能源构成及消耗

（1）功能。转炉：脱碳器、升温器、能量转换器；电炉：废钢溶化器、升温器、能量转换器、废物处理器（如塑料、轮胎等）。（2）能源构成及消耗。转炉：铁水物理热＋碳氧反应化学热；电炉：电能＋化学热（碳氧反应、氧燃烧嘴等）＋物理热（被预热废钢、加入铁水）。废钢—电炉—钢水与高炉—转炉—钢水两种工艺比，前者能源总消耗只是后者的50%。（3）原料。转炉：高炉铁水为主＋固体含铁料；电炉：固体含铁料为主（目前中国加部分高炉铁水）。（4）钢种质量。转炉与电炉冶炼钢种几乎相同（除含有难熔合金外），电炉钢比转炉钢残余元素多。由于早期特殊钢大都采用电弧炉冶炼，习惯上形成了特殊钢厂就是电炉钢厂，特殊钢一定要用电炉冶炼，而电炉一定要生产特殊钢才够水平，才可以有好的经济效益。这主要是由于早期电炉炼钢的特点和特殊钢本身产品特点决定的，早期用电弧炉炼特殊钢，达到了扬长避短的目的。同时人们也一直认为转炉就主要是用来炼普通钢。随着社会废钢资源的积累，直接还原技术的开发，电力工业的发展，电弧炉炼钢技术（大容积电炉、超高功率电炉等）和炉外精炼技术的飞速发展，电炉钢厂越来越多的生产普通钢，而转炉钢厂越来越多的炼特殊钢。电炉炼钢、转炉炼钢两种方法，无论是炼特殊钢还是炼普通钢，从质量上、经济上越来越接近。（5）工艺衔接。转炉比电炉冶炼周期短，与连铸衔接性好，电炉比转炉生产柔性好。（6）成本。生产成本视目前废钢资源、电价等，在中国，转炉比电炉生产成本低。随着社会工业化进程的发展，社会废钢资源的增长和焦煤资源的局限，直接还原铁技术的进步和政府对节能减排管理制度的进一步加强，短流程生产成本会相对下降。（7）环境保护。转炉流程的炼焦、烧结工序使环境污染恶化，而电炉流程却有效地部分改善了环境污染问题。短流程、长流程的优势及问题短流程的优势：温度高、易精确控制温度和成分、热效率高、能控制炉内气氛等；较转炉炼钢能较多地使用固体炉料，不像转炉那样需要热铁水，自然不需要庞大的炼铁和炼焦系统；电弧炉可以间断性生产，还可以满足各种小批量，特殊规格、品种，合金量较高的钢种需要，是一种柔性的炼钢法；能保证冶炼含磷、硫、氧低的优质钢；能用各种元素（包括铝、钛等容易被氧化的元素）来使钢合金化，冶炼出各种类型的优质钢和合金钢，且还用来冶炼普通钢。短流程的问题：电弧电离空气和水蒸气生成H2、N2，如进入钢水，将影响钢水质量；电弧是点热源，炉内温度分布不均匀，熔池平静时，各部位钢水温度相差较大；由于电炉加热钢水会使熔池适量增碳，故其优势钢类为中、高碳钢。由于电弧区钢液吸氮，因而难以生产氮含量低的钢铁产品；目前生产成本高。长流程的优势：生产效率高，消耗低，生产成本低；铁水的纯净度和质量稳定性均优于废钢；采用铁水预处理工艺，可进一步提高铁水纯净度：[S]≤0.005%，[P]≤0.01%；配置RH精炼可获得极高的生产速率和优异的纯净度，因而适于低碳/超低碳、低残余元素的钢种，尤其是批量很大、合金含量较低钢种；终点控制水平高，渣钢反应比电炉更接近平衡；钢水的气体含量低，N≤20ppm，H≤3ppm。长流程的问题：需要热铁水，必然具有庞大的铁、烧、焦系统，投资巨大，污染严重等；因仅靠钢中易氧化元素与氧作用而释放的化学能来供应冶炼，故工艺柔性较差；用小转炉（30t以下）生产特殊钢是困难的，原因是没有有效的二次精炼手段。电炉炼钢技术进步连铸的发展将传统的炼钢工艺改变为连续化生产，因此要求炼钢周期要短、氧气转炉正好满足了这一要求，因而氧气转炉钢具有与平炉、电炉相比的绝对优势，经济效益显著。提高电炉的冶炼速度、减少出钢到出钢时间、与连铸节奏相匹配就成为电炉发展的核心问题。近年来，电炉炼钢诸多技术都是围绕着缩短冶炼周期这个总目标而发展起来的。冶炼周期（出钢到出钢时间）是通电时间与热停工时间之和。通常热停工时间是由补炉时间、装料时间、接电极时间、测温取样分析时间、出钢时间、设备故障时间等组成。在热停时间的同时伴随有钢水向外散热，进而导致通电时间相应延长。要想缩短冶炼周期，则必须减少通电时间和热停工时间。减少通电时间的技术进步是：提高吨钢输入电功率，如超高功率电炉、直流电炉、高阻抗或变阻抗交流电炉；提高电效率、功率因数，如优化电炉供电制度和短网结构、采用导电横臂、长弧操作、吹氩搅拌等；提供化学热源，如二次燃烧、氧燃烧嘴、碳—氧喷枪、底吹氧、外加热铁水技术等；提供物理热源，如废钢预热、加适量的热铁水显热等；优化工艺，如利用二次精炼将氧化、还原期分开、偏心底出钢等。减少热停工时间的技术是：利用补炉机械、清渣门机械、快速测温取样和分析设备、机械化加料系统和连续加料方式；利用废钢处理技术保证堆比重，减少加料次数；提高生产组织和管理能力；提高设备操作及维护水平；保证机械、电气设备的可靠性。3我国电炉流程存在的问题及发展中国钢铁产业近30年发展较快，中国钢产量从新中国成立的15.8万t、“一五计划”第5年（1957年）的535万t到1996年的1.012亿t（占世界钢产量的13.5%），第一次成为世界产钢量最大的国家。2007年中国钢产量4.89亿t，占世界钢产量的36.4%，约是产量居第2位日本、第3位美国和第4位俄罗斯三国产钢量总合的1.7倍。中国电炉钢产量占总钢产量比例，自1983～1994年12年间，一直徘徊在20%～30%之间。而1995～2007年13年间总趋势是逐渐下降的，从19%下降到9％，与世界电炉钢逐年增加的发展趋势正好相反。如2006年各国的电炉钢产量占本国钢总产量：美国为56.9%，印度为50.5%，韩国为45.7%，德国为31.1%，日本为26%，中国为10.5%。