電爐煉鋼的產(chǎn)量穩(wěn)步增長(zhǎng)從1960年的2000萬t增加到2003年的3.19億t電爐鋼占粗鋼產(chǎn)量的比例也從1960年的7%提高到2003年的33.1%其原因是與傳統(tǒng)的高爐-轉(zhuǎn)爐流程相比電爐的投資成本較低而且生產(chǎn)產(chǎn)品有較大的靈活性
但是通常來講電爐鋼的成本比轉(zhuǎn)爐鋼的成本要高影響成本的主要因素是原料如果以裝入100%的冷廢鋼為例金屬料的成本要占總成本的87%因而金屬料的價(jià)格對(duì)電爐鋼的經(jīng)濟(jì)性有很大的影響
1海綿鐵在電爐中的應(yīng)用
海綿鐵指的是通過還原固態(tài)氧化鐵（通常是赤鐵礦）的方法獲得的金屬化的產(chǎn)品通常叫做直接還原鐵（DRI）海綿鐵保留了鐵礦石的外形但其重量比鐵礦石減少了30%因?yàn)榈V石中的氧已經(jīng)被還原了海綿鐵的比重為4.4g/cm3而固體鐵的比重為7.8g/cm3鐵礦石在還原的過程中內(nèi)部形成了許多孔洞因而被稱為海綿鐵直接還原鐵逐漸在電爐中得到應(yīng)用成為廢鋼的替代品之一這主要是因?yàn)榕c廢鋼相比所具有的成本優(yōu)勢(shì)它也是一種高質(zhì)量的金屬化產(chǎn)品因而可以部分替代一些質(zhì)量不高的廢鋼
直接還原鐵是用還原劑還原礦石后形成的所用的還原劑包括天然氣或非焦煤還原劑不同所生產(chǎn)的DRI的化學(xué)成分也不同
2對(duì)直接還原鐵的質(zhì)量要求
尺寸在連續(xù)裝料的情況下直接還原鐵的尺寸是非常重要的參數(shù)尺寸很小（1～2mm）的材料在接觸爐渣的時(shí)候可能很快被氧化也可能被煙道抽走尺寸過大（＞30mm）在連續(xù)裝料的時(shí)候也會(huì)產(chǎn)生問題使用通過爐頂連續(xù)裝料的方法時(shí)應(yīng)該限定＜2mm的海綿鐵的比例
密度直接還原鐵從爐頂裝入電爐后必須能夠穿過渣層留在爐渣/鋼液的界面這樣可以保證有效的傳熱和化學(xué)反應(yīng)如果直接還原鐵的密度過低就會(huì)浮在爐渣表面上而密度過高又會(huì)穿到鋼液中去所以最好是將直接還原鐵的密度控制在4～6g/cm3的范圍內(nèi)
單體的重量塊狀直接還原鐵穿過爐渣的時(shí)間取決于時(shí)機(jī)如何如果直接還原鐵塊較小留在爐渣中的時(shí)間過長(zhǎng)就會(huì)發(fā)生爐渣沸騰的現(xiàn)象此時(shí)爐渣的流動(dòng)性起著非常重要的作用然而如果直接還原鐵較大就不會(huì)有嚴(yán)格控制爐渣流動(dòng)性的要求
沖擊強(qiáng)度直接還原鐵應(yīng)該有良好的沖擊強(qiáng)度這樣可以防止其形成大量的粉末在電爐中應(yīng)用時(shí)形成大量的粉末是不希望發(fā)生的現(xiàn)象
抵抗氣候的能力直接還原鐵存放在空氣中時(shí)容易氧化和放熱將直接還原鐵長(zhǎng)期存放會(huì)降低其金屬化率部分原因是其結(jié)構(gòu)疏松表面積較大如果將直接還原鐵在開放的堆場(chǎng)中存放6個(gè)月則其金屬化率會(huì)降低1%
3直接還原鐵的裝入法
分批裝料法如果單批裝料那么直接還原鐵的裝入量可以占總裝入量的15%如果超過這個(gè)限度直接還原鐵的顆粒會(huì)部分熔化與石灰結(jié)合直接還原鐵中的脈石會(huì)粘在爐膛內(nèi)形成傳熱速度很慢的結(jié)塊難以熔化這些甚至?xí)言跔t子裝料處的中央使電極穿井困難由于輻射作用降低爐頂和爐壁的耐材壽命而且加入過多的直接還原鐵也使電爐的渣量增加
通過小批量加入的方法直接還原鐵的加入量可以占到總裝入量的30%但這樣會(huì)頻繁地打開爐蓋使熱損失增加降低電爐的生產(chǎn)效率由于渣量加大必須加強(qiáng)對(duì)化學(xué)成份的控制
4使用直接還原鐵對(duì)電爐指標(biāo)的影響
使用直接還原鐵對(duì)電爐的能量消耗金屬收得率生產(chǎn)效率和電極消耗均有影響
能量消耗如果直接還原鐵的金屬化率較低那么裝入爐內(nèi)后就需要更多的FeO被還原如果需要還原的FeO過多就會(huì)減少電爐的熱效率因?yàn)殡姞t內(nèi)產(chǎn)生的CO減少熔池的攪拌減弱這相應(yīng)增加了電爐對(duì)能源的需求當(dāng)DRI的金屬化率為94%～96%時(shí)電爐的能耗可望獲得最佳的結(jié)果
在使用熱裝直接還原鐵的情況下電爐的生產(chǎn)效率提高得更多電極消耗與全部使用冷態(tài)廢鋼的工藝相比采用連續(xù)裝入直接還原鐵的方法時(shí)電極消耗可降低30%這主要是由于以下因素造成的電爐的生產(chǎn)效率提高電極的氧化減少由于打開爐蓋的次數(shù)減少使電極受到的熱沖擊減少爐氣中CO的比例減少由于廢鋼的沖擊減小斷電極的次數(shù)減少總之直接還原鐵將繼續(xù)在電爐煉鋼中發(fā)揮重要作用直接還原鐵能滿足電爐煉鋼對(duì)原料的質(zhì)量要求應(yīng)用后能提高電爐的生產(chǎn)效率和能耗指標(biāo)從而使電爐煉鋼成為低成本的工藝路線