碱性电弧炉炼钢工艺流程
碱性电弧炉氧化法炼钢工艺过程主要包括原材料准备、补炉、配料及装料、熔化期、氧化期、还原期及出钢等7个阶段。
一、原材料准备
废钢是电弧炉炼钢的主要材料，废钢质量的好坏直接影响钢冶的质量、成本和生产率，因此，对废钢质量有如下几点要求。
1）废钢表面应清洁少锈，因废钢中沾有的泥沙等杂物会降低炉料的导电性能，延长熔化时间，还会影响氧化期去鳞效果及侵蚀炉衬。废钢锈蚀严重或沾有油污时还会降低钢和合金元素的收得率，并增加钢中的含氢量。
2)废钢中不得混有铅、锡、砷、锌和铜等有色金属。铅的密度大，熔点低，不溶于钢液，易沉积在炉底缝隙中造成漏钢事故；锡、砷和铜易引起钢的热脆。
3）废钢中不得混有密封容器，以及易燃、易爆物和有毒物，以保证安全生产。
4)废钢化学成分应明确，且需按成分分类存放，硫、磷含量不宜过高。
5)废钢外形尺寸不能过大(截面积不宜超过300mm×300mm，最大长度不宜超过
350mm)。
二、补炉
一般情况下，每炼完一炉钢后，在装料前要进行补炉，其目的是修补炉底和被侵蚀的渣线及被破坏的部位，以维持正常的炉体形状，从而保证冶炼的正常进行和安全生产，补炉的要点如下：
1)出钢后立即检查炉衬，需填补炉底时，应先将炉底残渣全部扒出，然后进行填补。补炉的原则是高温、快补、薄补，维护炉膛原状。
2)补炉料要提前半个小时混合均匀，补炉后放下电极烘烤30min，若补镁砂量较大，应酌情延长烘烤时间。
三、配料及装料
配料是电炉炼钢工艺中不可缺少的组成部分，配料是否合理关系到炼钢工能否按照工艺要求正常地进行冶炼操作。合理的配料能缩短冶炼时间。配料时应注意以下几点：一是必须正确地进行配料计算和准确地称量炉料装入量；二是炉料的大小要按比例搭配，以达到好装、快速熔化的目的；三是各类炉料应根据钢液的质量要求和冶炼方法搭配使用；四是配料成分必须符合工艺要求。
装料前应先在炉底铺上一层石灰，其重量约为炉料重量的2％，以便提前造好熔化渣，有利于早期去磷，减少钢液吸气和加速升温。
装料时应将小料的一半放入底部，小料的上部、炉子中心区放入全部大料、低碳废钢和难熔炉料，大料之间放入小料，中型料装在大料的上面及四周，大料的最上面放入小料。凡在配料中使用的电极块应砸成50～lOOmm，装在炉料下层，且要紧实，装好的炉料为半球形，二次加料不使用大块料及湿料。
四、熔化期
在电弧炉炼钢工艺中，从通电开始到炉料全部熔清为止称为熔化期。熔化期的任务是将固体炉料迅速熔化成钢液，并进行脱磷，减少钢液吸收气体和金属的挥发。熔化期的操作工艺如下：
1)启弧阶段。通电启弧时炉膛内充满炉料，电弧与炉顶距离很近，如果输入功率过大、电压过高，炉顶容易被烧坏，因此一般选用中级电压和输入变压器额定功率的2／3左右。
2)穿井阶段。这个阶段电弧完全被炉料包围，热量几乎全部被炉料吸收，不会烧坏炉衬，因此使用最大功率，一般穿井时间为20min左右，约占总熔化时间的1／4。
3)电极上升阶段。电极“穿井”到底后，炉底已形成熔池，炉底石灰及部分元素氧化，使得在钢液面上形成一层熔渣，四周的炉料继续受辐射热而熔化，钢液增加使液面升高，电极逐渐上升。这阶段仍采用最大功率输送电能，所占时间为总熔化时间的1／2左右。
4)炉料熔化过程中，应根据炉料中含P量的高低，可分批加入适量的石灰及矿石造渣，以利于脱P，加入的石灰量约为炉料重量的1％～2％，为了调整炉渣的流动性，可加入适量的氟石。
5)在熔化过程中应不断“推料助熔”，当大部分炉料开始熔化时可采取吹氧助熔，加速炉料熔化，吹氧时采用浅吹提温，插入钢液深度<，氧气压力为0.4～0.5MPa。?～45?lOOmm，角度为30
6)熔化末期采用较低电压供电，炉料全熔后，充分搅拌钢液，取样应在熔池中心处取钢液分析C、P、S，掌握元素含量，作为后阶段进行氧化、还原反应和控制元素含量的依据，如钢液含碳量不足时，在开始氧化前必须进行增碳。
五、氧化期
加入氧化剂，使钢液中的碳氧化而熔池产生沸腾的阶段叫氧化期。氧化期的主要任务是脱碳、脱磷，以及去除气体和夹杂物，并提高钢液温度。氧化期的操作工艺如下：
1)氧化期前一阶段，钢液温度较低，主要是造渣脱磷，炉内的脱磷反应为：
5FeO+2Fe3P=P205+11Fe+Q
P205+CaO=CaO?P205+Q
由以上反应可看出，要提高脱磷效果，必须造成强氧化性(WFeO为12％～20％)、强碱性(CaO浓度要高，R=2～3)的炉渣，炉渣流动性要好。适当偏低的温度，加强钢渣的搅拌，以利于脱磷反应的进行。
2)当钢液温度达到1550℃后，氧化期进入第二阶段。氧化第二阶段主要是进行氧化脱碳沸腾精炼，以去除钢液中的气体和夹杂物。我公司在实际生产中氧化脱碳采用矿石+氧气
结合脱碳法，炼钢过程中碳的氧化反应是一个非常重要的反应，其有利于整个熔池的迅速加热，也有利于钢液成分的均匀化。具体化学反应如下：
0+C=CO，FeO+C=Fe+CO。
在氧化的第二段段，矿石加入应多批、小量、勤搅拌，使熔池沸腾活跃并使炉渣保持良好的流动性，做到炉渣自动流出。
3)氧化期操作要点：①氧化、测温符合要求，渣况良好方可分批加矿石，每批加矿石量不得超过料重的1％～2％，每批间隔时间需>5min。②为确保熔池沸腾良好，应将氧化脱碳速率控制在每分钟0.O1％～0.03％。③调整渣况。当氧化沸腾开始，采用流渣，要求炉渣R=2～3，炉内渣量控制在3％～4％。氧化期后阶段，应使炉渣流动性好，渣层要薄，渣量控制在2％～3％。④温度控制。氧化期总的来讲是一个升温阶段，升温速度的快慢根据钢液中磷的情况而定。氧化末期必须使钢液温度升高到大于该钢种出钢温度的10～2O℃。⑤净沸腾。当温度、化学成分合适，就停止加矿石，调整好炉渣，让熔池进入自然沸腾(5～10min)，使钢液中的残余含氧量降低，并使气体及夹杂物充分上浮，以利于还原期的顺利进行。⑥扒渣。氧化期炉渣中FeO含量很高，又含有P205，为了还原期脱氧及防止回磷必须扒渣，扒渣的条件是扒渣温度高于出钢温度10～2O℃；扒渣前碳、磷及其他限制性成分应符合要求。⑦增碳。如果氧化末期碳含量过低需增碳，可在扒渣后裸露的钢液面上撒加纯净、干燥的碳粉，进行增碳。
六、还原期
氧化期扒渣完毕到出钢这段时间称为还原期。主要任务是造好还原渣，钢液进行脱氧、脱硫，调整化学成分，控制好出钢温度。还原期的操作工艺如下：
1)停电扒氧化渣后，首先加入锰铁进行“预脱氧”。锰铁加入后，应立即加入石灰、氟石和碎硅砖造稀薄渣覆盖钢液，以减少钢液吸气和降温。石灰、氟石、碎硅砖块的加入比例为4：1：1，其总加入量约为钢液重量的2％～3％，稀薄渣形成后造还原渣进行还原。
2)稀薄渣造好后，立即取样分析C、Mn、Si、S、P等元素含量，并加还原碳粉。还原碳粉加入后立即关闭炉门，尽量保证炉膛有较好的密封性，以保持白渣快速形成。
3)随着还原过程的进行，炉渣逐渐失去脱氧、脱硫能力，因而需要分批补充造渣材料，调整炉渣的流动性，大约每隔6～8min加入一批造渣材料，确保反应继续进行，还原末期加入硅铁和铬铁，做好出钢准备。
4)为了充分地进行脱氧和脱硫，钢液在良好的白渣下还原时间一般应≥15min，且有良好的流动性。还原期总渣量为炉料的2％～3％，其配比为：石灰：氟石：碳粉=4：1．5：1。
5)当含氧量和含硫量都已降到合格的程度，这时可以测量钢液温度，当钢液温度达到出钢温度要求时，调整钢液的化学成分。
6)化学成分和钢液温度均调整好后，即可插铝进行终脱氧。最终脱氧的加铝量是钢液重量的0.1％～0.15％。
七、出钢
出钢必须做到以下几点：
1)成分合格，各主要元素达到内控规范要求。
2)脱氧良好，加硅铁前必须是白渣，加入后在10min内出钢。
3)出钢槽必须清洁、干燥、平整，并与出钢口保持平直，以利于出钢畅通，做到钢液与炉渣混出。
4)出钢时，盛钢桶必须烘烤成暗红色，出钢前15min加2.0kg硅铝钡终脱氧刹，以及每吨钢液加入1kg的稀土硅铁，并在包内烤红。
5)出钢后在盛钢桶内取成品样，检查温度及脱氧情况是否良好，根据包内钢液温度并结合烤包、炉渣量等实际情况决定镇静时间，以达到铸钢件始浇温度不高于该钢种浇注温度，出钢后应保证镇静时间≥5min。
对普通电弧炉在熔化期采取熔氧结合技术，可降低钢液含气量和含磷量。在还原期采取还原精练技术则有利于钢液的去气、去杂质。采用该冶炼工艺提高了钢液质量，改善铸钢件组织结构和力学性能，同时也改善了铸件表面质量，并能创造一定的经济效益。（白冰）
碱性电弧炉氧化法炼钢工艺过程主要包括原材料准备、补炉、配料及装料、熔化期、氧化期、还原期及出钢等7个阶段。 一、原材料准备 废钢是电弧炉炼钢的主要材料，废钢质量的好坏直接影响钢冶的质量、成本和生产率，因此，对废钢质量有如下几点要求。 1）废钢表面应清洁少锈，因废钢中沾有的泥沙等杂物会降低炉料的导电性能，延长熔化时间，还会影响氧化期去鳞效果及侵蚀炉衬。废钢锈蚀严重或沾有油污时还会降低钢和合金元素的收得率，并增加钢中的含氢量。 2)废钢中不得混有铅、锡、砷、锌和铜等有色金属。铅的密度大，熔点低，不溶于钢液，易沉积在炉底缝隙中造成漏钢事故；锡、砷和铜易引起钢的热脆。 3）废钢中不得混有密封容器，以及易燃、易爆物和有毒物，以保证安全生产。 4)废钢化学成分应明确，且需按成分分类存放，硫、磷含量不宜过高。 5)废钢外形尺寸不能过大(截面积不宜超过300mm×300mm，最大长度不宜超过350mm)。 二、补炉 一般情况下，每炼完一炉钢后，在装料前要进行补炉，其目的是修补炉底和被侵蚀的渣线及被破坏的部位，以维持正常的炉体形状，从而保证冶炼的正常进行和安全生产，补炉的要点如下： 1)出钢后立即检查炉衬，需填补炉底时，应先将炉底残渣全部扒出，然后进行填补。补炉的原则是高温、快补、薄补，维护炉膛原状。 2)补炉料要提前半个小时混合均匀，补炉后放下电极烘烤30min，若补镁砂量较大，应酌情延长烘烤时间。 三、配料及装料 配料是电炉炼钢工艺中不可缺少的组成部分，配料是否合理关系到炼钢工能否按照工艺要求正常地进行冶炼操作。合理的配料能缩短冶炼时间。配料时应注意以下几点：一是必须正确地进行配料计算和准确地称量炉料装入量；二是炉料的大小要按比例搭配，以达到好装、快速熔化的目的；三是各类炉料应根据钢液的质量要求和冶炼方法搭配使用；四是配料成分必须符合工艺要求。 装料前应先在炉底铺上一层石灰，其重量约为炉料重量的2％，以便提前造好熔化渣，有利于早期去磷，减少钢液吸气和加速升温。 装料时应将小料的一半放入底部，小料的上部、炉子中心区放入全部大料、低碳废钢和难熔炉料，大料之间放入小料，中型料装在大料的上面及四周，大料的最上面放入小料。凡在配料中使用的电极块应砸成50～lOOmm，装在炉料下层，且要紧实，装好的炉料为半球形，二次加料不使用大块料及湿料。 四、熔化期 在电弧炉炼钢工艺中，从通电开始到炉料全部熔清为止称为熔化期。熔化期的任务是将固体炉料迅速熔化成钢液，并进行脱磷，减少钢液吸收气体和金属的挥发。熔化期的操作工艺如下： 1)启弧阶段。通电启弧时炉膛内充满炉料，电弧与炉顶距离很近，如果输入功率过大、电压过高，炉顶容易被烧坏，因此一般选用中级电压和输入变压器额定功率的2／3左右。 2)穿井阶段。这个阶段电弧完全被炉料包围，热量几乎全部被炉料吸收，不会烧坏炉衬，因此使用最大功率，一般穿井时间为20min左右，约占总熔化时间的1／4。 3)电极上升阶段。电极“穿井”到底后，炉底已形成熔池，炉底石灰及部分元素氧化，使得在钢液面上形成一层熔渣，四周的炉料继续受辐射热而熔化，钢液增加使液面升高，电极逐渐上升。这阶段仍采用最大功率输送电能，所占时间为总熔化时间的1／2左右。
电弧炉与中频炉炼钢工艺及成本分析
电弧炉与中频炉工艺及成本分析 ——关于地条钢泛滥的思考 目前生产螺纹钢常用的方法有几种，最普遍的是被称作长流程的“高炉+转炉+连铸”工艺，以及被称作短流程的“电弧炉+连铸”和“中频炉+连铸”工艺。这里暂不讨论长流程工艺，单说短流程工艺，即电弧炉和中频炉生产建筑用材工艺，看看这二者之间有什么区别，并借此聊一聊地条钢。 一、炼钢工艺简介 炼钢是严格的“熔化+精炼”过程，不是简单的“化铁水”，炼钢工艺及实际操作是保证成品钢材质量的关键，通过吹氧脱碳、造渣精炼、钢液脱氧、吹氩搅拌乃至真空脱气等手段，进行脱碳、脱磷、脱硫、去除气体和夹杂，调整成分和温度，保证钢材质量。 1、电弧炉炼钢 电弧炉炼钢是利用三相电极向炉内输送电能，通过电极端部与炉料之间的高温电弧形成3000℃以上的高温来熔化炉料。现在的超高功率电弧炉还配备有炉壁氧枪和炉门氧枪，为炉膛冷区提供辅助热源，进一步提高供热强度，加速熔化。一些有条件的工厂用高温铁水代替部分废钢，或利用余热对入炉废钢进行预热，提高入炉料温度，以加快熔炼速度，节能降耗。 传统电弧炉熔炼工艺有以下几个过程：装料→熔化→氧化→脱氧合金化→出钢→铸坯（锭），这种方法冶炼时间长，设备利用率不高，不能够确保生产节奏，现代电弧炉炼钢都把脱氧合金化工作放到炉后的钢包精炼炉进
行，并且在熔化炉料的过程中，通过提前造渣、大量用氧以及吹氧搅动熔池等，通过氧化脱碳和流渣换渣操作，迅速降低钢中的磷和气体、夹杂物含量，缩短冶炼时间。过去普通功率电弧炉熔炼时间多在4小时以上，而现在的超高功率电弧炉整个冶炼周期仅为70-90min。 电弧炉初炼出的钢液，含氧量很高，而且成分、温度都不符合要求，需要通过钢包精炼来脱氧、调整化学成分和温度，以及尽可能多地去除钢中的非金属夹杂物。钢包精炼炉简称LF炉，也是通过三相电极向钢包内的钢液通电加热，并且在钢包底部配有透气芯，可向钢液底部通入惰性气体氩气。通过补加合金调整化学成分，通过沉淀脱氧和造还原渣扩散脱氧不断地降低钢液含氧量和含硫量。连续的底部吹氩，可促进钢液内部的非金属夹杂上浮去除。 电弧炉和钢包炉所用炉衬材料都是碱性耐火材料，耐浸蚀性好，被卷入钢中形成夹杂物的数量也少。所以“电弧炉+钢包炉+连铸”（简称EBT+LF+CC）工艺生产的钢产品质量好，且稳定可靠。 电弧炉（EBT）和钢包精炼炉（LF）熔炼示意见图1、图2。
碱性电弧炉炼钢工艺流程 碱性电弧炉氧化法炼钢工艺过程主要包括原材料准备、补炉、 配料及装料、熔化期、氧化期、还原期及出钢等7个阶段。 一、原材料准备 废钢是电弧炉炼钢的主要材料，废钢质量的好坏直接影响钢冶的质量、成本和生产率，因此，对废钢质量有如下几点要求。 1）废钢表面应清洁少锈，因废钢中沾有的泥沙等杂物会降低炉 料的导电性能，延长熔化时间，还会影响氧化期去鳞效果及侵蚀炉衬。废钢锈蚀严重或沾有油污时还会降低钢和合金元素的收得率，并增加 钢中的含氢量。 2）废钢中不得混有铅、锡、砷、锌和铜等有色金属。铅的密度大，熔点低，不溶于钢液，易沉积在炉底缝隙中造成漏钢事故；锡、砷和铜易引起钢的热脆。 3）废钢中不得混有密封容器，以及易燃、易爆物和有毒物，以保证安全生产。 4）废钢化学成分应明确，且需按成分分类存放，硫、磷含量不宜过高。
5）废钢外形尺寸不能过大（截面积不宜超过300mm< 300mm,最大长度不宜超过350mm）。 二、补炉 一般情况下，每炼完一炉钢后，在装料前要进行补炉，其目的是修补炉底和被侵蚀的渣线及被破坏的部位，以维持正常的炉体形状，从而保证冶炼的正常进行和安全生产，补炉的要点如下： 1）出钢后立即检查炉衬，需填补炉底时，应先将炉底残渣全部扒 出，然后进行填补。补炉的原则是高温、快补、薄补，维护炉膛原状。 2）补炉料要提前半个小时混合均匀，补炉后放下电极烘烤30min，若补镁砂量较大，应酌情延长烘烤时间。 三、配料及装料 配料是电炉炼钢工艺中不可缺少的组成部分，配料是否合理关系 到炼钢工能否按照工艺要求正常地进行冶炼操作。合理的配料能缩短冶炼时间。配料时应注意以下几点：一是必须正确地进行配料计算和准确地称量炉料装入量；二是炉料的大小要按比例搭配，以达到好装、快速熔化的目的；三是各类炉料应根据钢液的质量要求和冶炼方法搭配使用；四是配料成分必须符合工艺要求。 装料前应先在炉底铺上一层石灰，其重量约为炉料重量的2%, 以便提前造好熔化渣，有利于早期去磷，减少钢液吸气和加速升温。
转炉炼钢与电炉炼钢的发展趋势 随着科学技术的发展，我国的炼钢技术也在不断的提高，目前我国主要的炼钢设备有转炉炼钢和电炉炼钢这两种。转炉炼钢是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。电炉炼钢是指在电炉中以废钢、合金料为原料，或以初炼钢制成的电极为原料，用电加热方法使炉中原料熔化、精炼制成的钢，但是到底那个炼钢技术发展趋势能够更好一些，炼钢效率跟高，我们更进一步去了解它们。 一.转炉炼钢趋势 1.提高钢水洁净度，即大大降低吹炼终点时的各种夹杂物含量，要求S低于0.005％，P低于0.005％，N低于20PPm。 2.提高化学成分及温度给定范围的命中精度，为此采用复合吹炼、对熔池进行高水平搅拌并采用现代检测手段及控制模型。减少补吹炉次比例，降低吨钢耐材消耗。 3.铁水预处理对改进转炉操作指标及提高钢的质量有着十分重要的作用。美国及西欧各国铁水预处理只限于脱硫，而日本铁水预处理则包括脱硫、脱硅及脱磷。 4.在转炉上都装有检测用的副枪，在预定的吹炼时间结束前的几分钟内正确使用此枪可保证极高的含碳量及钢水温度命中率，使90％－95％的炉次都能在停吹后立即出钢，即无需再检验化学成分，当然也就无需补吹。此外，这也使产量提高，使炉衬磨损大大减少。复合吹炼能促进各项冶炼参数稳定，因而在许多国家得到推广。奥地利、澳大利亚、比利时、意大利、加拿大、卢森堡、葡萄牙、法国、瑞士、韩国等这些国家全部或几乎全部转炉都采用复合吹炼。 5.还有一些方法是从炉底输人一氧化碳、二氧化碳、氧气。单纯底吹的氧气炼钢法未能推广。日本采用所谓的吹洗法，即在炉顶吹氧结束时，接着从炉底吹氛，使钢水中碳含量达到0.01％。这对汽车用钢、薄板用钢及电工用钢的冶炼尤为重要。日本正在开发复合吹
1前言 传统电炉炼钢“老三期”工艺操作:装料熔化、氧化扒渣、造渣还原、带渣出钢，带入钢包中的是还原性炉渣，带渣出钢对进一步脱硫、脱氧、吸附夹杂等是有益无害的。而当电炉功能分化后，超高功率电炉与炉外精炼相配合，电炉出钢时的炉渣是氧化性炉渣。理论与实践证明，这种氧化性炉渣带入钢包精炼过程将会给精炼带来极为不利的影响。于是，围绕避免氧化渣进入钢包精炼过程，出现了一系列渣钢分离方法。其中，效果最好、应用最广泛的是EBT法(Eccentric Bottom Tapping) ,即偏心底出钢法，简称“EBT” 。 本文概述偏心底出钢电炉的结构特点及其优越性，重点介绍偏心底出钢电炉的冶炼工艺，以及偏心底出钢电炉的出钢口填料及其操作。 2EBT电弧炉的特点 EBT电炉结构是将传统电炉的出钢槽改成出钢箱，出钢口在出钢箱底部垂直向下。出钢口下部设有出钢口开闭机构，开闭出钢口，出钢箱顶部中央设有操作口，以便出钢口的填料操作与维护。 EBT电炉主要优越性在于，它实现了无渣出钢和增加了水冷炉壁使用面积。优点如下: (1)出钢倾动角度的减少。简化电炉倾动结构:降低短网阻抗:增加水冷炉壁使用面积，提高炉体寿命。 (2)留钢留渣操作。无渣出钢，改善钢质量，有利于精炼操作:留钢留渣，有利电炉冶炼、节约能源。 (3)炉底部出钢。降低出钢温度，节约电耗:减少二次氧化，提高钢的质量:提高钢包寿命。 由于EBT电炉诸多优点，在世界范围迅速得到普及。现在建设电炉，尤其与炉外精炼配合的电炉，一定要求无渣出钢，而EBT是首选。 EBT电炉的出钢操作。出钢时，向出钢侧倾动约5°后，开启出钢机构，出钢口填料在钢水静压力作用下自动下落，钢水流入钢包，实现自动开浇出钢。当钢水出至要求的约95%时迅速回倾以防止下渣，回倾过程还有约5%的钢水和少许炉渣流入钢包中，炉摇正后(炉中留钢10%～15%,留渣≥95%)检杳维护出钢口，关闭出钢口，加填料，装废钢，重新起弧熔炼。3EBT电炉的冶炼工艺 3.1冶炼工艺操作 EBT电炉冶炼己从过去包括熔化、氧化、还原精炼、温度、成分控制和质量控制的炼钢设备，变成仅保留熔化、升温和必要精炼功能(脱磷、脱碳)的化钢设备。而把那些只需要较低功率的工艺操作转移到钢包精炼炉内进行。钢包精炼炉完全可以为初炼钢液提供各种最佳精炼条件，可对钢液进行成分、温度、夹杂物、气体含量等的严格控制，以满足用户对钢材质量越来越严格的要求。尽可能把脱磷，甚至部分脱碳提前到熔化期进行，而熔化后的氧化精炼和升温期只进行碳的控制和不适宜在加料期加入的较易氧化而加入量又较大的铁合金的熔化，对缩短冶炼周期，降低消耗，提高生产率特别有利。 EBT电炉采用留钢留渣操作，熔化一开始就有现成的熔池，辅之以强化吹氧和底吹搅拌，为提前进行冶金反应提供良好的条件。从提高生产率和降低消耗方面考虑，要求电炉具有最短的熔化时间和最快的升温速度以及最少的辅助时间(如补炉、加料、更换电极、出钢等)，以期达到最佳经济效益。 (1)快速熔化与升温操作 快速熔化和升温是当今电弧炉最重要的功能，将第一篮废钢加入炉内后，这一过程即开始进行。为了在尽可能短的时间内把废钢熔化并使钢液温度达到出钢温度，在EBT电炉中一般采用以下操作来完成:以最大可能的功率供电，氧一燃烧嘴助熔，吹氧助熔和搅拌，底吹搅拌，泡沫渣以及其它强化冶炼和升温等技术。这些都是为了实现最终冶金目标，即为炉外精炼提供成分、温度都符合要求的初炼钢液为前提，因此还应有良好的冶金操作相配合。
电弧炉炼钢工艺 2010级冶金1001班，3100701011，魏宏兴 摘要：回顾了电弧炉炼钢发展概况，详细介绍电弧炉炼钢工艺和生产情况，重点分析了短流程炼钢发展趋势。 关键词：电弧炉炼钢发展趋势 Abstract：The general situation of the EAF steelmaking development was reviewed in this article,production and electric arc furnace steelmaking process are introduced in detail, analyses the development trend of short flow steelmaking. Key word：electric arc furnace steelmaking The development trend 1电弧炉炼钢概述 电弧炉（EAF）炼钢是以电能作为热源，以废钢为主要原料的炼钢方法，它是靠电极和炉料间放电产生的电弧，使电能在弧光中转变为热能，并借助电弧辐射和电弧的直接作用加热并熔化金属炉料和炉渣，冶炼出各种成分合格的钢和合金一种炼钢方法。 1.1工艺过程 电弧炉炼钢以前的方法（老三期）： 补炉→装料→熔化期（分为四个阶段：起弧期→穿井期→主熔化期→熔末升温期）→氧化期→还原期→出钢 装料：废钢；也可以装入少量铁水，叫热装铁水。 熔化期：主要是废钢等的熔化。 氧化期：通过矿石氧化或者吹氧等操作，去除钢水中的杂质、N、H等 还原期：造渣、配合今等。 现在常用：废钢预热→熔氧期→出钢→精炼 现在一般把还原期拿到LF来操作，这样可以缩短冶炼周期，操作也比较方便 1.2工艺特点 1）电能为热源，避免了燃烧燃料对钢液的污染，热效率高，可达65%以上。 2）冶炼熔池温度高且容易控制，满足冶炼不同钢种的要求。 3）电热转换时，输入熔池的功率容易调节，因而容易实现熔池加热制度自动化，操作方便。 4）电弧炉炼钢可以消化废钢，是一种铁资源回收再利用的过程，也是一项处理污染的环保技术，它相当于是钢铁工业和社会废钢的回收工具。
摘要 改革开放以来，我国电弧炉炼钢技术紧跟世界电炉炼钢工业的发展趋势，得到了快速发展。特别是冶金工艺流程的革命性变换，如电炉从三期操作发展到只提供初炼钢水的两期操作，从模铸到连铸，从出钢槽到偏心底出钢，以及为了满足连铸生产的快节奏提高炉子生产率而采用多能源的综合利用等等，所有这些改变都是促使为冶金工艺服务的电炉装备也取得了突破性的发展。近十年，我国从国外先后引进了交流超高功率电弧炉、直流电弧炉、高阻抗电弧炉、双壳炉和竖炉。通过这些设备的调试、操作、维护以及备品的制造，提高了我国电炉制造的设计制造水平。在消化吸收与创新的基础上，我国大容量电弧炉的国产化奠定了基础。当前电弧炉正朝着大型电弧炉、超高功率供电技术、采用各种炉外精炼、发展直接还原法炼钢、逐步扩大机械化自动化及用电子计算机进行过程控制等的发展，所以我们进行了电炉炼钢的设计，以适应潮流的发展。 当前电弧炉正朝着大型电弧炉、超高功率供电技术、采用各种炉外精炼、发展直接还原法炼钢、逐步扩大机械化自动化及用电子计算机进行过程控制等的发展，所以我们进行了电炉炼钢的设计，以适应潮流的发展。电炉的主要产品是钢材，而钢的质量取决于电炉冶炼技术和工艺，目前我国钢铁产业大量整合趋向于集中，整合资源优化升级。本设计根据指导老师的课题范围，查阅相关资料，结合南京地区实际条件，优化设计150t直流电弧炉炼钢车间。 本次设计查阅国内大型电炉车间设计的相关内容和文献资料，明确本次设计的目的、方法，并向老师请教可行性方案。结合《炼钢设备及车间设计.》、《炼钢设计原理》、《炼钢设计原理》等资料进行设计提纲的书写。对电炉进行配料计算，计算出电炉炼钢的原料配比。对电炉电气设备、炉外精炼、连铸系统、车间烟气净化系统、炼钢车间布局，结合国内大型电炉进行设定并向苏老师探讨可行的方法和数据。绘制电炉炼钢车间平面布置图。 关键字：电弧炉，车间设计，连铸，炉外精炼
钢铁行业生产工艺流程 钢铁生产工艺主要包括：炼铁、炼钢、铸钢、轧钢等流程。 1. 炼铁 铁矿石的品种分为磁铁矿Fe3O4、赤铁矿Fe2O3、褐铁矿2Fe2O3．3H2O、菱铁矿FeCO3。铁矿石中除铁的化合物外，还含有硅、锰、磷、硫等的化合物(统称为脉石)。铁矿石刚开采出来时无法直接用于冶炼，必须经过粉碎、选矿、洗矿等工序处理，变成铁精矿、粉矿，才能作为冶炼生铁的主要原料。 将铁精矿、粉矿，配加焦炭、熔剂，烧结后，放在100米高的高炉中，吹入1200摄氏度的热风。焦炭燃烧释放热量，6个小时后温度达到1500度，将铁矿融化成铁水，不完全燃烧产生的CO将氧从铁水(氧化铁)中分离出来，换句话说CO作为还原剂将铁从铁水(氧化铁)中还原出来。熔剂，包括石灰石CaCO3、荧石CaF2，其作用是与铁矿石中的脉石结合形成低熔点、密度小、流动性好的熔渣，使之与铁液分离，以便获得较纯净的铁水。铁水即生铁液，然后被送往炼钢厂作为炼钢的原料。 宝钢炼铁车间由两座4063立米大型高炉组成,预留有第三座高炉的建设场地。全车间年产生铁600万吨(最终产量可达650万吨)。向炼钢车间热送576.6万吨铁水,钢锭模铸造车间热送6.78万吨,其余16.62万吨铁水送铸铁机铸块。全车间分两期建设,1号高炉计划1982年4季度投产,2号高炉计划1984年投产。全车间约占地572,000平米,采用半岛式布置,1、2高炉中心距370米,原料、燃料均用胶带运输机分别由原料场,烧结车间,炼焦车间送入矿槽、焦槽。筛下粉矿、碎焦亦由胶带运输机运出,转送烧结车间。铁水输送采用320吨鱼雷式混铁车。高炉煤气灰、垃圾、废铁的… 2. 炼钢 炼钢就是把原料(铁水)里过多的碳及硫、磷等杂质去掉并加入适量的合金成分。 最早的炼钢方法出现在1740 年，将生铁装入坩锅中，用火焰加热溶化炉料，之后将溶化的炉料浇铸成钢锭。1856 年，英国人亨利-贝塞麦发明了酸性空气底吹转炉炼钢法，第一次解决了铁水直接冶炼钢水的难题，从而使钢的质量得到提高，但此法不能脱硫，目前己被淘汰。
钢铁生产工艺主要包括：炼铁、炼钢、轧钢等流程。 （1）炼铁：就是把烧结矿和块矿中的铁还原出来的过程。焦炭、烧结矿、块矿连同少量的石灰石、一起送入高炉中冶炼成液态生铁（铁水），然后送往炼钢厂作为炼钢的原料。 （2）炼钢：是把原料（铁水和废钢等）里过多的碳及硫、磷等杂质去掉并加入适量的合金成分。 （3）连铸：将钢水经中间罐连续注入用水冷却的结晶器里，凝成坯壳后，从结晶器以稳定的速度拉出，再经喷水冷却，待全部凝固后，切成指定长度的连铸坯。 （4）轧钢：连铸出来的钢锭和连铸坯以热轧方式在不同的轧钢机轧制成各类钢材，形成产品。 炼钢工艺总流程图
炼焦生产流程：炼焦作业是将焦煤经混合，破碎后加入炼焦炉内经干馏后产生热焦碳及粗焦炉气之制程。
烧结生产流程：烧结作业系将粉铁矿，各类助熔剂及细焦炭经由混拌、造粒后，经由布料系统加入烧结机，由点火炉点燃细焦炭，经由抽气风车抽风完成烧结反应，高热之烧结矿经破碎冷却、筛选后，送往高炉作为冶炼铁水之主要原料。 高炉生产流程：高炉作业是将铁矿石、焦炭及助熔剂由高炉顶部加入炉内，再由炉下部鼓风嘴鼓入高温热风，产生还原气体，还原铁矿石，产生熔融铁水与熔渣之炼铁制程。 转炉生产流程：炼钢厂先将熔铣送前处理站作脱硫脱磷处理，经转炉吹炼后，再依订单钢种特性及品质需求，送二次精炼处理站(RH真空脱气处理站、Ladle Injection盛桶吹射处理站、VOD真空吹氧脱碳处理站、STN搅拌站等)进行各种处理，调整钢液成份，最后送大钢胚及扁钢胚连续铸造机，浇铸成红热钢胚半成品，经检验、研磨或烧除表面缺陷，或直接送下游轧制成条钢、线材、钢板、钢卷及钢片等成品。
编号：AQ-Lw-01468 ( 安全论文) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 浅谈炉外精炼技术在铸钢生产 中的应用 Application of secondary refining technology in cast steel production
浅谈炉外精炼技术在铸钢生产中的 应用 备注：加强安全教育培训，是确保企业生产安全的重要举措，也是培育安全生产文化之路。安全事故的发生， 除了员工安全意识淡薄是其根源外，还有一个重要的原因是员工的自觉安全行为规范缺失、自我防范能力不强。 铸造生产要经过十分复杂的工艺过程。只要其中某一道工序或某一个过程失误，均会造成铸造缺陷。当然，同一类缺陷由于场合和零件的不同，往往有不同的形成原因。常言道“三分冶炼，七分铸造”。钢液质量与铸件的质量密切相关。本文中，主要论述如何通过炉外精炼技术为铸造生产提供优质的钢液。 1.炉外精炼技术简介 20世纪炼钢技术中的革新，主要是纯氧顶吹转炉炼钢法和连续铸钢法。由于这些实用技术的采用，炼钢生产率飞速提高。炉外精炼技术是设置在转炉和连续铸钢间的连接工序，这一技术的实用化，大大提高并完善亨利贝塞麦发明的液态炼钢法。要提高铸钢生产的质量和产量，同样离不开冶金冶炼技术的发展。炉外精炼技术就是
铸件生产中的适用技术之一。 1.1炉外精炼技术的功能①脱氢、②脱氧、③脱碳、④脱硫、⑤非金属夹杂物的形态控制、⑥成分调整(添加合金)、⑦钢液成分及温度的微调及均匀化、⑧脱氮、⑨脱磷。针对上述功能，衍生出LF法、VD法、VOD法、RH法、SKF’法等炉外精炼设备。但对于各生产厂家具体使用哪种精炼设备，他们会综合考虑冶炼的钢种、生产量、粗／精炼的组合等，选择最适合的炉外精练法。 1.2电炉加钢包精炼炉双联工艺法简介目前，电弧炉炼钢是铸钢件生产中最广泛的炼钢方法之一。这种方法是利用电弧产生的高温和热能熔化固体炉料，实现冶炼的目的。在电弧炉炼钢中为了清除钢液中的气体和夹杂物，通常通过脱碳反应形成钢液沸腾，对钢液激烈氧化。在下一步为了去除钢液中残余的氧，又需要对钢液进行脱氧，因此产生大量的夹杂物，这是电弧炉炼钢难以解决的矛盾。为了解决这一问题，经过冶金工作者多年努力，摸索出双联工艺法方案。即将原电弧炉炼钢的两大期——氧化期及还原期分别放在电弧炉和钢包精炼中进行，各自独立操作，以达到提高钢液的冶炼质
专题 中国电弧炉炼钢的现状及发展趋势 （，，） 摘要：本文阐述了中国电弧炉炼钢技术的现状，并在阐述中国近年电弧炉炼钢的发展变化及存在的问题的基础上，提出了中国电弧炉炼钢发展要注意的问题及发展趋势。 关键词：电弧炉，不锈钢，产业现状，发展趋势 China electric arc furnace steelmaking status and development trend Abstract：This paper describes the status of Chinese electric arc furnace steelmaking technologies and expounded China's development and changes in recent years, electric arc furnace steelmaking and problems, based on the proposed China should pay attention to the development of electric arc furnace steelmaking problems and trends. Key Words：EAF，steel，present status，development trends 0 引言 电弧炉（electric arc furnace）利用电极电弧产生的高温熔炼矿石和金属的电炉。气体放电形成电弧时能量很集中，弧区温度在3000℃以上。对于熔炼金属，电弧炉比其他炼钢炉工艺灵活性大，能有效地除去硫、磷等杂质，炉温容易控制，设备占地面积小，适于优质合金钢的熔炼。 通过金属电极或非金属电极产生电弧加热的工业炉叫做电弧炉。电弧炉按电弧形式可分为三相电弧炉、自耗电弧炉、单相电弧炉和电阻电弧炉等类型。电弧炼钢炉的
连铸工艺流程介绍 将高温钢水浇注到一个个的钢锭模内，而是将高温钢水连续不断地浇到一个或几个用强制水冷带有“活底”(叫引锭头）的铜模内（叫结晶器),钢水很快与“活底”凝结在一起,待钢水凝固成一定厚度的坯壳后，就从铜模的下端拉出“活底”，这样已凝固成一定厚度的铸坯就会连续地从水冷结晶器内被拉出来，在二次冷却区继续喷水冷却。带有液芯的铸坯,一边走一边凝固，直到完全凝固。待铸坯完全凝固后,用氧气切割机或剪切机把铸坯切成一定尺寸的钢坯。这种把高温钢水直接浇注成钢坯的新工艺，就叫连续铸钢。
【导读】:转炉生产出来的钢水经过精炼炉精炼以后，需要将钢水铸造成不同类型、不同规格的钢坯。连铸工段就是将精炼后的钢水连续铸造成钢坯的生产工序，主要设备包括回转台、中间包,结晶器、拉矫机等。本专题将详细介绍转炉（以及电炉）炼钢生产的工艺流程,主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。由于时间的仓促和编辑水平有限，专题中难免出现遗漏或错误的地方，欢迎大家补充指正。? 连铸的目的: 将钢水铸造成钢坯。?将装有精炼好钢水的钢包运至回转台,回转台转动到浇注位置后,将钢水注入中间包,中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一,它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用,将结晶器内的铸件拉出,经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。?连铸钢水的准备 一、连铸钢水的温度要求: 钢水温度过高的危害:①出结晶器坯壳薄，容易漏钢；②耐火材料侵蚀加快，易导致铸流失控,降低浇铸安全性；③增加非金属夹杂，影响板坯内在质量；④铸坯柱状晶发达;⑤中心偏析加重，易产生中心线裂纹。 钢水温度过低的危害：①容易发生水口堵塞,浇铸中断;②连铸表面容易产生结疱、夹渣、裂纹等缺陷; ③非金属夹杂不易上浮，影响铸坯内在质量。 二、钢水在钢包中的温度控制: 根据冶炼钢种严格控制出钢温度，使其在较窄的范围内变化;其次,要最大限度地减少从出钢、钢包中、钢包运送途中及进入中间包的整个过程中的温降。 实际生产中需采取在钢包内调整钢水温度的措施： 1）钢包吹氩调温 2)加废钢调温 ３）在钢包中加热钢水技术 4）钢水包的保温 中间包钢水温度的控制
我国电炉炼钢的发展现状与前景 现代炼钢流程主要是转炉流程和电炉流程。2004年世界粗钢产量达10.548亿t，其中转炉钢66452万t，占63%，电炉钢35652万t，占33.8%。我国钢产量27470万t，其中转炉钢23271万t，占85.72%，电炉钢4167.1万t，仅占15.17%。 笔者在此分析了我国不同时期电炉钢比例逐年下降的原因，讨论了为什么要重视电炉钢的发展，指出了在目前我国废钢资源及电力紧缺的条件下，发展电炉炼钢的方法及技术措施，认为目前应考虑对发展我国现代电炉炼钢的第二轮投资。 国外电炉炼钢的发展情况 自上世纪中叶至今，尽管转炉炼钢技术取得了长足的进步。但世界电炉钢比例不断增长，从1950年的7.3％增长到2004年的33.8％。 电炉钢比例的增长，主要是由于跟高炉转炉长流程相比，电炉炼钢具有固定投资小，消耗铁矿石，焦炭，水等资源少，占地面积小，可比能耗低，对环境污染少，工厂可接近资源产地及市场，启动及停炉灵活等优点，符合全球可持续发展要求。 本世纪前四年，世界上年产钢500万吨以上的主要产钢国家各国粗钢产量稳步增长，电炉钢比例不同国家有增有减，总体上有所降低，从2001年至2003年电炉钢的比例从35%下降至33.1%。2004年虽然粗钢产量增长迅速，但世界电炉钢比例从33.1%上升至33.8%。我国现代电炉炼钢的发展情况 我国现代电炉炼钢始于1993年原冶金部和上海市在上海召开的“当代电炉流程和电炉工程问题研讨会”（以下简称第一次上海会议）。由于各级政府部门引导，支持钢铁企业进行了对现代电炉流程的一轮投资，依靠引进国外现代电炉流程先进技术，在我国建成了一批“三位一体”或“四位一体”的先进电炉流程。 从1993年至今，我国电炉钢生产的发展可分为三个阶段。 在1993年至2000年这一阶段，我国电炉钢产量在1800~2000万t波动，电炉钢比例逐年下降，从23.2%下降至15.7%。这是由于一方面淘汰了大量落后的小电炉，使得我国电炉钢产量下降，另一方面新投产的大电炉产量还是不够高，致使电炉钢产量在一个水平线上波动，另外由于转炉钢产量的迅速增长，电炉钢产量增长比较慢，致使电炉钢比例下降，但这也正好说明“第一次上海会议”的意义及影响，如果没有1993年的“第一次上海会议”，在小电炉大量被淘汰的情况下，2000年我国电炉钢的比例恐怕还会低很多。 从2000年至2003年，在世界电炉钢比例有所下降的同时，我国电炉钢比例却走出了低谷有所回升。从2000年的15.7％上升到2003年的17.6％。电炉钢比例回升说明在这一阶段，虽然全国钢产量迅速增长，但电炉钢增长的速度比钢总量增长的速度更快。 在2001-2003年间，我国钢生产迅速发展，年增长速率达20~22%，远高于世界同期增长速度。电炉钢增长速度更高，达27-28%，电炉钢比例回升了约2个百分点。
电弧炉炼钢的原理和工艺的详细过程 最佳答案 工艺一般都是老三期干法可分为熔化期氧化期还原期 原理：电炉练刚．电炉练钢是利用电能来作热源进行冶炼． 常用的电路有电弧炉和感应炉两种，而电弧炉练钢占电炉练钢产量的决大部分．一般所说电炉就是指电弧炉． 电炉可全部用废钢做为金属原料，可冶炼力学性能和化学成分要求严格的钢，如特殊工具钢，航空用钢和不锈刚等． 电炉按所有的炉衬分为酸性和碱性两种．目前主要用碱性电炉，这种炉子可以有效地祛除钢中的硫，这是其他练钢方法所及的．随着世界钢铁生产的发展，电炉钢的比例不断提高，目前占世界钢产量的30％左右，尤其以电路－连铸－连扎为特点的电炉短流程工艺的确立，使电炉钢得到了很大的发展．世界上近年来发展的新型电炉主要有超功率电炉，直流电路，双壳电炉，坚炉电炉
等．随着炉外精练工艺的发展，电炉作为初练炉的功能更加突出．电炉－精练炉的联合超作，使电炉的冶炼周期大大缩短，有生产节奏转炉化的趋势，生产效率大大提高．（累啊～～本人就是电炉练钢的本质料全部来源书） 电弧炉熔炼 （1）电弧炉构造及工作原理 电弧炉熔炼是利用石墨电极与铁料（铁液）之间产生电弧所发生的热量来熔化铁料和使铁液进行过热的。生产上普遍使用的是三相电弧炉，其炉体部分的构造示于图1。在电弧炉熔炼过程中，当铁料熔清后，进一步地提高温度及调整化学成分的冶炼操作是在熔渣覆盖铁液的条件下进行。电弧炉依照炉渣和炉衬耐火材料的性质而分为酸性和碱性两种。碱性电弧炉具有脱硫和脱磷的能力。 （2）弧炉熔炼的优缺点及其应用
电弧炉熔炼的优点是熔化固体炉料的 能力强，而且铁液是在熔渣覆盖条件下进行过热和调整化学成分的，故在一定程度上能避免铁液吸气和元素的氧化。这为熔炼低碳铸铁和合金铸铁创造了良好的条件。电弧炉的缺点是耗电能多，从熔化的角度看不如冲天炉经济，故铸铁生产上常采用冲天一电弧炉双联法熔炼。由于碱性电弧炉衬耐急冷急热性差，在间歇式熔炼条件下，炉衬寿命短，导致熔炼成本高，故多采用酸性电弧炉与冲天炉相配合。 图三相电弧炉体剖面简图
我国电弧炉炼钢发展现状 1 中国电弧炉炼钢产量持续增长 2003年我国电炉钢产量占比最高达17.6%，2016年占比下滑到最低点7.3%，产量仅为5884万吨。2003年我国粗钢产量为2.22亿吨，2016年增加到8.08亿吨，主要是由于转炉钢产量的提高。 造成电炉钢产量比例低的原因是电炉炼钢成本方面的竞争力低于转炉炼钢。主要原因是2003-2016年间，①国内废钢资源的供应紧张，废钢使用成本高；②工业电价偏高，造成电炉炼钢铁水兑入比例持续升高，甚至出现了不用废钢的全铁水电炉转炉化冶炼方式，不能充分发挥电弧炉炼钢在资源能源节约、环境友好方面的优势；③由于炉外精炼技术的完善，一些原来由电炉流程生产的轴承钢、齿轮钢以及不锈钢等传统特钢产品，转炉流程占了大部分产量，电炉炼钢除在铸造行业及高合金钢生产领域仍占一定地位外，生产特钢的优势明显下降，严重阻碍了电弧炉炼钢产量及技术在中国的发展。 2017年国家大力淘汰中频炉“地条钢”产能1.2亿吨，落后钢铁产能500 0万吨，废钢量达1.4亿吨，废钢资源以及电力供应情况得到改善。同时，对钢铁行业节能减排及加强环保督察等工作的日益重视，不少电炉生产企业积极复产或部分企业新上电弧炉，为中国电炉炼钢的发展提供了机遇。2017年我国
电炉钢产量约7750万吨，2018年全国电炉钢产量将继续增加，具有明确计划投产的电弧炉产能合计1560万吨左右，再加上2017年新建和复产产能的完全释放、老电弧炉的技改、产能利用率的提升，增量有可能超过3000万吨。 据统计，2018年上半年中国电炉钢产量累计约为5183.2万吨，所占比例为11.9%，预计2018年全年产量有望达到1亿吨。目前，还有56座电炉计划2018-2023年投产，产能约4700万吨。预计2025年中国废钢产生量将达2.8亿吨，巨大的废钢资源量，必然促进以废钢为主要原料的电弧炉炼钢产量的提高和技术的发展，预计2025年电弧炉生产的粗钢产量占比将达到20%-25%。 2 电弧炉所用原燃料结构 2.1 电弧炉所用的金属料 废钢是电弧炉冶炼的最主要原料。废钢资源不足是影响电弧炉炼钢发展的主要原因。废钢来源一般有三个方面，即钢铁企业在生产过程中的自产废钢、工矿企业在生产过程中的加工废钢、社会（生产、生活、国防等）废弃钢铁材料（包括拆旧废钢如：报废汽车、舰船、钢结构桥梁与建筑钢等）。由于技术的进步，前两个原因产生的废钢量下降，社会废钢量不断增加。由于社会废钢重复使用或含有较多量的Cu、Sn、As、Pb等不易去除的有害元素，造成一些有害元素在钢中富集，废钢质量下降。为了解决废钢短缺及质量下降的问题，必须开发废钢替代品。目前，主要的废钢替代品有：铁水（生铁）、直接还原铁（DRI）、脱碳粒铁、碳化铁、复合金属料等。 2.1.1 铁水（生铁）
【导读】：转炉炼钢是把氧气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。归纳为：“四脱”（碳、氧、磷和硫），“二去”（去气和去夹杂），“二调整”（成分和温度）。采用的主要技术手段为：供氧，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作。本专题将详细介绍转炉炼钢生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。由于时间的仓促和编辑水平有限，专题中难免出现遗漏或错误的地方，欢迎大家补充指正。 转炉冶炼目的：将生铁里的碳及其它杂质（如：硅、锰）等氧化，产出比铁的物理、化学性能与力学性能更好的钢。 【相关信息】钢与生铁的区别：首先是碳的含量，理论上一般把碳含量小于2.11%称之钢，它的熔点在1450-1500℃，而生铁的熔点在1100-1200℃。在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体，随着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲击韧性降低。钢具有很好的物理、化学性能与力学性能，可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，其用途十分广泛。 转炉冶炼原理简介： 转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。当磷与硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果氧气是从炉底吹入，那就是底吹转炉；氧气从顶部吹入，就是顶吹转炉。 转炉冶炼工艺流程简介：
1 炼钢工艺发展概述 亨利·贝塞麦于1855年发明了酸性空气底吹转炉炼钢法,首次解决了用铁水冶炼液态钢的问题，使得炼钢生产的质量、产量实现了跨越性质的提高。相隔10年之后，法国人马丁利用蓄热池原理发明了平炉炼钢法。由于平炉炼钢法适应于各种原材料条件（铁水和废钢可用任何比例），平炉炼钢法长期占居炼钢工艺主导地位，平炉钢占全世界总产钢量的80%以上。湘钢在1999年以前一直处于这种局面：平炉—→模铸—→初轧开坯—→模列式轧机—→普通线材，采用多火成材工艺，成本消耗偏高，多项技术经济指标在全国冶金行业内排名一直靠后。 1940年代，大型空气分离机问世后，能够提供高纯度、大量廉价的氧气，随后诞生了氧气顶吹转炉。1952年在奥地利林茨城和1953年在多纳维茨城先后建成了30吨的转炉车间并投入工业生产。由于转炉生产率高，成本低，质量较高，投资低于平炉，便于实现自动化，因此在世界上发展迅速，并逐步取代了平炉。 回顾二炼钢厂自1996年8月1#转炉投产以来的发展进程及其对于湘钢的生存环境所带来的影响，也印证了这一规律。 自从20世纪开始发展电炉炼钢，该工艺长期以来一直作为熔炼特殊钢和高合金钢的方法。由于质量要求很高和市场需求巨大，伴随电力工业技术进步和供电能力提高，采用超高功率电弧炉和炉外精炼技术已经成为国内外应用日益广泛的冶金生产方式。我国电力建设的大发展，电弧炉炼钢工艺也将逐步改变其目前状况。 氧气转炉炼钢工艺已成为目前世界上最为主要的炼钢方法，即使到21世纪的前期，转炉钢的生产比例仍将保持在60～70%。回顾50年氧气转炉炼钢发展史，可以划分为三个发展时期：
转炉大型化时期（1950～1970年） 这一历史时期，以转炉大型化为技术核心，逐步完善转炉炼钢工艺与设备。先后开发出大型转炉设计制造技术、OG除尘与煤气回收技术、计算机自动与副枪动态控制技术、镁碳砖综合砌炉与喷补挂渣等护炉技术，转炉炉龄达到2000炉。 转炉技术完善化时期（1970～1990年） 这一时期，由于连铸技术的迅速发展，出现了全连铸的炼钢车间。中国于1972年在重庆钢铁公司投产了第一台用于工业化生产的板坯连铸机。随着对转炉炼钢的稳定和终点控制的准确性等要求越来越高，为了改善转炉吹炼后期钢渣反应远离平衡，实现平稳吹炼的目标，综合顶吹、底吹转炉的优点，研究开发出各种顶底复合吹炼工艺，在全世界迅速推广。这一时期，转炉炉龄达到5000炉。 转炉综合优化时期（1990～2010年） 这一时期，社会对洁净钢的生产需求日益增加，迫切要求建立一种全新的、能大规模廉价生产洁净钢的质量保证体系。围绕洁净钢生产，研究开发出铁水“三脱”预处理（脱硫、脱磷、脱硅）高效转炉生产，全自动吹炼控制与长寿炉龄（主要技术核心为溅渣护炉）等重大新工艺技术。这一时期，转炉炉龄普遍超过10000炉（目前国内最好水平为武钢二炼钢炉龄突破30000炉）。湘钢转炉炉龄业已超过18000炉，居于国内同行业指标前列。 近终型连铸技术及铸坯热送装技术的深入开发，形成了更为紧凑、高效的炼钢—轧钢短流程生产线，使联合企业逐步走向一个炼钢厂的生产体制，降低投资成本和生产成本，大幅度提高了生产效率。 ★思考点 1、转炉炼钢工艺发展的主要历程。 2、铁水预处理的作用与效能。
炼钢工艺流程 1炼钢厂简介 炼钢厂主要将铁水冶炼成钢水，再经连铸机浇铸成合格铸坯。现有5座转炉，5台连铸机，年设计生产能力为500万吨，现年生产钢坯400万吨。其中炼钢一分厂年生产能力达到240万吨；炼钢二厂年生产能力为160万吨。 2炼钢的基本任务 钢是以Fe为基体并由C、Si、Mn、P、S等元素以及微量非金属夹杂物共同组成的合金。 炼钢的基本任务包括：脱碳、脱磷、脱硫、脱氧去除有害气体和夹杂，提高温度，调整成分，炼钢过程通过供氧造渣，加合金，搅拌升温等手段完成炼钢基本任务，“四脱两去两调整”。 3氧气转炉吹炼过程 氧气顶吹转炉的吹氧时间仅仅是十分钟，在这短短的时间内要完成造渣，脱碳、脱磷、脱硫、去气，去除非金属夹杂物及升温等基本任务。 由于使用的铁水成分和所炼钢种的不同，吹炼工艺也有所区别。氧气顶吹转炉炼钢的吹炼过程，根据一炉钢吹炼过程中金属成分，炉渣成分，熔池温度的变化规律，吹炼过程大致可以分为以下3个阶段： （1）吹炼前期。（2）吹炼中期。（3）终点控制。 炼好钢必须抓住各阶段的关键，精心操作，才能达到优质、高产、低耗、长寿的目标。 3.1装入制度 装入制度是保证转炉具有一定的金属熔池深度，确定合理的装入数量，合适的铁水废钢比例。 3.1.1装入量的确定 装入量是指转炉冶炼中每炉次装入的金属料总重量，它主要包括铁水和废钢量。目前国内外装入制度大体上有三种方式： （1）定深装入；（2）分阶段定量装入；（3）定量装入 3.2.2装入次序 目前永钢的操作顺序为，钢水倒完后进行溅渣护炉溅渣完后装入废钢，然后兑入铁水。 为了维护炉衬，减少废钢对炉衬的冲击，装料次序也可以先兑铁水，后装废钢。若采用炉渣预热废钢，则先加废钢，再倒渣，然后兑铁水。如果采用炉内留渣操作，则先加部分石灰，再装废钢，最后兑铁水。
第五章电弧炉炼钢 5.1电弧炉炼钢概述 电弧炉（简称EAF）炼钢是以电能作为热源的炼钢方法，它是靠电极和炉料间放电产生的电弧，使电能在弧光中转变为热能，并借助电弧辐射和电弧的直接作用加热并熔化金属炉料和炉渣，冶炼出各种成分合格的钢和合金的一种炼钢方法。图5.1是电弧炉炼钢过程示意图。 图5.1是电弧炉炼钢过程示意图 电弧炉炼钢的特点为[1]： (1)电能为热源，避免燃烧燃料对钢液污染，热效率高，可达65%以上； (2)冶炼熔池温度高且容易控制，满足冶炼不同钢种的要求； (3)电热转换，输入熔池的功率容易调节，因而容易实现熔池加热制度自动化，操作方便； (4) 电弧炉炼钢可以消纳废钢，是一种铁资源回收再利用过程，也是一种处理污染的环保技术 。相当于是钢铁工业和社会废钢的回收工具。 由于钢铁良好的可再生性及环境、资源和能源等方面日益苛刻的要求，使得尽可能多的利用废钢成为国际趋势。废钢如得不到有效的回收和利用，将成为巨大的潜在环境污染源，有些甚至可能对水质、土壤等构成严重威胁。大量锈蚀的钢铁废料，不但造成资源的浪费，也将造成严重的粉尘污染。废钢的堆积本身也给环境带来不利影响。
(5)炼钢过程的烟气污染和噪声污染容易控制； (6)设备简单，炼钢流程短，占地少，投资省、建厂快，生产灵活。 钢铁工业产生的大量固体钢制品若不认真对待，将是巨大的潜在环境污染源， 有些甚至可能对水质、土壤等构成严重威胁。 当今钢铁生产可分为“从矿石到钢材”和“从废钢到钢材”两大流程。相对 于钢铁联合企业中以高炉—转炉炼钢为代表的常规流程而言，以废钢为主要原料的 电弧炉炼钢生产线具有工序少、投资低和建设周期短的特点，因而被称为短流程。 近年来，短流程更特指那些电弧炉炼钢与连铸—连轧相结合的紧凑式生产流程。由 最近的统计将两种流程作一比较(见表5.1)，可见在投资、效率和环保等方面, 以电 弧炉为代表的短流程炼钢具有明显的优越性。 表5.1 高炉—转炉炼钢和电弧炉炼钢两大流程的比较[ 1 -3 ] 类别高炉—转炉流程电弧炉流程投资，美元/吨钢 1000 —1500500 — 800 从原料到钢水的能耗，标煤/吨钢703.17 213.73 从原料到成品材的运输力需求，吨/吨钢15.8 9.48 二氧化碳排放公斤/吨钢 2000 —3000800 5.2电弧炉炼钢技术的发展 钢铁冶金的本质是高温化学反应，因而冶金中传统的能源是基于碳－氧反应的 化学能，电弧炉炼钢所使用的能源以电能为主。 电能具有清洁、高效、方便、种种优越的特性，是工业化发展的优选能源。 19世纪中叶以后，各种大规模实现电－热转换的冶炼装置陆续出现：1879年 William Siemens首先进行了使用电能熔化钢铁炉料的研究，1889年出现了普通感 应炼钢炉，1900年法国人P.L.T.Heroult设计的第一台炼钢电弧炉投入生产。从 此，电弧炉炼钢在近一百年中得到了长足的发展，已成为最重要的炼钢方法之一 [2-5]。 20世纪以来世界总钢产量、电炉钢产量和电炉钢所占百分比的变化列于图 5.2，可以看出： （1）五十年代前电炉钢占百分比很低，是一类特殊的炼钢方法。 （2）五十年代以后，电炉钢得到迅速发展，1950～1990年间世界电炉钢总