电弧炉与中频炉炼钢工艺及成本分析Word格式文档下载.docx
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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氧气。
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。
连续的底部吹氯，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（EBF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，在塔蜗内形成一个强大的交变磁场，这个强交变磁场使得坍蜗内的金属炉料产生感应电流，在白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、且以镁砂制作碱性坍蜗的小炉子（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，多以石英砂打结坍蜗，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.
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为了改善钢液质量，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,氧氧炉（AOD，真空氧氧炉（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+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
知道！
其次，根本不按照模铸要求来设计模型，无论铁模或砂模，都是一条细长的直槽，浇出的铸坯，疏松、缩孔、夹渣、翻皮、气孔等缺陷极为严重，砂铸的坯子更夹杂有大量砂粒。
这样的铸坯掉地上就能断，生产出来的钢材又能保证啥性能?
卜面看一组地条钢的图片:
除了上述情况以外，还有一种形式的地条钢。
这种地条钢没有熔炼设备,
直接从一些生产铸锭的钢厂购买铸锭产生的汤道、中铸管等废料，或者用废旧钢板边角料剪成条作为坯料，轧制成线棒材，甚至有用废旧钢轨为原料轧
材的”这类钢材比上述的地条钢好不到哪去。
随着不断的资本积累和社会进步，地条钢生产也逐步走向了规模化，炉子越来越大，从几百公斤r几吨r十几吨r几十吨，逐步从工艺4进化到工
艺3-TF+CC'
产能也一跃超过亿吨！
尽管这样的状态比原先的地条钢质量好了不少，但总体上质量还是没有
保障，性能也不稳定，使用这样的材料建成的设施，隐患多，危害大，所以这种钢材只能称为“地条钢”。
二、不同熔炼工艺的冶金效果
1、“电弧炉+精炼”工艺
采用“EBT+LF+CC（电弧炉+钢包精炼炉+连铸）的工艺，有全套的吹氧脱碳、二次精炼等手段，可以充分去除钢中的气体和非金属夹杂物，一般情况下，可以把H、QN分别控制到5.5ppm、50ppm^H80ppm以下，钢中的S、P更可以很轻松地降到100ppm150ppm以下，钢中非金属夹杂物总量可控制到70ppm以下。
2、“中频炉+精炼”工艺
TF+LF+CC（中频炉+钢包精炼炉+连铸）的工艺，有钢包精炼炉进行二次精炼，能够实现钢液脱氧及去除部分钢中夹杂物的功能，可以将硫控制到较低水平，钢中N含量甚至可略好于电弧炉钢，但由于原料条件差，缺乏氧化脱碳的过程，对于危害更大的P和H却完全无能力控制，成品P的高低完全取决于原料条件，成品H往往高于6ppm至十几ppm夹杂物含量比电弧炉钢也要高出很多。
3、中频炉工艺
TF+CC'
（中频炉+连铸）工艺，直接将废钢熔化后连铸成坯，完全没有去气、脱磷、脱氧、脱硫和去除夹杂物的过程，生产出来的钢种，S、P
杂质元素，K。
N气体和各类大型夹杂物含量都完全没有保障，甚至连基本的化学成分GSi、Mn等都无法有效控制，钢中的H可高达8-20ppm,这种钢材性能根本无法保证。
在遇到配料降不下碳出现熔清后碳高的情况时，一种书本上没有学过的脱碳方法一“水脱碳”，被广泛应用。
所谓“水脱碳”，就是直接用白来水浇在钢液面上，利用高温将水分解成H和O,。
用于脱碳，H则残留于钢中。
这种工艺生产的钢中H含量岂不要达到饱和状态？
所以，这种方法生产的钢材，被归入“地条钢”范畴。
三、电弧炉和中频炉设备投资及钢材成本比较
1、投资情况
相对中频炉而言，电弧炉设备庞大，同样吨位的炉子厂房高度要高很多，主跨行车吨位也要大出不少，除尘风量要大出2倍，除尘设备投资、动力配备也要大不少，另外还要有全套的氧气、氧气、压缩空气系统，因此总投资要比单纯中频炉高出一倍以上。
2、成本比较
2.1材料成本
电弧炉跟中频炉所用材料不一样，同样炼钢，电弧炉比中频炉多使用的材料有：
电极、造渣材料、脱氧材料等，即便同样使用耐火材料，其材质和价格也相差很大：
电弧炉用镁质料炉衬，价格高，中频炉多用石英砂炉衬，价格低廉，因此电弧炉冶炼比中频炉冶炼成本要高出很多。
2.2动力成本
由于除尘、水、压缩空气等方面原因，电弧炉动力消耗比中频炉至少高出1倍以上，相对于不使用LF工艺的中频炉产线，消耗又要更多一些。
2.3金属料消耗
由于电弧炉是通过电弧高热，在熔化炉料的同时，部分金属被气化随烟气排出炉外，这部分金属损耗约为2-3%,以目前平均1700元/吨的废钢计算,损失高达30-50元/吨。
2.4成本差距
电弧炉炼钢与中频炉生产地条钢，在成本上究竟有多大的差距？
就此，我们做了调查。
以2017年7月中旬某厂40吨电弧炉和40吨中频炉作对比，按实际消耗和现行价格计算，电弧炉钢成本要比中频炉钢高出近500元/吨，差异情况详见下表。
电孤炉与中频炉炼钢成本差异
某企业40吨电弧炉与40吨中频炉实际生产情况消耗增减部分对比成本单位：
元/吨钢
增减项目
冶炼方法
①超高功率电弧炉
②中频炉
成本差
备注
消耗项目
单位
单价
消耗
成本
①-②
冶炼时间
min
-
70-80
冶炼用电
kwh/t
0.7
420
294
560
392
-98
石墨电极
kg/t
100
4
400
超高功率
氧气
61
42.7
氯气
NriVt
25
0.2
5
纯冶炼用
碳粉
3
15
右灰
46
32.2
萤石
2.3
1.7
3.91
耐材
元/t钢
55
21.5
33.5
其它*
60
合计
494.31
目前在打击地条钢的形势下，绝大部分中频炉退出了历史舞台，电弧炉
数量和产能猛增，其所用的石墨电极价格出现了快速、大幅的上涨。
据统计,普通功率电极近6月上涨120%12月上涨160%高功率电极近6月上涨240%12月上涨336%目前高功率电极价格6万元/吨，超高功率电极10万元/吨,而且目前市场供应紧张，后市应仍有上涨空间，电极消耗越来越成为电弧炉炼钢加工成本的大头，从上表可以看出，电极价格每上涨1万元/吨，炼钢
成本将增加40元/吨左右，同样，电极消耗每增加1kg/t钢，则炼钢成本将增加100元/吨。
炼钢工人要小心了，电极真心地断不起了啊！
四、打击地条钢回顾与展望
早在2002年，原国家经贸委〈〈关于地条钢有关问题的复函》（国经贸产业函〔2002〕156号）中就表明，“地条钢”是指以废钢铁为原料、经过感应炉等熔化、不能有效的进行成分和质量控制生产的钢及以其为原料轧制的钢材。
地条钢从此被列为打击对象。
2004年，国家发改委等7部门联合下发了〈〈关于进一步打击地条钢建筑用材非法生产销售行为的紧急通知》，对地条钢进行了更加明确的界定：
以废钢为原料，采用感应炉（工频炉、中
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