1 前言

    近年來(lái)，我國(guó)大型電爐的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)快速提高，縮小了與國(guó)際先進(jìn)水平的差距。有些企業(yè)有些技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到和超過(guò)了國(guó)際先進(jìn)水平。電爐冶煉周期大多數(shù)縮短到60min左右，噸鋼電耗大幅度降低，不少鋼廠冶煉電耗降到了400kWh/t以下，有些企業(yè)采用兌鐵水操作，取得了更好的經(jīng)濟(jì)效益。

    國(guó)內(nèi)電爐裝備制造業(yè)也得到快速發(fā)展，特別是電弧爐高阻抗化、容量大型化方面已取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，西安華興電爐公司和上海重型機(jī)器有限公司共同研制的100t高阻抗電弧爐經(jīng)20多個(gè)月運(yùn)行使用，已經(jīng)達(dá)產(chǎn)、達(dá)標(biāo)。2008年5月20日，由陜西省科技廳組織和主持，對(duì)100t高阻抗電弧爐進(jìn)行了科技成果鑒定和新產(chǎn)品投產(chǎn)鑒定，與會(huì)專(zhuān)家高度肯定了國(guó)產(chǎn)大容量電弧爐的開(kāi)發(fā)和研制，標(biāo)志著我國(guó)電爐裝備制造業(yè)填補(bǔ)了一項(xiàng)空白，上了一個(gè)新臺(tái)階。

    電弧爐的多項(xiàng)關(guān)鍵工藝技術(shù)也取得了迅猛的發(fā)展，如電弧爐強(qiáng)化供氧技術(shù)、泡沫渣技術(shù)、兌鐵水技術(shù)等。但也應(yīng)指出，在開(kāi)發(fā)和應(yīng)用國(guó)產(chǎn)廢鋼預(yù)熱型電弧爐方面，進(jìn)展卻很緩慢，而用煉鋼過(guò)程產(chǎn)生的廢氣預(yù)熱廢鋼是真正意義的“節(jié)能”措施，20世紀(jì)80年代以后才有成功的工程應(yīng)用，特別是將廢鋼預(yù)熱與半連續(xù)或連續(xù)加料技術(shù)相結(jié)合。目前，也只有個(gè)別企業(yè)在進(jìn)行這方面的開(kāi)發(fā)。

    2 國(guó)外有關(guān)廢鋼預(yù)熱型電弧爐的概況

    近20年來(lái)，電弧爐爐氣能量的利用日益引起人們的關(guān)注。輸入電弧爐的能量中，約有20～25%的能量隨煙氧而排放，于是很自然地想起要開(kāi)發(fā)一種新流程以便用這部分能量來(lái)幫助廢鋼熔化，提高電弧爐的產(chǎn)能并達(dá)到節(jié)能、降耗的目的。目前，世界上各種廢鋼預(yù)熱型電弧爐的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用中，約有十幾種爐型，主要有下列幾種：

    該技術(shù)是意大利德興公司的專(zhuān)利，1987年在美國(guó)北卡州Interesteel公司首先投入工業(yè)應(yīng)用。廢鋼通過(guò)傳送帶進(jìn)入很長(zhǎng)的隧道，并在隧道內(nèi)被爐氣預(yù)熱（早期在隧道內(nèi)裝了燒咀，以后有的被取消）。在電弧爐的側(cè)面，有一個(gè)廢鋼進(jìn)入口，同時(shí)又是爐氣的出口，它和隧道相連。廢鋼采用激振器水平式輸送，由三條傳送帶串接而成，其中有一套爐氣的動(dòng)密封系統(tǒng)，防止?fàn)t氣和外界空氣對(duì)流。該法可將廢鋼預(yù)熱至600℃左右，實(shí)際運(yùn)行結(jié)果證明廢鋼預(yù)熱溫度要低的多。該種電弧爐國(guó)內(nèi)引進(jìn)了10臺(tái)左右。

   EcoArc式電弧爐是日本NKK公司于2000年前后開(kāi)發(fā)和投入試驗(yàn)性應(yīng)用。日本對(duì)新一代電弧爐要求其對(duì)環(huán)境友好，因此，EcoArc式電弧爐在日本又被稱(chēng)為“生態(tài)爐”

    EcoArc式電弧爐是在橢圓形的爐體上安裝了一個(gè)新型的煙道豎爐。廢鋼通過(guò)運(yùn)送系統(tǒng)半連續(xù)地加入煙道豎爐內(nèi)，每爐加7至10次。爐子可向排渣方向傾動(dòng)10°，使鋼液可以和廢鋼有效接觸，并使廢鋼預(yù)熱和熔化。在熔化過(guò)程中，廢鋼不斷地在煙道豎爐中下降，然后用上料系統(tǒng)不斷地向豎爐中加廢鋼，因此，廢鋼和鋼液共存于熔煉室內(nèi)。當(dāng)鋼液溫度達(dá)到要求時(shí)，爐子可向出鋼方向傾動(dòng)15°，將鋼液放出，同時(shí)在爐內(nèi)留下50%鋼液，為下一爐操作提供條件。豎爐內(nèi)排出的爐氣引至二次燃燒室，然后進(jìn)入噴淋冷卻室，最后經(jīng)布袋過(guò)濾器而排出。此系統(tǒng)可有效地控制排出煙氧中二惡英的含量。

    3 國(guó)產(chǎn)廢鋼預(yù)熱型電弧爐的開(kāi)發(fā)和研制

    上述三種廢鋼預(yù)熱型電弧爐各有其特長(zhǎng)。Fuchs豎爐電弧爐廢鋼預(yù)熱溫度高，節(jié)能效果明顯，但豎井設(shè)在爐蓋上，增加了爐子的高度，要求廠房吊車(chē)軌面高度高，另外廢鋼易結(jié)塊、粘連、水冷式手指和豎井易漏水，維修困難。Consteel式電弧爐從爐子側(cè)面連續(xù)進(jìn)廢鋼，全熔池操作，爐子運(yùn)行平穩(wěn)、噪音低，對(duì)電網(wǎng)沖擊小，但高溫爐氣只和輸送帶上面的廢鋼接觸，廢鋼預(yù)熱溫度低，節(jié)能效果低于Fuchs豎爐，同時(shí)隧道窯廢鋼預(yù)熱和輸送帶長(zhǎng)度在45～60m，占用車(chē)間面積大。EcoArc式電弧爐在日本有1～2臺(tái)在應(yīng)用，但還未在國(guó)外得到推廣。上述3種電弧爐是在其特定條件下通過(guò)試驗(yàn)一步步發(fā)展起來(lái)的，還有待于進(jìn)一步改進(jìn)和完善。我們應(yīng)該根據(jù)我國(guó)的國(guó)情，如爐子大量?jī)惰F水，輕廢鋼多，車(chē)間作業(yè)面積緊湊等，在吸收現(xiàn)有成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)創(chuàng)新具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新?tīng)t型。設(shè)計(jì)思路是在電爐的側(cè)面設(shè)置一個(gè)廢鋼輸送車(chē)，在輸送車(chē)的上部設(shè)置豎井，高溫?zé)煔鈴臓t子側(cè)門(mén)通過(guò)廢鋼輸送車(chē)進(jìn)入豎井。廢鋼從豎井上部加入并存放在豎井內(nèi)和輸送車(chē)上的料槽內(nèi)。逆向流動(dòng)的高溫?zé)煔鈱U鋼預(yù)熱后，從排氣口排出，進(jìn)入除塵系統(tǒng)。當(dāng)廢鋼落入輸送車(chē)上時(shí)，可以用推鋼機(jī)或振動(dòng)給料器將已預(yù)熱的廢鋼從爐子側(cè)門(mén)加入爐內(nèi)。這種設(shè)想由于將豎井設(shè)在爐子側(cè)面，降低了Fuchs豎爐的高度，使廠房高度減少，又避免了高溫爐氣對(duì)廢鋼的直接燒烤，可減少輕廢鋼的結(jié)塊、粘連。廢鋼從側(cè)門(mén)連續(xù)加入爐內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)向爐子連續(xù)加廢鋼，實(shí)現(xiàn)全熔池操作，又減少了廢鋼預(yù)熱線的長(zhǎng)度，減少了占用車(chē)間面積。這種自主開(kāi)發(fā)的具有廢鋼預(yù)熱功能的新?tīng)t型被稱(chēng)為“新概念電弧爐”。

    4 新概念電弧爐的突出優(yōu)點(diǎn)

    1）廢鋼從豎井上部分批進(jìn)入，高溫?zé)煔夂蛷U鋼逆向流動(dòng)，廢鋼預(yù)熱效果好。由于減少了每批廢鋼的重量，廢鋼在豎井中停留時(shí)間短，消除了廢鋼粘結(jié)的可能。

    2）采用可調(diào)式推鋼機(jī)或連續(xù)振動(dòng)進(jìn)料及50%的留鋼量，確保了全熔池的操作條件，電弧爐與鋼鐵料不直接接觸，電弧平穩(wěn)，電壓波動(dòng)和閃爍大幅度減少，噪音低。

    3）由于電弧與廢鋼沒(méi)有接觸，減少了揮發(fā)物的產(chǎn)生，加之豎井內(nèi)廢鋼對(duì)煙氣的過(guò)濾作用，吸收了部分粉塵，為除塵系統(tǒng)奠定良好基礎(chǔ)。

    4）由于揮發(fā)物的減少和泡沫渣的控制，鐵回收率提高1.5～2.0%。

    5）沒(méi)有電爐的爐蓋旋開(kāi)操作，減少輔助作業(yè)時(shí)間，避免爐蓋旋開(kāi)的輻射散熱。爐子的生產(chǎn)率比傳統(tǒng)電弧爐提高40%以上。

    6）采用高阻抗技術(shù)，提高二次電壓，減少二次電流，有功功率損耗降低6％～8%，有效減輕短網(wǎng)系統(tǒng)重量。