电弧炉与中频炉炼钢工艺与成本分析

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1、电弧炉与中频炉工艺及成本分析——关于地条钢泛滥的思考目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。一、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

2、，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

3、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

4、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+LF+CC）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

5、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。感应熔炼理论上可以进行氧化、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。中频感应熔炼示意见图3.为了改善钢液质量，中频炉熔化后必须配套钢包精炼炉（L

6、F），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，可以生产出不同品种，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+LF+CC）工艺，或“中频炉+

7、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

8、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道！其次