1.研究背景

炼钢最重要的方法之一就是电弧炉炼钢。与长时间炼钢工艺相比，具有工艺时间短、能耗低、资源利用率高、环境友好等特点。它是全球钢铁行业可持续发展的重要动力。目前，全球钢铁产量中所占份额在电熔炉约占钢铁生产总量的30%，在欧洲和美國和其他工业化国家，超过50%，在中国，钢铁生产的份额在电熔炉约占钢铁生产总量的10%。

金属废料是现代冶金行业的重要原料，是一种节能环保的资源。当钢铁行业解决产能过剩问题，全面禁止使用“地条钢”时，它被迫生产大量废钢。根据数据中心，在中国生产的数量在2018年达到2亿吨，1.57亿吨的总消耗，单位消费钢的消费数量达到201kg/ t，中国将进入一个大型的产品废弃时期，生产报废的数量将会增加。随着有色冶金的快速发展，金属废渣的释放量显著增加，有必要促进废渣资源的回收利用。电炉和转炉是废钢消耗的主要来源。2017年，我国废钢加工消耗量最高，为2.7亿吨，电炉废钢消费量为8700万吨。但是，目前国内系统完善的废品回收利用的企业很少，回收处理设施水平较低，回收率仍低于发达国家。中国在提高废金属质量和处置水平方面还有很大潜力。从我国钢铁行业的现状来看，促进废钢的快速熔化是改变我国废钢过剩，回收利用率低现状的关键。因此，有必要对废钢熔化过程进行分析，优化熔化参数，促进废钢的完全熔化。研究废钢熔炼机理，分析各种因素对废钢熔炼的影响，确定废钢熔炼工艺关键参数的基础。为了实现废铁在炉内的快速冶炼，提高废铁的回收率，为了显著改变钢铁行业废料处理的现状，有必要在熔化工艺参数和各种因素对规则影响等基础数据的基础上进一步优化熔化条件。

2.炼钢用废钢的来源及要求

废钢是现代钢铁工业的重要原料，也是节能环保、重复利用的可再生资源。一般废钢的来源有三个，即自产废钢、社会废钢、进口废钢[1，2]。

2.1自产废钢

自产废钢是指钢铁企业在生产过程中产生的废钢，主要为钢料的切头、切尾、切屑、边角料等。炼钢、铸钢车间以及钢的冷加工和热加工车间就是产生这部分废钢。随着钢铁冶金的发展和冶炼技术的改进，钢的成品率逐渐提高，自产废钢的比例逐渐降低。

2.2社会废钢

社会废钢可划分为折旧废钢和垃圾废钢两类。磨损的废钢是指损坏的机车、轨道、汽车、船舶、工具等;废钢垃圾已经成为日常生活中的家具、铁盒等。由于人口生活水平的不断提高，未来会有更多的社会循环利用。

2.3进口废钢

从全球废钢贸易现状来看，废钢的主要出口国有美国、日本、加拿大、欧盟等发达国家，土耳其、亚洲等一些钢铁国家发展迅速。由于削减了钢铁冶金的过剩产能和全面禁止生产“地条钢”，废钢供应面临着大量排放，大量废钢流入转炉和电炉。因此，迫切需要改进废旧资源的利用，促进钢铁工业的可持续、健康和无害环境的发展。

废金属是一种可再生原料，在有色冶金的节能、环保、转化和现代化方面具有重要作用。越来越多的汽车、大型船舶等拆除，拆除的废，废金属组件收集的成分似乎更复杂，包括黑色金属、有色金属和非金属金属，如果取消没有分类，在冶炼过程中，产生大量的有毒烟气并影响空气质量和钢的最终质量。此外，炉内废钢的可用性和质量是必要的，以确保炉内废钢具有合适的体积密度，减少能量损失，废钢的熔化速度需要提高。一般来说，当废钢密度约为0.74左右，炉膛内废铁的熔化率最高。因此，损坏废钢渣分选技术是保证电渣原料质量的重要前提，对电渣的高效、清洁冶炼具有重要意义。

3.电弧炉炼废钢的特点

在钢铁生产方面，以废钢为主要原料在电弧炉炼钢，利用电能对废钢进行加热熔炼，进行熔炼生产。随着全球钢铁冶金的发展，废钢的数量逐年增加，电炉炼钢的比例越来越大。目前，世界钢铁生产的电熔炉约占钢铁生产总量的30%，和电气炉钢的比例在一些发达国家甚至达到50%以上[1]，由于电弧炉炼钢是钢铁生产的两种主要方法之一，即提供了前所未有的发展机遇。和相比其他制钢工艺而言，电弧炉短技制钢具有以下特点：

（1）在电炉炼钢过程中，废钢作为冶炼的主要原料，长时间的炼钢过程中没有高炉前的焦化、烧结等工序，因此工艺流程短。

（2）生产长梁工序每吨钢的能耗在600～700kgce/t之间，而每吨废钢的能耗约为350kgce/t ，目前仅为生产长流程工序的一半。

（3）电弧炉钢工艺具有环境特性。每吨钢铁的二氧化碳排放量仅为0.5-0.7吨，而每吨长期炼钢过程的二氧化碳排放量达到2.0-2.1吨[3]。与长流程工艺相比，钢铁生产工艺的废气排放减少了95%，固体废物排放减少了65%。废水排放量减少33%。

（4）电弧炉炼钢依靠电弧放热，电弧温度能够达到4000-6000°C，并且热量直接对炉料起作用，热效率高，能够达到70%以上[4]。因此，电弧炉炼钢可冶炼含有高熔点元素钨、钼的高合金钢。此外，炉料对电弧炉没有限制因素，金属料可采用冷装或热装工艺，具有很高的适应性。

参考文献

[1]陆钟武.关于钢铁工业废钢资源的基础研究[J].金属学报，2000，（07）：728-734.

[2]陆钟武.论钢铁工业的废钢资源[J].钢铁，2002，（04）：68-72.

[3]韩珍堂.中国钢铁工业竞争力提升战略研究[D]中国社会科学院.2014.

[4]朱荣，刘会林.电弧炉炼钢技术及装备[M].北京：冶金工业出版社，2018.

作者简介：师宝龙，男，1988年1月出生，汉族，籍贯：河北滦县，大专学历，助理工程师，研究方向：冶金、炼铁生产，工作单位：河北东海特钢集团有限公司。