电弧炉与中频炉炼钢工艺及成本分析模板.docx

电弧炉与中频炉炼钢工艺及成本分析电弧炉与中频炉工艺及成本分析——关于地条钢泛滥的思考当前生产螺纹钢常用的方法有几种,最普遍的是被称作长流程的“高炉+转炉+连铸”工艺,以及被称作短流程的“电弧炉+连铸”和“中频炉+连铸”工艺。这里暂不讨论长流程工艺,单说短流程工艺,即电弧炉和中频炉生产建筑用材工艺,看看这二者之间有什么区别,并借此聊一聊地条钢。炼钢工艺简介炼钢是严格的“熔化+精炼”过程,不是简单的“化铁水”,炼钢工艺及实际操作是保证成品钢材质量的关键,通过吹氧脱碳、造渣精炼、钢液脱氧、吹氩搅拌乃至真空脱气等手段,进行脱碳、脱磷、脱硫、去除气体和夹杂,调整成分和温度,保证钢材质量。1、电弧炉炼钢电弧炉炼钢是利用三相电极向炉内输送电能,通过电极端部与炉料之间的高温电弧形成3000℃以上的高温来熔化炉料。现在的超高功率电弧炉还配备有炉壁氧枪和炉门氧枪,为炉膛冷区提供辅助热源,进一步提高供热强度,加速熔化。一些有条件的工厂用高温铁水代替部分废钢,或利用余热对入炉废钢进行预热,提高入炉料温度,以加快熔炼速度,节能降耗。传统电弧炉熔炼工艺有以下几个过程:装料→熔化→氧化→脱氧合金化→出钢→铸坯(锭),这种方法冶炼时间长,设备利用率不高,不能够确保生产节奏,现代电弧炉炼钢都把脱氧合金化工作放到炉后的钢包精炼炉进行,并且在熔化炉料的过程中,通过提前造渣、大量用氧以及吹氧搅动熔池等,通过氧化脱碳和流渣换渣操作,迅速降低钢中的磷和气体、夹杂物含量,缩短冶炼时间。过去普通功率电弧炉熔炼时间多在4小时以上,而现在的超高功率电弧炉整个冶炼周期仅为70-90min。电弧炉初炼出的钢液,含氧量很高,而且成分、温度都不符合要求,需要通过钢包精炼来脱氧、调整化学成分和温度,以及尽可能多地去除钢中的非金属夹杂物。钢包精炼炉简称LF炉,也是通过三相电极向钢包内的钢液通电加热,并且在钢包底部配有透气芯,可向钢液底部通入惰性气体氩气。通过补加合金调整化学成分,通过沉淀脱氧和造还原渣扩散脱氧不断地降低钢液含氧量和含硫量。连续的底部吹氩,可促进钢液内部的非金属夹杂上浮去除。电弧炉和钢包炉所用炉衬材料都是碱性耐火材料,耐浸蚀性好,被卷入钢中形成夹杂物的数量也少。所以“电弧炉+钢包炉+连铸”(简称EBT+)工艺生产的钢产品质量好,且稳定可靠。电弧炉(EBT)和钢包精炼炉(LF)熔炼示意见图1、图2。2、中频炉炼钢中频炉全称中频感应电炉,中频炉炼钢又称感应熔炼,它是通过向炉体的感应线圈输入中频电源,在坩埚内形成一个强大的交变磁场,这个强交变磁场使得坩埚内的金属炉料产生感应电流,在自身电阻的作用下逐步发热发红直至熔化。这种熔炼的优点是金属挥发少,炉料收得率比电弧炉略高,烟气排放也相对较小。感应熔炼理论上能够进行氧化、还原等各种操作,但这些工艺仅针对那些生产特殊材料、且以镁砂制作碱性坩埚的小炉子(一般3吨以下),而且一般只进行还原操作而不会选择氧化操作。对于建筑钢材,由于其价格低廉且要求不高,多以石英砂打结坩埚,这样的酸性炉衬,不能够造碱性渣脱硫,所以一般情况下中频炉熔炼仅仅只有一个“化铁水”的功能,没有任何的精炼手段,钢液质量好坏完全取决于炉料条件。,中频炉熔化后必须配套钢包精炼炉(LF),进行还原精炼,充分脱氧、脱硫和去除夹杂物。综上所述,电弧炉炼钢与中频炉炼钢所用的设备不一样,冶炼工艺不一样,冶金效果也大不相同。3、钢材实际生产工艺电弧炉、中频炉、精炼炉这三种炉子搭配,再配备一些其它精炼设备,如:真空脱气(VD),氩氧炉(AOD),真空氩氧炉(VOD),电渣重熔炉等,能够生产出不同品种,不同性能的各类钢材,绝大部分结构钢、不锈钢、工模具钢和特殊钢都是通过这些工艺组合实现的。商家会根据产品需要选择炉型、设备组合和工艺路线。对于建筑钢材,由于要求不高,一般采用“电弧炉+精炼”(EBT+)工艺,或“中频炉+精炼”(IF+LF)工艺,通过连铸轧材来实现的,不需要配备其它的精炼手段。实际生产中,由于电弧炉熔炼材料消耗大、成本高,企业多选择中频炉熔炼。问题在于很多生产商在利益驱使下,连钢包精炼也省却了,结果炼钢变成了化钢,钢材质量根本没法保证,这种钢材被归入“地条钢”行列。4、地条钢地条钢原是在九十年代生产力低下、经济条件相对落后的情况下诞生的一种土法生产工艺,产品起先多为小规格圆钢和线材,后来也生产螺纹、型材。基本生产工艺是用中频炉熔化废钢,但起先因条件所限,炉容量很小,多在几十到几百公斤,上吨的炉子很少,没有连铸机,采取模铸或砂铸浇铸成长条坯,然后轧制成螺纹、线材、圆钢等垃圾材料。不论模铸还是砂铸,都不能保证铸坯质量。首先,本身钢液质量就很差,如此小作坊,既不具备检验手段,也不具备质量意识,原料条件很差,生产中偷工减料,成品化学成分是什么只有天知