黃亮

摘要：通過對(duì)某鋼鐵企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)狀況的研究，對(duì)電弧爐和中頻爐的投資、能耗、生產(chǎn)狀況及經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益等方面進(jìn)行了對(duì)比分析和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：電弧爐；中頻爐；經(jīng)濟(jì)效益；環(huán)境效益

中圖分類號(hào)：X196 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2016）08-0098-02

1.引言

目前，在我國(guó)特殊鋼、重機(jī)以及普通鑄鍛行業(yè)均主要采用電弧爐粗煉鋼水加爐外精煉的傳統(tǒng)方法生產(chǎn)合金鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼和大型鑄鍛件，而當(dāng)前電弧爐冶煉的問題主要在于電級(jí)、金屬原材料燒損量大，有害氣體和顆粒物排放量多。相對(duì)而言，中頻爐采用感應(yīng)方法加熱，可以達(dá)到清潔熔煉的效果。某鋼鐵企業(yè)同時(shí)建設(shè)有電弧爐和中頻爐的生產(chǎn)設(shè)施，針對(duì)該企業(yè)具體情況，對(duì)電弧爐和中頻爐的投資、能耗和環(huán)保等方面進(jìn)行了分析與總結(jié)。

2.企業(yè)基本情況

2.1冶煉設(shè)備情況

企業(yè)擁有1臺(tái)100 t電弧爐，1臺(tái)20 t中頻感應(yīng)爐，2臺(tái)100 tLF鋼包精煉爐，2座100 tVD處理工位，可生產(chǎn)100 t以上大型鋼錠。此外，企業(yè)還有1臺(tái)20 t中頻感應(yīng)爐，1臺(tái)25 tLF鋼包精煉爐，1座30 tVD處理工位，可生產(chǎn)20 t以下鋼錠。

2.2鋼錠制備工藝

根據(jù)企業(yè)設(shè)備情況，形成了三條優(yōu)質(zhì)鋼錠生產(chǎn)工藝流程。

第一條工藝流程：100 t電弧爐-100 tLF鋼包精煉爐-100 tVD真空工位-優(yōu)質(zhì)鋼水-澆注鋼錠（大氣下注和真空澆注）。主要生產(chǎn)20～200 t鋼錠。

第二條工藝流程：20 t中頻感應(yīng)爐-25 tLF鋼包精煉爐-30 tVD真空工位-形成優(yōu)質(zhì)鋼水-澆注鋼錠。主要生產(chǎn)20 t以下鋼錠。

第三條工藝流程：20 t中頻感應(yīng)爐（高合金鋼水）+100 t電爐鋼水-100 tI.F鋼包精煉爐-100 tVD真空工位-優(yōu)質(zhì)鋼水-澆注鋼錠。

3.電弧爐和中頻爐工藝對(duì)比分析

3.1設(shè)備基本參數(shù)對(duì)比

企業(yè)現(xiàn)有電弧爐較中頻爐相比，由于爐型不同，其生產(chǎn)能力和功率均遠(yuǎn)大于中頻爐，生產(chǎn)過程中的維護(hù)維修費(fèi)用和電費(fèi)也遠(yuǎn)高于中頻爐，設(shè)備基本參數(shù)的數(shù)據(jù)對(duì)比見表1。

3.2操作過程的輔材和能源消耗對(duì)比

電弧爐在生產(chǎn)過程中，除t鋼電耗和t鋼爐襯消耗成本較中頻爐低外，其廢鋼收得率和除塵動(dòng)力及耗材費(fèi)用均遠(yuǎn)高于中頻爐；中頻爐在生產(chǎn)過程中由于沒有吹氧工藝，因此不存在電極、氧氣及輔助材料的消耗，t鋼生產(chǎn)成本要遠(yuǎn)低于電弧爐。經(jīng)計(jì)算，t鋼生產(chǎn)成本中頻爐比電弧爐要低433～533元，詳細(xì)參數(shù)對(duì)比見附表2。

3.3環(huán)境效益對(duì)比

電弧爐影響環(huán)境的根本原因是其加熱熔化廢鋼的方式。它是在爐內(nèi)利用電能作為熱源進(jìn)行冶煉的，首先通過電極向爐內(nèi)輸送電能，然后電極與爐料發(fā)生作用產(chǎn)生電弧來升高爐內(nèi)溫度。由于熔煉時(shí)操作功率較大，電極周圍被加熱的鋼水溫度較高，在電弧爐氧化期操作中，鋼水氧化嚴(yán)重，產(chǎn)生大量粉塵、煙氣、廢渣、噪音、費(fèi)水等污染，影響環(huán)境。電弧爐的高溫電弧引發(fā)強(qiáng)烈的燃燒、氧化和氣化，產(chǎn)生的煙氣量極大，通常達(dá)到3000～5000 m3/t，而中頻爐由于不含吹氧工藝過程，廢氣量大大降低，一般只有1000 m3/t，為電弧爐的1/3以下，并且煙氣中粉塵濃度也大大降低。因此環(huán)保處理成本低，容易達(dá)到環(huán)保排放的標(biāo)準(zhǔn)。

4.企業(yè)中頻爐生產(chǎn)情況

4.1總體概況

傳統(tǒng)中頻爐生產(chǎn)，主要作為鑄造等熔化設(shè)備，尤其生產(chǎn)地條鋼。因此，造成中頻爐不能煉好鋼的不好印象。企業(yè)2011年5月投產(chǎn)，每月6000 t上下，最高7500 t，都是采用中頻爐-精練爐-真空工位處理-優(yōu)質(zhì)鋼錠，鋼錠總量已超過20萬(wàn)t，給企業(yè)增加了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。產(chǎn)品用于大型機(jī)械裝備、風(fēng)電、船舶、石油工業(yè)、工模具、鍋爐等。采用特殊工藝，可以實(shí)現(xiàn)低P、低C鋼生產(chǎn)。

4.2中頻爐制備的優(yōu)質(zhì)鋼錠檢測(cè)結(jié)果

4.2.1化學(xué)成分

由于傳統(tǒng)中頻爐不能進(jìn)行脫磷操作，岡此鋼種的化學(xué)成分除了對(duì)鋼中磷含量有特別低要求，其余元素成分都可以通過優(yōu)選廢鋼量而實(shí)現(xiàn)。顯然，這是中頻爐與電弧爐制備鋼錠時(shí)的主要不同之處。

4.2.2夾雜物級(jí)別

鋼錠是鍛件的坯料，而鍛件將會(huì)最終成為工業(yè)裝備中關(guān)鍵部件，因此，為了使鍛造產(chǎn)品在服役過程中性能穩(wěn)定，一般對(duì)鍛件中夾雜物等級(jí)進(jìn)行了明確的規(guī)定，較為嚴(yán)格的鋼中非金屬夾雜物等級(jí)，一般要求A、B、C、D、Ds低于1.5級(jí)（表3）。

實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，采用中頻爐或電弧爐兩種生產(chǎn)鋼錠工藝都能滿足以上對(duì)鋼中非金屬夾雜物等級(jí)要求。鋼水中夾雜物主要在精煉過程中去除，而這兩種工藝中，后續(xù)精煉工藝一致，因此可獲得鋼中同樣的夾雜物水平。

4.2.3氣體含量

鋼水中的氣體排出主要有兩個(gè)環(huán)節(jié).一是電弧爐氧化階段；二是真空工位處理。在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，雖然中頻爐生產(chǎn)鋼錠工藝中缺少電弧爐氧化排氣階段，但經(jīng)20 t真空工位處理后，可獲得與電弧爐同一水平的鋼水中氣體含量。因此兩種工藝，都能滿足鋼水中對(duì)氣體含量的要求。

4.2.4性能、探傷

經(jīng)2011年至今20萬(wàn)t以上鋼錠鍛后產(chǎn)品檢測(cè)，其性能指標(biāo)及探傷結(jié)果都能夠滿足產(chǎn)品檢測(cè)要求，因此中頻爐與電弧爐生產(chǎn)鋼錠都能達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量要求。

4.3生產(chǎn)品種

電弧爐能生產(chǎn)的鋼種，傳統(tǒng)中頻爐也能生產(chǎn)，除了鋼種中對(duì)磷含量有特別低要求外。中頻爐生產(chǎn)的典型品種：P92、P91、H13、st52.4（柴油發(fā)動(dòng)機(jī)油管用）、齒輪類18CrNiM07、38CrMoAl、風(fēng)機(jī)軸34CrNiMo等.這些鋼種都被用在關(guān)鍵裝備領(lǐng)域。

5.結(jié)語(yǔ)

與100t電弧爐相比，20 t中頻爐在企業(yè)的生產(chǎn)中有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）可以滿足20 t以下優(yōu)質(zhì)鋼錠的生產(chǎn)，并且比電弧爐生產(chǎn)鋼錠更具有成本低的優(yōu)勢(shì)；

（2）20 t中頻爐生產(chǎn)過程比電弧爐更清潔，污染排放量小，因此除塵環(huán)保設(shè)備投資及運(yùn)行成本低，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境明顯優(yōu)于100 t電弧爐；

（3）20 t中頻爐設(shè)備運(yùn)行正常，且國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)合金廢鋼料較為充足，可滿足正常生產(chǎn)需要，并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)。