Phased Optimization Process for Shaft Electric Arc Furnace Smelting with High Hot Metal Ratio

Han Shenghai; Wei Guangsheng; Zhang Yabin; Zhong Xiaodan; Zhang Youliang; Wang Jianzhong

doi:10.20057/j.1003-8620.N250558

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Phased Optimization Process for Shaft Electric Arc Furnace Smelting with High Hot Metal Ratio

Smelting and Solidification | 更新时间：2026-05-12

- Phased Optimization Process for Shaft Electric Arc Furnace Smelting with High Hot Metal Ratio
- Special Steel Vol. 47, Issue 3, Pages: 59-65(2026)
- 作者机构：
  
  1.北京科技大学碳中和研究院，北京 100083
  2.天津钢管制造有限公司，天津 300000
  3.本钢集团有限公司特殊钢事业部，本溪 117000
  4.山东钢铁股份有限公司炼钢厂，济南 250000
  5.河钢集团张宣科技，张家口 0751002
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20057/j.1003-8620.N250558
  CLC： TF741.5
- Received：11 October 2025，
  
  Revised：2025-11-30，
  
  Accepted：02 December 2025，
  
  Published：30 May 2026
- 稿件说明：
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韩生海,魏光升,张亚彬等.竖式电弧炉高铁水比冶炼分阶段工艺优化[J].特殊钢,2026,47(03):59-65.

Han Shenghai,Wei Guangsheng,Zhang Yabin,et al.Phased Optimization Process for Shaft Electric Arc Furnace Smelting with High Hot Metal Ratio[J].Special Steel,2026,47(03):59-65.
韩生海,魏光升,张亚彬等.竖式电弧炉高铁水比冶炼分阶段工艺优化[J].特殊钢,2026,47(03):59-65. DOI： 10.20057/j.1003-8620.N250558.

Han Shenghai,Wei Guangsheng,Zhang Yabin,et al.Phased Optimization Process for Shaft Electric Arc Furnace Smelting with High Hot Metal Ratio[J].Special Steel,2026,47(03):59-65. DOI： 10.20057/j.1003-8620.N250558.

摘要

本研究以新型竖式电弧炉配加铁水工艺为对象，针对实际生产中出现的吨钢电耗偏高、终点过氧化及冶炼周期较长等问题，开展了系统性的工艺分析与优化研究。通过深入分析加料节奏、供氧制度及能量输入等关键工艺参数，本文提出了一种分阶段调控的优化策略，该策略系统划分为废钢与铁水配比调整部分、氧枪操作策略优化部分和废钢预热强化部分。工业试验结果表明，经分阶段工艺优化后，吨钢电耗为188.7 kWh，下降了15.3 KWh，冶炼周期为38.45 min，下降了3.84 min，终点氧含量为5.19×10

-6

，过氧化现象得到改善，能耗效率与生产节奏均得到全面提升。本研究验证了分阶段调控策略的有效性，为高铁水比条件下竖式电弧炉的高效、稳定生产提供了系统性的技术方案与实践依据。

Abstract

Focusing on the novel vertical electric arc furnace （EAF） process coupled with hot metal charging， this study conducted a systematic analysis and optimization of the process to address practical production issues such as high electricity consumption per ton of steel， endpoint over-oxidation， and prolonged smelting cycles. Through in-depth analysis of key process parameters including charging rhythm， oxygen supply regime， and energy input， a phased optimization strategy was proposed. This strategy systematically divides the process into three components： adjustment of scrap steel and hot metal ratio， optimization of oxygen lance operation， and enhancement of scrap preheating.Industrial trials demonstrated that after implementing the phased optimization， the electricity consumption per ton of steel was reduced to 188.70 kWh，a decrease of 15.30 kWh， the smelting cycle was shortened to 38.45 min （a reduction of 3.84 min）， and the endpoint oxygen content reached 5.19×10⁻⁶， indicating significant mitigation of over-oxidation. Both energy efficiency and production rhythm were substantially improved. This study validates the effectiveness of the phased control strategy and provides a systematic technical solution along with practical evidence for achieving efficient and stable operation of vertical EAFs under high hot metal ratio conditions.

关键词

Keywords

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