电炉冶炼普碳钢的发展概述

目前主流的炼钢工艺流程为转炉炼钢工艺和电炉炼钢工艺。电炉炼钢工艺由于污染物排放小，组织灵活，品种多，产量约占全球钢产量的27%，而中国目前电炉炼钢产量仅为总产钢量10%。UHP石墨电极作为导电体，符合电弧炉整体炼钢的要求。2019年中国产钢量达到9.96亿吨占全球产钢量的53%。发展电炉可以减少碳排放，温室气体排放，保护地球环境。

电炉短流程工艺是使用社会废钢，实现循环经济，全废钢冶炼的炼钢工艺，污染物排放仅为高炉转炉长工艺流程的20%。高炉转炉工艺的优点是：产量大，吨钢成本低，目前转炉钢比电炉钢的成本低400~500元；其缺点是环境污染严重。2016年到2018年初，转炉生产成本高于电炉生产成本时，电炉冶炼普碳钢有优势。在电炉炼钢生产成本较低，同时本国对环保有严格要求时，钢铁企业会优先选择电炉炼钢工艺。

1. 电炉炼钢发展简介 

传统电炉炼钢的成熟期是1945年以后到1982年LF炉问世，传统电炉炼钢技术是以熔化期、氧化期、还原期为主的工艺过程，主要生产特钢。1980年后，连铸逐渐取代模铸，超高功率电炉出现和电炉用氧技术出现，现代电炉炼钢阶段开始。电炉炼钢工艺不仅可以生产特钢，而且可以生产普碳钢（普碳钢是普钢的代表钢种，含长材和扁平材，普钢为碳含量在0.06~0.38%，磷、硫含量在0.035~0.050%），例如在中东、北美是以电炉短流程生产普碳钢为主。现代电炉炼钢技术把电炉作为一个初炼炉，把电炉还原期的任务由LF等炉外精炼设备完成，增加了吹氧工艺，实现化学能的输入。电炉设备为主的短流程工艺是废钢为主的含铁原料在经过电炉、LF炉精炼、连铸机、长材轧机或者扁平材轧机，变成终端钢材产品的过程。转炉炼钢由高炉提供铁水，高炉的原料来自于烧结和球团等含铁原料，焦炭由焦炉提供，所以转炉高炉流程也叫做长流程。电炉的短流程生产工艺特点是：连铸和电炉的冶炼周期在40~50min，节奏快；热装或者铸轧式无头轧制，从废钢到成品只需要2~3h。电炉炼钢尤其是生产普碳钢的短流程棒线长材生产线遍布于全球各地，满足当地经济和社会的需求。 

转炉和电炉炼钢工艺排放二氧化碳差异很大，高炉转炉长流程工艺要将含铁矿石还原成铁，冶炼1t钢要排放2200kgCO2；电炉短流程工艺将废钢熔化，再脱氧合金化，没有大规模还原氧化铁的过程，二氧化碳排放量大大下降，冶炼1t钢要排放120kgCO2，如图1所示。所以电炉炼钢工艺比高炉转炉工艺更环保。 

图1：电炉短流程和高炉转炉长流程能量平衡和物质平衡

根据世 界钢铁协会的数据，如表1所示，美国、印度等国的电炉钢比例在2006年到2019年有所提高，韩国电炉钢比例有所下降，而德国和日本的电炉钢比例变化不大。但是日、美、韩、德等发达国的电炉钢比例都比中国的电炉钢比例高。发达国发展到一定阶段，社会积累的废钢增加，通过电炉炼钢工艺将废钢重新循环利用。发达国的钢铁工业发展道路为中国钢铁工业优化工艺结构提供了思路和经验，通过电炉炼钢工艺优化中国钢铁工艺结构，减少污染排放量，保护环境，实现绿色炼钢和智能制造。预计2030年，中国每年社会废钢积累将达到3.2亿~3.5亿吨，在2035年，中国每年社会废钢的积累将达到4.46亿吨，电炉所需废钢资源充足，将为中国发展电炉炼钢打下基础。更多电炉炼钢市场动态，欢迎咨询我们。

表1全球主要产钢国的电炉钢比例