【技术前沿】超高功率电弧炉炼钢新技术和工艺操作要点
01
快速熔化与升温操作
快速熔化和升温是超高功率电弧炉最重要的功能，将第1篮预热废钢加入炉后，此过程即开始进行。超高功率电弧炉以最大的功率供电，氧一燃烧嘴助熔，吹氧助熔和搅拌，底吹搅拌，泡沫渣以及其他强化冶炼和升温等技术，为二次精炼提供成份、温度都符合要求的初炼钢液。
02
脱磷操作
脱磷操作的三要素，即磷在渣一钢间分配的关键因素有：炉渣的氧化性(%TFeO)、石灰含量(%CaO)和温度。随着渣中%TFeO、%CaO的升高和温度的降低，磷在渣钢间的分配比(%(P)/%[P])明显提高。采取的主要工艺有：强化吹氧和氧一燃助熔，提高初渣的氧化性；提前造成氧化性强、氧化钙含量较高的泡沫渣，并充分利用熔化期温度较低的有利条件，提高炉渣脱磷的能力，及时放掉磷含量高的初渣，并补充新渣，防止温度升高后和出钢时下渣回磷，采用氧气将石灰与萤石粉直接吹入熔池，脱磷率一般可达80%，脱硫率<50%：采用无渣(或少渣)出钢技术，严格控制下渣量，把出钢后磷降至最低。一般下渣量可控制在2kg。
出钢磷含量控制应根据产品规格、合金化等情况综合考虑，一般P<0.01%。
03
脱碳操作
配碳可以用高碳废钢和生铁，也可以用焦炭或煤等含碳材料。后者可以和废钢同时加入炉内，或以粉状喷入。配碳量和碳的加入形式、吹氧方式、供氧强度及炉子配备的功率(决定周期时间)关系很大，需根据实际情况确定。
炉料中有一定的碳含量与脱碳反应的作用：熔化期吹氧助熔时，碳先于铁氧化，从而减少了铁的烧损；渗碳作用可使废钢熔点降低，加速熔化；碳氧反应造成熔池搅拌，促进了钢一渣反应，有利于早期脱磷：在精炼升温期，活跃的碳氧的反应，扩大了钢一渣界面，有利于进一步脱磷，有利于钢液成分和温度的均匀化和气体、夹杂物的上浮；活跃的碳氧反应有助于泡沫渣的形成，提高传热效率，加速升温过程。其脱碳速度一般＞0.1%min。
04
温度控制
良好的温度控制是顺利完成冶金过程的保证，如脱磷不但需要高氧化性和高碱度的炉渣，也需要有良好的温度相配合，这就是强调应在早期脱磷的原因。因为那时温度较低有利于脱磷；而在氧化精炼期，为造成活跃的碳氧沸腾，要求有较高的温度(大于1550℃)，为使炉后处理和浇注正常进行，根据所采用的工艺不同要求电弧炉初炼钢水有一定的过热度，以补偿出钢过程、钢包精炼以及钢液的输送等过程中的温度损失。出钢温度应根据不同钢种，充分考虑以上各因素后确定。出钢温度过低，钢水流动性差，浇注后造成短尺或包中凝钢；出钢温度过高，使钢清洁度变坏，铸坯(或锭)缺陷增加，消耗量增大。总之，出钢温度应在能顺利完成浇注的前提下尽量控制低些。
05
废钢预热
废气除尘及排放问题电炉热装工艺虽可节约能源，提高产量和质量，但由于脱碳量加大，脱碳速度加快，要产生大量的过程气体(主要是CO)。在有二次燃烧或废钢预热设备的工厂，可充分利用这些废气，进一步发挥二次燃烧或(和)废钢预热的作用，强化余热利用。在没有二次燃烧和(或)废钢预热的工厂，势必要增加环境污染，即使原来有除尘装置的电炉，想利用原装置来排除所有过程气体，恐怕也会显得能力不足。如何处理电炉热装工艺过程中产生的多余气体电炉用氧的不断强化，产生了大量炉气使热量损失增加。为降低能耗、回收热源，采用炉气预热废钢。
日本于1980年率先开发了废钢预热装置，采用远距离分体布置，炉气由管道送入废钢预热炉，入口炉气温度700－800℃，废钢预热至300℃左右，可节电30-45kwh/t，冶炼时间缩短5-8min。但是此法占地面积大、炉气热损失高、废钢预热温度低以及为处理废钢预热炉排放废气中的白烟和恶臭需要增配补燃烧嘴等难以解决的问题，近年来已很少被采用。
新的废钢预热技术是双壳电炉，在实际的操作中使用两个炉体，其中一炉进行冶炼时将其排出的废气送入另一个装满废钢的炉子实施废钢预热处理，当这一炉冶炼完毕后立刻对另一炉预热好的废钢进行冶炼。这种交互式的冶炼方法充分利用了废气的热量，已引起人们的普遍关注。该方法的缺点是两炉切换的设计节奏不易掌握，操作难度大，要求高，占地面积增大，投资费用也较大，且与后步工序的配合易出现混乱，适用范围尚待观察。
进入90年代以来，竖炉电弧炉问世，它是将废钢预热的料蓝直接置于电炉炉顶的废气排放口处，使1200-1500℃的废气通过废钢进行预热操作，预热废钢后的废气温度仅有250℃，达到了很好的预热废钢和回收能源的目的。
DP国产化康斯迪电炉其主要特点是连续加料、连续预热和连续冶炼。DP国产化康斯迪电炉是一种电炉炼钢工艺，它通过特殊的在线输送设备达到连续给料和预热炉料，节省电能和化学能。DP国产化康斯迪电炉工艺是电炉通过连续加料—预热—熔炼和精炼废钢或直接还原铁的一种新型的炼钢概念。特殊的输送设备连续把金属料送到炉内，进入预热段的炉料和电炉烟气逆向相遇，烟气的显热和CO的二次燃烧热共同连续预热废钢，预热后的废钢加入炉内冶炼。废钢被一直留在炉内的钢水直接熔化，电能用来加热钢液而不像传统的顶装料工艺用电弧直接熔化废钢。国产化康斯迪电炉冶炼过程中熔池稳定、电气干扰小，车间内噪音较低，工作环境大为改善。
06
其它废钢预热与连续化生产
竖炉在1922年由FuchsSystem推出，竖炉有一个废钢预热系统，可以是单竖炉有一个废钢预热系统，可以是单竖炉或双竖炉，可以是直流或交流的。它用废气的物理热和化学热、以及在竖炉底部的氧一燃烧嘴来加热装在水冷竖炉内的废钢料柱。国内张家港沙钢润忠的90t/65MVA竖炉就是成功的一例。双炉壳电弧炉的结构特点是两个炉壳共用一套电源，其技术特点是将废钢预热与节省非通电时间相结合。减少非通电时间，主要从电源的接通和切断两方面入手。Consteel废钢由传送带通过动态密封送入该系统的预热器，废钢通过预热，靠炉气的化学能和物理热加热至550-600℃，然后进入熔池，炉内总有一定的剩余钢水，有助于熔化加热的废钢。可用的炉料是：废钢、生铁和热压块、热的和冷的直接还原铁。