Vol.29 Suppl.1 孙开明等：现代电弧炉炼钢热装铁水技术的再认识 ·53 2.3热装铁水技术的应用效果 具有非常明显的效果（见表2和表3）) 据统计，国内目前34台60t以上电弧炉中已 热装铁水技术使电弧炉炼钢产量提高，成本降 经有22台采用了热装铁水技术).实践表明，现代 低，扩大了治炼钢种范围，使电弧炉钢的纯净度接 电弧炉热装铁水对于缩短治炼周期，降低电耗、氧 近或达到转炉钢的水平，相对于转炉而言，电弧炉 气消耗、电极消耗以及钢中有害元素含量等方面都 炼钢仍保持着治炼低磷钢和无渣出钢方面的优势， 表1电弧炉强化冶炼技术 目标 电弧炉强化治炼的新技术 提高输入功率 超高功率电弧炉、直流电弧炉、高阻抗及变阻抗交流电弧炉 泡沫渣埋弧，包括：水冷炉壁、水冷炉盖、长寿命耐火材料、碳粉喷枪 缩短 提高供电效率和功率因数 希 电极导电横臂、优化短网结构、优化供电制度、底吹搅拌技术 通电 短 增加化学热 水（气雾）冷超音氧枪、碳粉喷枪、热装铁水、氧燃烧嘴、二次燃烧 时间 治 增加物理热 热装铁水、废钢预热 炼 治炼功能的分化 炉外精炼、无渣出钢 周 减少设备故障时间 选用可靠性高的设备、强化设备点检 乡 缩短 缩短装料时间，减少装料技术 连续加DRI、连续加废钢、喷吹碳化铁 辅助 使用自动补炉机械及清炉门机械 点射补炉机械、旋转补炉机械、清炉门铲车 时间 快速测温、取样、分析 快速测温、取样器、快速分析 表2天津钢管150t电弧炉热装铁水后的电弧炉经济技术指标 的放和留困难，导致石灰利用率低，脱磷效果差， 治炼周期治炼电耗氧气消耗电极消耗 综合传统电弧炉的熔池形状（碟状）和利用化 炉料结构 /min /kw-ht)/(mt)/(kgt) 学能炼钢的氧气转炉的熔池形状（杯状），得出利 没有铁水，两次加料 67 400 45 1.35 用电能和化学能相结合的现代电弧炉的熔池形状应 15%铁水，一次加料 分 360 1.30 介于传统电弧炉和氧气转炉之间，应为“碗形”， 30%铁水，一次加料 310 37 1.20 见表44. 40%铁水，一次加料 48 290 37 1.20 天津钢管第二炼钢厂实际出钢量约为105t的 表3天津钢管150t电弧炉热装铁水后钢中有害元素含量的变化 90t超高功率电弧炉的熔池形状设计成“碗形”， 钢中有害元素质量分数/106 与第一炼钢厂熔池形状为“碟状”的150t(实际出 炉料结构 Sn As N 钢量约150t)超高功率电弧炉相比，在同是使用电 没有铁水，两次加料 90~100 80-90 110~120 弧热源、热铁水和强供氧的条件下，“碗形”熔池 15%铁水，一次加料 80~90 60~70 90~100 的电能和化学能都能有效利用，熔池钢水升温明显 30%铁水，一次加料 70-80 5060 70~85 加快，在泡沫渣良好的情况下，也能自由控制炉渣 40%铁水，一次加料 60~70 50~60 55~70 的放和留，石灰消耗也明显降低.不仅主要经济技 3电弧炉炼钢热装铁水技术再认识 术指标水平好（见表5），而且避免了因喷溅严重 造成的炉盖、炉壁沾渣现象 3.1电弧炉熔池形状 传统的电弧炉炼钢以电弧作为热源，为减少高 表4不同的电弧炉和转炉的熔池形状尺寸 温电弧对耐火材料的侵蚀、加快熔池钢水的热传导 熔池深熔池直熔池径深 治炼炉 以及有利于非金属夹杂物上浮，熔池形状设计得较 度，h/mm径，Dlmm比，D/h 天津钢管第一炼钢厂150t电弧炉 8806048 6.873 平浅，呈碟子形状. 天津钢管第二炼钢厂901电弧炉 9505100 5.368 现代电弧炉引入了强化供氧技术和热装铁水技 安钢100t电弧炉 880 5988 6.805 术，因而大量化学能（碳氧反应）会集中释放，而 安钢100t转炉 11704372 3.737 继续沿用传统电弧炉的熔池形状不但不能利用大量 集中释放的化学能，甚至还会因为喷溅严重，造成 3.2铁水热装的比例 炉盖、炉壁沾渣严重，影响正常治炼。此外，由于 由于熔池结构和除尘系统的局限，决定了电弧 炉内泡沫渣厚度加大，平浅的熔池形状使控制炉渣 炉采用热装铁水应该有一个最高比例，即通常所说Vol.29 Suppl.1 孙开明等：现代电弧炉炼钢热装铁水技术的再认识 • 53 • 2.3 热装铁水技术的应用效果 据统计，国内目前 34 台 60 t 以上电弧炉中已 经有 22 台采用了热装铁水技术[2]．实践表明，现代 电弧炉热装铁水对于缩短冶炼周期，降低电耗、氧 气消耗、电极消耗以及钢中有害元素含量等方面都 具有非常明显的效果（见表 2 和表 3）[3]． 热装铁水技术使电弧炉炼钢产量提高，成本降 低，扩大了冶炼钢种范围，使电弧炉钢的纯净度接 近或达到转炉钢的水平．相对于转炉而言，电弧炉 炼钢仍保持着冶炼低磷钢和无渣出钢方面的优势． 表 1 电弧炉强化冶炼技术 目标 电弧炉强化冶炼的新技术 提高输入功率 超高功率电弧炉、直流电弧炉、高阻抗及变阻抗交流电弧炉 泡沫渣埋弧，包括：水冷炉壁、水冷炉盖、长寿命耐火材料、碳粉喷枪 提高供电效率和功率因数 电极导电横臂、优化短网结构、优化供电制度、底吹搅拌技术 增加化学热 水（气雾）冷超音氧枪、碳粉喷枪、热装铁水、氧燃烧嘴、二次燃烧 增加物理热 热装铁水、废钢预热 缩短 通电 时间 冶炼功能的分化 炉外精炼、无渣出钢 减少设备故障时间 选用可靠性高的设备、强化设备点检 缩短装料时间，减少装料技术 连续加 DRI、连续加废钢、喷吹碳化铁 使用自动补炉机械及清炉门机械 点射补炉机械、旋转补炉机械、清炉门铲车 缩 短 冶 炼 周 期 缩短 辅助 时间 快速测温、取样、分析 快速测温、取样器、快速分析 表 2 天津钢管 150 t 电弧炉热装铁水后的电弧炉经济技术指标 炉料结构 冶炼周期 /min 冶炼电耗 /(kW·h·t-1) 氧气消耗 /(m3 ·t-1) 电极消耗 /(kg·t-1) 没有铁水，两次加料 67 400 45 1.35 15%铁水，一次加料 55 360 39 1.30 30%铁水，一次加料 48 310 37 1.20 40%铁水，一次加料 48 290 37 1.20 表 3 天津钢管 150 t 电弧炉热装铁水后钢中有害元素含量的变化 钢中有害元素质量分数/10−6 炉料结构 Sn As N 没有铁水，两次加料 90～100 80～90 110～120 15%铁水，一次加料 80～90 60～70 90～100 30%铁水，一次加料 70～80 50～60 70～85 40%铁水，一次加料 60～70 50～60 55～70 3 电弧炉炼钢热装铁水技术再认识 3.1 电弧炉熔池形状 传统的电弧炉炼钢以电弧作为热源，为减少高 温电弧对耐火材料的侵蚀、加快熔池钢水的热传导 以及有利于非金属夹杂物上浮，熔池形状设计得较 平浅，呈碟子形状． 现代电弧炉引入了强化供氧技术和热装铁水技 术，因而大量化学能（碳氧反应）会集中释放，而 继续沿用传统电弧炉的熔池形状不但不能利用大量 集中释放的化学能，甚至还会因为喷溅严重，造成 炉盖、炉壁沾渣严重，影响正常冶炼．此外，由于 炉内泡沫渣厚度加大，平浅的熔池形状使控制炉渣 的放和留困难，导致石灰利用率低，脱磷效果差． 综合传统电弧炉的熔池形状（碟状）和利用化 学能炼钢的氧气转炉的熔池形状（杯状），得出利 用电能和化学能相结合的现代电弧炉的熔池形状应 介于传统电弧炉和氧气转炉之间，应为“碗形”， 见表 4[4]． 天津钢管第二炼钢厂实际出钢量约为 105 t 的 90 t 超高功率电弧炉的熔池形状设计成“碗形”， 与第一炼钢厂熔池形状为“碟状”的 150 t（实际出 钢量约 150 t）超高功率电弧炉相比，在同是使用电 弧热源、热铁水和强供氧的条件下，“碗形”熔池 的电能和化学能都能有效利用，熔池钢水升温明显 加快，在泡沫渣良好的情况下，也能自由控制炉渣 的放和留，石灰消耗也明显降低．不仅主要经济技 术指标水平好（见表 5），而且避免了因喷溅严重 造成的炉盖、炉壁沾渣现象． 表 4 不同的电弧炉和转炉的熔池形状尺寸 冶炼炉 熔池深 度，h/mm 熔池直 径，D/mm 熔池径深 比，D/h 天津钢管第一炼钢厂 150 t 电弧炉 880 6048 6.873 天津钢管第二炼钢厂 90 t 电弧炉 950 5100 5.368 安钢 100 t 电弧炉 880 5988 6.805 安钢 100 t 转炉 1170 4372 3.737 3.2 铁水热装的比例 由于熔池结构和除尘系统的局限，决定了电弧 炉采用热装铁水应该有一个最高比例，即通常所说