電爐煉鋼及其發(fā)展課件

第四章電爐煉鋼及其發(fā)展前言電爐煉鋼發(fā)展歷史電爐煉鋼發(fā)展前景后語

第四章電爐煉鋼及其發(fā)展前言1電爐是采用電能作為熱源進行煉鋼的爐子的統(tǒng)稱。按電能轉(zhuǎn)換熱能方式的差異，電爐可分為：電渣重熔爐—利用電阻熱；感應(yīng)熔煉爐—利用電磁感應(yīng)；電子束爐—依靠電子碰撞；等離子爐—利用等離子弧；電弧爐—利用高溫電弧，不包括加熱爐、熱處理爐等。4.1前言電爐是采用電能作為熱源進行煉鋼的爐2

目前，世界上電爐鋼產(chǎn)量的95%以上都是由電弧爐生產(chǎn)的，因此電爐煉鋼主要指電弧爐。電爐煉鋼是以廢鋼為主要原料，以三相交流電作電源，利用電流通過石墨電極與金屬料之間產(chǎn)生電弧的高溫，來加熱、熔化爐料。它是用來生產(chǎn)特殊鋼和高合金鋼的主要方法(現(xiàn)在也用來生產(chǎn)普通鋼)。目前，世界上電爐鋼產(chǎn)量的95%以上34.2電爐煉鋼發(fā)展歷史

回顧一下現(xiàn)代煉鋼簡史，見表1-1。時間國別發(fā)明者煉鋼法發(fā)展與貢獻1856英國Bessemer酸性底吹轉(zhuǎn)爐解決大規(guī)模生產(chǎn)液態(tài)金屬1865英國與法國SiemensandMartin平爐廢鋼得到利用1878英國Thomas堿性底吹轉(zhuǎn)爐解決用高磷生鐵煉鋼1899法國Heroult電弧爐用電能、廢鋼4.2電爐煉鋼發(fā)展歷史回顧一4

電爐是在電發(fā)明之后的1899年，由法國的海勞爾特（Heroult）在LaPraz發(fā)明的。它被建在阿爾卑斯山（Alps）的峽谷中，原因是在距它不遠處有一個火力發(fā)電廠。電爐的出現(xiàn)，開發(fā)了煤的替代能源，使得廢鋼開始了經(jīng)濟回收，這最終使得鋼鐵成為世界上最易于回收的材料，也為可持續(xù)發(fā)展做出巨大貢獻。電爐是在電發(fā)明之后的185由煉鋼方法百年興衰看電爐發(fā)展

電爐煉鋼在這100多年中，其發(fā)展速度雖然不如二十世紀60年代前的平爐，也比不上60年代后轉(zhuǎn)爐發(fā)展的那樣快，但隨著科技的進步，電爐鋼產(chǎn)量及其比例始終在穩(wěn)步增長。尤其二十世紀70年以來，電力工業(yè)的進步，科技對鋼的質(zhì)量和數(shù)量的要求提高，大型超高功率電爐技術(shù)的發(fā)展以及爐外精煉技術(shù)的采用，使電爐煉鋼技術(shù)有了長足進步。由煉鋼方法百年興衰看電爐發(fā)展6圖4-1煉鋼方法百年興衰圖4-1煉鋼方法百年興衰7由鋼產(chǎn)量與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化看電爐發(fā)展1）鋼產(chǎn)量1970～1999年（世界電爐煉鋼發(fā)展期），世界粗鋼總量一直徘徊在7.0～8.0億噸之間。但電爐鋼產(chǎn)量比例一直在穩(wěn)步上升，世界粗鋼產(chǎn)量的變化，分別見圖1-2、1-3，表1-2。

由鋼產(chǎn)量與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化看電爐發(fā)展8圖4-2不同方法鋼產(chǎn)量變化情況圖4-2不同方法鋼產(chǎn)量變化情況9圖4-32000年世界金屬平衡情況圖4-32000年世界金屬平衡情況10表4-2世界粗鋼總量與電爐鋼產(chǎn)量時間1970198019902000200220032004總鋼產(chǎn)/億噸6.07.167.78.479.039.6310.6電爐鋼比/%14.222.027.533.834.53536即2000前一直在7.0～8.5億間徘徊，2002、2004年才分別突破9、10億噸，2005年達到11.07億噸。表4-2世界粗鋼總量與電爐鋼產(chǎn)量時間197019801911美國是世界上主要產(chǎn)鋼國，其電爐鋼比例也最高。原因是有豐富的廢鋼資源和充足廉價的電力，使得電爐發(fā)展迅速，見表1-3。時間1975199519992004電爐鋼比/%20.039.546.153.0日本1985～1994年9年間，電爐生產(chǎn)能力增加了2074萬噸（增加了73%），而高爐—轉(zhuǎn)爐能力降低了2619萬噸。電爐鋼產(chǎn)量比例由29%提高31.6%，1996年達到33%。美國是世界上主要產(chǎn)鋼國，其電爐鋼12

歐洲1978～1998年20年間轉(zhuǎn)爐鋼與電爐鋼產(chǎn)量的變化如下：德國轉(zhuǎn)爐鋼增2%，電爐鋼增102%；法國轉(zhuǎn)爐鋼減32%，電爐鋼增138%；西班牙轉(zhuǎn)爐鋼減27%，電爐鋼增119%；意大利轉(zhuǎn)爐鋼不變，電爐鋼增24%。歐洲電爐鋼產(chǎn)量變化見圖1-4。歐洲1978～1998年13圖4-4歐洲電爐鋼產(chǎn)量變化圖4-4歐洲電爐鋼產(chǎn)量變化14表4-4近年幾個主要產(chǎn)鋼國電爐鋼的發(fā)展表4-4近年幾個主要產(chǎn)鋼國電爐鋼的發(fā)展15表4-52004年各國鋼產(chǎn)量與電爐鋼比例國別世界中國歐共體日本美國俄羅斯韓國德國粗鋼產(chǎn)量/億噸10.62.7251.931.1270.9890.6560.4750.464電爐鋼比/%3614.938.626.453.016.343.930.7表4-52004年各國鋼產(chǎn)量與電爐鋼比例國別世界中國歐共16表4-601~03年中國及世界電爐鋼的增長速度區(qū)域年份200120022003世界鋼產(chǎn)量/億噸8.4539.0059.631電爐鋼比/%35.033.933.1鋼增長速度/%6.536.95中國鋼產(chǎn)量/億噸1.5091.8232.224電爐鋼比/%15.816.717.6鋼增長速度/%17.420.822.0轉(zhuǎn)爐鋼增長速度/%16.320.320.1電爐鋼增長速度/%18.927.028.1表4-601~03年中國及世界電爐鋼的增長速度區(qū)域年份17表4-601~03年中國及世界電爐鋼的增長速度表4-601~03年中國及世界電爐鋼的增長速度18表4-7中國粗鋼產(chǎn)量與電爐鋼比年份1993199619992002200320042005總鋼產(chǎn)/億t0.8951.0121.241.8232.2252.8283.523電爐產(chǎn)及其鋼比/萬t/%2075/23.21893/18.71947/15.73049/16.73906/17.64210/14.9由上表：1）中國鋼產(chǎn)量1996年超過1億噸（鐵是1995年），2003年超過2億噸，2005年超過3億噸（達到3.5億噸），預(yù)計2006年將超過4億噸（達到4.24億噸）。表4-7中國粗鋼產(chǎn)量與電爐鋼比年份1993199619192）電爐鋼產(chǎn)比例1993年達到最高的23.2%（2075萬噸），之后大幅度降低，并徘徊在15～18%。但電爐鋼產(chǎn)量在一直增加，且近年增加很快，1999～2004年的五年間增加了2000萬噸，2004年超過4200萬噸（14.9%），這接近美國1999年的水平。3）預(yù)計到2020年中國總鋼產(chǎn)量達到4.7億噸，其中電爐鋼產(chǎn)量要達到1.2億噸；與2004年相比分別增加了約68%與200%。2）電爐鋼產(chǎn)比例1993年達到最高的2320圖4-5中國電爐煉鋼的發(fā)展情況1993~2004年我國電爐鋼產(chǎn)量及電爐鋼比例的變化圖4-5中國電爐煉鋼的發(fā)展情況1993~2004年我國電爐212）鋼的品種結(jié)構(gòu)—實現(xiàn)“全方位競爭”

電爐鋼不但在傳統(tǒng)的特殊鋼和高合金鋼領(lǐng)域繼續(xù)保持其相對優(yōu)勢，而且正在普鋼領(lǐng)域表現(xiàn)出強勁的競爭態(tài)勢。在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，電爐鋼幾乎覆蓋了整個長材生產(chǎn)領(lǐng)域，諸如圓鋼、鋼筋、線材、小型鋼、無縫管，甚至部分中型鋼材等。并且正在與轉(zhuǎn)爐鋼爭奪板材（熱軋板）市場?？傊?，電爐的發(fā)展使得平爐完成它的使命，并與轉(zhuǎn)爐形成競爭，此格局將在較長時期內(nèi)存在。2）鋼的品種結(jié)構(gòu)—實現(xiàn)“全方位競爭”224.3電爐煉鋼的發(fā)展前景電弧爐從誕生至今已超過100年了，在這百年中，電爐的設(shè)備工藝技術(shù)在不斷發(fā)展，產(chǎn)量不斷地提高，其原因是電爐煉鋼的經(jīng)濟效益與環(huán)境優(yōu)勢。正是由于廢鋼—電爐煉鋼流程具有經(jīng)濟效益與環(huán)境優(yōu)勢，有利于鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，所以電爐煉鋼的發(fā)展前景一片光明。4.3電爐煉鋼的發(fā)展前景電弧爐從誕234.3.1能源供應(yīng)

電爐用電能煉鋼，除廢鋼原料外，電能占煉鋼成本比例最大。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，對電爐尤為有利。美國電爐發(fā)展速度快的原因是與電力充足、電價便宜分不開的。另外，廢鋼鐵為非氧化物，相比鐵氧化物來說屬于一種化學能的載能體——載能原料，幾乎可以無限再生利用。使用廢鋼代替生鐵煉鋼，可以節(jié)約生產(chǎn)生鐵過程所需的能源消耗，每噸生鐵大約需消耗700kg標煤，所以多用廢鋼可以降低能源消耗。這使得“廢鋼—電爐煉鋼流程”比“高爐—轉(zhuǎn)爐煉鋼流程”的噸鋼能耗減少一半以上。4.3.1能源供應(yīng)電爐244.3.2電爐生產(chǎn)流程

當今鋼鐵工業(yè)所采用的煉鋼流程，經(jīng)150年來的發(fā)展競爭，目前基本形成了兩類流程：以鐵礦石、煤炭為源頭的“高爐—轉(zhuǎn)爐煉鋼流程”；以廢鋼、電力為源頭的“廢鋼—電爐煉鋼流程”。廢鋼—電爐煉鋼流程，具有流程短，設(shè)備布置、工藝銜接緊湊，投入產(chǎn)出快，故稱其為“短流程”?！岸塘鞒獭钡奶卣鳎涸摿鞒瘫仨毷歉咝А⒐?jié)能，是世界上流行的“三位一體”或者“四個一”。也正是由于這種高效、節(jié)能的短流程才賦予給電爐煉鋼強大的生命力。4.3.2電爐生產(chǎn)流程25“短流程”的優(yōu)越性：投資省1/3～1/2：每噸鋼的投資長流程為1000～1500美元/t，短流程為500～800美元/t；建設(shè)周期短1/2：長流程為2～4年，短流程為1～2年；生產(chǎn)能耗低1/2；操作成本低1/4；“短流程”的優(yōu)越性：投資省1/3～1/2：每噸鋼的投資長流程26“短流程”的優(yōu)越性：勞動生產(chǎn)率高1～3倍：長流程為500～900t/a.p，短流程為1000～3000t/a.p；占地面積小1/2～3/5；環(huán)境污染少：可減少冶金渣40%、減少廢棄物97%、減少廢氣86%、減輕水污染76%，在人類生存環(huán)境日益惡化的今天，使用廢鋼煉鋼意義深遠?！狫“短流程”的優(yōu)越性：勞動生產(chǎn)率高1～3倍：長流程為500～927演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！28第四章電爐煉鋼及其發(fā)展前言電爐煉鋼發(fā)展歷史電爐煉鋼發(fā)展前景后語

第四章電爐煉鋼及其發(fā)展前言29電爐是采用電能作為熱源進行煉鋼的爐子的統(tǒng)稱。按電能轉(zhuǎn)換熱能方式的差異，電爐可分為：電渣重熔爐—利用電阻熱；感應(yīng)熔煉爐—利用電磁感應(yīng)；電子束爐—依靠電子碰撞；等離子爐—利用等離子??；電弧爐—利用高溫電弧，不包括加熱爐、熱處理爐等。4.1前言電爐是采用電能作為熱源進行煉鋼的爐30

目前，世界上電爐鋼產(chǎn)量的95%以上都是由電弧爐生產(chǎn)的，因此電爐煉鋼主要指電弧爐。電爐煉鋼是以廢鋼為主要原料，以三相交流電作電源，利用電流通過石墨電極與金屬料之間產(chǎn)生電弧的高溫，來加熱、熔化爐料。它是用來生產(chǎn)特殊鋼和高合金鋼的主要方法(現(xiàn)在也用來生產(chǎn)普通鋼)。目前，世界上電爐鋼產(chǎn)量的95%以上314.2電爐煉鋼發(fā)展歷史

回顧一下現(xiàn)代煉鋼簡史，見表1-1。時間國別發(fā)明者煉鋼法發(fā)展與貢獻1856英國Bessemer酸性底吹轉(zhuǎn)爐解決大規(guī)模生產(chǎn)液態(tài)金屬1865英國與法國SiemensandMartin平爐廢鋼得到利用1878英國Thomas堿性底吹轉(zhuǎn)爐解決用高磷生鐵煉鋼1899法國Heroult電弧爐用電能、廢鋼4.2電爐煉鋼發(fā)展歷史回顧一32

電爐是在電發(fā)明之后的1899年，由法國的海勞爾特（Heroult）在LaPraz發(fā)明的。它被建在阿爾卑斯山（Alps）的峽谷中，原因是在距它不遠處有一個火力發(fā)電廠。電爐的出現(xiàn)，開發(fā)了煤的替代能源，使得廢鋼開始了經(jīng)濟回收，這最終使得鋼鐵成為世界上最易于回收的材料，也為可持續(xù)發(fā)展做出巨大貢獻。電爐是在電發(fā)明之后的1833由煉鋼方法百年興衰看電爐發(fā)展

電爐煉鋼在這100多年中，其發(fā)展速度雖然不如二十世紀60年代前的平爐，也比不上60年代后轉(zhuǎn)爐發(fā)展的那樣快，但隨著科技的進步，電爐鋼產(chǎn)量及其比例始終在穩(wěn)步增長。尤其二十世紀70年以來，電力工業(yè)的進步，科技對鋼的質(zhì)量和數(shù)量的要求提高，大型超高功率電爐技術(shù)的發(fā)展以及爐外精煉技術(shù)的采用，使電爐煉鋼技術(shù)有了長足進步。由煉鋼方法百年興衰看電爐發(fā)展34圖4-1煉鋼方法百年興衰圖4-1煉鋼方法百年興衰35由鋼產(chǎn)量與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化看電爐發(fā)展1）鋼產(chǎn)量1970～1999年（世界電爐煉鋼發(fā)展期），世界粗鋼總量一直徘徊在7.0～8.0億噸之間。但電爐鋼產(chǎn)量比例一直在穩(wěn)步上升，世界粗鋼產(chǎn)量的變化，分別見圖1-2、1-3，表1-2。

由鋼產(chǎn)量與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化看電爐發(fā)展36圖4-2不同方法鋼產(chǎn)量變化情況圖4-2不同方法鋼產(chǎn)量變化情況37圖4-32000年世界金屬平衡情況圖4-32000年世界金屬平衡情況38表4-2世界粗鋼總量與電爐鋼產(chǎn)量時間1970198019902000200220032004總鋼產(chǎn)/億噸6.07.167.78.479.039.6310.6電爐鋼比/%14.222.027.533.834.53536即2000前一直在7.0～8.5億間徘徊，2002、2004年才分別突破9、10億噸，2005年達到11.07億噸。表4-2世界粗鋼總量與電爐鋼產(chǎn)量時間197019801939美國是世界上主要產(chǎn)鋼國，其電爐鋼比例也最高。原因是有豐富的廢鋼資源和充足廉價的電力，使得電爐發(fā)展迅速，見表1-3。時間1975199519992004電爐鋼比/%20.039.546.153.0日本1985～1994年9年間，電爐生產(chǎn)能力增加了2074萬噸（增加了73%），而高爐—轉(zhuǎn)爐能力降低了2619萬噸。電爐鋼產(chǎn)量比例由29%提高31.6%，1996年達到33%。美國是世界上主要產(chǎn)鋼國，其電爐鋼40

歐洲1978～1998年20年間轉(zhuǎn)爐鋼與電爐鋼產(chǎn)量的變化如下：德國轉(zhuǎn)爐鋼增2%，電爐鋼增102%；法國轉(zhuǎn)爐鋼減32%，電爐鋼增138%；西班牙轉(zhuǎn)爐鋼減27%，電爐鋼增119%；意大利轉(zhuǎn)爐鋼不變，電爐鋼增24%。歐洲電爐鋼產(chǎn)量變化見圖1-4。歐洲1978～1998年41圖4-4歐洲電爐鋼產(chǎn)量變化圖4-4歐洲電爐鋼產(chǎn)量變化42表4-4近年幾個主要產(chǎn)鋼國電爐鋼的發(fā)展表4-4近年幾個主要產(chǎn)鋼國電爐鋼的發(fā)展43表4-52004年各國鋼產(chǎn)量與電爐鋼比例國別世界中國歐共體日本美國俄羅斯韓國德國粗鋼產(chǎn)量/億噸10.62.7251.931.1270.9890.6560.4750.464電爐鋼比/%3614.938.626.453.016.343.930.7表4-52004年各國鋼產(chǎn)量與電爐鋼比例國別世界中國歐共44表4-601~03年中國及世界電爐鋼的增長速度區(qū)域年份200120022003世界鋼產(chǎn)量/億噸8.4539.0059.631電爐鋼比/%35.033.933.1鋼增長速度/%6.536.95中國鋼產(chǎn)量/億噸1.5091.8232.224電爐鋼比/%15.816.717.6鋼增長速度/%17.420.822.0轉(zhuǎn)爐鋼增長速度/%16.320.320.1電爐鋼增長速度/%18.927.028.1表4-601~03年中國及世界電爐鋼的增長速度區(qū)域年份45表4-601~03年中國及世界電爐鋼的增長速度表4-601~03年中國及世界電爐鋼的增長速度46表4-7中國粗鋼產(chǎn)量與電爐鋼比年份1993199619992002200320042005總鋼產(chǎn)/億t0.8951.0121.241.8232.2252.8283.523電爐產(chǎn)及其鋼比/萬t/%2075/23.21893/18.71947/15.73049/16.73906/17.64210/14.9由上表：1）中國鋼產(chǎn)量1996年超過1億噸（鐵是1995年），2003年超過2億噸，2005年超過3億噸（達到3.5億噸），預(yù)計2006年將超過4億噸（達到4.24億噸）。表4-7中國粗鋼產(chǎn)量與電爐鋼比年份1993199619472）電爐鋼產(chǎn)比例1993年達到最高的23.2%（2075萬噸），之后大幅度降低，并徘徊在15～18%。但電爐鋼產(chǎn)量在一直增加，且近年增加很快，1999～2004年的五年間增加了2000萬噸，2004年超過4200萬噸（14.9%），這接近美國1999年的水平。3）預(yù)計到2020年中國總鋼產(chǎn)量達到4.7億噸，其中電爐鋼產(chǎn)量要達到1.2億噸；與2004年相比分別增加了約68%與200%。2）電爐鋼產(chǎn)比例1993年達到最高的2348圖4-5中國電爐煉鋼的發(fā)展情況1993~2004年我國電爐鋼產(chǎn)量及電爐鋼比例的變化圖4-5中國電爐煉鋼的發(fā)展情況1993~2004年我國電爐492）鋼的品種結(jié)構(gòu)—實現(xiàn)“全方位競爭”

電爐鋼不但在傳統(tǒng)的特殊鋼和高合金鋼領(lǐng)域繼續(xù)保持其相對優(yōu)勢，而且正在普鋼領(lǐng)域表現(xiàn)出強勁的競爭態(tài)勢。在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，電爐鋼幾乎覆蓋了整個長材生產(chǎn)領(lǐng)域，諸如圓鋼、鋼筋、線材、小型鋼、無縫管，甚至部分中型鋼材等。并且正在與轉(zhuǎn)爐鋼爭奪板材（熱軋板）市場。總之，電爐的發(fā)展使得平爐完成它的使命，并與轉(zhuǎn)爐形成競爭，此格局將在較長時期內(nèi)存在。2）鋼的品種結(jié)構(gòu)—實現(xiàn)“全方位競爭”504.3電爐煉鋼的發(fā)展前景電弧爐從誕生至今已超過100年了，在這百年中，電爐的設(shè)備工藝技術(shù)在不斷發(fā)展，產(chǎn)量不斷地提高，其原因是電爐煉鋼的經(jīng)濟效益與環(huán)境優(yōu)勢。正是由于廢鋼—電爐煉鋼流程具有經(jīng)濟效益與環(huán)境優(yōu)勢，有利于鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，所以電爐煉鋼的發(fā)展前景一片光明。4.3電爐煉鋼的發(fā)展前景電弧爐從誕514.3.1能源供應(yīng)