随着相关政策的推进，电弧炉闲置产能重新被利用；废钢流动性增强，2017年将成为废钢市场转型元年，也是我国钢铁工业电弧炉炼钢进入发展期元年。在未来十年,我国电弧炉炼钢还会有更大的发展。电弧炉是大容量的用电设备，其用电属性同时具备非线性、冲击性和不平衡性，因此，也是电网中主要的电能质量“污染源”，可能给公用电网带来谐波、电压波动与闪变和三相电压不平衡的电能质量问题。

电弧炉炼钢作为现代钢铁工业的主要生产方式之一，使用先进的清洁能源—电能[1]。电弧炉钢产量约占全球粗钢产量的30%（中国电弧炉钢产量仅为国内总钢产量的9%）。随着世界钢铁工业快速发展，电弧炉炼钢领域应用了一系列新技术、新工艺、新装备、新材料，开发并生产了许多新产品，使之实现了高效、低耗、智能化、清洁化生产。随着电弧炉炼钢原料的增加和人们对节能环保意识的日益重视，电弧炉钢产量将逐步增加[2]。

纵观近年来电弧炉炼钢技术的进展，可以发现，电弧炉炼钢在原有高效节能冶炼技术的基础上，以智能化炼钢和节能环保为中心，在超高功率供电、强化供能、智能化控制、节能降耗、绿色环保等方面取得了长足的进步，特别是在智能化控制领域开发了一系列先进的监测技术和控制模型，大大提高了电弧炉炼钢过程的自动化水平，促进了钢铁工业的发展。

基于电弧炉炼钢各环节智能冶炼技术，介绍并分析了近年来电弧炉智能化炼钢技术的发展情况。

1电弧炉智能化供电

供电操作是电弧炉炼钢过程主要的环节之一，同时，优化供电的关键在于电极的自动调节。为改善电极调节的响应速度和控制精度，确保电弧炉三相电流的平衡及电极连续稳定的调节，需要不断改进电弧炉电极调节系统，从而实现节能降耗、提高产量和质量的目标[3]。自动判定废钢熔清技术的开发进一步提高了电弧炉供电的智能化水平。

1.1 电极智能调节

优良的电弧炉电极智能化调节是保障生产顺利进行、缩短冶炼时间的关键[4]。目前国内外大部分关于电弧炉电极调节自适应控制的研究主要是将电弧炉主电路作为线性系统进行辨识和控制，然后采用线性系统的自适应方法进行研究[5]。分段线性化自适应控制的方法便是其中的一种，分段线性化自适应控制策略是将电弧炉电极调节系统由对非线性系统的控制转变成对分段线性化系统的控制，解决了三相电弧炉系统的自适应控制问题[6]。

随着智能控制原理的快速发展，研究人员广泛应用智能控制算法控制电弧炉电极的调节。针对电弧炉冶炼两个时期的复杂非线性、时变性等特征，研究人员分别采用神经网络和模糊控制与传统PID相结合的控制方法，使冶炼的各时期都能达到满意的控制效果[7]。美国North Star钢厂利用智能控制算法改善80 t电弧炉的电极控制系统，使得生产率提高10%~20%，电极消耗降低0.4~0.6 kg/t，电能消耗减少18~20kW·h/t[8]。国内舞阳钢铁公司100t电弧炉电极系统采用恒阻抗神经网络调节后，每炉供电时间缩短8min，电能消耗减少60kW·h/t，实际生产效果显著[9]。

1.2 自动判定废钢熔清技术

现代电弧炉炼钢一般按照预先设定的通电图表进行电力调整，冶炼过程须多次（如3次）装入废钢[10]。然而因装入废钢的性状（如尺寸、体积、重量、形状等）和熔化状况经常变化，按照预设通电图表操作并不能取得最佳供电熔化效果。特别在废钢追加时期和由熔化转向升温的熔清时期，多由操作人员根据经验操作。废钢追加过早或过晚，电能都得不到有效利用，生产效率降低，甚至会损坏炉内耐火材料；从熔化转向升温的熔清时期，电力供应由一般熔化期的通电图表变更为升温期的低电压大电流通电图表以提高钢液的升温加热效率，因此熔清期判断不准确，都会增加冶炼时间，降低生产效率。因此，废钢在电弧炉内熔化状态的准确把握对炼钢操作产生较大的影响。

此背景下，Daido Steel[11]开发了电弧炉自动判定废钢熔化的E-adjust（Electronic arc furnace-Automatic Dynamic Judgement System of Scrap MeltdownTiming）系统（图1）。主要利用电弧炉冶炼过程中发生的高次谐波电流（或高次谐波电压）和电弧炉发声两个要素判定炉内废钢熔化状态，进而进行自动化控制。

研究人员通过解析熔化过程中高次谐波随时间变化的相关数据和熔化末期电源频率偶数倍区域的发声规律，确定可作为判定标准的特定阈值，结合智能算法开发了熔清判定系统。实际生产中，熔清判定系统利用电流互感器测量的电流值变化进行演算处理获取高次谐波成分，利用噪声计测量的炉内噪声变化进行频率解析，然后利用系统的智能模块对电弧炉内废钢熔化状态进行判定。

Daido Steel收集大量E-adjust实际生产数据，并与传统人工判断化清的生产模式作对比，表1为引入化清系统前后1个月的操作参数对比情况。结果表明，电弧炉平均电耗降低了7.1kW·h/炉，操作时间操作时间减少了0.4min，引入E-adjust系统后因操作稳定而消除了用电的无效化，节省了电能并提高了电弧炉的生产效率。