1、電弧爐與中頻爐工藝及成本分析關(guān)于地條鋼泛濫的思考目前生產(chǎn)螺紋鋼常用的方法有幾種，最普遍的是被稱作長流程的“高爐+轉(zhuǎn)爐+連鑄”工藝，以及被稱作短流程的“電弧爐+連鑄”和“中頻爐+連鑄” 工藝。這里暫不討論長流程工藝，單說短流程工藝，即電弧爐和中頻爐生產(chǎn) 建筑用材工藝，看看這二者之間有什么區(qū)別，并借此聊一聊地條鋼。一、煉鋼工藝簡介煉鋼是嚴格的“熔化+精煉”過程，不是簡單的“化鐵水”，煉鋼工藝 及實際操作是保證成品鋼材質(zhì)量的關(guān)鍵，通過吹氧脫碳、造渣精煉、鋼液脫 氧、吹瀛攪拌乃至真空脫氣等手段，進行脫碳、脫磷、脫硫、去除氣體和夾 雜，調(diào)整成分和溫度，保證鋼材質(zhì)量。1、電弧爐煉鋼電弧爐煉鋼是利用三相電極

2、向爐內(nèi)輸送電能， 通過電極端部與爐料之間 的高溫電弧形成3000c以上的高溫來熔化爐料?，F(xiàn)在的超高功率電弧爐還配 備有爐壁氧槍和爐門氧槍，為爐膛冷區(qū)提供輔助熱源，進一步提高供熱強度， 加速熔化。一些有條件的工廠用高溫鐵水代替部分廢鋼，或利用余熱對入爐 廢鋼進行預熱，提高入爐料溫度，以加快熔煉速度，節(jié)能降耗。傳統(tǒng)電弧爐熔煉工藝有以下幾個過程： 裝料-熔化-氧化-脫氧合金化 一出鋼一鑄坯（錠），這種方法冶煉時間長，設(shè)備利用率不高，不能夠確保 生產(chǎn)節(jié)奏，現(xiàn)代電弧爐煉鋼都把脫氧合金化工作放到爐后的鋼包精煉爐進 行，并且在熔化爐料的過程中，通過提前造渣、大量用氧以及吹氧攪動熔池 等，通過氧化脫碳和流渣換

3、渣操作，迅速降低鋼中的磷和氣體、夾雜物含量， 縮短冶煉時間。過去普通功率電弧爐熔煉時間多在 4小時以上，而現(xiàn)在的超 高功率電弧爐整個冶煉周期僅為 70-90min。電弧爐初煉出的鋼液，含氧量很高，而且成分、溫度都不符合要求，需 要通過鋼包精煉來脫氧、調(diào)整化學成分和溫度，以及盡可能多地去除鋼中的 非金屬夾雜物。鋼包精煉爐簡稱 LF爐，也是通過三相電極向鋼包內(nèi)的鋼液 通電加熱，并且在鋼包底部配有透氣芯，可向鋼液底部通入惰性氣體瀛氣。 通過補加合金調(diào)整化學成分，通過沉淀脫氧和造還原渣擴散脫氧不斷地降低 鋼液含氧量和含硫量。連續(xù)的底部吹鼠，可促進鋼液內(nèi)部的非金屬夾雜上浮 去除。電弧爐和鋼包爐所用爐襯材

4、料都是堿性耐火材料，耐浸蝕性好，被卷入 鋼中形成夾雜物的數(shù)量也少。所以“電弧爐+鋼包爐+連鑄”（簡稱EBT+LF+CC 工藝生產(chǎn)的鋼產(chǎn)品質(zhì)量好，且穩(wěn)定可靠。電弧爐（EBT和鋼包精煉爐（LF）熔煉示意見圖1、圖2圖1電翼爐（EffD蝌際8圖I比博匚 爐輸3-爐一包（5斷水停一氣2、中頻爐煉鋼中頻爐全稱中頻感應電爐，中頻爐煉鋼又稱感應熔煉，它是通過向爐體 的感應線圈輸入中頻電源，在塔埸內(nèi)形成一個強大的交變磁場，這個強交變 磁場使得塔埸內(nèi)的金屬爐料產(chǎn)生感應電流， 在自身電阻的作用下逐步發(fā)熱發(fā) 紅直至熔化。這種熔煉的優(yōu)點是金屬揮發(fā)少，爐料收得率比電弧爐略高，煙 氣排放也相對較小。感應熔煉理論上可以進行

5、氧化、還原等各種操作，但這些工藝僅針對那 些生產(chǎn)特殊材料、且以鎂砂制作堿性塔埸的小爐子（一般 3噸以下），而且 一般只進行還原操作而不會選擇氧化操作。對于建筑鋼材，由于其價格低廉 且要求不高，多以石英砂打結(jié)塔埸，這樣的酸性爐襯，不能夠造堿性渣脫硫， 所以一般情況下中頻爐熔煉僅僅只有一個“化鐵水”的功能，沒有任何的精 煉手段，鋼液質(zhì)量好壞完全取決于爐料條件。中頻感應熔煉示意見圖3.S 3 中頻就應電爐的工件第理I-修應= 2增塌 BTt（取護科, 一也應修中同電現(xiàn)方向 一如總或爐0 中產(chǎn)生,亶電糠方胸為了改善鋼液質(zhì)量，中頻爐熔化后必須配套鋼包精煉爐（LF）,進行還 原精煉，充分脫氧、脫硫和去除夾

6、雜物。綜上所述，電弧爐煉鋼與中頻爐煉鋼所用的設(shè)備不一樣，冶煉工藝不一 樣，冶金效果也大不相同3、鋼材實際生產(chǎn)工藝電弧爐、中頻爐、精煉爐這三種爐子搭配，再配備一些其它精煉設(shè)備，如：真空脫氣（VD , M氧爐（AOD ,真空瀛氧爐（VOD ,電渣重熔爐等， 可以生產(chǎn)出不同品種，不同性能的各類鋼材，絕大部分結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、工 模具鋼和特殊鋼都是通過這些工藝組合實現(xiàn)的。商家會根據(jù)產(chǎn)品需要選擇爐 型、設(shè)備組合和工藝路線。對于建筑鋼材，由于要求不高，一般采用“電弧爐+精煉 （EBT+LF+CC 工藝，或“中頻爐+精煉 （IF+LF）工藝，通過連鑄軋材來實現(xiàn)的，不需要 配備其它的精煉手段。實際生產(chǎn)中，由于電

7、弧爐熔煉材料消耗大、成本高，企業(yè)多選擇中頻爐 熔煉。問題在于很多生產(chǎn)商在利益驅(qū)使下，連鋼包精煉也省卻了，結(jié)果煉鋼變 成了化鋼，鋼材質(zhì)量根本沒法保證，這種鋼材被歸入“地條鋼”行列。4、地條鋼地條鋼原是在九十年代生產(chǎn)力低下、 經(jīng)濟條件相對落后的情況下誕生的 一種土法生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品起先多為小規(guī)格圓鋼和線材，后來也生產(chǎn)螺紋、型 材?；旧a(chǎn)工藝是用中頻爐熔化廢鋼，但起先因條件所限，爐容量很小，多在幾十到幾百公斤，上噸的爐子很少，沒有連鑄機，采取模鑄或砂鑄澆鑄成長條坯，然后軋制成螺紋、線材、圓鋼等垃圾材料。不論模鑄還是砂鑄，都不能保證鑄坯質(zhì)量。首先，本身鋼液質(zhì)量就很差，如此小作坊，既不具備檢驗手段，也不

8、具 備質(zhì)量意識，原料條件很差，生產(chǎn)中偷工減料，成品化學成分是什么只有天知道！其次，根本不按照模鑄要求來設(shè)計模型，無論鐵?；蛏澳＃际且粭l細 長的直梢，澆出的鑄坯，疏松、縮孔、夾渣、翻皮、氣孔等缺陷極為嚴重， 砂鑄的坯子更夾雜有大量砂粒。這樣的鑄坯掉地上就能斷，生產(chǎn)出來的鋼材又能保證啥性能?F面看一組地條鋼的圖片:除了上述情況以外，還有一種形式的地條鋼。這種地條鋼沒有熔煉設(shè)備,直接從一些生產(chǎn)鑄錠的鋼廠購買鑄錠產(chǎn)生的湯道、中鑄管等廢料，或者用廢 舊鋼板邊角料剪成條作為坯料，軋制成線棒材，甚至有用廢舊鋼軌為原料軋 材的,，這類鋼材比上述的地條鋼好不到哪去。隨著不斷的資本積累和社會進步，地條鋼生產(chǎn)也逐

9、步走向了規(guī)模化，爐 子越來越大，從幾百公斤一幾噸一十幾噸-幾十噸，逐步從工藝4進化到工藝3 “IF+CC ,產(chǎn)能也一躍超過億噸！盡管這樣的狀態(tài)比原先的地條鋼質(zhì)量好了不少， 但總體上質(zhì)量還是沒有 保障，性能也不穩(wěn)定，使用這樣的材料建成的設(shè)施，隱患多，危害大，所以 這種鋼材只能稱為“地條鋼”。二、不同熔煉工藝的冶金效果1、“電弧爐+精煉”工藝采用“EBT+LF+CC （電弧爐+鋼包精煉爐+ 連鑄）的工藝，有全套的吹 氧脫碳、二次精煉等手段，可以充分去除鋼中的氣體和非金屬夾雜物，一般 情況下，可以把H、Q N分別控制到5.5ppm、50Pp府口 80Ppm以下，鋼中的 S、P更可以很輕松地降到100

10、Ppm 150Ppm以下，鋼中非金屬夾雜物總量可 控制到70Ppm以下。2、“中頻爐+精煉”工藝“IF+LF+CC （中頻爐+鋼包精煉爐+ 連鑄）的工藝，有鋼包精煉爐進行 二次精煉，能夠?qū)崿F(xiàn)鋼液脫氧及去除部分鋼中夾雜物的功能，可以將硫控制 到較低水平，鋼中N含量甚至可略好于電弧爐鋼，但由于原料條件差，缺乏 氧化脫碳的過程，對于危害更大的 P和H卻完全無能力控制，成品P的高低 完全取決于原料條件，成品H往往高于6Ppm至十幾ppm夾雜物含量比電弧 爐鋼也要高出很多。3、中頻爐工藝“IF+CC （中頻爐+連鑄）工藝，直接將廢鋼熔化后連鑄成坯，完全沒 有去氣、脫磷、脫氧、脫硫和去除夾雜物的過程，生產(chǎn)

11、出來的鋼種，S、P雜質(zhì)元素，H。N氣體和各類大型夾雜物含量都完全沒有保障，甚至連基 本的化學成分G Si、Mn等都無法有效控制，鋼中的 H可高達8-20ppm,這 種鋼材性能根本無法保證。在遇到配料降不下碳出現(xiàn)熔清后碳高的情況時，一種書本上沒有學過的脫碳方法一“水脫碳”，被廣泛應用。所謂“水脫碳”，就是直接用自來水 澆在鋼液面上，利用高溫將水分解成 H和O, O用于脫碳，H則殘留于鋼中。 這種工藝生產(chǎn)的鋼中H含量豈不要達到飽和狀態(tài)？所以，這種方法生產(chǎn)的鋼 材，被歸入“地條鋼”范疇。三、電弧爐和中頻爐設(shè)備投資及鋼材成本比較1、投資情況相對中頻爐而言，電弧爐設(shè)備龐大，同樣噸位的爐子廠房高度要高很多

12、， 主跨行車噸位也要大出不少，除塵風量要大出 2倍，除塵設(shè)備投資、動力配 備也要大不少，另外還要有全套的氧氣、敏氣、壓縮空氣系統(tǒng)，因此總投資 要比單純中頻爐高出一倍以上。2、成本比較材料成本電弧爐跟中頻爐所用材料不一樣，同樣煉鋼，電弧爐比中頻爐多使用的 材料有：電極、造渣材料、脫氧材料等，即便同樣使用耐火材料，其材質(zhì)和 價格也相差很大：電弧爐用鎂質(zhì)料爐襯，價格高，中頻爐多用石英砂爐襯， 價格低廉，因此電弧爐冶煉比中頻爐冶煉成本要高出很多。動力成本由于除塵、水、壓縮空氣等方面原因，電弧爐動力消耗比中頻爐至少高 出1倍以上，相對于不使用LF工藝的中頻爐產(chǎn)線，消耗又要更多一些。 2.3金屬料消耗由于

13、電弧爐是通過電弧高熱，在熔化爐料的同時，部分金屬被氣化隨煙 氣排出爐外，這部分金屬損耗約為2-3%,以目前平均1700元/噸的廢鋼計算, 損失局達30-50兀/噸。成本差距電弧爐煉鋼與中頻爐生產(chǎn)地條鋼，在成本上究竟有多大的差距？就此，我們做了調(diào)查。以2017年7月中旬某廠40噸電弧爐和40噸中頻爐作對比，按實際消耗和現(xiàn)行價格計算，電弧爐鋼成本要比中頻爐鋼高出近500元/噸，差異情況詳見下表。電弧爐與中頻爐煉鋼成本差異某企業(yè)40噸電弧爐與40噸中頻爐實際生產(chǎn)情況消耗增減部分對比成本單位：元/噸鋼增減項目冶煉方法超高功率電弧爐中頻爐成本差備注消耗項目單位單價消耗成本消耗成本-冶煉時間min-70-

14、80-70-80-冶煉用電kwh/t0.7420294560392-98石墨電極kg/t100440000400超高功率氧氣kg/t0.76142.70042.7僦氣Nnn/t250.25005純冶煉用碳粉kg/t35150015石灰kg/t0.74632.20032.2螢后kg/t2.31.73.91003.91耐材元/t鋼555521.533.5其它*60合 計494.31目前在打擊地條鋼的形勢下，絕大部分中頻爐退出了歷史舞臺，電弧爐 數(shù)量和產(chǎn)能猛增，其所用的石墨電極價格出現(xiàn)了快速、 大幅的上漲。據(jù)統(tǒng)計, 普通功率電極近6月上漲120% 12月上漲160%高功率電極近6月上漲240% 12

15、月上漲336%目前高功率電極價格6萬元/噸，超高功率電極10萬元/噸, 而且目前市場供應緊張，后市應仍有上漲空間，電極消耗越來越成為電弧爐 煉鋼加工成本的大頭，從上表可以看出，電極價格每上漲1萬元/噸，煉鋼成本將增加40元/噸左右，同樣，電極消耗每增加1kg/t鋼，則煉鋼成本將 增加100元/噸。煉鋼工人要小心了，電極真心地斷不起了??！ 四、打擊地條鋼回顧與展望早在2002年，原國家經(jīng)貿(mào)委關(guān)于地條鋼有關(guān)問題的復函（國經(jīng)貿(mào) 產(chǎn)業(yè)函 2002156號）中就表明，“地條鋼”是指以廢鋼鐵為原料、經(jīng)過 感應爐等熔化、不能有效的進行成分和質(zhì)量控制生產(chǎn)的鋼及以其為原料軋制 的鋼材。地條鋼從此被列為打擊對象。

16、2004年，國家發(fā)改委等7部門聯(lián)合下發(fā)了關(guān)于進一步打擊地條鋼建筑 用材非法生產(chǎn)銷售行為的緊急通知，對地條鋼進行了更加明確的界定：以 廢鋼為原料，采用感應爐（工頻爐、中頻爐）生產(chǎn)建筑用材的鋼坯、鋼錠， 以及以其為原料軋制的建筑用材（線材、螺紋鋼、小型材）。生產(chǎn)設(shè)備包括 冶煉設(shè)備和軋制設(shè)備，冶煉設(shè)備是指感應爐（工頻爐、中頻爐），軋制設(shè)備 是指復二重、橫列式鋼材軋機。通知要求各地堅決取締地條鋼非法生產(chǎn)企業(yè)， 依法查處流通環(huán)節(jié)的地條鋼建筑用材。十多年過去了，地條鋼并未得到有效控制，反而愈演愈烈，一些企業(yè)為 規(guī)避國家產(chǎn)業(yè)政策限制，采用擴大爐容、配備爐外精煉、配套連鑄連軋等辦 法，以此表達生產(chǎn)的是合格產(chǎn)品

17、。但從實地調(diào)查來看，絕大部分中（工）頻爐企業(yè)沒有爐外精煉和檢驗檢測手段，生產(chǎn)的鋼坯及鋼材產(chǎn)品質(zhì)量性能差，存在明顯的安全隱患，個別企業(yè)盡管配備了精煉設(shè)備，但從經(jīng)濟利益出發(fā)，只作擺設(shè)，應付檢查，根本不使用。因此，這類企業(yè)生產(chǎn)的建筑鋼材統(tǒng)統(tǒng)歸入“地條鋼”范疇，據(jù)統(tǒng)計，2016年底歸入地條鋼范疇的產(chǎn)能竟超過億噸！大量劣質(zhì)鋼材涌入市場，不僅嚴重干擾市場秩序，加劇惡性競爭，造成 劣幣驅(qū)逐良幣現(xiàn)象，而且普遍存在監(jiān)管缺失、偷逃稅收、非法牟利等問題， 必須予以全面清理取締。2016年12月26日，發(fā)改委等5部門聯(lián)合發(fā)布關(guān)于堅決遏制鋼鐵煤炭違規(guī)新增產(chǎn)能打擊“地條鋼”規(guī)范建設(shè)生產(chǎn)經(jīng)營秩序的通知（發(fā)改運行 20162547號），指出：“鋼鐵方面，嚴厲打擊地條鋼非法生產(chǎn)行為， 堅決拆除并銷毀工頻爐、中頻爐設(shè)備。”2017年1月10日舉行的中鋼協(xié)2017年理事（擴大）會上，國家發(fā)改委副主任林念修在講話中透露，按照中央和國務(wù)院部署，1月5日-15日，去產(chǎn)能部際聯(lián)合會再次派出12個督導組，對各地淘汰落后產(chǎn)能尤其是打擊清理“地條鋼”等工作進行專項督導，指出“清理地條鋼是此次督導工作的重點。 雖然全國地條鋼總量到底有多少，我們都說不清，但有一條（能明確的），（那 就是）今年地條鋼必須徹底出清。今年上半年到 6月30號，各地務(wù)必徹底清 除地條鋼，這是一個政治任務(wù)！”經(jīng)過半年多的努力