電爐與轉(zhuǎn)爐冶煉特殊鋼優(yōu)劣分析
近年來，面對我國廢鋼資源的日益短缺，優(yōu)質(zhì)廢鋼價格和用電成本居高不下的現(xiàn)實，我國以電弧爐作為主要冶煉工藝的特殊鋼企業(yè)也開始致力于研究用轉(zhuǎn)爐冶煉特殊鋼的工藝技術(shù)。目前，國外用轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的特殊鋼已占特殊鋼總量的60%左右（日本更高，約占70%）。特殊鋼中的主要鋼種如：軸承鋼、齒輪鋼、彈簧鋼以及冷鐓鋼等均可采用“高爐供熱鐵水→轉(zhuǎn)爐+二次精煉→連鑄→連軋”工藝生產(chǎn)。目前，我國重點普鋼企業(yè)的轉(zhuǎn)爐都已配備了RH和LF等二次精煉手段，而且已有相當(dāng)比例的優(yōu)特鋼產(chǎn)品被普鋼企業(yè)以低成本、低價格的絕對優(yōu)勢所占領(lǐng)。在未來鋼鐵工業(yè)的發(fā)展中，科學(xué)合理地選擇特鋼冶煉工藝流程是每個企業(yè)都非常關(guān)注的課題。
1、特殊鋼生產(chǎn)工藝
目前，特殊鋼生產(chǎn)工藝流程主要有3種：
（1）電爐流程：電爐→二次精煉→連鑄→軋制。
（2）轉(zhuǎn)爐流程：高爐→鐵水預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐→二次精煉→連鑄→軋制。
（3）特種冶金：真空感應(yīng)熔煉、電渣重熔、真空電弧重熔、電子束熔煉、等離子熔煉等→鍛造或軋制。
由于早期特殊鋼大都采用電爐冶煉，習(xí)慣上形成了特殊鋼廠就是電爐鋼廠，特殊鋼一定要用電爐冶煉，而電爐一定要生產(chǎn)特殊鋼才夠水平，才可以有好的經(jīng)濟效益。這主要是由于早期電爐煉鋼的特點和特殊鋼本身產(chǎn)品特點決定的。電爐煉鋼是依靠電能感應(yīng)的物理熱進行冶煉的，可在爐內(nèi)熔化大量合金和廢鋼鐵，這樣電爐鋼在合金化等方面較轉(zhuǎn)爐煉鋼有一定的優(yōu)越性。但其缺點是冶煉周期長、生產(chǎn)效率低、電價昂貴、成本高的爐容小等。又由于特殊鋼產(chǎn)品有合金含量高、多品種、小批量和附加值高等特點，因此早期用電爐冶煉特殊鋼達到了揚長避短之目的，但同時人們也一直認為轉(zhuǎn)爐主要是用來冶煉普通鋼的。
隨著社會廢鋼資源的積累，直接還原技術(shù)的開發(fā)，電力工業(yè)的發(fā)展，電爐煉鋼技術(shù)（大容積電爐、超高功率電爐等）、鐵水預(yù)處理和爐外精煉技術(shù)的飛速發(fā)展，電爐鋼廠越來越多地轉(zhuǎn)向生產(chǎn)普通鋼，而轉(zhuǎn)爐鋼廠越來越多地生產(chǎn)特殊鋼。
2、電爐與轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)流程的優(yōu)劣勢分析
鐵水預(yù)處理及二次精煉技術(shù)的發(fā)展，使得轉(zhuǎn)爐流程在特殊鋼生產(chǎn)方面發(fā)揮了重要的作用。轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)特殊鋼技術(shù)首先是由日本開發(fā)的。日本于1957年引進氧氣轉(zhuǎn)爐技術(shù)，1961年使用轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)特殊鋼28萬t，占當(dāng)時特殊鋼產(chǎn)量的10%；1967年生產(chǎn)156萬t，占23%；1971年生產(chǎn)528萬t，占51%；1985年產(chǎn)量達1200萬t，近年來一直保持在1000萬t以上的水平，占特殊網(wǎng)產(chǎn)量的70%左右。
2.1 電爐流程的優(yōu)劣勢
①電爐煉鋼配以LF/VD二次精煉生產(chǎn)特殊鋼的優(yōu)勢在于使用化學(xué)性質(zhì)為中性的電弧作為熱源，冶煉過程中加熱與化學(xué)反應(yīng)相互獨立，從而保證了工藝的靈活性。又由于允許加入較多數(shù)量的合金，因而在生產(chǎn)高合金鋼方面具有更明顯的優(yōu)勢。電爐煉鋼工藝適合于生產(chǎn)小批緹、多品種、合金含量較高的鋼種。
②由于電爐加熱鋼水時會使熔池增碳，而電爐冶煉過程成分控制較為容易，故其優(yōu)勢鋼類為中、高碳鋼和高合金鋼。由于電弧區(qū)鋼液吸氮，因而難以生產(chǎn)氮含量低的產(chǎn)品。
③電弧加熱爐料時，產(chǎn)生的物理熱大部分被包圍在爐料中，而且?guī)ё叩臒釗p失少，所以熱效率比轉(zhuǎn)爐煉鋼法要高。但使用小容量的電弧爐生產(chǎn)特殊鋼的首要問題在于無法配置有效的二次精煉手段；其次是裝備水平難以提高，影響了成分和溫度的精確控制；第三是由于出鋼量小，爐間成分波動范圍大。
④消耗高、生產(chǎn)成本高?，F(xiàn)代大型超高功率電爐技術(shù)的不斷完善，基本解決了上述問題。
2.2 轉(zhuǎn)爐流程的優(yōu)劣勢
①鐵水的純凈度和質(zhì)量穩(wěn)定性均優(yōu)于廢鋼。
②采用鐵水預(yù)處理工藝，進一步提高鐵水純凈度：[S]≤0.005%，[P] ≤0.01%。
③氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼配以RH二次精煉的工序優(yōu)勢在于極高的生產(chǎn)速率和優(yōu)異的純凈度，因而適于低碳/超低碳、低殘余元素的鋼種，尤其是批量很大、合金含量較低的鋼種。
④轉(zhuǎn)爐的終點控制水平高，渣鋼反應(yīng)比電爐更接近平衡。
⑤轉(zhuǎn)爐鋼水的氣體含量低，N≤20ppm，H≤3ppm。
⑥由于冶煉過程所需的能量依靠鋼中易氧化元素與氧作用而釋放的化學(xué)能供應(yīng)，因而溫度控制與冶金過程密切相關(guān)，工藝靈活性較差。
⑦轉(zhuǎn)爐冶煉周期短，生產(chǎn)效率高，易于與精煉、連鑄形成高效化生產(chǎn)。
⑧轉(zhuǎn)爐與LF爐匹配，可靈活生產(chǎn)高、中碳及含有一定合金量的低合金鋼。
⑨轉(zhuǎn)爐冶煉是采用化學(xué)熱和物理熱，富裕熱量只能熔化10%-15%廢鋼或合金，故不適宜冶煉高合金鋼，尤其不適宜煉合金工具鋼，難熔鎢鐵等高熔點合金。
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