炼钢所采用的原料主要有两种。一种是生铁,一种是废钢。前者的原理是通过将经过开采、选矿、烧结等工序的铁矿石与焦炭、石灰石等一并送入高炉冶炼成生铁,然后再冶炼成钢。这种工艺的流程长、能耗高;后者则是通过回收废钢,在电炉中冶炼成钢,这种工艺能耗低。由于目前全世界钢铁积蓄量很大,已超过10O亿吨,每年回收的废钢也达数亿吨,因而采用电炉炼钢不仅仅降低能耗,而且还促进了废钢的回收利用。
从目前情况来看,电炉钢产量逐年增加。1994年全世界电炉钢产量占钢总产量的比例达32.5%,接近1975年的两倍,显示出良好的发展势头。
但电炉炼钢也有明显的不足之处,主要有:一是吨钢耗电量较大,不利于节能降耗;二是要求电网容量大,不利于在一些电网容量较小的国家和地区推广。主要原因是,在超高功率电炉上,熔化初期引起的闪烁对电网影响较大,因此,一般认为,当母线接点处的短路电容超过电炉变压器的80倍以上时,电网电压的稳定性好。这就要求有较大的电网容量。
80年代中期,国外开发出直流电弧炉炼钢技术。该技术与交流电弧炉炼钢技术相比,有以下优势:l)电极消耗降低50%以上;2)吨钢能耗降低5%~10%;3)炉衬寿命延长30%以上;4)熔池温度均匀,出钢温度波动小;5)噪音降低10分贝左右;6)减少闪烁50%,对电网电压干扰小,电网容量是使用交流电弧炉时的1/2,就能满足要求。从结构上看,直流电弧炉与交流电弧炉的主要不同之处,是增加了一套整流设备,将输入的电源由交流变为直流;炉顶石墨电极由三根减少为一根,炉底增加了一个底电极。从投资效益上看,直流电弧炉基建投资虽然比交流电弧炉提高20%左右,但回收期大大缩短。如我国利用原交流电弧炉的旧设备改造成直流电弧炉,其所需费用约在半年左右的时间收回。
综上所述,直流电弧炉有着较多的优点,发展直流电弧炉炼钢技术已成为共识。最近10年,全世界已有40多台50吨以上的直流电弧炉投入生产,其最大吨位为150吨。日本正在建设250吨直流电弧炉,力图走在世界前列。我国自行设计与制造的30吨直流电弧炉已在成都、北京等地投入生产,所引进的100吨直流电弧炉也已在上海建成。预计到2000年,我国建成投产的大型直流电弧炉将达10多座。这将为发展现代炼钢技术打下良好的基础。