電爐煉鋼的靈活性及最新趨勢被應用于新型的市場化鋼廠，該工藝經濟性與長型或扁平材產品的高質量連續生產直接連接到一起。
原料裝入、廢鋼使用電爐預熱、管式爐煉鋼、連鑄、直接裝爐或熱裝軋制等工藝過程經優化后綜合到一起，用以更好的滿足國際化煉鋼工業所要求的最終目標。
弗埃斯特-阿爾卑斯公司(VAI)和福克斯系統技術公司將兩個公司的力量結合到一起。弗埃斯特-阿爾卑斯公司的關鍵設備將冶金和工藝訣竅、生產工藝線各環節的自動化經驗與?？怂构舅l明的電爐技術融合到一起，這種強力結合成為新型小鋼廠概念的代表。
技術趨勢
小鋼廠項目可以較好的滿足目前鋼廠必須市場化的要求，小鋼廠概念不再適用于定義鋼廠的生產能力，因為某些典型的小鋼廠概念的公司每年的產量甚至已達上千萬噸。弗埃斯特-阿爾卑斯公司和?？怂构拘滦托′搹S概念考慮了這種需求，并提供了最現代化、高成本效率和能夠適應市場的靈活性技術。
輸入原料范圍大、生產率最大化、產品質量高、生產靈活性高、優化能源利用率、低相關費用等是煉鋼工藝的主要目標。電爐技術成為目前冶金生產的先進代表，成為煉鋼生產的里程碑，并使小鋼廠技術在世界范圍內獲得成功。
預熱系統
目前冶金行業的重點是電爐。由?？怂构竞透グＫ固?阿爾卑斯公司共同開發的指狀豎爐是帶有廢鋼預熱系統的優化設備。其能源回收的經濟效益在運轉或正在建設中的幾套設備上得到體現，歷史已超過8年(詳見表1)。
電爐煉鋼的前途是光明的到2010年，電爐鋼產量可能會超過轉爐鋼產量。想要實現這個標準，首先必須增加供應系統的經濟性，箱式爐生產服務于市場的高質量高附加值產品，增大市場份額，在此基礎上將目前某些綜合型鋼廠的轉爐工藝與箱式電爐工藝相結合。
為滿足電爐煉鋼的所有成本和質量的目標，公司的貿易必須實現動態化，尤其必須適應原料供應的變化。所裝入的原料可能是直接還原鐵、熱壓塊鐵、生鐵、鐵水、氧化鐵或廢鋼等其中一種或幾種的混合料，鋼鐵工業的生產狀況在很大程度上與此相關。
電爐煉鋼在裝入原料中肯定加入廢鋼，用以提高冶煉效率及更好的預報、控制鋼水的化學成分。冶煉爐必須設計成可以優化相關工藝、縮短耗電時間、節省能源、實現最大產量等要求，并能夠滿足非常嚴格的環境保護標準。
與廢鋼預熱技術相結合的指狀豎爐可以100%裝入廢鋼，也可以裝入廢鋼與直接還原鐵或熱壓塊鐵的混合料，或是將廢鋼與鐵水混合，是一種冶煉、生產用于薄板連鑄機原料的理想爐型。由于鋼內殘余元素的含量要求較低，因此裝入的混合原料中廢鋼含量必須低于50%。
水冷保持爪定位于低位豎爐頂上，這一點成為所裝入廢鋼均勻預熱系統的特色。廢鋼用熱循環廢氣進行加熱，用以確保充分利用廢氣的潛能，可以獲得低電能消耗、低電極消耗、降低閃爍值和提高生產率等特點。100%采用立向加入原料進行預熱成為指狀豎爐系統的成果，但指狀豎爐也適用于直接向爐內裝入直接還原鐵或鐵水，并可用廢氣預熱所保存的廢鋼。
裝入的原料
指狀豎爐于1995年在位于墨西哥蒙特雷的希爾薩公司扁平材產品分部開始生產，還有1996年投產的比利時考克里爾·桑布爾公司的設備，管式電爐其可以高比率的利用直接還原鐵和鐵水（40%）作為原料，指狀豎爐在這些廠家的實際操作取得了杰出的成果。
用鐵水作為原料可以大幅度提高生產率、降低能耗參數和通電時間、削減操作費用，并在量終出鋼氧含量指標上明顯占有優勢，通常低于40ppm，若100%裝入廢鋼則此值約為80ppm。
鐵水通過側壁上的旋轉器在電弧不滅的情況上裝入爐殼內，此過程必須以專用的鐵水包傾倒裝置裝入鐵水，用以確保穩定裝料，避免噴濺。
這種系統可以回收冶煉期所產生的廢氣能源，當裝入40%的鐵水時，耗能量低于200kWh／t。將指狀豎爐與高效廢鋼預熱系統及最新電爐技術相結合，可以實現裝入鐵水的所有優點。這種系統的操作結果可以達到目前轉爐所獲得的生產率。
COREX工藝提供了另一種生產鐵水的方法。這種工藝的副產品-工藝廢氣可進一步用于生產直接還原鐵或作為能源進行其它方式的應用。將這種技術與?？怂关Q爐技術或雙爐殼技術相結合有可能替代綜合型鋼廠中的傳統冶煉技術。
設計特點
連續裝入原料和連續出鋼是未來的發展趨勢，因此，所開發的冶煉爐應該可以在不傾動的情況下出鋼，并絕對確保在無渣出鋼的前提下實現非常短的耗電時間，這將會產生新一代冶煉爐，并意味著在100%的能源利用率下操作。
設計中還應注意，將冶煉爐頂部及側壁的冷卻水速率提高25%，可以獲得非常高的冷卻效率，擴大出鋼口、縮短出鋼時間可以提高電爐的電能輸入時間和生產率。
大型電爐
因奈克沙公司現有三臺大型電爐在生產，每座的年生產能力為133萬t。強大的變壓器將電力輸入給電爐，以100%直接還原鐵為基礎可使出鋼到出鋼時間(冶煉周期)縮短到70min。
熱壓塊鐵預熱
在電爐中預熱熱壓塊鐵也可以提高生產率，降低能量消耗。所進行的初期實驗主要發現如下：1)熱壓塊鐵可以成功地在電爐中加熱到750℃以上，而廢煤氣的氧含量低于5%，將廢煤氣中的氧含量降低2%是所獲得的最大效益。2)在550℃以上的溫度區可以獲得明顯的金屬化顆粒(1%～2%)，熱壓塊鐵殘余的氧化鐵含量降低。3)由于熱壓塊鐵迅速氧化，進行預熱時，熱壓塊鐵的良好成分是非常重要的參數。4)當采用合適的預熱系統時，有望實現提供均勻和相對較高的熱效率（從電爐廢煤氣的熱回收率大于8%）。
熱裝直接還原鐵
現有的還原工藝開發過程，所產生的高度金屬化的海綿鐵在較高溫度下直接裝入電爐，用以降低電爐的耗電量和生產成本，可以避免運輸過程中較熱直接還原鐵的再氧化。該系統還允許與直接還原爐連在一起進行連續熔煉操作，這種熱連接系統采用已經被證明的技術為基礎且設計原理簡單。100%的裝入直接還原鐵可以裝入鐵水節省16kWh/t熱量，電極大約可節省0.6kg/t。該系統比較靈活，電爐停止工作時，直接還原鐵設備仍可選擇繼續操作或同時停爐。
雙爐殼技術
雙爐殼電爐設計由兩個爐殼、一個能快速旋轉的電極臂系統及其相應的電力供應系統組成，大約可將電爐的實際年生產能力提高50%，比傳統的電爐投資費用降低25%，靈活的操作模式允許裝入不同的原料，包括高比例的鐵水，為滿足生產板材的高質量要求，裝入低成本鐵水和低能量消耗的雙爐殼電爐可以實現廢鋼熔煉，并且使直接還原鐵或熱壓塊鐵等熔煉電耗要求較高的原料最小量化。
連續熔煉概念
連續熔煉工藝(CONTIMET)的主要目標是用廢鋼、鐵水、海綿鐵(冷或熱的直接還原鐵和熱壓塊鐵)以任何比例和混合作為原料來連續生產粗鋼，這種混合料可能會產生含有其它塊狀物或顆粒良好的大范圍含鐵材料，諸如鐵碳化合物、含金屬的灰塵、廢鋼、礦石等。連續熔煉技術的基本想法是將具有許多優點的電爐與轉爐結合在一條工藝線上，其參考了電爐與殘液提取裝置相結合的方式。
世界各地的煉鋼技術水平不同，因此采用連續熔煉技術所節約的操作費用的水平也就不盡相同，其范圍大約為5.6～18.8美元／t粗鋼，相當于操作費用的3%～10%。目前主要考慮了鐵產量較高和電能消耗較少等優點所節約的操作費用，連續熔煉技術所具有的產生灰塵和鋼渣較少等其他優點所節省的操作費用尚未考慮在內。
歐洲板帶
為開發成熟的工業化板材連鑄機，歐洲板帶(EUROSTRIP)工藝的參與者蒂森·克虜伯鋼公司、于齊諾爾鋼公司和弗埃斯特·阿爾卑斯公司已經在KTN鋼公司的克里福德廠建立了預工業化裝置，并可以滿足未來的工業化要求。該技術的具體優點如下：1)鋼水直接澆鑄為熱帶，用以取消板坯鑄機、板坯預處理、加熱和粗精軋機組；2)較低的投資和操作費用；3)簡化了冷軋之前的工序；4)能耗低且于有利于環保。
安裝在克里福德的預工業化板材連鑄設備于1999年12月成功開機，成為歐洲該類設備的先驅者，主要澆鑄不銹鋼，并對這種新技術的相關經濟期望值進行了可行性試驗。該設備的擴容工作已經開始，因此其預工業化設備將會迅速成為首臺工業化板帶連鑄機。
歐洲板帶第二步準備在阿維斯塔-桑德維克鋼鐵公司的初級板坯連鑄設備上澆鑄碳鋼和電工硅鋼片，最近由弗埃斯特-阿爾卑斯公司與阿維斯塔-山德維克鋼鐵公司及CSM公司合作將該設備升級，最大澆鑄能力達到60t／h，板坯寬度為1130～1350mm。
2000年末，該鑄機首次生產的板帶已經展示出良好的表面質量和板邊質量，并可在冷軋機上進一步加工，退火及成卷包裝后所進行的表面檢測沒有發現特別的缺陷。
該板帶縱向幾何尺寸保持在熱帶偏差的允許范圍之內，橫向偏差可以滿足冷軋機的要求，板邊具有良好的幾何形狀，厚度可冷軋為3.0～8.0mm，退火后進行通常的表面檢測和標準實驗。
與傳統的生產工藝相比，由于迅速凝固而更好的消除了非金屬夾雜物，這主要對鋼材的耐腐蝕性產生了較好的影響，諸如延展性和強度等冷軋帶的力學性能也穩定在傳統生產材料的范圍之內。
板帶連鑄機工業化可產生降低能源消耗和轉運費等主要效益。與傳統生產工藝對應的連鑄機生產方式相比，這種技術可以節省2.8GJ／t鋼，如果軋制前用天然氣預熱連鑄坯，CO2的放散可減少211kg／t，NOx減少71g／kg，SOx減少36g／t。
原材料和能源是未來電爐煉鋼的主要因素，為保持其競爭力，電爐技術必須以最小的轉運費來不斷追求高效率，且必須滿足質量要求。未來有競爭力的煉鋼工藝必須根據使用性能和成本，將燃料與大量裝入的各種原料相結合，并確保高靈活性。
在隨后的工藝鏈和自動化系統聯合開發工作中，現代小鋼廠概念以提高生產率為首要條件，并在開發工作中將各種技術訣竅的全部優點綜合到一起，用以確保所有的工藝步驟平穩工作到一起，達到提高生產率、質量和使用性能的目的。
不間斷小鋼廠概念融入了現代最高煉鋼、連鑄、軋鋼和自動化技術，并與40年的主要冶金設備建設經驗相結合，用以保證客戶獲得全部利用新技術的經濟潛力。
歐洲已經決定支持這一項目，并作為THERMIE過程的一部分。
加大板帶寬度、澆鑄其它鋼種等進一步工藝技術開發和運轉工作由弗埃斯特-阿爾卑斯公司及其歐洲板帶項目合作伙伴蒂森-克虜伯鋼公司、于齊諾爾鋼公司等實施。
不間斷生產概念
弗埃斯特-阿爾卑斯公司不問斷軋制技術生產環節的特色為：直接將準備過程、帶或不帶廢鋼預熱系統的最現代化電爐煉鋼、連鑄機與熱帶軋機等工藝環節直接相連，用于連續的生產長型和扁平材鋼鐵產品。
線、棒材生產的基本小鋼廠工藝線主要包括：以廢鋼為原料，經豎爐冶煉后用鋼包爐處理，在小方坯連鑄機上澆鑄，然后在軋機上軋成螺紋鋼或線材。當然也可以選擇生產其它產品或其它應用方式。這種類型的連鑄機和軋機模式可以融入帶有熱壓塊鐵生產及上道FSF工序的現代電爐操作的聯合式緊湊軋機(ICM)基本概念。
這種結構的主要工藝及設備特點為：1)各種原料和產品的單獨處理部分；2)加裝熱壓塊鐵時能量的回收；3)最大量的向軋機熱裝連鑄產品，用以節省能量；4)可迅速改變設備組合；5)人力資源最小化；6)提高生產率。
輸入原料范圍大、生產率最大化、產品質量高、生產靈活性高、優化能源應用率、低相關費用是煉鋼工藝的最終目標。本文主要介紹新型電爐煉鋼技術，該工藝已成為煉鋼生產的里程碑，并使、鋼廠概念在世界范圍內獲得成功。小鋼廠概念可以分解成若干項目，用以更好的適應目前的鋼廠狀況。"小"的概念并不再適用于描述鋼廠的生產能力，因為某些典型的小鋼廠概念的公司每年的生產能力已達數百萬噸。新型小鋼廠概念應運而生，并提供了最現代化、成本效率高和適合于市場的靈活技術。
以電爐和廢鋼預熱系統的革命為重點，使得豎爐結構發生變化。豎爐設備已運行數年，其能源回收的實際操作結果和經濟效益已在幾個鋼廠得到證明。文中將對這些操作結果進行討論，并介紹組成新型小鋼廠概念的連鑄機和軋鋼機的主要特點。
首頁 > 新聞資訊 > 技術資訊 > 新式電爐煉鋼熱壓塊鐵預熱,熱裝直接還原鐵技術趨勢
