1 前言

    近年來，我國大型電爐的技術經濟指標快速提高，縮小了與國際先進水平的差距。有些企業有些技術經濟指標達到和超過了國際先進水平。電爐冶煉周期大多數縮短到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，有些企業采用兌鐵水操作，取得了更好的經濟效益。

    國內電爐裝備制造業也得到快速發展，特別是電弧爐高阻抗化、容量大型化方面已取得長足的進步，西安華興電爐公司和上海重型機器有限公司共同研制的100t高阻抗電弧爐經20多個月運行使用，已經達產、達標。2008年5月20日，由陜西省科技廳組織和主持，對100t高阻抗電弧爐進行了科技成果鑒定和新產品投產鑒定，與會專家高度肯定了國產大容量電弧爐的開發和研制，標志著我國電爐裝備制造業填補了一項空白，上了一個新臺階。

    電弧爐的多項關鍵工藝技術也取得了迅猛的發展，如電弧爐強化供氧技術、泡沫渣技術、兌鐵水技術等。但也應指出，在開發和應用國產廢鋼預熱型電弧爐方面，進展卻很緩慢，而用煉鋼過程產生的廢氣預熱廢鋼是真正意義的“節能”措施，20世紀80年代以后才有成功的工程應用，特別是將廢鋼預熱與半連續或連續加料技術相結合。目前，也只有個別企業在進行這方面的開發。

    2 國外有關廢鋼預熱型電弧爐的概況

    近20年來，電弧爐爐氣能量的利用日益引起人們的關注。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發一種新流程以便用這部分能量來幫助廢鋼熔化，提高電弧爐的產能并達到節能、降耗的目的。目前，世界上各種廢鋼預熱型電弧爐的開發和應用中，約有十幾種爐型，主要有下列幾種：

    該技術是意大利德興公司的專利，1987年在美國北卡州Interesteel公司首先投入工業應用。廢鋼通過傳送帶進入很長的隧道，并在隧道內被爐氣預熱（早期在隧道內裝了燒咀，以后有的被取消）。在電弧爐的側面，有一個廢鋼進入口，同時又是爐氣的出口，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密封系統，防止爐氣和外界空氣對流。該法可將廢鋼預熱至600℃左右，實際運行結果證明廢鋼預熱溫度要低的多。該種電弧爐國內引進了10臺左右。

   EcoArc式電弧爐是日本NKK公司于2000年前后開發和投入試驗性應用。日本對新一代電弧爐要求其對環境友好，因此，EcoArc式電弧爐在日本又被稱為“生態爐”

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

    3 國產廢鋼預熱型電弧爐的開發和研制

    上述三種廢鋼預熱型電弧爐各有其特長。Fuchs豎爐電弧爐廢鋼預熱溫度高，節能效果明顯，但豎井設在爐蓋上，增加了爐子的高度，要求廠房吊車軌面高度高，另外廢鋼易結塊、粘連、水冷式手指和豎井易漏水，維修困難。Consteel式電弧爐從爐子側面連續進廢鋼，全熔池操作，爐子運行平穩、噪音低，對電網沖擊小，但高溫爐氣只和輸送帶上面的廢鋼接觸，廢鋼預熱溫度低，節能效果低于Fuchs豎爐，同時隧道窯廢鋼預熱和輸送帶長度在45～60m，占用車間面積大。EcoArc式電弧爐在日本有1～2臺在應用，但還未在國外得到推廣。上述3種電弧爐是在其特定條件下通過試驗一步步發展起來的，還有待于進一步改進和完善。我們應該根據我國的國情，如爐子大量兌鐵水，輕廢鋼多，車間作業面積緊湊等，在吸收現有成功經驗的基礎上，開發創新具有自主知識產權的新爐型。設計思路是在電爐的側面設置一個廢鋼輸送車，在輸送車的上部設置豎井，高溫煙氣從爐子側門通過廢鋼輸送車進入豎井。廢鋼從豎井上部加入并存放在豎井內和輸送車上的料槽內。逆向流動的高溫煙氣將廢鋼預熱后，從排氣口排出，進入除塵系統。當廢鋼落入輸送車上時，可以用推鋼機或振動給料器將已預熱的廢鋼從爐子側門加入爐內。這種設想由于將豎井設在爐子側面，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廢鋼的直接燒烤，可減少輕廢鋼的結塊、粘連。廢鋼從側門連續加入爐內，可實現向爐子連續加廢鋼，實現全熔池操作，又減少了廢鋼預熱線的長度，減少了占用車間面積。這種自主開發的具有廢鋼預熱功能的新爐型被稱為“新概念電弧爐”。

    4 新概念電弧爐的突出優點

    1）廢鋼從豎井上部分批進入，高溫煙氣和廢鋼逆向流動，廢鋼預熱效果好。由于減少了每批廢鋼的重量，廢鋼在豎井中停留時間短，消除了廢鋼粘結的可能。

    2）采用可調式推鋼機或連續振動進料及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，電壓波動和閃爍大幅度減少，噪音低。

    3）由于電弧與廢鋼沒有接觸，減少了揮發物的產生，加之豎井內廢鋼對煙氣的過濾作用，吸收了部分粉塵，為除塵系統奠定良好基礎。

    4）由于揮發物的減少和泡沫渣的控制，鐵回收率提高1.5～2.0%。

    5）沒有電爐的爐蓋旋開操作，減少輔助作業時間，避免爐蓋旋開的輻射散熱。爐子的生產率比傳統電弧爐提高40%以上。

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