D0L:10.13374h.issn1001-053x.2007.s1.032 第29卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.29 Suppl.1 2007年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun 2007 现代电弧炉炼钢热装铁水技术的再认识 孙开明1,2) 张露2)温德松2) 1)北京科技大学治金与生态工程学院，北京1000832)天津钢管集团有限公司，天津300301 摘要根据天津钢管电弧炉炼钢热装铁水的工艺实践指出：热装铁水技术不但可以提高经济效益，而且还能扩大电 弧炉熔炼钢种范围：对传统电弧炉和利用化学能炼钢的氧气转炉的熔池形状进行比较可知，利用电能和化学能相结合 的现代电弧炉熔池形状设计深度应介于传统电弧炉和氧气转炉之间：对热装铁水的成本变化和热装铁水效益全面比 较，结合热装铁水带来的负面影响，综合确定了现代电弧炉采用热装铁水的比例：铁水热装最佳方式是从炉后侧开口 兑入铁水：铁水温度≥1200℃：铁水中硅质量分数≤1.0%，最好≤0.5%. 关健词电弧炉炼钢：热装铁水：高效化 分类号TF741.5 1现代电弧炉炼钢高效化进展 传统电弧炉中，碳-氧反应是缩短治炼周期，提高钢 液质量的重要手段 20世纪50年代以来，连续铸钢技术的广泛应 由于现代电弧炉的功能发生了变化，采取了许 用大大促进了钢铁生产的高效化.提高电弧炉的治 多强化冶炼的新技术.现代电弧炉炼钢高效化技术 炼效率，使之与连铸相匹配已成为电弧炉炼钢发展 汇总于表1.除了传统的效应外，现代电弧炉中提 的核心问题. 高炉料配碳量的主要目的是为了增加化学热，强化 在高效化进程中，电弧炉炼钢朝着“单元化操 冶炼.碳-氧反应是提高生产效率、缩短治炼周期的 作”的方向发展，即，原来由电弧炉完成的治炼任务 重要手段 被分解为若干个功能单元，由几个治炼炉分别来完 2.2电弧炉炼钢热装铁水的作用 成：现代电弧炉炼钢已经从过去包括熔化、氧化、 电弧炉炼钢的炉料中必须配入一定比例的生 还原精炼、温度和成分控制以及质量控制的炼钢设 备变成了仅保留熔化、升温和少量的精炼功能（脱 铁，近年来由于强化供氧技术的应用，需要相应地 提高生铁的配入比例达30%一40%.现代电弧炉炼钢 碳、脱磷)的熔化器，那些只需要较低电弧功率的 采用的热装铁水最初主要是为了代替冷生铁，后来 工艺操作已被转移到钢包精炼炉内进行.治炼功能 发现热装铁水有诸多作用：①不仅利用了铁水的物 的分化，使得电弧炉炼钢周期大大缩短，生产效率 得到迅速提高山， 理热，而且又不失去生铁提高炉料配碳量、增加化 学能和稀释有害元素含量的特点.②改变了炉料的 2现代电弧炉炼钢的热装铁水技术 初始状态，即将部分固态炉料变为液态，这有利于 形成熔池，快速熔化冷废钢：有利于提高氧气利用 2.1电弧炉炼钢过程中的碳-氧反应 效率，强化供氧效果：有利于形成泡沫渣，提高供 传统的电弧炉炼钢以废钢为原料，配加 电热效率：有利于缩短电弧加热时间，减少钢液吸 10%~15%的生铁（质量分数）以提高炉料中的配碳 氮：有利于提高生产效率，增加利润.③由于国内 量.钢液中的碳-氧反应生成一氧化碳气泡，在排 电力资源紧张，特别是季节性电力短缺严重，电价 出熔池的过程中强烈搅拌熔池，引起熔池沸腾.加 持续升高，加大了成本压力，热装铁水可以让电弧 速了熔池内各项反应，促进了钢液中的气体、非金 炉在能源与原料成本的平衡上求得经济效益最大 属夹杂物的上浮、排除，达到纯净钢液的效果，并 化.④使得电弧炉可以和转炉一样生产低氮钢，以 有利于溶池温度和化学成分的快速均匀.因而，在 及其他低有害元素的钢种. 收清日期：2007-02-01 修回日期：2007-04-15 作者简介：孙开明(1959一)，男，高级工程师，博士研究生第 29 卷 增刊 1 北 京 科 技 大 学 学 报 Vol.29 Suppl.1 2007 年 6 月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun 2007 收稿日期：2007−02−01 修回日期：2007−04−15 作者简介：孙开明(1959—)，男，高级工程师，博士研究生 现代电弧炉炼钢热装铁水技术的再认识 孙开明 1,2) 张 露 2) 温德松 2) 1) 北京科技大学冶金与生态工程学院, 北京 100083 2) 天津钢管集团有限公司, 天津 300301 摘 要 根据天津钢管电弧炉炼钢热装铁水的工艺实践指出：热装铁水技术不但可以提高经济效益，而且还能扩大电 弧炉熔炼钢种范围；对传统电弧炉和利用化学能炼钢的氧气转炉的熔池形状进行比较可知，利用电能和化学能相结合 的现代电弧炉熔池形状设计深度应介于传统电弧炉和氧气转炉之间；对热装铁水的成本变化和热装铁水效益全面比 较，结合热装铁水带来的负面影响，综合确定了现代电弧炉采用热装铁水的比例；铁水热装最佳方式是从炉后侧开口 兑入铁水；铁水温度≥1200℃；铁水中硅质量分数≤1.0%，最好≤0.5%． 关键词 电弧炉炼钢；热装铁水；高效化 分类号 TF 741.5 1 现代电弧炉炼钢高效化进展 20 世纪 50 年代以来，连续铸钢技术的广泛应 用大大促进了钢铁生产的高效化．提高电弧炉的冶 炼效率，使之与连铸相匹配已成为电弧炉炼钢发展 的核心问题． 在高效化进程中，电弧炉炼钢朝着“单元化操 作”的方向发展．即，原来由电弧炉完成的冶炼任务 被分解为若干个功能单元，由几个冶炼炉分别来完 成：现代电弧炉炼钢已经从过去包括熔化、氧化、 还原精炼、温度和成分控制以及质量控制的炼钢设 备变成了仅保留熔化、升温和少量的精炼功能（脱 碳、脱磷）的熔化器，那些只需要较低电弧功率的 工艺操作已被转移到钢包精炼炉内进行．冶炼功能 的分化，使得电弧炉炼钢周期大大缩短，生产效率 得到迅速提高[1]． 2 现代电弧炉炼钢的热装铁水技术 2.1 电弧炉炼钢过程中的碳−氧反应 传统的电弧炉炼钢以废钢为原料，配加 10%~15%的生铁（质量分数）以提高炉料中的配碳 量．钢液中的碳−氧反应生成一氧化碳气泡，在排 出熔池的过程中强烈搅拌熔池，引起熔池沸腾．加 速了熔池内各项反应，促进了钢液中的气体、非金 属夹杂物的上浮、排除，达到纯净钢液的效果，并 有利于溶池温度和化学成分的快速均匀．因而，在 传统电弧炉中，碳-氧反应是缩短冶炼周期，提高钢 液质量的重要手段． 由于现代电弧炉的功能发生了变化，采取了许 多强化冶炼的新技术．现代电弧炉炼钢高效化技术 汇总于表 1．除了传统的效应外，现代电弧炉中提 高炉料配碳量的主要目的是为了增加化学热，强化 冶炼．碳-氧反应是提高生产效率、缩短冶炼周期的 重要手段． 2.2 电弧炉炼钢热装铁水的作用 电弧炉炼钢的炉料中必须配入一定比例的生 铁，近年来由于强化供氧技术的应用，需要相应地 提高生铁的配入比例达 30%~40%．现代电弧炉炼钢 采用的热装铁水最初主要是为了代替冷生铁，后来 发现热装铁水有诸多作用：①不仅利用了铁水的物 理热，而且又不失去生铁提高炉料配碳量、增加化 学能和稀释有害元素含量的特点．②改变了炉料的 初始状态，即将部分固态炉料变为液态．这有利于 形成熔池，快速熔化冷废钢；有利于提高氧气利用 效率，强化供氧效果；有利于形成泡沫渣，提高供 电热效率；有利于缩短电弧加热时间，减少钢液吸 氮；有利于提高生产效率，增加利润．③由于国内 电力资源紧张，特别是季节性电力短缺严重，电价 持续升高，加大了成本压力．热装铁水可以让电弧 炉在能源与原料成本的平衡上求得经济效益最大 化．④使得电弧炉可以和转炉一样生产低氮钢，以 及其他低有害元素的钢种． DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2007.s1.032