让洁净钢更洁净
我们一直在努力

电炉炼钢工艺概论1

0 绪论

钢铁材料是人类所使用的最主要的结构材料和最主要的功能材料,尤其是钢,更是被广泛应用于石油、化工、航天航空、交通运输、农业、国防等许多重要领域,人们的日常生活也离不开钢。

钢是碳、硅、锰及其他元素在铁中的固溶体。钢与生铁的区别首先是在碳的含量中得到体现,理论上把碳含量小于2.11%的铁碳合金称之为钢,它的熔点为1450~1500℃;碳含量大于2.11%的铁碳合金称之为生铁,它的熔点为1100~1200℃。在钢中,碳元素和铁元素形成Fe3C固溶体,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。由于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,所以用途十分广泛,而且用途不同对钢的性能要求也不同,从而对钢的品种也提出了不同的要求。

钢中存在的非铁元素可大致分为两大类:碳、硅、锰等是用以改善钢的性能,以满足工程材料要求的有益元素;另一类如磷、硫、氧、氢、氮等,是从炉料或大气中进入钢中的,它们的存在会使大部分钢的性能变坏。炼钢的工艺过程就是将铁水(或生铁)、废钢铁、直接还原铁经加热、熔化,通过化学反应去除金属液中的有害杂质元素,配加合金调整化学成分达到规定要求,最后浇铸成半成品—铸坯(锭)的过程。

钢的生产历史,也是近代工业的发展历史。从1740年英国人亨茨曼(B.Huntsman)发明了坩埚炼钢法,到1856年英国人亨利•贝塞麦(H.Bessemer)发明的空气酸性底吹转炉炼钢法—贝塞麦法,再到1865年德国人马丁(Mar Tin)发明的酸性平炉炼钢法—马丁炉法,直到1899年法国人埃鲁(P.L.T.Héroult)发明的三相电极电弧炉炼钢法。各种炼钢法相继的出现,带动了整个工业技术的发展,而相关产业的发展又更加促进了炼钢技术的进步。应运而生的氧气转炉炼钢技术、连续铸钢技术、超高功率电弧炉炼钢技术、炉外精炼技术等,推动了炼钢工业业在产品、工艺、设备上的更新换代,使得炼钢技术在二战结束后得到了前所未有的高速发展。进入21世纪的炼钢工艺和设备日趋完善,钢的产量大幅度提高,钢的质量不断改善,现代炼钢工业正朝着高效、低耗、清洁、优质的方向健康发展。

近代炼钢工艺主要有转炉炼钢工艺、平炉炼钢工艺和电炉炼钢工艺。到上个世纪末,平炉炼钢工艺已基本被淘汰,则现代炼钢工艺主要有转炉炼钢工艺和电炉炼钢工艺。

转炉炼钢工艺和电炉炼钢工艺通常被分别描述为“从矿石到钢”的长流程工艺和“从废钢到钢”的短流程工艺,典型的长流程和短流程炼钢工艺见图0.1。

长流程:

铁矿石(烧结矿和球团矿)→高炉→铁水预处理→氧气转炉→炉外精练→连铸机(模铸)→铸坯(锭)

短流程:

废钢铁、生铁或铁水以及直接还原铁→电弧炉→炉外精练→连铸机(模铸)→铸坯(锭)

图0.1 典型的长流程和短流程炼钢工艺

上述两大炼钢流程的特点比较见表0.1。

从上表比较可以看出:短流程炼钢工艺在投资、效率、环保以及工艺灵活性等方面具有明显的优势,而在钢的纯净度控制方面略逊于长流程工艺。

 

表0.1 长流程和短流程炼钢工艺的特点比较

工序名称 短流程 长流程
投资(美元/吨钢) 500~800 1000~1500
劳动生产率(吨钢/人·年) 1000~3000 600~800
建设周期(年) 1~1.5 4
从原料到钢水的能耗(kg标煤/吨钢) 213.73 703.17
二氧化碳排放(kg/吨钢) 800 2000~3000
炼钢能源 电能+化学能 化学能
炼钢工序能耗(kg标煤/吨钢) 220~250 ~0
炉外精炼 LF/VD RH
炼钢温度控制 容易 较容易
[C] 较高 极低
[N] 较高
[O] 极低 极低
钢中残余元素 较高
炼钢工艺柔性 非常灵活 灵活
炼钢合金化能力 较弱

 

 

 

 

赞(0) 打赏
未经允许不得转载:洁净钢专家网 » 电炉炼钢工艺概论1
分享到: 更多 (0)

评论 抢沙发

  • 昵称 (必填)
  • 邮箱 (必填)
  • 网址

为我国炼钢事业添砖加瓦

联系我们夹杂物网