2007年，德國粗鋼產(chǎn)量4860萬t，其中31%為電爐生產(chǎn)。近年來，能源和煉鋼原材料價格的不斷上漲，不僅引起全球的高度重視，也促進了歐洲鋼鐵工業(yè)界開發(fā)新的冶煉工藝以降低原材料燃料消耗和生產(chǎn)成本。此外，最近幾年歐洲鋼鐵界也致力于把直接和間接CO2排放量降至最低。通過精確的工藝控制最大限度減少了原材料消耗，歐洲鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)成本有了顯著降低。同樣，通過嚴(yán)格而準(zhǔn)確控制脫C，也降低了原料加工過程中CO2的間接排放。一種新的電爐煉鋼工藝的出現(xiàn)使鋼鐵工業(yè)面臨著新的機遇和挑戰(zhàn)。

Deutsche Edelstahlwerke GmbH公司每年利用電爐生產(chǎn)不銹鋼的產(chǎn)量較大。為了最大限度提高噴氧時碳、硅的氧化效率，并最大限度地減少鐵和鉻氧化造成的經(jīng)濟損失和環(huán)境污染。DEW公司（即Deutsche Edelstahlwerke GmbH）對硅、碳氧化與噴氧量的關(guān)系進行了研究。

 雖然Ellingham圖（氧勢圖）中的內(nèi)容關(guān)于電爐冶煉不銹鋼時元素氧化及化學(xué)反應(yīng)，但由于電爐內(nèi)有很多反應(yīng)同時進行，而使問題變得復(fù)雜化。而且，元素的氧化與溫度、氧氣分壓以及鋼液與爐渣的化學(xué)成分有關(guān)?；谏鲜鲈颍韵聦Ω髟氐膹?fù)雜氧化過程進行更詳細(xì)討論。元素氧化模擬：

 以冶煉工藝為基礎(chǔ)模擬電爐噴氧期間氧化反應(yīng)，且僅考慮熱力學(xué)平衡條件而不考慮其它任何因素，例如不考慮傳熱、傳質(zhì)或動力學(xué)因素對模擬的影響。此外，假設(shè)模擬時溫度和元素分布均勻。

熱力學(xué)模擬證實，氧噴射出現(xiàn)三個階段，即早期、中期和末期。噴氧的第一個臨界點在早期階段結(jié)束。中間階段保持在第一個臨界點和第二個臨界點之間。硅的劇烈氧化在噴氧早期出現(xiàn)。當(dāng)噴氧強度達(dá)4.3kgO2/t鋼時，硅氧化結(jié)束。隨后，鋼液中硅維持在較低水平。Ellingham圖表明，由于硅氧化的吉布斯能（Gibbs Energy）較低，所以硅的氧化較其它元素更容易。此外，硅的活度系數(shù)是一定值，所以隨著鋼液中硅活度的降低，鋼液中的硅活性隨之降低。實踐證明，硅的低活度遵循亨利定律（Henry Law）。

 在此情況下，噴氧中期C和Cr開始強烈氧化。C活性隨著鋼液中硅濃度的降低而增加，該結(jié)果與其它研究結(jié)果一致。第一個臨界點后，當(dāng)C的氧化開始減弱時，鉻將強烈氧化。到達(dá)第二臨界點噴氧濃度達(dá)到18.1kgO2/t鋼時，Cr將按指數(shù)規(guī)律氧化。與此同時，當(dāng)C的氧化進行到第二臨界點后，渣中的氧化鐵含量開始增加。

該研究對硅和碳在精煉期間的強烈氧化進行了研究，表明脫碳的開始與硅強烈氧化的結(jié)束有關(guān)。如果硅的強烈氧化能夠較早完成，那么強烈的脫碳將會開始。因此，第一臨界點將會左移，將導(dǎo)致第二臨界點的左移以減少氧氣消耗。這時脫碳反應(yīng)將提早發(fā)生，噴氧從6.6kgO2/t鋼降至5.4kgO2/t鋼，碳硅輸入比例將增加到75%。

電爐冶煉的廢氣分析：

 為了獲得爐內(nèi)元素的氧化情況，DEW公司采用廢氣分析法（分析廢氣除塵系統(tǒng)中廢氣的化學(xué)成分）以監(jiān)控電爐冶煉不銹鋼期間爐內(nèi)元素的氧化，便于及時準(zhǔn)確調(diào)整噴氧等工藝操作。選取了兩個測量點即A點和B點進行測量和分析。A點直接固定在電爐彎頭，B點固定在距彎頭30m測量廢氣后燃燒完成的廢氣化學(xué)成分。

 廢氣分析設(shè)備由水冷探針、過濾器、檢測儀和信號轉(zhuǎn)換器等部分組成，用于測量廢氣成分、溫度和流動速度。廢氣成分如CO和CO2由紅外線吸收光譜儀測定，氧氣由順磁機理測定，廢氣溫度薄膜熱電偶測定。同時將這些來自檢測儀測試的廢氣的不同壓力、溫度和成分等參數(shù)進行不斷地傳輸和記錄以進行連續(xù)分析。為此，將探針安裝在除塵系統(tǒng)中完成二次燃燒的B點。依靠測得廢氣的不同壓力，廢氣流動管道的橫斷面積，利用修正系數(shù)對廢氣的體積流量和質(zhì)量流量進行計算。

(鋼訊)