張榮祿

摘要：對(duì)中國(guó)來說，因?yàn)榈貜V人多，所以造成了我國(guó)對(duì)鋼產(chǎn)量的需求比較高，而且我國(guó)也是世界上已知國(guó)家之中生產(chǎn)鋼最早的之一，但這也只是代表中國(guó)是發(fā)展鋼工業(yè)比較早的國(guó)家罷了，沒有辦法表示中國(guó)發(fā)展工藝的高潮，而實(shí)際上，在過去幾十年之中，我國(guó)在鋼上面的發(fā)展都是以破壞環(huán)境為基礎(chǔ)的。本文主要分析探討了我國(guó)煉鋼機(jī)械工藝的優(yōu)缺點(diǎn)及發(fā)展方向，以供參閱。

關(guān)鍵詞：煉鋼；機(jī)械工藝；發(fā)展方向

我國(guó)在鋼的生產(chǎn)和使用領(lǐng)域是最早的國(guó)家之一，在歷史記錄之中有著明確依據(jù)，在春秋晚期的文物中就發(fā)現(xiàn)鋼制物品，距今已經(jīng)有幾千年歷史。所以我國(guó)在鋼材的生產(chǎn)工藝方面有著一定的技術(shù)，但是也存在許多不足。在鋼材的煉制過程中，煉制鋼材的主要原材料是含碳量較高的鐵水、生鐵和廢鋼鐵，主要利用氧化還原反應(yīng)，在高溫的環(huán)境下，通過使用氧化劑去掉生鐵中雜質(zhì)。在使用鐵水煉制時(shí)，需要加入氧化劑、脫氧劑以及鈦合金等材料，來協(xié)調(diào)和調(diào)整鋼成分。在含碳量較高的生鐵或鐵水加入煉鋼爐中之后，通過一系列工序?qū)㈣F水中的雜質(zhì)氧化去除，在最后階段加入合金，使其合金化，最終得到鋼水。在我國(guó)現(xiàn)階段煉鋼機(jī)械工藝中，具有平爐、電爐和轉(zhuǎn)爐三種，但是由于平爐耗能大、施工作業(yè)環(huán)境差等因素，已經(jīng)被淘汰。

1煉鋼機(jī)械工藝中電爐和轉(zhuǎn)爐工藝

1.1電爐

電爐煉鋼是比較籠統(tǒng)的說法，具體的來說電爐煉鋼分為電弧爐煉鋼、感應(yīng)爐煉鋼和電渣爐煉鋼這三種煉鋼法。電爐煉鋼是利用電能作熱源進(jìn)行冶煉。常用的電爐有電弧爐和感應(yīng)爐兩種，而電弧爐煉鋼產(chǎn)量占電爐煉鋼產(chǎn)量的絕大部分。一般所說電爐就是指電弧爐，電弧爐可全部用廢鋼做為金屬原料，可冶煉力學(xué)性能和化學(xué)成分要求嚴(yán)格的鋼，如特殊工具鋼，航空用鋼和不銹剛等。電弧爐按所用的爐襯分為酸性和堿性兩種，目前采用的主要是堿性電爐，這種爐子可以有效地祛除鋼水中的硫，這是其他煉鋼方法所不及的。隨著世界鋼鐵生產(chǎn)的發(fā)展，電弧爐煉鋼的比例不斷提高，目前占世界鋼產(chǎn)量的30%左右，而以“電爐-連鑄-連軋”為特點(diǎn)的電弧爐短流程工藝的確立，使電弧爐煉鋼得到了進(jìn)一步發(fā)展。世界上現(xiàn)有較大型的電爐約1400余座，目前電爐正在向大型、超高功率以及電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制等方面迅速發(fā)展，最大電爐容量為400t。國(guó)外廢鋼資源豐富，150噸以上的電爐幾乎都用于冶煉普通鋼，許多國(guó)家電爐鋼產(chǎn)量的60～80%均為低碳鋼，由于資源的豐富，所以電弧爐煉鋼技術(shù)發(fā)展迅速。轉(zhuǎn)觀國(guó)內(nèi)，由于電力和廢鋼不足，目前主要用于冶煉優(yōu)質(zhì)鋼和合金鋼。20世紀(jì)90年代，我國(guó)的電弧爐產(chǎn)鋼量的得到了大幅度上升，由容量小的電弧爐建設(shè)成大容量、高功率電弧爐，如寶鋼的150t超高功率電弧爐、撫順特鋼的50t超高功率電弧爐。為提高鋼產(chǎn)品的質(zhì)量，部分工廠引進(jìn)了LF爐，同時(shí)采取全高級(jí)連鑄生產(chǎn)技術(shù)，如天津鋼管公司。

1.2轉(zhuǎn)爐工藝

在20世紀(jì)中期，我國(guó)首鋼試驗(yàn)廠建成了我國(guó)首個(gè)氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，為我國(guó)以后轉(zhuǎn)爐的研究和建設(shè)提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn)，在現(xiàn)階段，轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的鋼材在我國(guó)現(xiàn)階段鋼材使用總量中占據(jù)很大一部分，由此可見轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝對(duì)于我國(guó)鋼材生產(chǎn)的重要性。在使用轉(zhuǎn)爐工藝煉制鋼材的過程中，將含碳量較高的鐵水放入混鐵爐中進(jìn)行預(yù)熱工作，將廢鋼加入轉(zhuǎn)爐，然后將預(yù)熱完成的鐵水與其結(jié)合，進(jìn)行升溫和融化工作，在到達(dá)適宜溫度時(shí)，進(jìn)入氧化階段。轉(zhuǎn)爐通過耐熱材料的區(qū)別可分為堿性和酸性，依據(jù)氣體吹入部位可分為頂吹、側(cè)吹和低吹，如果按照氣體種類可分為氧氣轉(zhuǎn)爐和空氣轉(zhuǎn)爐，在我國(guó)現(xiàn)階段普遍使用的是頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐和堿性氧氣頂吹，因?yàn)檫@兩種轉(zhuǎn)爐具有高效率、高產(chǎn)量、高質(zhì)量和低成本的特點(diǎn)，滿足企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量要求，并且最大限度地減少了資金投入。在我國(guó)現(xiàn)階段對(duì)鋼材的質(zhì)量和性能要求逐漸提高，并且鋼材的適用范圍也在不斷擴(kuò)大，企業(yè)對(duì)于鋼材煉制機(jī)械工藝要加大重視。

2優(yōu)缺點(diǎn)分析比較

煉鋼時(shí)，主要是鐵水中的碳產(chǎn)生氧化反應(yīng)，減少碳的含量。但有些鋼的品種中含有易氧化的其他因素時(shí)，若吹入過量氧，其他元素也會(huì)氧化。這個(gè)時(shí)候，電弧爐煉鋼的優(yōu)勢(shì)就突顯出來了。一般來說，電弧爐用于冶煉碳素鋼和冶煉合金鋼，轉(zhuǎn)爐用于生產(chǎn)碳鋼、合金鋼、銅和鎳的冶煉。兩種工藝，無論是煉鋼方式、原材料，還是最終產(chǎn)成品都是不同的。從原材料來看，電爐煉鋼以廢鋼為原材料，轉(zhuǎn)爐煉鋼以金屬料、非金屬料和氣體為原材料。故在原材料方面，電爐煉鋼比轉(zhuǎn)爐煉鋼更節(jié)省原材料和成本；在能源方面，電爐煉鋼主要以外界能源為主，電弧爐在爐料化清之后，電弧的熱量通過爐渣傳給鋼液，是間接加熱，熱效率差。且爐膛為盆狀，很大一部分熱量通過爐蓋和爐壁散失。轉(zhuǎn)爐煉鋼主要以爐體本身和爐內(nèi)的保溫材料為主。故在能源方面，轉(zhuǎn)爐煉鋼比電爐煉鋼更優(yōu)越；在生產(chǎn)效率方面，電爐煉鋼生產(chǎn)工序少，操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高于轉(zhuǎn)爐煉鋼。綜合各方面來說，電爐煉鋼優(yōu)于轉(zhuǎn)爐煉鋼。

3發(fā)展方向

對(duì)我國(guó)來說，煉鋼的發(fā)展是需要不斷改進(jìn)的。雖然煉鋼水平已經(jīng)有所提高，但是比較發(fā)達(dá)國(guó)家來說，依舊是不夠的，而且根據(jù)我國(guó)的需求，要想完成國(guó)家的要求，仍然有很長(zhǎng)的一段路要走。（1）原材料。對(duì)我國(guó)來說，因?yàn)榈卮笪锊┑脑?，所以我?guó)可以從鋼鐵的原料上面下手，但是主原料是沒有辦法改變的，但是可以從輔助原料方面下手，提煉出全新的催化劑，來提高轉(zhuǎn)化的效率以及生產(chǎn)效率。這樣的話，不僅僅可以滿足我國(guó)對(duì)鋼的大量需求，也可以促進(jìn)其他行業(yè)的發(fā)展。不過在尋找的同時(shí)也需要注意對(duì)環(huán)境方面的保護(hù)，不能以破壞環(huán)境來發(fā)展。（2）能源。在煉鋼的發(fā)展上面，我國(guó)因?yàn)樾枨罅看?，所以也要?duì)能源的利用效率進(jìn)行改進(jìn)，可以通過廢物利用來進(jìn)行改良，充分利用化學(xué)方面的轉(zhuǎn)化。（3）技術(shù)。對(duì)我國(guó)來說，技術(shù)方面的缺失是我國(guó)需要面對(duì)的最需要面對(duì)的方面，我國(guó)煉鋼行業(yè)在發(fā)展的同時(shí)也需要注意吸收外國(guó)煉鋼技術(shù)先進(jìn)的地方，再結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況進(jìn)行融合，推演出屬于我國(guó)的煉鋼技藝。而在工藝方面，也需要引進(jìn)工藝診斷的技術(shù)，特別是吸收這一方面的人才并對(duì)這群人才加以培養(yǎng)與鍛煉。

4結(jié)束語

總之，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，根據(jù)低碳經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的需要，我國(guó)目前的煉鋼方式必定要走綠色環(huán)保的路子。我國(guó)雖不是鋼鐵大國(guó)，但發(fā)展煉鋼技術(shù)，提高高端產(chǎn)品出口率，已成為強(qiáng)國(guó)的必然選擇。

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（作者單位：河鋼邯鋼三煉鋼廠）