膯栴}：廢鋼—電爐—鋼水與高爐—轉(zhuǎn)爐—鋼水兩種工藝相比，短流程總能耗僅為長流程的50%。
據(jù)預(yù)測，我國將在2008～2009年結(jié)束工業(yè)化中期階段，鋼鐵生產(chǎn)和消費(fèi)將出現(xiàn)拐點(diǎn)，之后鋼鐵增長速度必將迅速明顯減緩。當(dāng)2020年左右實(shí)現(xiàn)工業(yè)化后，鋼鐵消費(fèi)將達(dá)到峰值，此后廢鋼資源將越來越多，而以廢鋼為主的電爐鋼資源的成本優(yōu)勢也將日益凸顯。
3 優(yōu)化電爐工藝
現(xiàn)代電爐功能的演變過程為：廢鋼快速熔化器、快速升溫器、能量轉(zhuǎn)換器、高效脫碳脫磷器、廢棄塑料、輪胎等的處理器。這表明轉(zhuǎn)爐與電爐的功能已基本相近，兩種流程對絕大部分鋼種冶煉的適應(yīng)性相當(dāng)，因此要促進(jìn)電爐鋼發(fā)展，就必須依靠自主創(chuàng)新，不斷優(yōu)化電爐工藝。
3.1 縮短冶煉周期，實(shí)現(xiàn)高效化生產(chǎn)
要實(shí)現(xiàn)電爐高效化生產(chǎn)，核心是縮短冶煉周期，電爐流程冶煉周期可用下式表示：
τ=τ''+τ″ （2）
式中：τ為冶煉周期，min； τ′為供能時(shí)間，min；τ″為熱停工時(shí)間，min。
要使τ最小，應(yīng)滿足下述要求：
式中：Pelec.表觀輸入電功率；η綜合電效率；cosφ：功率因數(shù)；Q′：從爐壁外表面向大氣的輻射能；Q″：從渣面向冷卻區(qū)的輻射能；Em：鋼液和熔渣吸收的熱量；Q2η2 ：氧燃燒嘴提供的能量；Q3η3：元素氧化反應(yīng)提供的能量；Q4η4：廢鋼和鐵水顯熱提供的能量；QN：熔池中元素氧化反應(yīng)所需氧氣總量；VOηO：單位時(shí)間氧槍提供的氧量；VO''ηO''：單位時(shí)間氧燃燒嘴提供的供熔池中元素氧化反應(yīng)的氧量；τc最佳吹氧不供電時(shí)間。
根據(jù)式（2）、（3），目前縮短冶煉周期上有如下技術(shù)：
①電爐加部分鐵水冶煉，增加物理熱和化學(xué)熱；
②充分利用變壓器功率，提高有功功率和電效率，增加電能輸入；
③采用新型廢鋼替代品（如改性生鐵），造好泡沫渣；
�、軓�(qiáng)化用氧有利于節(jié)能，生產(chǎn)1 m3的氧氣只消耗0.215kg標(biāo)煤，而用1m3氧氣可節(jié)電4～6 kWht；
�、莞倪M(jìn)設(shè)備，提高操作水平，縮短熱停工時(shí)間。
為縮短冶煉周期，形成系統(tǒng)綜合控制，采用先進(jìn)技術(shù)保證鋼質(zhì)量最優(yōu)、綜合消耗最低的前提下，最大限度的縮短冶煉周期，包括：電弧爐加部分鐵水冶煉的新技術(shù)、電爐以氮代氬全程底吹技術(shù)、低氮電爐鋼生產(chǎn)技術(shù)、終點(diǎn)控制技術(shù)、優(yōu)化供電技術(shù)、爐料結(jié)構(gòu)優(yōu)化和不延長冶煉周期的DRIHBI加入工藝技術(shù)等。安鋼通過多年的探索，已形成了一套相對成熟的技術(shù)，冶煉周期平均41 min，最低30 min，解決了電爐與連鑄的匹配問題。
3.2 優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本
在鋼鐵生產(chǎn)中，成本是決定性因素，必須降低成本以促進(jìn)電爐鋼的發(fā)展。優(yōu)化生產(chǎn)工藝，加強(qiáng)精細(xì)管理與操作，從優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)、降低鋼鐵料消耗、添加合金精礦和還原劑實(shí)現(xiàn)直接合金化、廢鋼渣的回收利用等方面入手，以追求工序成本和保障系統(tǒng)成本最低。
在優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)方面，依據(jù)鋼種要求和市場價(jià)格變化，精細(xì)搭配每一爐鋼的廢鋼、鐵水、生鐵塊配比，以及不同類型的廢鋼比例，實(shí)現(xiàn)爐料結(jié)構(gòu)最優(yōu)。鋼鐵料消耗是電爐成本中所占比重最大的一項(xiàng)，降低鋼鐵消耗即成為降低成本的關(guān)鍵。安陽鋼鐵公司在鐵水缺口較大的不利條件下，通過強(qiáng)化管理、精細(xì)操作，目前在無鐵水條件下鋼鐵料消耗達(dá)到1088 kgt，低于以往熱裝30%鐵水時(shí)1117 kgt水平，為降低電爐鋼成本起了至關(guān)重要的作用。
添加合金精礦，直接還原合金化對降低合金料成本十分有益，但受到精礦品位、回收率、有害元素、渣量等多種因素制約，目前合金精礦在電爐上的使用仍不太成熟。隨著技術(shù)的進(jìn)步，該項(xiàng)技術(shù)將對降低成本產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
廢鋼渣的合理回收利用，可以有效利用其中的金屬和熱能。安陽鋼鐵公司采用多種方式回收鋼渣中含鐵料的同時(shí)，還在生產(chǎn)中將精煉渣返回初煉爐，充分利用精煉渣中高堿度渣料和熱能，進(jìn)一步還有將轉(zhuǎn)爐脫碳渣用于電爐脫磷的計(jì)劃。
降低生產(chǎn)成本是一項(xiàng)系統(tǒng)工作，包括管理層面和技術(shù)層面，但隨著管理精細(xì)化和技術(shù)進(jìn)步，相信電爐鋼成本仍有下降的空間。
3.3 依靠自主創(chuàng)新，研發(fā)和應(yīng)用新技術(shù)
面對電爐鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀，必須依靠自主創(chuàng)新，不斷研究和應(yīng)用新技術(shù)來支撐電爐工藝進(jìn)一步優(yōu)化；現(xiàn)代電爐應(yīng)用的新技術(shù)有：熱裝鐵水技術(shù)、輔助能源和強(qiáng)化用氧技術(shù)、直接還原鐵和改性鐵應(yīng)用技術(shù)、底吹攪拌技術(shù)、水冷電極技術(shù)、鋼渣煙塵資源綜合利用技術(shù)等。
3.3.1 電爐熱裝鐵水技術(shù)
電爐熱裝鐵水技術(shù)是現(xiàn)代電弧爐煉鋼的一項(xiàng)新技術(shù)，其顯著特點(diǎn)是為電弧爐帶來大量的物理熱和化學(xué)熱。實(shí)踐證明，它不僅能縮短供電時(shí)間和冶煉周期、降低冶煉電耗、稀釋廢鋼中有害元素、利于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼液、開發(fā)新鋼種提高產(chǎn)品競爭力，且可解決鐵液過剩和廢鋼短缺的問題，成為電爐煉鋼降低電耗、提高質(zhì)量的有效手段。
由于廢鋼資源、價(jià)格及質(zhì)量等因素的制約，電爐有轉(zhuǎn)爐化的趨勢，熱裝鐵水的比例也越來越高。但熱裝鐵水有一個(gè)最佳的加入時(shí)間和最佳加入比例，安鋼100 t煙道豎爐電弧爐的生產(chǎn)實(shí)踐證明，在其現(xiàn)有生產(chǎn)條件下，最佳鐵水比為31%，熱裝鐵水比例與冶煉周期的關(guān)系見圖3。
3.3.2 輔助能源和強(qiáng)化用氧技術(shù)
為降低電耗及能耗成本，提高能量輸入強(qiáng)度以縮短冶煉周期，采用了多種形式的能量利用技術(shù)，如大流量機(jī)械式碳-氧槍、集束氧槍、二次燃燒技術(shù)、氧-油燒嘴、底吹燃料和氧氣等技術(shù)。另外，為利用爐氣中的余熱，各種廢鋼預(yù)熱手段也相繼出現(xiàn)。
電爐煉鋼中輔助能源的利用，首先是吹氧助熔、切割爐料、加熱冷區(qū)和活躍熔池。隨著電爐容量的增加、生產(chǎn)速率的加快，電爐煉鋼過程中使用輔助能源日益受到重視。輔助能源以化學(xué)能為主，其效果有：補(bǔ)充電能不足，提高電爐煉鋼生產(chǎn)率和生產(chǎn)效率；用較廉價(jià)的化學(xué)能部分代替電能；利用氧氣和氧燃燒嘴加熱冷區(qū)，改善傳熱、提高熱效率、二次燃燒等。
電爐煉鋼過程可利用的廢棄能量，逸出的爐氣中CO所攜帶的化學(xué)余熱，CO氧化生成CO2的二次燃燒所釋放出的熱能約是碳氧化生成CO的兩倍。然而，電爐煉鋼過程產(chǎn)生的爐氣收集以及二次燃燒產(chǎn)生的熱量回收尚有較大的節(jié)能潛力。在廢鋼預(yù)熱裝置中回收二次燃燒產(chǎn)生的熱量是一個(gè)合理的措施。
3.3.3 直接還原鐵和改性鐵應(yīng)用技術(shù)
使用直接還原鐵為電爐煉鋼提供純凈鐵源是近年來世界重要的發(fā)展方向。世界范圍內(nèi)各種直接還原鐵的產(chǎn)量自1990年以來已增加了一倍多，其產(chǎn)量與電爐鋼產(chǎn)量之比大約為15％，已成為電爐煉鋼重要的鐵源。直接還原鐵和熱壓塊的使用量正在增加，特別是用于生產(chǎn)殘留元素含量低的長材和扁平材產(chǎn)品。它們在電爐上的應(yīng)用，有助于縮短冶煉周期，且每噸原料的電能需求量降低了70 kWh，還能提高金屬化率，有助于提高電爐煉鋼廠的生產(chǎn)率。實(shí)踐證實(shí)，熱壓塊可在各種不同類型的豎爐中有效預(yù)熱。
安陽鋼鐵公司成功自主研制開發(fā)了改性鐵的生產(chǎn)和應(yīng)用，實(shí)踐證明，改性鐵在縮短冶煉時(shí)間、減少裝料次數(shù)、改善鋼的純凈度等方面具有明顯優(yōu)勢。在熔化過程中，改性鐵自身的氧化還原反應(yīng)又促進(jìn)了熔池的攪拌，提供了良好的傳熱條件和去除氣體條件，因此是一種良好的廢鋼替代品。
3.3.4 其它相關(guān)技術(shù)
應(yīng)用于電爐煉鋼流程的其它相關(guān)新技術(shù)有：如底吹攪拌技術(shù)、電極噴淋技術(shù)、泡沫渣埋弧冶煉技術(shù)、鋼渣粉塵資源綜合利用技術(shù)等，它們都為電爐鋼提高質(zhì)量、降低成本提供了保證。
研究表明，電爐應(yīng)以氮代氬底吹，電爐出鋼氮含量可低于30×10-6；電極噴淋技術(shù)的應(yīng)用，可使噸鋼電極消耗降低了0.3～0.4 kg；泡沫渣埋弧冶煉技術(shù)，有利于提高電爐熱效率、節(jié)約電能、縮短冶煉時(shí)間等；在鋼渣粉塵資源綜合利用方面，研究表明，鋼渣在農(nóng)業(yè)上可以用來制作化肥，對提高農(nóng)作物產(chǎn)量有顯著效果。關(guān)于電爐粉塵中鋅、鎳、鉻、鉛等多種金屬化合物的回收利用，也有許多成熟和正在研發(fā)的新技術(shù)。
3.4 優(yōu)化品種結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品
對于電爐冶煉鋼種的品種結(jié)構(gòu)，目前的優(yōu)化方向應(yīng)著眼于：轉(zhuǎn)爐流程不適合生產(chǎn)的高合金鋼、高溫合金和大鍛件等；轉(zhuǎn)爐流程能夠生產(chǎn)目前在國內(nèi)產(chǎn)量還不高的一些合金鋼種；過去僅能用轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)的、現(xiàn)代電爐亦能生產(chǎn)的一些品種，如高附加值的板材（薄板、中板、厚板）；優(yōu)質(zhì)高碳鋼（如預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼簾線）和低合金鋼（如合金冷鐓鋼）等。
另外，對于電爐鋼中傳統(tǒng)意義上的有害元素（如N、Cr、Ni、Cu），應(yīng)予以全面考慮，如過去認(rèn)為氮加入鋼中將產(chǎn)生脆性而必須除去，現(xiàn)在開展了鋼中加氮來提高強(qiáng)度的研究，并用它來提高韌性、疲勞強(qiáng)度和耐蝕性等性能，而且因其環(huán)境和諧性和生體適應(yīng)性優(yōu)良等特點(diǎn)越來越受到人們的關(guān)注。日本正進(jìn)行對氮代鎳的研究，用于生產(chǎn)不銹鋼。而對于富含Cr、Ni、Cu的廢鋼資源，用于生產(chǎn)耐候、耐蝕性鋼可降低貴合金成本。
4 進(jìn)一步發(fā)展電爐煉鋼，推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)
循環(huán)經(jīng)濟(jì)的最終目的是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的最重要標(biāo)志，一是要盡量減少自然資源，如不可再生的鐵礦石、焦炭消耗；二是要盡量減少由不可再生資源煤轉(zhuǎn)化而來的能源消耗；三是要盡量減少鋼鐵制造過程中CO2等有害氣體和固態(tài)廢棄物向大氣、水、土壤的排放與污染。從整個(gè)鋼鐵工業(yè)系統(tǒng)看，對一定規(guī)模的年產(chǎn)鋼量，提高電爐鋼比例，顯然有利于循環(huán)經(jīng)濟(jì)。
4.1 優(yōu)化電爐煉鋼流程
要實(shí)現(xiàn)電爐的高效化生產(chǎn)，電弧爐容量大型化是基礎(chǔ)，縮短冶煉周期是核心，而前提則是流程優(yōu)化。目前代表性的流程有，普通鋼長型材：超高功率電爐—LF爐—小方坯連鑄機(jī)；合金鋼長型材：超高功率電爐—RHLF—VD—大方坯連鑄機(jī)；扁平材：超高功率電爐—LF（VD）—板坯（薄板坯）連鑄機(jī)；不銹鋼：超高功率電爐—AODVOD—連鑄機(jī)（一步法）、超高功率電爐—AOD+VOD—連鑄機(jī)（二步法），最常見的流程如圖4所示：
安鋼進(jìn)行了100 t電爐流程優(yōu)化的探討，即采用高爐鐵水—鐵水罐扒渣—100 t電爐脫磷—無渣出鋼—轉(zhuǎn)爐少渣吹煉—LF爐精煉—連鑄—接高線、型棒和2800 mm中厚板軋機(jī)的流程。該流程的技術(shù)思路是：把車間現(xiàn)有超高功率電爐改造成鐵水預(yù)處理爐，在熱裝鐵水（熱裝鐵水比例可根據(jù)高爐鐵水供應(yīng)狀況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整）條件下進(jìn)行脫硅、脫磷預(yù)處理，在無渣（或少渣）出鐵條件下獲得低磷鐵水（半鋼）。然后，在現(xiàn)有100 t轉(zhuǎn)爐內(nèi)利用初煉爐生產(chǎn)的低硫、低硅、低磷鐵水進(jìn)行少渣煉鋼，在保證鋼水潔凈度的前提下，基本滿足現(xiàn)有方坯和板坯鑄機(jī)多爐連澆和高線軋機(jī)、型棒材軋機(jī)及2800 mm中板軋機(jī)生產(chǎn)品種鋼的進(jìn)度要求，建立起高效率、低成本的潔凈鋼生產(chǎn)平臺。
4.2 提高電爐鋼比例
電爐鋼比例低，直接影響噸鋼能耗，增加溫室氣體排放，我國生產(chǎn)一噸電爐鋼與生產(chǎn)一噸轉(zhuǎn)爐鋼相比，可以多利用廢鋼500～600 kg，少消耗能源350 kg標(biāo)煤，少排放CO2 1589 kg，減少廢渣600 kg，減少新水消耗1～3 t。
從國際上看，全球電爐鋼比已達(dá)31%以上，若以我國年產(chǎn)鋼5億t計(jì)，電爐鋼比將從10%提高到25%，電爐鋼總產(chǎn)量將達(dá)1.25億t，每年可少用鐵礦石9750萬t，節(jié)能2625萬t標(biāo)煤，減少CO2排放1.192億t。如能使我國的電爐鋼比例接近世界平均水平，即從10%增加到30%左右，則每年可減少鐵礦石消耗1.3億t以上，減少CO2排放約1.6億t，節(jié)約標(biāo)煤0.35億t。因此，提高電爐鋼比例是促進(jìn)我國鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然途徑，電爐鋼的發(fā)展是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的需要。
4.3 制定相關(guān)政策，引導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展
由于鋼良好的可再生性及環(huán)境、資源和能源等方面日益苛刻的要求，盡可能多的利用廢鋼將成為世界趨勢。以廢鋼為主要原料的電爐流程，因其具備經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境優(yōu)勢，成為發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的需要。
發(fā)展鋼鐵工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)要依靠管理創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、工藝優(yōu)化和政策支持。現(xiàn)階段提高我國電爐鋼比例，政策支持尤為重要。建議國家出臺有關(guān)新的鋼質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和有害氣體CO2等的排放稅收政策和超標(biāo)排放的罰款政策，以減少甚至消除電爐鋼和轉(zhuǎn)爐鋼的成本差距，引導(dǎo)支持企業(yè)從整體利益考慮，從長遠(yuǎn)考慮。
新的鋼質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定（如重新制訂鋼中氧、氮、硫含量要求），有利于淘汰落后產(chǎn)能。同時(shí)在相同的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求下，提高鋼質(zhì)量可減少鋼的消費(fèi)總量，這樣資源、能源消耗和排放也會(huì)相應(yīng)減少。制訂環(huán)保政策可以減少CO2等排放導(dǎo)致的溫室效應(yīng)，建議政府制定噸鋼CO2排放量標(biāo)準(zhǔn)，借鑒發(fā)達(dá)國家相關(guān)政策，超標(biāo)排放在原則上不允許生產(chǎn)；企業(yè)要生產(chǎn)時(shí)，須購買生產(chǎn)許可證，按200元t鋼計(jì)算，則環(huán)保成本的改變可使轉(zhuǎn)爐鋼與電爐鋼的成本基本相當(dāng)，從而促進(jìn)對現(xiàn)代電爐鋼發(fā)展的新一輪投資。
5 結(jié)論
在鋼鐵生產(chǎn)中，成本是決定性因素，近幾年電爐鋼比例的逐年降低是其成本高于轉(zhuǎn)爐鋼引起的。目前轉(zhuǎn)爐鋼比例已出現(xiàn)過剩，而電爐鋼比例的上升是必然的。
電爐鋼流程必須依靠自主創(chuàng)新來支撐電爐煉鋼工藝，進(jìn)一步優(yōu)化工藝，縮短冶煉時(shí)間，采用新技術(shù)降低成本。隨著中國工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，廢鋼、電力等資源問題的解決，短流程的優(yōu)勢會(huì)凸顯出來。同時(shí)，電爐鋼的發(fā)展也是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的需要，應(yīng)在政策上給予相應(yīng)扶持。 |
