电弧炉炼钢

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

产量增长近17倍。电炉钢所占百分比也由6.5％增至27.5％。

（3）九十年代以来，世界电炉钢保持高速发展，1990～1998年间世界电炉钢年产量增加5123万吨，电炉钢占百分比增长至33.9％。

电弧炉炼钢发展过程中，经历了普通功率电弧炉→高功率电弧炉→超高功率电弧炉。其冶金功能也发生了革命性的变化，其功能由传统的“三期操作”[1]发展为只提供初炼钢水的“二期操作”。

5.2.1现代炼钢流程冶炼工序的功能演变

随着炼钢技术的进步，传统转炉和电炉的功能在发生转变：现代转炉的功能逐步演变为快速高效脱碳器、快速升温器、能量转换器和优化脱磷器[1]；现代电炉的功能演变为[1]：

（1）快速废钢熔化

现代电弧炉冶炼的一个重要特征是冶炼周期大大缩短，已达到35~45min，与同容量转炉冶炼周期相当，可满足高效连铸多炉连浇的节奏要求，成为了一个废钢快速熔化装置。

（2）熔池快速升温

电炉原料中的废钢和生铁熔化后，为满足出钢温度要求，熔池快速升温，现代电炉成为了一个快速升温装置。

（3）能量转换

现代电弧炉的能源结构包括电能、化学能和物理热。为缩短冶炼周期，必须充分利用变压器功率，增加电能输入；增加化学能和物理热，在一定的冶炼周期条件下，三种能量可以互相转换。在电力紧缺，价格高的地区，可以增加化学热和物理热的比例。采用废气预热炉料技术，可以增加物理热，减少电能的输入。原料中高配碳，生铁成为主要原料之一，加铁水是最好的生铁预热方式，可以增加化学热和物理热。现代电炉成为了一个很好的能量转换装置。

（4）高效脱碳脱磷

为了缩短冶炼周期，以满足高效连铸节奏的要求，强化供氧，脱碳速度快，在废钢融化和升温过程中，电弧炉冶炼具有良好的脱磷条件，现代电弧炉成为了一个高效脱碳脱磷装置。

（5）废弃塑料、轮胎等回收

现代转炉流程的焦炉、高炉工序可以回收部分废弃塑料；现代电炉流程也可能具有废弃塑料、轮胎等的回收功能且成本较低。

如上所述，转炉和电炉的功能已演变为基本相近，只是由于炉型不同，原料成分（主要是C、P）不同，在脱碳量、脱碳速度和脱磷要求方面有所不同，从而工艺有所差别。

5.2.2电弧炉炼钢工艺的进步

传统的电弧炉炼钢操作集炉料熔化、钢液精炼和合金化于同一熔池内，包括熔化期、氧化期和还原期。在电弧炉内既要完成熔化、脱磷、脱碳、升温，又要进行脱氧、脱硫、去气、去除夹杂物、合金化以及温度、成分的调整，因而冶炼周期长。这既难以保证对钢材越来越严格的质量要求，又限制了电弧炉炼钢生产率的提高。现代电弧炉炼钢工艺只保留了熔化、升温和必要的精炼操作，如脱磷、脱碳，而把其余的精炼过程均移到二次精炼工序中进行。电弧炉炼钢工艺上的改变，提高了电弧炉设备能力，使其能够以尽可能大的功率进行熔化、升温操作，而把只需要较低功率的操作转移到钢包精炼炉内进行。越来越完善的二次精炼技术，完全能满足钢液清洁度和严格的成分、温度控制的要求。

5.3现代电弧炉炼钢工艺过程

5.3.1原料

电弧炉炼钢使用的造渣材料、氧化剂等和转炉炼钢基本一样，但炼钢原料二者明显不同。转炉炼钢以铁水作为主要原料，电弧炉炼钢是以废钢作为主要原料。

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的拆旧废钢，如报废汽车、舰船、钢结构桥梁与建筑钢等。由于连铸技术的发展，连铸比不断提高，切头、切尾越来越少，每吨钢自产废钢大幅减少，钢厂内部回收废钢相应减少。

仅就电弧炉炼钢工序而言，废钢是基本原料，和其他冶炼工序一样，精料是首要的基础工作，废钢原料的鉴别、分类等管理工作和打包、剪切等预处理工作都是非常重要的。废钢铁是电炉的主要原料，电弧炉炼钢相当于钢铁工业的回收工具，它既回收从电弧炉流程返回的废钢，也回收从氧气转炉流程返回的废钢。这种现象，使得大型联合企业与小型钢厂形成一个闭环。为此，各个国家均把废钢铁视为宝贵资源。

电弧炉炼钢使用废钢原料的最大问题是金属残留元素，主要是残留的Ni，Cr，Mo等合金元素和Cu，Sn，Bi，Sd，Pb等有害元素。目前在电弧炉炼钢过程中，这些有害元素尚无有效方法去除，残留在钢材中造成种种危害，并在废钢循环再利用过程中不断积累。

目前采用的对策主要有：①加强废钢管理；②在废钢预加工过程中挑选或分离；

③冶炼过程配加其他铁源，稀释残留元素的浓度。

5.3.2补炉和装料

5.3.2.1补炉

炉衬寿命的长短是多炼钢、炼好钢、节约原材料、降低成本的关键问题。

炉衬是指炉壁、炉底和炉盖。寿命最低的是炉壁，它的工作条件最差，距电弧近，温度高，又受炉渣的严重浸蚀。

炉衬严重损坏或补炉镁砂未烧结而在往渣中上浮时，渣中MgO颗粒大量增加，渣的流动性变坏，延缓渣钢间的化学反应，钢中夹杂物增加，钢质严重降低。

炉衬一般由碱性材料组成，渣中的碱性氧化物（如CaO、MgO、MnO），对炉衬

浸蚀作用小，渣中的酸性氧化物如SiO

2、TiO

2

、ZrO

2

、P

2

O

5

等，对炉衬浸蚀作用大。

炉衬寿命主要与渣中SiO

2

含量有直接关系，一般在10～20%之间。

从补炉材料来分，有干补和湿补，干补时用镁砂MgO含量<78%或白云石（焙烧

过的）和焦油（碳氢化合物）作粘结剂；湿补用的粘结剂为卤水（MgCI

2·xH

2

O）或

水玻璃（Na

2SiO

4

·yH

2

O），常用于损坏严重或坡度大不易补的地方。沥青和镁砂的

配比约为1：10，卤水或水以玻璃或镁砂的用量以捏成团不松散为宜。

补炉时间因浸蚀的情况和炉子容量而定，一般为3～5分钟。

5.3.2.2装料

装料质量对电弧炉炼钢熔化时间、合金元素烧损和炉衬寿命都有很大影响。装料应做到快和密实，以缩短冶炼时间和减少热损失。

为了保证炉料熔化的顺利进行，必须装得密实。炉料分为大料、中料、小料、轻薄料，装料时按一定比例以便一次加入。图5.3是电弧炉炉顶装料图。

图5.3 电弧炉炉顶装料图

5.3.3炉料的熔化和钢液的氧化精炼

电弧炉炼钢首先需要快速熔化炉料，以便在氧化期和精炼期控制钢液的成份，去除有害的杂质磷、氢、氧和氮，并且去除钢中的非金属夹杂物。同时尽可能减少钢液吸收气体。

炉料熔化在整个电弧炉炼钢生产工艺中是很重要的时期。熔化时间占总冶炼时

间的50%左右，电能消耗占总耗电的2/3左右，所以加速炉料熔化是缩短熔化时间、提高产量、降低电耗和成本的关键。

炉料熔化操作：熔化操作主要是合理供电，适时吹氧和尽快造渣，以实现快速熔化炉料的目的。

合理供电：开始时供电电流小些，防止电弧向炉膛辐射大量的热，使炉顶局部损坏，当供电5～10分钟以后，电弧已埋入炉料，这时用大最大功率供电。

适时吹氧：吹氧是利用氧化反应的热加速熔化炉料，但吹氧过早，氧气和冷炉料起作用小，浪费了氧气。一般吹固体料时温度在950℃以上时为宜，这时氧和钢铁料的作用快，容易熔化。一般全固体炉料时，在熔化50%左右时吹氧为宜。

尽快造渣：覆盖在钢液面上的炉渣能稳定电弧的燃烧，减少钢液散失热量，减缓吸收氢和氮，去除钢液中的磷和硫，吸收上浮到钢液面上的夹杂，减少铁及元素的蒸发等。 5.3.3.1炉料的熔化

快速熔化和升温是当今电弧炉炼钢最重要的功能。电能是电弧炉熔化和升温的基本能源。熔化炉料时间的长短决定于熔化原材料需要的电能同每小时供给的电能这比，可用下式表示：

()

1

221

1P C P Q W Q W ???+==

η每小时供给的电能熔化原材料需要的电能

小时熔化时间 式中W 1：钢铁料质量，t；

W 2：渣料质量，t；

Q 1：熔化一吨钢铁料的电能消耗，约为340kWh，折合成热量为1.256×106kJ/吨废钢（3×105大卡/吨废钢）；

Q 2:熔化一吨渣料所需热量，约540kwh；

P:变压器功率，即炉料熔化时向炉内输入的平均功率，一般不大于变压器的额定功率；

C·η：功率因数cosψ和电效率η之积，称为实际输出系数，约为0.765～0.81。电效率是电能转化为真正用于熔化炉料的热量的分数；

P 1：单位时间的热损失，即熔化期内的平均电能损失。

从上式可以看出：炉料熔化时间决定于变压器每小时供给炉内电能。为缩短熔化期，应设法采用尽可能大的功率供电。减少热损失。

5.3.3.2钢液的氧化精炼

（1）钢液氧化精炼的目的

①去除钢液中的磷到规定的限度：在氧化精炼结束扒除氧化渣时，钢液中的磷含量低于钢种成份规定的含量。为了防止钢液在后续的还原精炼发生回磷、导致磷出格，要求氧化精炼控制的钢液磷含量低些。

②去除钢液中的气体（氢气和氮气）：在氧化结束时把溶解在钢液中的氢降到

0.0001～0.0002%范围，氮降低到0.004～0.006%范围。

③去除钢液中氧化物夹杂：利用氧化精炼过程中的钢液沸腾，去除大部分夹杂物，在钢液的氧化精炼可以去除75～90%的夹杂物。

④升高钢液温度：冶炼过程需要较高的温度。在氧化精炼过程，利用熔池沸腾搅拌作用，有利于钢液加热升温，把钢液温度升高到高于出钢温度10～20℃。

⑤调整钢液的碳含量：氧化脱碳使钢液沸腾，在氧化精炼结束出钢前，钢液含碳量需要考虑还原精炼加入铁合金，会增加钢水的碳含量。相反，在钢液碳含量低时可用喷粉增碳。

在氧化精炼时，钢液中的硅、锰、铬、钒等元素都进行氧化，含量都在降低，当钢液中残余硅、钒等含量高时使碳的氧化速度降低。

（2）脱碳和各项任务的关系

脱磷和脱碳的关系：脱磷和脱碳都是氧化反应，它们之间有共性，都需要氧。它们对氧的需要方面又有矛盾，在强制氧化钢液时可满足二者的要求。加铁矿石氧化钢液时，氧通过炉渣向钢液溶解。在钢、渣界面产生脱磷反应，C—O反应在熔池进行，产生的CO气泡沫使钢液沸腾并增大钢、渣界面积，加快了脱磷反应。在其他条件相同时增大熔池脱碳速度，能显著地提高脱磷反应速度。熔池脱碳速度和脱磷速度的关系见图5.4。

去气和脱碳的关系：脱碳时在熔池产生的CO气泡和钢液接触，此时溶解在钢液的氢和氮向CO气泡内扩散，并生成分子的H2和N2随气泡上浮进入炉气中，

脱碳过程去气反应为：

2[H]→H2

2[N] →N2

由于CO气泡中不含H2和N2，所以上述二个反应右边的压力等于零，反应向右自动进行。去气的速度和去气量直接和脱碳速度、脱碳量有关。

当钢液的去气速度大于炉气通过炉渣向钢液溶解气体的速度时，钢液去气，否则钢液吸气。熔池脱碳量和钢液氢含量的关系见图5.5。

脱碳量增大时去氢量增加，钢液中的氢、氮含量降低。

图5.4 熔池脱碳速度和脱磷速度的关系

去除钢中氧化物夹杂和熔池脱碳的关系：悬浮在钢液中的固体夹杂物，在氧化性的钢液中易形成2FeO·SiO2、2FeO·TiO2和2FeO·Al2O3等低熔点含氧化铁的大颗粒夹杂物，在沸腾的钢液中容易使夹杂物互相碰撞、聚积长大成大颗粒的夹杂物，上浮到炉渣中被炉渣吸收。

钢液升温和脱碳的关系：氧化期钢液升温比较容易，这是因为有强烈的熔池沸腾，能迅速将电弧下高温钢液搅拌到熔池底部，使温度均匀。氧化精炼中钢液上部和炉底的温差约5℃。熔池沸腾时炉渣呈泡沫状，电弧被其周围的泡沫状炉渣包围，炉渣吸收电弧热能的能力比静止渣面要大，有利于快速加热钢液。所以脱碳沸

腾为加热钢液创造良好的条件。近些年来，在钢液氧化精炼中，向渣中喷入碳粉，产生CO 气泡或吹入其它气体，造泡沫渣，强化供电加热，取得了良好的钢液升温效果。

5.3.3.3炉料熔化、钢液氧化精炼的主要物理化学反应

炉料装入电炉后，随着电弧加热和吹氧助熔的进行，炉料逐渐升高温度、开始熔化。伴随着炉料的升温和熔化，炉内会发生一些物理化学反应。 （1）钢液脱碳反应

熔池吹氧脱碳时的化学反应一般认为是放热反应:

氧溶解在钢液内：

)(117230][21

2放热焦耳?=?=H O O 氧气氧化铁液时：)(228239][][21

2放热焦耳液?=?=+H FeO Fe O

氧气氧化碳时：)(139629][21

2放热焦耳气?=?=+H CO C O

熔池脱碳反应速度的大小很大程度上决定于供氧速度。当吹氧速度一定，熔池碳含量小于0.2%时，脱碳速度明显降低，脱碳的耗氧量显著增加。这是因为钢液中的氧含量和渣中（FeO）含量相应增加，单位脱碳量的总耗氧量显著增加的缘故。

当钢液碳含量[C]>0.2%，熔池温度1600℃时，每吨钢去0.01%的碳需要0.14m 3

的氧气。碳含量和氧气消耗的关系如图5.6所示。当[C]<0.2％时熔池脱碳的实际氧消耗量显著增加，如[C]=0.1%时，去除0.01%的碳每吨钢液需氧0.84m 3。在生产条件下钢液温度为1550℃时，吹氧前的碳含量[C]和脱碳量Δ[C]与氧的单位消耗（m 3O 2/t）的关系如图5.7所示。 （2）钢液脱磷反应

生产实践表明，在熔化后期往炉内加入适当的矿石和石灰，有良好的去磷效果。在氧化期造较高碱度的强氧化性炉渣，流动性良好，并控制冶炼温度较低，氧化前期采用自动流渣和扒渣反应是钢渣界面反应，其反应式为：

2 [P]+5（FeO ）+4(CaO)=5[Fe]+(4CaO·P 2O 5)

?H=-45217焦耳/摩尔磷 2[P]+5[O]+4（CaO ）=(4CaO·P 2O 5)

?H=-724525焦耳/摩尔磷

脱磷反应是放热反应，熔池低温下有利于钢、渣间的脱磷反应。冶炼过程中要注意扒渣或自动流渣操作，将含（P 2O 5）炉渣流到炉外，防止钢液的回磷。

炼钢温度与钢液中的碳含量有关，高碳钢的冶炼温度低（熔点低），低碳钢液的熔点高，当熔池温度高于熔点50℃时，钢液就有较好的流动性，脱碳速度较高，对快速脱磷有利。

脱磷反应中，炉渣中（FeO ）和（CaO ）的含量是脱磷的重要条件，增加渣中（FeO ）、（CaO ）能加速脱磷。在钢液氧化精炼过程中，可以向熔池加入石灰和铁矿石，以弥补脱碳反应的氧消耗，保证钢液和炉渣有足够的氧化能力，所以渣中（FeO ）含量要始终保持较高的水平。冶炼中碳钢时，一般炉渣成分的控制范围见表5.2。炉渣碱度一般控制在2.5～3.5。

表5.2 电弧炉炼钢氧化渣成分 成分 CaO FeO SiO 2 MgO MnO Al 2O 3 %

40～45 10～20 10～15 8～10 5～7 1～2

渣量对去除钢液磷有很大的作用，在脱磷条件下，渣量越大去磷越多（但要考虑到操作条件，原材料消耗，电耗和冶炼时间，渣量不能过大）。在冶炼过程中炉渣碱度R 控制在2～4，原始磷[P]>0.030%，平衡时磷的分配系数Lp )]

[)

((P P 在50～60之间。

归纳起来，影响脱磷反应的因素有三：温度、炉渣碱度、氧化性和炉渣渣量。

5.3.4电弧炉炼钢炉料熔化、钢液氧化过程的主要操作

5.3.4.1吹氧

电弧炉炼钢过程中，吹氧对降低电耗、缩短冶炼时间有显著的效果，图 5.8示出不同吹氧量条件下氧气用量与电能的置换关系。

现代电弧炉采用留钢留渣操作，从冶炼一开始即可吹氧，不像普通功率电弧炉的传统操作那样，必须在通电一段时间（约45min）后，等中心炉料变红，底部形成熔池才能吹氧，这种吹氧操作的作用是：在熔化开始是助熔、化渣，在氧化精炼期是脱碳、搅动熔池和升温。虽然现代电弧炉炼钢氧化升温时间已缩短到10min左右，吹氧脱碳放热对升温的意义已不那么重要，但无论如何，碳氧反应造成的熔池搅动以及形成的泡沫渣对升温的作用是明显的。因此，现代电弧炼钢中，吹氧操作几乎是从始至终一直进行，只在出钢和加料时才停止，吹氧部位可根据不同目的来确定，如果是助熔，要求对准红热废钢，或切割或造成不熔废钢周围钢液搅动，以促进熔化；如果是脱碳，要求将氧枪插入熔池较深部位，提高氧气利用率和增加熔池搅动；如果是造泡沫渣，要求氧枪在熔池较浅的部位（如渣—钢界面处）吹氧，这有利于泡沫渣的形成。

5.3.4.2底吹气体搅拌

电弧炉炼钢是通过分布在极心圆上的三支电极对废钢和熔池表面加热，并通过炉渣和金属对整个熔池加热。由于加热的不均匀性，使炉内存在冷区，熔池温度、成分不均匀和炉渣过氧化等问题。

底吹气体搅拌为电炉炼钢克服上述问题提供了廉价而有效的解决办法。底吹气体搅拌，把只有电弧电动力作用时的搅拌能1～3W/t提高到375～400W/t，因而可使电弧炉炼钢获得如下好处；

1）改善钢—渣反应；

2）提高熔池成分和温度的均匀性；

3）加速电弧向熔池的传热；

4）促进脱磷和碳氧反应，可冶炼C﹤0.04%的钢种；

5）能更有效地排渣进行无渣出钢操作，有利于清洁钢的生产。

一般认为底吹搅拌可使电耗减少10kW·h/t，冶炼时间缩短5min，金属收得率提高01.2%-0.5%。

5.3.4.3泡沫渣操作

（1）泡沫渣的作用

电弧炉炼钢泡沫渣操作源于连续加料的直接还原铁炼钢。连续不断的激烈碳氧反应和较大的渣量生成厚泡沫渣，有效地屏蔽和吸收了电弧辐射能，并传递给熔池，提高了加热效率，缩短了冶炼时间，减少了辐射到炉壁、炉盖的热损失。图 5.9示出泡沫渣对输入炉内电能转化率的影响。

研究表明，输入炉内的电功率约有86%转化为电弧辐射能，14%在电极端部和

墨电极电阻热（见图5.9中b），在图5.9中c的电弧自由燃烧情况下，转化率为36%。当电弧的1/2或全部埋于渣中时，辐射能的1/2或全部将通过渣传递给熔池，转化率分别达65%（见图5.9中d）和93%（见图5.9中e）图5.9中f和g的还是电弧、电阻混合加热和纯电阻加热。由于减少了燃烧点热损失，其转化率可达100%，由此可以看出，泡沫渣对提高电弧炉加热效率是十分重要的。图5.10示出炉渣状况对能量损失的影响。在泡沫渣下能量损失最低，即使在长弧（高功率因数）下运行，能量损失也无明显增加，而且长弧运行电流降低，电极消耗量也是相应在减少，因此，在操作中尽快造成泡沫渣并保持下去是确保炉子在整个周期内以高电压、最大功率运行和提高功率利用率的关键，而这种运行模式意味着低消耗和高生产率。

（2）影响泡沫的因素

（a）吹氧量：泡沫渣主要是依靠碳、氧反应生成大量的CO所致，因此提高供氧强度既增加了氧气含量又提高了搅拌强度，促进碳、氧反应激烈进行，使单位时间内的CO气泡发生量增加，在通过渣层排出时，使渣面上涨，渣层加厚。图

5.11示出吹氧强度对不同FeO含量炉渣泡沫高度的影响。

(b)熔池碳含量：碳是产生CO气泡的必要条件，如果碳不足将使碳氧反应乏力，影响泡沫渣生成，这时应及时补碳，或喷吹或从炉盖加料孔加入焦炭或煤，以促进CO气泡的生成。

（c）炉渣的物理性质：增加炉渣的粘度、降低表面张力和增加炉渣中悬浮质点数量，将提高渣的发泡沫性能和泡沫渣的稳定性。

(d)炉渣化学成分：在碱性炼钢炉渣中，（FeO）含量和碱度（CaO）/（SiO2）对泡沫渣高度的影响很大。一般来说，随（FeO）含量升高，炉渣的发泡沫性能变差。从图5.11中可以看出这种趋热。炉渣碱度的影响示于图5.12，碱度在指数2附近有一峰值，此时泡沫渣高度达最大。

（e）温度：在炼钢温度范围内，随温度升高，炉渣粘度下降，熔池温度越高，生成泡沫渣的条件越差。

（3）泡沫渣的控制

良好的泡沫渣是通过控制CO气体发生量、渣中FeO含量和炉渣碱度来实现

的。足够的CO气体量是形成一定高度泡沫渣的首要条件。熔池中产生CO气泡主要来自溶解碳和氧的碳氧反应，其前提是熔池中有足够的碳含量。渣中CO气泡主要是碳和气体氧、氧化铁等一系列反应产生的。实践证明，产生泡沫渣的气体80%来自渣中，20％来自熔池。熔池中产生的细小分散气泡即有利于熔池流动，促进冶金反应，又有利于泡沫渣形成。

图5.12 炉渣碱度对泡沫高度的影响

总之，在电弧炉炼钢过程中，控制适宜的渣中（FeO）含量（20%左右）和碱度[（CaO+MgO+MnO）/（SiO2+AlO2+P2O5）=2左右]，具有一定表观粘度（含有一定量悬浮2CaO·SiO2·和FeO·MgO颗粒）的炉渣，渣量和气体发生量足够时，就可以形成良好的泡沫渣。含碳材料以颗粒形式加入或以细粉形式喷入均可，氧可以用水冷枪，也可用炉门枪（消耗式）吹入。

5.3.5出钢

当钢液满足下述生产条件时即可出钢。

（1）符合该钢种的出钢温度。

（2）钢液[C]、[P]成分控制合格。

出钢温度通常用下式描述

T出钢=T1+?T过程-?T加热+?T浇注

式中T1——液相线温度；

?T过程——过程温降（包括出钢温降、运输温降、由在钢包到中间包的温降）；

?T加热——钢包加热补偿温度；

?T浇注——浇注过程温降（一般为30±10℃）。

出钢温度应根据不同钢种，充分考虑以上各因素来确定。出钢温度过低，钢水流动性差，不利于出钢过程的钢、渣反应和化渣，同时增加后续精炼的钢液升温任务；出钢温度过高，使钢清洁度变坏，钢中氧、气体含量增高，造成合金消耗量增大。总之，出钢温度应在能顺利完成后续精炼任务的前提下尽量控制低些。

钢液出钢过程到开始精炼的时间很短，发生激烈的化学反应，钢液和炉渣成分变化，钢液中的夹杂物、气体、温度也产生了变化。

除钢、渣界面化学反应脱除溶解的氧外，渣粒还吸收了钢液中的氧化物夹杂，使钢液的总含氧量降低。

5.3.6电弧炉炼钢冶炼方法及合金比

（1）不氧化法冶炼：当钢铁原材料质量较好时，如废钢锈较少，清洁，磷含量低，配碳量较准时，可采用不氧化法冶炼。不氧化法冶炼的特点是没有氧化操作，不必沸腾脱碳去气，也不需脱磷，故要求在熔化终了时[C]和[P]应达到氧化末期的水平，[C]小于规格下限0.1%左右，[P]小于规格含量0.02～0.015%。此时钢液温度不高，需要15分钟左右的加热升温时间。此种冶炼方法时间短，电耗少，渣料等消耗少，是一种经济的冶炼方法。

（2）返回法冶炼：使用的炉料可配入返回钢（含Cr、W、Mo……等元素）在熔化过程中（不加矿石、不吹氧）返回钢合金元素的收得率为：

元素 W Cr Mn V Si Ti Al

收得率（%）95～98 90～85 85～75 85～75 40～60 10～20 0

炉料熔化中的吹氧助熔时元素的收得率降低，为了提高收得率，可在升温阶段，向渣面加入一些还原材料，还原渣中的Cr、W、Mn、V等氧化物。这种方法节约了贵重的合金元素和电能消耗，降低了成本，常采用这种方法冶炼高速钢等钢种。

（3）返回吹氧法冶炼：是冶炼碳低铬高不锈钢的一种特有方法。使用清洁、整齐并由本钢种的返回钢和其他合金返回钢所组成的原材料。从本质看这种方法属于高温条件下铬不氧化法返回冶炼，保留返回钢中的大部分铬。

采用不氧化冶炼方法与原料质量有直接关系。因为返回钢原料中含硫较低，所以对硫化物夹杂要求严格的钢种，用不氧化法较为有利。含有效多贵重元素的返回钢及难熔元素的钢种，如高速钢及高铬钨工具钢等，多用不氧化法冶炼。不锈钢常采用返回吹氧法冶炼。

（4）电弧炉炼钢合金比：电弧炉炼钢的总产钢量与其合金钢产量之比称电弧炉炼钢的合金比。钢中合金元素总量>10%称高合金钢；2.5～10%称中合金钢，<2.5称低合金钢。

5.4电弧炉炼钢的节能降耗技术

现代电弧炉炼钢工艺的基本技术思想是高效、节能、低消耗。应用于现代电弧炉炼钢的各项技术，如超高功率供电、吹氧和氧燃助熔、二次燃烧、水冷炉壁和炉盖、熔池底吹搅拌、泡沫渣操作、无渣出钢、废钢预热、炉料多样化等都是在这种技术思想指导下开发出来的。综合应用这些技术，与计算机控制、管理和炉外精炼相配合，已经使现代电弧炉炼钢（全废钢冶炼）达到冶炼周期（出钢一出钢时间）小于60min，冶炼电耗低于410kW·h/t，电极消耗量低于2.2kg/t的高水平。图5.13是现代电弧炉各项工艺技术与主要操作指标的进步情况。

综观近年来电炉炼钢技术的发展，电弧炉炼钢无论从提高生产率，还是改善质量，必须配以炉外精炼，并与连铸机相匹配。所有电弧炉炼钢技术的现代化都环绕此中心在发展。包括[11-15]：①大型化、高功率化，提高生产率；②多元化的能量利用技术，应用其他辅助能源，包括氧气，油，天然气，煤；③主原料多样化；④重视电弧炉炼钢的环境保护；⑤节能技术，主要是用炉气余热利用。

5.4.1合理供电技术

电弧炉容量逐渐增大是近几十年来的基本趋势，国际上指标最先进的电弧炉炉容量大都在80～120吨左右。其原因在于：①在其它条件相同的前提下，电弧炉生产率与炉容量呈正比关系，大型化是合理单炉生产规模的保证；②大型化有利于提高热效率，并便于集中采用供电、用氧以及机械化、自动化各项先进技术，便于提高管理水平，容易取得较好的生产运行效果；②合理大型化是实现全连铸的基础；

④合理大型化是实现与后步轧机等物流匹配的基础。

随着电弧炉容量的增加，变压器容量也在增大。如何高效的使用大容量的变压器，提高电弧炉炼钢生产率，是大家关注的问题之一。

合理供电是电弧炉炼钢生产最基本的保障，它关系到冶炼工艺、原料、电气、设备等诸多方面的问题，直接影响电弧炉炼钢生产的各项技术经济指标。超高功率电弧炉炼钢过程中合理的供电制度是其最基本的工艺制度之一，合理的供电制度，不仅对操作顺行是必要的，而且有助于降低电耗、电极损耗和耐材侵蚀，缩短冶炼周期，带来良好的经济效果。

5.4.1.1电弧炉电气设备

电弧炉以三相交流电作为供电电源，按直接加热的原理工作，利用电弧的弧光熔化和冶炼金属；电弧是电弧炉上三个石墨电极与炉膛内炉料之间通过强大的电流而产生的。电弧炉炼钢是电能转变为热能而使炉料熔化进行物理化学反应的过程，而完成这种能量转变的主要设备就是电弧炉电气设备。电弧炉电气设备完成的任务主要有：①为获得工艺要求的强大电流，用电炉变压器把高压变为低压，提供电能；

②为使电弧电流和电压电流保持在一定的水平上，电弧炉装有电极自动调节器，冶炼中随时调节电极和炉料之间的电弧距离为一定值。故此，电弧炉电气设备主要为电炉变压器和电极升降自动调节装置。

电弧炉供电线路原理如图5.14，该线路可分为以下几个部分：

主回路（进线隔离开关——高压断路器——电抗器——电炉变压器——短网——电弧）。

电弧炉主电路指从电炉变压器供电到电炉电弧为止的电路。它将高电压转变为低电压大电流输给电弧炉，提供冶炼所需电能，并以电弧形式将电能转变为热能。

炼钢电弧炉设备的工作特点是频繁接通和断开电炉变压器，后者的接通和断开是通过高压断路器来完成。可见，高压断路器是在极其繁重的条件下工作的。据统计，对具有多级电压的无励磁电动调压变压器的电炉通断频度而言，一年期间通断次数共达2.5～3万多次。[113] 5.4.1.2电弧炉运行电气特性

电弧炉以特高压配电，经过必要的高压变压器送至炉用变压器，在这里变为适合于发生电弧的二次电压。电弧炉的三相二次电路如图5.16

所示由以下设备构成：

⑴炉用变压器；⑵电气室内二次导体（也可称三角形封接）；⑶挠性电缆（主要为水冷电缆）；⑷炉上二次导体（最近以导电臂为主）；⑸石墨电极；⑹交流电弧（可变纯电阻）。

电弧是可变纯电阻，而除此之外全部由电阻或感抗组成。它们具有电弧平稳器的机能，有助于电弧的稳定。三相电弧炉的电路，从导体的构成、配置看，本质上就是三相不平衡电路，并且以废钢或钢液形成的三相电路的中点位置也不固定，时常进行复杂的迁移。另外根据电弧及被加热废钢的特性，电压及电流由正弦波变为相当畸变的波形。而且因为这个状态不断波动，电弧特性的解析不得不用统计方法。

这里假设为正弦交流电和三相平衡电路，首先分析构成它的单相等值电路，并将这些特性换算到炉用变压器二次侧表示。[114]

浅谈矿热炉冶炼镍铁工艺

浅谈矿热炉冶炼镍铁工艺 摘要：本文介绍了从红土镍矿提炼镍铁几种不同的冶炼工艺，并着重分析了矿热炉冶炼镍铁工艺RKEF法，此工艺成为当前我国红土镍矿处理的主要方法。采用高效、流程短、低耗能、环保等镍铁冶炼新工艺已经成为发展的趋势。 关键词：镍铁；矿热炉；RKEF法 1 前言 金属镍具有良好的机械强度、延展性和化学稳定性，耐腐蚀，能磁化等一系列特性，广泛用于不锈钢、高温合金、电镀和化工等行业，在国民经济的发展中具有极其重要的地位。全球约2/3的镍用于生产不锈钢，镍原料的成本占奥氏体不锈钢生产成本的70%左右。 2 镍铁冶炼工艺分类 镍铁冶炼工艺主要有火法理、湿法两种。对于含镍硫化矿目前主要采用火法处理，通过精矿焙烧反射炉（电炉或鼓风炉）冶炼铜镍硫吹炼镍精矿电解得金属镍。对于氧化矿主要是含镍红土矿，其品位低，适于湿法处理；主要方法有氨浸法和硫酸法两种。氧化矿的火法处理是镍铁法。 2.1 高炉法 高炉生产生铁历史悠久，但普遍使用高炉生产镍铁还是中国人发明（刘光火）和研究的结果。 高炉生产镍铁的流程主要是：矿石干燥筛分（大块破碎）——配料——烧结——烧结矿加焦炭块及熔剂入高炉熔炼——镍铁水铸锭和熔渣水淬——产出镍铁锭和水淬渣。 2.2 电炉（矿热炉）法 这里的电炉指被称作矿热炉的电弧炉的一种，矿热炉冶炼镍铁工艺流程是：原矿干燥及大块破碎——配煤及熔剂进回转窑彻底干燥及预还原——矿热炉还原熔炼——镍铁铁水铸锭及熔渣水淬——产出镍铁锭（或水淬成镍铁粒）和水淬渣。 该工艺通常是指回转窑加矿热炉工艺，在国外已有几十年的生产历史，有一套较成熟的技术和理论，国内也有少数厂家有几年的生产历史，但都是小设备生产，技术问题很多，效益也不好，近期有数家企业陆续投产和正在建设上规模的生产线。

浅析我国铬铁合金冶炼发展趋势

浅析我国铬铁合金冶炼发展趋势 摘要：铁合金生产过程是及其严格，必须对调节剂、还原剂、炉料成分进行严 格拧制，经过化学反应和高温物理变化，才能生成所擗要的铁合金。其主要用途 是成为特殊钢材的生产用料，在生产铁合金时，必须有专业的机械设备，按照操 作步骤进行，提供一定的热量和温度，只有这样才能确保Ｍ低的能耗，生产出符 合标准的铁合金产品。因此，收集生产过程屮能耗数据，建立能源消耗数据梭哨，丫解能源走向，据此预测和优化消耗值，是企业节能增效首要工作。 关键词：铬铁合金；链箅机；－回转窑；还原度；冶炼电耗 引言 高碳铬铁是生产不锈钢和高铁素体合金的重要合金材料，可作为钢的添加料生产多种高 强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化的特种钢。不锈钢产品中，200系不锈钢含铬量约在16%，300系不锈钢含铬量约在25%，400系不锈钢含铬量约在14%，铬铁需求量最大的300 系不锈钢也是不锈钢生产中最大比例的产品。 1铁合金生产原理和意义 铁合金分类方法有很多，可以按照设备不间分类，基本有，高炉，电弧炉等，按照供能 形式不同可以分为，电热、碳热等。铁合金生产目的就是把矿氧化物中金元索提炼出去，可 以采用电解、热分解、还原剂等方法。但是，铁合金并不是直接用于生产，而是作为中间材料，用在冶金作业中。其用途很多，通常为脱氧剂和合金剂，也可以用来合成普通合金板材。国际社会上，很多国家在考量一国综合力量时，铁合金生产量是重要因索之一，通常情况下，也可以用来衡量这个国家钢材使用情况。西方很多国家现在进行铁合金长期储备，目的是一 种军事战略，从当战略物资。 2铬铁合金生产技术现状 铬矿是重要的战略资源，是冶炼高碳铬铁的主要原料。与国外相比，我国的铬铁合金起 步较晚，并且铬矿资源贫乏，保有储量仅占世界储量的0.15%，而且分布零散，矿床规模小，矿石品位低。目前尚未发现储量大于500万t的大型铬铁矿床，受铬矿储量和开采成本等限制，我国铬矿产量很低，为满足铬铁合金生产需要大量从国外进口。自1999年后，我国铬 矿进口依存度在95%以上，几乎全部依赖进口。 3我国铬铁合金产业发展趋势 3.1冶炼大型化 国家产业结构调整指导目录（2019年本）对铬铁合金冶炼单位电耗高于3200kWh/t、容 量小于25MVA的矿热炉进行了限制。为满足环境保护和产业转型的需求，根据国家相关行 业政策对冶炼电耗高、容量小的矿热炉进行淘汰，建设大型密闭矿热炉进而促进产业结构调 整转型。同时对煤气进行回收，做好环境保护工作，降低能耗。 3.2合理配置短网，增加工作效能 企业为了达到降低冶炼过程中投入资金数额得目的，通常怙况下选择对短网进行重新配置，实现提髙效能的目标。在电炉输入功率中，冶炼企业经过多次研宄发现，发生在短网上

电弧炉与中频炉炼钢工艺及成本分析

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。

大型炼钢电弧炉对电网及自身的影响和抑制方案

大型炼钢电弧炉对电网及自身的影响和抑制方案.txt26选择自信，就是选择豁达坦然，就是选择在名利面前岿然不动，就是选择在势力面前昂首挺胸，撑开自信的帆破流向前，展示搏击的风采。大型炼钢电弧炉对电网及自身的影响和抑制方案 翁利民，陈允平，舒立平 （武汉大学电气工程学院，湖北省武汉市430072） 摘要：详细分析了现代大型炼钢电弧炉对电网不利影响的4个方面：即电压波动、电压畸变、负序电压与电流、功率因数低，并结合实际从量的概念上认识其对自身在增加损耗、继电保护误动、增加网损、降低生产效益等方面的影响；介绍了抑制电弧炉的常规有效措施，得出了合理的结论。 关键词：电压闪变；电压波动；SVC；滤波器 1 引言 现代大型超高功率炼钢电弧炉，由于其容量大，是用电大户，对电网的影响具有举足轻重的作用。它具有功率因数低，无功波动负荷大且急剧变动，产生有害的高次谐波电流，三相负荷严重不平衡产生负序电流等对电网不利的因素，使得电网电能质量恶化，危及发配电和大量用户，也影响电炉自身的产量、质量，使电耗、电极消耗增大，从而成为电网的主要公害之一。现在有关大型电炉对电网公害抑制的研究也正在深入开展，有必要对其不利影响和抑制对策作一概述性的分析。 2 现代大型电炉对电网的影响 2.1 引起电网电压急剧波动 大型电炉在打孔期和熔化期电弧长度急剧变化，引起无功负荷急剧波动，其工作短路功率为电炉变压器额定功率的两倍左右，其最大波动无功为电炉变压器额定功率的1.5倍左右（具体倍数取决于短网阻抗、电炉变压器阻抗、供电系统阻抗之和的大小，总阻抗大则工作短路倍数小，反之则大）。无功的急剧波动，引起电网电压的急剧波动，其波动频率一般为1~15Hz，使灯光和电视机屏幕产生闪烁，使人视觉疲劳而感到烦躁，此外还影响到晶闸管设备和精密仪表等的稳定运行，甚至产生质量事故。国标GB12326-2000《电能质量电压允许波动和闪变》规定了电力系统公共供电点各级电压等级的电压波动和闪变允许值。 2.2 使电网电压波形产生畸变 电炉在熔化和打孔期，电弧电流是不规则的，且急剧变化，其电流波形不是正弦波，可分解为2次和2次以上的各次谐波电流，主要为2~7次，其中2次和3次最大，其平均值可达基波分量的5%~10%，最大可达15%~30%；4~7次平均值为2%~6%，最大值可达6%~15%。而电网中的铁磁元件也产生高次谐波，以3次和5次谐波电流较大，其中3次分量最大，而电炉刚好也是3次谐波电流很大，这对电网是极为不利的。谐波电流流入电网，使其电压波形发生畸变，引起电气设备发热、振动，增加损耗，干扰通信，使电力电缆局部放电绝缘损坏，电容器过载损坏等，国家标准GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》规定了电压波形畸变率限值。 2.3 使电网电压产生负序分量 电炉在熔化期，特别是打孔期，各相电弧电压是独立变化的，三相电弧各自发生急剧无规则变化，故其三相电流是不对称的。在正常生产情况下，产生的负序电流约为电炉变压器额定电流的25%左右；在不正常情况下，如一相断弧时，可达56%左右，如两相短路的同时，第三相又断弧，此时可达86%左右。负序电流流入电网，使电网电压产生负序分量，影响发电机和用电设备使用效果，严重时可能造成损坏，还会使继电保护误动作，其严重程度一般用不平衡度（即负序电压与正序电压分量之比的百分数）表示，国标GB/T15543-1995《电能

转炉炼钢与电炉炼钢发展趋势

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

浅谈用回转窑处理红土镍矿

浅谈用回转窑处理红土镍矿 一、红土镍矿概述 红土镍矿资源为硫化镍矿岩体风化―淋滤―沉积形成的地表风化壳性矿床，世界上红土镍矿分布在赤道线南北30度以内的热带国家，集中分布在环太平洋的热带―亚热带地区，主要有：美洲的古巴、巴西；东南亚的印度尼西亚、菲律宾；大洋洲的澳大利亚、新喀里多尼亚、巴布亚新几内亚等。我国镍矿资源储量中70％集中在甘肃，其次分布在新疆、云南、吉林、四川、陕西和青海和湖北７个省，合计保有储量占全国镍资源总储量的27％。 世界上可开采的镍资源有二类，一类是硫化矿床，另一类是氧化矿床。由于硫化镍矿资源品质好，工艺技术成熟，现约60％~70％的镍产量来源于硫化镍矿。而世界上镍储量的65％左右贮存在氧化镍矿床中，氧化镍矿由于铁的氧化，矿石呈红色，所以统称为红土矿。但实际上氧化镍矿分为几种类型，一种是褐铁矿类型，位于矿床的上部，铁高镍低，硅镁低，但钴含量比较高，这种矿宜采用湿法工艺；另一种类型为硅镁镍矿，位于矿床的下部，硅镁含量比较高，铁含量低，钴含量比较低，但镍含量较高，这种矿宜采用火法工艺。而处于中间过渡的矿石可以采用火法工艺也可以采用湿法工艺。见下表： 类型（%）Ni Co Fe MgO SiO2Cr2O3工艺 褐铁矿0.8-1.50.1-0.240-500.5-5.010-302-5湿法 硅镁矿低镁 1.5-2.00.02-0.125-405-1510-301-2火、湿高镁 1.5-3.00.02-0.110-2515-3530-501-2火法 二、我国镍铁行业现状 镍是略带黄色的银白色金属，是一种具有磁性的过渡金属。镍的应用在于镍的抗腐蚀性，合金中添加镍可增强合金的抗腐蚀性能。不锈钢与合金生产领域是镍最广泛应用领域。全球约2／3的镍用于不锈钢生产，因此不锈钢行业对镍消费的影响居第l位。镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构，从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性，所以镍被称为奥氏体形成元素。目前全球有色金属中，镍的消费量仅次于铜、铝、铅、锌，居有色金属第5位。因此，镍被视为重要战略物资，一直为各国所重视。 镍铁主要成分为镍与铁，同时还含有Cr、Si、S、P、C等杂质元素。根据国际标准（ISO）镍铁按含镍量分为FeNi20（Ni15％～25％）、FeNi30（Ni25％～35％）、FeNi40（Ni35％～45％）和FeNi50（Ni45％～60％）。又再分为高碳（C 1.0％～2.5％）、中碳（C0.030％～1.0％）和低碳（C<0.03％）；低磷（P<0.02％）与高磷（P<0.030％）镍铁。 我国不锈钢和电池行业的快速发展，国内镍产品供应将面临长期短缺的局面。2005年以来国际市场镍价非理性的不断上涨对国内钢铁业发展构成了新的挑战。我国民营企业使用火法冶炼从菲律宾和印度尼西亚进口的红土镍矿矿石，大量生产镍铁合金作为冶炼不锈钢的配料，成功狙击了国际市场的疯狂炒作，镍价大幅下降，市场将逐步恢复理性。 我国镍金属生产技术已有重大突破，拥有自主知识产权，红土镍矿经高炉冶炼镍铬生铁，

炼钢电炉烟尘治理的探讨通用版

安全管理编号：YTO-FS-PD109 炼钢电炉烟尘治理的探讨通用版 In The Production, The Safety And Health Of Workers, The Production And Labor Process And The Various Measures T aken And All Activities Engaged In The Management, So That The Normal Production Activities. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards

炼钢电炉烟尘治理的探讨通用版 使用提示：本安全管理文件可用于在生产中，对保障劳动者的安全健康和生产、劳动过程的正常进行而采取的各种措施和从事的一切活动实施管理，包含对生产、财物、环境的保护，最终使生产活动正常进行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 一、前言 炼钢电炉产生的烟气如果不经任何处理直接排放于大气，将对大气造成污染，给周围居民生活造成一定影响，而且危害炼钢工人身体健康。本文就炼钢电炉烟尘的治理进行探讨分析。 二、电炉工艺参数 1.电炉烟尘 电炉烟尘的特点是：轻、细、分散性大和流动性差，极易糊袋。 电炉烟尘的化学组成（%）如表1所示： 表1 见表 电炉烟尘粒径分布。如表2。 三、除尘系统工艺流程 系统工艺流程如下图所示： 表2 见表

2.烟气温度 烟气温度直接影响密闭罩及厂房屋顶排烟效果、炉内微负压形成和布袋寿命。如果进入除尘器的烟气温度过高，布袋收缩变形使运行阻力增加。若烟气温度超过滤料软化温度，将使布袋失效或烧毁。因此含尘气体进入除尘器前必须有事故保护的混风机构一野风阀，使得外界自然空气充分与烟气混合、冷却，保证烟气在布袋软化点以下进入除尘器。进入除尘器的气体温度一般控制在110℃以下，瞬间不得超过120℃。 四、关键技术问题 1.集尘罩的选择 电炉除尘系统包括一、二次烟尘的捕集和含尘烟气的净化。随着除尘设备种类、性能和质量的不断改进与完善，目前国内中小（30t以下）电炉除尘技术的焦点主要集中在出炉烟气捕集方式的选择上，烟气捕集率的大小直接影响到炼钢工人的工作环境和身心健康。国家规定，车间内粉尘的浓度应不小于10mg/Nm3，噪声应小于 85dBA。而实际上炼钢时车间内的粉尘浓度不经治理时可达到300mg/Nm3以上，噪声可达95dBA，炼钢时烟尘影响吊车工的视线，对安全生产造成一定隐患。 目前国内中小电炉烟尘捕集罩的种类比较多，现就以下几种烟尘捕集罩进行比较：

偏心底出钢(EBT)电弧炉(EAF)冶炼工艺

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。

150T直流电弧炉炼钢工艺

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

浅析螺纹钢的生产工艺流程

炉外精炼课程论文 题目：浅析螺纹钢工艺流程 姓名：刘彪学号： 院（系）：冶金与材料工程学院专业班级： 教师：分数： 2014年4月30日

浅析螺纹钢工艺流程 摘要:随着我国的工业化和城镇化发展的进一步加快，螺纹钢在我国今后发展中将继续是非常重要的建筑用钢，本文通过介绍螺纹钢的生产工艺流程以及生产螺纹钢的设备，以及螺纹钢在国内外的生产现状和生产新技术，综合分析说明提高螺纹管工艺技术对我国社会主义现代化建设具有重要的现实意义。 关键词：螺纹钢；生产工艺；生产现状；成材率；生产新技术； 一、前言 随着我国经济建设的快速发展，我国基础设施如房屋、桥梁、道路以及重要能源、交通等工程得到快速增长，我国正处于经济发展时期，宏观经济和固定资产投资将保持健康持续的增长。建筑行业是中国和发展中国家发展最快的行业之一，建筑用钢也将会得到长期的发展，其中螺纹钢将是最大的建筑用钢。随着钢铁工艺技术的进步，螺纹钢将不断更新换代，推出性能更好的新产品，满足用户不同的技术要求。 二、螺纹钢简介 螺纹钢是表面带肋的钢筋，亦称带肋钢筋，普通热轧钢筋其牌号由HRB和牌号的屈服点最小值构成。H、R、B分别为热轧（Hotrolled）、带肋（Ribbed）、钢筋（Bars）三个词的英文首位字母。热轧带肋钢筋分为HRB335（老牌号为20MnSi）、HRB400（老牌号为20MnSiV、20MnSiNb、20Mnti）、HRB500三个牌号。通常带有2道纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋。横肋的外形为螺旋形、人字形、月牙形3种。规格用公称直径的毫米数表示。带肋钢筋的公称直径相当于横截面相等的光圆钢筋的公称直径。钢筋的公称直径为6-50mm，一般采用的直径为8、12、16、20、25、32、40mm。带肋钢筋在混凝土中主要承受拉应力。带肋钢筋由于肋的作用，和混凝土有较大的黏结能力，因而能更好地承受外力的作用。带肋钢筋广泛用于各种建筑结构、特别是大型、重型、轻型薄壁和高层建筑结构。成分指标：考核螺纹钢成分含量的指标主要有：C、Mn、P、S、Si等项，牌号不同，含量各有差别，其大致范围为：C（0.10～0.40%）、Mn<1.80%、P<0.050 %、S<0.050%、Si（0.60～1.00%）；螺纹钢是由小型轧机生产的，可扎出螺纹钢线材和螺纹钢棒材，小型轧机的主要类型分为：连续式、半连续式和横列式。当今新型的钢筋轧机有通用的高速轧制的钢筋轧机和四切分的高产量的钢

电弧炉炼钢工艺

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。

钢铁行业生产工艺流程

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。

中国电弧炉炼钢的现状及发展趋势

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

浅谈炉外精炼技术在铸钢生产中的应用(新版)

浅谈炉外精炼技术在铸钢生产中的应用(新版) Safety work has only a starting point and no end. Only the leadership can really pay attention to it, measures are implemented, and assessments are in place. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0468

浅谈炉外精炼技术在铸钢生产中的应用 (新版) 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

浅谈矿热炉冶炼镍铁工艺

浅谈矿热炉冶炼镍铁工艺 中冶华天南京工程技术有限公司王刚 摘要：本文介绍了从红土镍矿提炼镍铁几种不同的冶炼工艺，并着重分析了矿热炉冶炼镍铁工艺RKEF法，此工艺成为当前我国红土镍矿处理的主要方法。研究开发高效、流程短、低耗能、环保等镍铁冶炼新工艺已经成为未来开发的趋势。 关键词：镍铁；矿热炉；RKEF法 1 前言 金属镍具有良好的机械强度、延展性和化学稳定性，耐腐蚀，能磁化等一系列特性，广泛用于不锈钢、高温合金、电镀和化工等行业，在国民经济的发展中具有极其重要的地位。全球约2/3的镍用于生产不锈钢，镍原料的成本占奥氏体不锈钢生产成本的70%左右。 镍原料多数源自红土镍矿，红土镍矿资源为硫化镍矿岩体风化―淋滤―沉积形成的地表风化壳性矿床，世界上红土镍矿分布在赤道线南北30度以内的热带国家。我国镍矿资源储量中70％集中在甘肃。 红土型镍矿可以生产出氧化镍、硫镍、铁镍等中间产品，其中硫镍，氧化镍可供镍精炼厂使用，以解决硫化镍原料不足的问题。至于镍铁更是便于用于制造不锈钢，降低不锈钢的生产成本。 2 镍铁火法冶炼工艺分类 含镍硫化矿目前主要采用火法处理，通过精矿焙烧反射炉（电炉或鼓风炉）冶炼铜镍硫吹炼镍精矿电解得金属镍。氧化矿主要是含镍红土矿，其品位低，适于湿法处理；主要方法有氨浸法和硫酸法两种。氧化矿的火法处理是镍铁法。 2.1 高炉法 高炉生产生铁历史悠久，但普遍使用高炉生产镍铁还是中国人发明（刘光火）和研究的结果。 高炉生产镍铁的流程主要是：矿石干燥筛分（大块破碎）——配料——烧结——烧结矿加焦炭块及熔剂入高炉熔炼——镍铁水铸锭和熔渣水淬——产出镍铁锭和水淬渣。

工艺流程当中的高炉熔炼有很大的缺点： （1）要用优质的焦炭作为熔炼的燃料，焦炭的耗能量很大，能耗高； （2）产品镍含量通常在2~8％，大多在5％以下，镍品位低，杂质含量高，一 般用于200系的不锈钢生产。 （3）在冶炼的过程中有害气体的排放量大，比如为了增加炉渣的流动性而添加萤石，萤石加入量占炉料总量的8~15％，然而在国内，镍铁小高炉没有设置脱氟设备，全部放散，从而导致排放的高炉烟气中含有大量有害的含氟气体。 （4）红土镍矿可分为高铁低镁(低镍)、低铁高镁(高镍)红土镍矿，两种不同类型原料。而当红土矿含镍1.5%、含铁35%时比较适合小高炉熔炼，可产出含镍约4%的低镍生铁。但如果是低铁高镁(高镍)矿用小高炉熔炼，那么就会导致高炉的产渣量大、粘度大情况，从而难以保证炉况顺行。 （5）由于炉料强度低，所以只能采用小型高炉(矮高炉)生产镍铁，而无法进行大规模的生产。 （6）小型高炉生产镍铁的成本较高。 2.2 电炉（矿热炉）法 这里的电炉指被称作矿热炉的电弧炉的一种，矿热炉冶炼镍铁工艺流程是：原矿干燥及大块破碎——配煤及熔剂进回转窑彻底干燥及预还原——矿热炉还原熔炼——镍铁铁水铸锭及熔渣水淬——产出镍铁锭（或水淬成镍铁粒）和水淬渣。 该工艺通常是指回转窑加矿热炉工艺，在国外已有几十年的生产历史，有一套较成熟的技术和理论，国内也有少数厂家有几年的生产历史，但都是小设备生产，技术问题很多，效益也不好，近期有数家企业陆续投产和正在建设上规模的生产线。 该工艺可以用任何铁镍品位的矿石生产任何含镍量的镍铁，技术上是在回转窑阶段控制铁的还原率来实现的（镍全部还原成金属、铁部分还原成金属和低价氧化物），这是该种工艺的最大特点，也是其具有生命力的原因，但由于矿热炉耗电巨大致使其生产成本偏高，另外缺电地区也无法建厂。 2.3 回转窑直接还原熔炼法 回转窑直接还原熔炼工艺几乎称得上是一项古老的工艺，日本采用该工艺生产镍铁（粒状镍铁，直接用于冶炼不锈钢）已有60余年的历史。 该工艺基本流程是：原矿干燥（大块破碎和磨矿——配加还原煤和熔剂——入回转窑还原和熔炼——熔块水淬——水淬渣和镍铁粒破碎、磨矿、磁选——产出镍粒铁和细

我国电炉炼钢的发展现状与前景

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。

我国电弧炉炼钢发展现状

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）