第20卷第4期
2010年4月
中国冶金
China Metallurgy
Vol.20,No.4
April 2010
编者按:中国钢产量快速增长,但电炉炼钢生产
的发展长期以来相对缓慢。如何正确地进行技术创
新,有效地推动电炉生产的发展一直是行业内外关
注的热点和重点。
本期《中国冶金》通过约稿和组稿,在“电炉技术
专题研讨”栏目中集中发表7篇有关电炉原料、工艺、
装备和产品的论文,探讨中国电炉发展的关键问题,
供各方面专家参考,并希望引起大家的重视,在今后
以《中国冶金》和其他专业期刊为阵地进行更深入的
研讨,共同推进中国电炉科技创新与发展。
电弧炉炼钢技术进展
李士琦, 郁 健, 李京社
(北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083)
摘 要:回顾了电弧炉炼钢发展的概况,讨论了中国电弧炉炼钢发展面临的主要问题和机遇,重点分析了电弧炉炼
钢的工艺改进和高效化技术发展,并从高效率、高质量、低能耗、低排放、可持续发展的角度出发对电弧炉炼钢流程
的工艺装备和技术发展给出了新总结,并提出了发展前瞻性建议。
关键词:电弧炉炼钢;高效;节能
中图分类号:TF741.5 文献标志码:A 文章编号:100629356(2010)0420001207
Development of E lectric Arc Furnace Steelm aking T echnology
L I Shi2qi, YU Jian, L I Jing2she
(School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,
Beijing100083,China)
Abstract:The general situation of the EA F steelmaking development was reviewed in this article,then the subject
matter and the opportunity which the national EA F steelmaking development was facing were discussed,and the im2 provement of EAF steelmaking process and the highly effective technology development were selectively analyzed.
According to the high efficiency,high quality,the low energy consumption,the low emissions,and the sustainable
development,the new summary and perspective to the EA F steelmaking flow’s craft equipment and the technologi2 cal development have been given.
K ey w ords:electric arc f urnace steelmaking;high efficiency;energy saving
作者简介:李士琦(1942-),男,硕士,教授; E2m ail:lishiqi@https://www.doczj.com/doc/cb14939435.html,; 收稿日期:2010202209
1 基本现状
1.1 世界粗钢产量发展
1850年,现代工业化炼钢方法问世,是以热铁
水为原料的酸性转炉和碱性转炉炼钢的方法,稍后
问世的平炉炼钢方法可以消化大量废钢铁料。1900
年前后,电弧炉炼钢方法问世,主要以废钢铁为原
料,生产特殊钢。其实,在此之前,以各种直接还原
方法制取钢铁制品已有数千年的历史。
现代工业化炼钢方法以高的生产率、优良的质
量和低廉的成本,帮助钢铁产品成为社会最广泛使
用的金属材料。前期平炉炼钢方法居统治地位,后
60年为氧气转炉炼钢方法居主导地位。2000年前
后,大致形成了氧气转炉钢和电炉钢年产量各占2/3
和1/3的局面。全世界粗钢产量的增长情况列于表
1和图1,可以看出钢铁生产经历了初期、平炉主导
期、转炉主导期、电弧炉取代平炉时期、新世纪电弧
炉及转炉高速发展5个阶段,特别是2000年以来,
世界钢产量以每年7020万t的增量高速增长。
1.2 电弧炉炼钢发展的机遇和问题
考察近20年来最重要的几项变革性技术,如薄
板坯连铸连轧技术、熔融还原炼铁技术以及己处于
大规模工业应用前景的薄带连铸技术,可以发现,紧
凑化或短流程化是钢铁制造流程进化的主要趋
势[122]。紧凑化或短流程化常常会和电弧炉炼钢联
系在一起。地区发达程度、文明程度、资源消耗和资
中国冶金
第20卷
表1 世界粗钢产量发展
T able 1 Development of w orld ra w steel output
年
1875—1900
1890—1950
1950—1973
1970—2002
1999—2007
年数n 256023328样本数N 478339相关系数R
0.970.980.990.840.98回归线相关性信度水准
P
0.0240.0001 3.34×10-6
8.92×10-10
2.23×10-6
剩余标准误差S e 0.030.140.300.380.39平均环比增长率/%11.4 4.7 5.8 1.37.2平均年增长/(万t ?a -1)
105
283
2127
597
7020
图1 世界粗钢产量发展
Fig.1 Development
of w orld ra w steel output
源再生循环利用等决定了电弧炉流程长期存在的合理性,同时也为其发展创新提供了广阔的空间。
矿石/高炉炼铁/氧气转炉炼钢和废钢/电弧炉炼钢制钢方法的比例大致已形成定局。自1930年至今的80年间,全球每年生产的生铁与粗钢产量之比始终维持在0.7左右[3],无论是粗钢总产量大幅度的增长,或是平炉炼钢法的消亡,还是氧气转炉炼钢方法的崛起,都未能使铁钢比这一结构参数发生明显的变化,如图2所示。
(a )历年铁钢比的变化; (b )近年来铁钢比的变化。
图2 全世界的铁水、粗钢产量及铁钢比
Fig.2 World ’s hot metal output ,ra wsteel output and iron/steel ratio
中国电炉钢发展情况见表2和图3。
进入21世纪以来,中国粗钢产量的高速增长也未能引起全球铁钢比产生重大变化。特别要指出的是,占全球首位的中国,铁钢比一直居高不下,而除中国以外全球的铁钢比仅有0.6左右,且有进一步下降的趋势。
废钢/电弧炉炼钢流程的优点不仅仅是建设投资低、占地面积小、达产快、资源和环境负荷低,更重
2
第4期李士琦等:电弧炉炼钢技术进展表2 中国电炉钢产量发展
T able 2 E lectric furnace steel output in China
年
19981999200020012002粗钢产量/Mt 114.59123.95128.49151.63182.25电炉钢产量/Mt 18.1419.4820.2024.0130.40电炉钢比例/%
15.815.715.715.816.7年
20032004200520062007粗钢产量/Mt 222.34274.71355.79421.02489.97电炉钢产量/Mt 39.0641.6741.7944.2058.43电炉钢比例/%
17.6
15.2
11.8
10.5
11.9
图3 历年中国电炉钢产量发展
Fig.3 Development of electric furnace
steel output in China
要的是其制造每吨粗钢的能耗和二氧化碳排放分别为250kg 标煤和600kg 左右,而矿石/高炉炼铁/氧气转炉炼钢相应的分别是750kg 标煤和2000kg [4],由图4不难看出,
若将中国电炉钢比和铁钢比
提高至全球平均水平的30%和017,则每吨钢的能耗和温室气体排放可分别改善吨钢100kg 标煤和吨钢200kg 二氧化碳,考虑到未来可能征收的能源税和温室气体排放税,以及能源、环保准入制度,这一结构参数的技术经济含义将有更长远的影响。1.3 中国电炉钢发展面临的主要问题
1)废钢资源紧缺。近10余年来中国钢产量高居世界之首位,然而由于总的废钢积累量不足,废钢资源紧缺,废钢价格较高制约了电炉钢比的提高。
(a )能耗变化; (b )二氧化碳排放变化。
图4 能耗、二氧化碳排放与电炉钢比的关系
Fig.4 R elations in energy consumption ,carbon dioxide emissions and electric furnace steel ratio
这种状况还将持续一段相当长的时间,原因是:①中
国是发展中国家,大量钢材用于建筑回收周期长,废钢生成量较小;②钢铁生产总量增长迅速,其中转炉炼钢消耗掉大量的废钢,中国转炉产钢量特别大,所消耗的废钢量也相当大;③非理性消耗,中国还未形成先进合理的废钢回收、分类、管理机制,也影响了废钢资源的有效回收。电弧炉炼钢处于“巧妇难为无米为炊”的困境。
2)电力紧张,发电能源结构不合理。电弧炉是用电大户,虽然近年来中国电力装机容量迅速增长,但国民经济其他部门和人民生活质量迅速提高,对电量的需求也快速增长,特别是中国发电技术构成不合理,火力发电所占比例很大,水力、风能、核能、光伏等清洁能源发电比例很低,对石化能源依赖度
3
中国冶金第20卷
很高。
3)电弧炉炼钢企业年生产规模较小,规模效益竞争力较差。
2 电弧炉炼钢高效化技术发展
提高电弧炉炼钢的生产率、生产速率和能量利用效率是近60年来技术发展的主流方向,有以下几点。
1)超高功率供电技术。20世纪60年代,美国联合碳化物公司提出了超高功率电弧炉(U HP 2EA F )的概念,超高功率电弧炉炼钢理念主导了近60年电弧炉炼钢生产技术的发展,其中心思想是最
大的发挥主变压器能力,包括以下2个方面:①提高
每吨钢配置的主变压器容量,即将功率级别由200～300kV ?A/t 提高至500～600kV ?A/t ,70年代以后,又提高至800～1000kV ?A/t 。②极大地提高最大功率供电时间的比例。
大型超高功率电弧炉主变压器容量很大,达到60～120MV ?A ,为了提高炉子的工作效率、为使电极电流保持在5万～6万A 的合理范围以内,电弧炉的供电和电气运行方式需发生改变,其技术是:高功率因数、高电压、合理电流操作[5],如图5和图6所示
。
图5 10t 电炉电气特性图
Fig.5 10t EAF electrical chart
大型超高功率电弧炉的操作区间的功率因数接
近于01866,如图6的阴影区域所示,工作电流低于短路电流的二分之一,在该工况下,由于谐波的影响,冶炼过程的操作电抗不同于电路的短路电抗,操作电抗的非线性是大型电弧炉炼钢过程最重要的技术特征。近20年来,中国对不同容量[6]的电炉的电气运行技术进行了系统的研究,
掌握了自行开发合
图6 超高功率电弧炉与小电炉电气运行的比较
Fig.6 Comparison of electrical operation betw een
UHP 2EAF and EAF
理运行技术的经验:非线性电抗模型研究和许用工
作点开发。
2)辅助能源。电弧炉冶炼速率和吨钢电耗在很大程度上取决于废钢熔化的快慢。电弧炉炼钢在钢铁料熔化过程中的热工特点使炉内存在3个冷区。80年代,欧洲有50%的电弧炉、日本有80%的电弧炉采用氧2燃助熔辅助炼钢。90年代,新投产的大型电弧炉几乎100%采用了氧2燃辅助能源技术,使用的燃料一般是天然气和轻柴油。国内80年代开发了氧2煤助熔技术,由于煤发热值较低,发展使用油或燃气作为助熔燃料。单支氧2燃烧嘴的功率达到2～3MW ,氧2燃辅助能源所供应的能量占电弧炉炼钢总供应能量的30%～40%。
电弧炉炼钢过程中还氧化脱除多余的C 、Si 、Mn 、P 等杂质元素,生产经验表明,每吹入1m 3的氧气,可替代约为4kW ?h 的电能[7]。
随着电弧炉公称容量大型化的发展,生产高效化、冶炼时间缩短,大量喷入燃料、碳素、配加铁水,电弧炉冶炼所需的氧量大幅度提高,见表3。国内外各家开发了大型集束射流氧枪技术,单支氧枪的氧气额定供氧流量超过了3500m 3/h [8]。
3)原料多元化。电弧炉炼钢所用铁源主要是废钢和冷生铁约为85∶15,国际不少国家大量使用直接还原铁(DRI ),中国近年来则乐于配加热铁水。在近期一段时间内,电弧炉炼钢的原料结构仍将保持多元化。按国内废钢资源积累量(图7)的增加和电弧炉炼钢生产能力的增长,中国电炉钢的年产量和电炉钢比都将有所增长,乐观的估计到2020年以后,将有大的增长。
4
第4期李士琦等:电弧炉炼钢技术进展
表3 不同炉容量和原料条件下的氧气需求量
T able 3 Oxygen dem and under different furnace capacities and ra w m aterial condition
炉容量/
t 原料配碳量/
%用氧时间/
min 脱碳速度/
(%?min -1)
所需总氧气流量/
(m 3?h -1)
所需供氧强度/
(m 3?min -1?t -1)
30废钢85%生铁15%
0.8400.0184620.2660废钢
70%铁水30% 1.5300.04724100.67150
废钢70%铁水30%
1.5
25
0.056
7180
0.80
(a )废钢资源; (b )废钢消耗。
图7 2007年中国废钢资源构成及消耗
Fig.7 Scrap resources constitution and consumption in 2007in China
首先,新中国成立以来,1949年至1999年的50
年间,中国钢铁产量总计约为30亿t ;而2000年至2009年的10年间,总产钢量也为30亿t ;按年产钢5亿t 计,2010年至2019年的总产钢量约为50亿t 。亦即到2020年,中国废钢的总表观储量将超过100亿t ,废钢储量和电炉钢年产量之比将超过100∶1,废钢供应将大大缓解,电弧炉炼钢仍将回归以冷炉料为主的工艺状况。
其次,电弧炉炼钢使用热铁水是中国特定情况下的资源利用。对于电弧炉炼钢而言,热铁水提供了大量的物理热和化学热,减少了装料次数,改善了电弧燃烧条件,特别是避免了使用社会废钢中残余金属杂质带来的污染,是电弧炉炼钢高效、节能的首选条件。然而使用热铁水,增加了总能耗,加大了温室气体排放,使流程变长。
第三,各种非高炉、非焦炼铁技术在不断进步,当前中国已进入第3个大力发展直还铁阶段。开发直接还原铁技术的特点更为理性化,各种煤基方法得到广泛的关注,期望在生产技术方面能有所突破。
4)减少非通电时间。减少供电功率低、占时长的还原期时间,始终是电弧炉炼钢工作者的努力方向。80年代以后,由于二次精炼技术的发展和普及,首先的受益者就是电弧炉炼钢过程,其后底出钢技术使非通电时间所占比例大大减少。减少非通电时间比例方面主要有3点进步:①装备大型化、机械化和自动化水平提高;②炉料结构改善、装料次数由3次减至2次或1次;③管理水平提高,实现冶炼—精炼—连铸全流程匹配顺行[9]。
中国许多100t 左右的电弧炉冶炼周期已降至40min ,如南京钢铁集团电炉厂的100t 电弧炉,全年出钢次数超过了10000次。
5)废钢预热。电弧炉炼钢过程中真正的节能措施是电弧炉炉气带走的能量回收利用技术。电弧炉炼钢总能量中有10%～20%的能量随烟气而排放,利用这部分能量来预热废钢,可达到提高电弧炉炼钢节能、降耗、提高生产效率的目的。目前,各种废钢预热技术应用中,主要有3种:Fuchs 竖炉2电弧炉;Consteel 电弧炉;ECO 2A RC 电弧炉。
6)连续化生产。在现代钢铁生产流程中,烧结、高炉炼铁以及后步的连铸、连轧基本上都实现了半连续或连续化生产,而炼钢过程仍然是至今流程中唯一间歇式操作的环节,钢铁生产的高效化进程,将促进连续化生产技术的诞生。例如电弧炉炼钢的高效化技术结构示意于图8。
电弧炉炼钢过程实现连续化具有一系列优点:
5
中国冶金第20卷
①电弧非常平稳,闪烁、谐波和噪音很低;②过程连续进行,减少非通电操作时间;③不必周期性加料,热损失和排放大大减少;④便于稳定控制生产过程和产品质量
。
图8 连续化生产技术措施
Fig.8 T echnical measures of continuous production
电弧炉炼钢过程连续化已有可喜的技术发展,如截至2004年,Consteel 技术在全世界建设了20套生产线,其中9套在中国。近来国内有几家企业[10]已分别开发了国产的连续加料系统,这就为中国电弧炉炼钢生产的连续化提供了技术支持。关于其他各种连续炼钢方案,国内外已有多种提出,因此,可以期望电弧炉炼钢将是炼钢生产连续化的突破口或先驱。
7)环保和余热回收。除废钢预热技术外,汽化冷却回收蒸汽发电或供真空精炼用蒸汽技术,在国外应用已有20多年,中国曾引进但未正式使用,目前莱钢已在生产中试运行。
3 洁净化生产技术
洁净化技术包括提高钢质洁净度和减轻外部环境的负荷内外两方面。电弧炉炼钢就是消纳社会废弃钢铁物资,再循环利用的生产技术,不消耗不可再生资源,使用最清洁的能源———电能,发展电弧炉炼钢本身就是发展洁净化生产。除此之外,电弧炉炼钢技术的洁净化发展如下。
1)洁净钢生产。①原料中增加纯净铁源的比例(如直接还原鉄和铁水);②低氧冶炼,控制终点钢水w [O ]≤450×10-6;③炉渣改质;④洁净钢精炼工艺;⑤钢水保护浇注;⑥电磁制动与大型夹杂控制技术。
2)减轻环境负荷。①电弧炉炼钢使用清洁能
源;②采用脱Si 工艺,减少渣量;③推广煤气回收工艺技术;④开发电弧炉废钢预热技术;⑤精炼渣炼钢返回利用技术;⑥粉尘回收处理技术。
4 近年来的重大技术进步
电弧炉炼钢生产技术近年来有长足的进步,继20世纪60年代紧凑型小钢厂风起云涌,改变了联合企业一枝独秀的局面。近年来更产生了一些使用前沿技术集成型的电弧炉短流程钢厂[11]。
1)意大利阿尔维迪公司克雷莫纳ESP 无头轧制带钢厂。公司建成了全球第1套Arvedi ESP 无头轧制带钢厂,包括1座250t 电弧炉,2座250t 钢包精炼炉和ESP 无头轧制带钢生产线。设计年产能力为200万t ,可生产厚018～1210mm ,宽
1590mm 带钢。
2)美国纽柯公司克劳褔兹维尔厂。公司改造
后的电弧炉炼钢车间,在铸机和热轧机架间未设加热装置,带钢通过热轧机架,即厚017～210mm ,宽2000mm 成品薄带,设计年产能力约50万t 。采用Cast rip 工艺,由于冷却速率高,凝固时间短,拉速高(一般为80～1500m/min ),因而具有高生产率,并
且能获得极细的微观组织。
该生产线如图9所示,在2002年投产后到2008年9月,已累计生产0185～115mm 薄钢板85万t ,主要用于建筑和制造业,并可部分代替冷轧薄板
。
图9 纽柯公司薄带坯连铸生产线
Fig.9 C astrip production line in Nucor Comp any
3)日本神户钢铁公司Mesabi Nugget ITmk3
工厂。ITmk3(Iron Technology Mark Ⅲ
)被称为第3代炼铁法,是日本神户钢铁公司和美国米德兰公司联合开发的采用转底炉生产高质量生铁的煤基直接还原技术。ITmk3技术只需一步便可从粉矿和
6
第4期李士琦等:电弧炉炼钢技术进展
煤粉直接获得熔融铁。使用该技术可在10min内将铁矿粉冶炼成为无渣、粒度匀称且接近于纯净的粒铁(nugget)。
神户制钢于2001年12月在美国明尼苏达州建设了ITmk3示范厂,2004年25000t/a示范厂证实该工艺可行,产品的典型成分为w MFe96%～97%, w C2.5%～310%,w S0105%～0107%,粒度5～25mm。2007年底成立了美国动力钢与神户制钢两家组成的新合资公司Mesabi Nugget Delaware LL C,2008年进入50万t/a ITmk3工业化装置建设,2009年4季度开始试运行,生产粒铁直接用于动力钢公司电弧炉炼钢。
5 结语与展望
5.1 近年来的技术发展
近30年来电弧炉炼钢技术的发展,可总结出以下几点。
1)原料多样化。相继采用铁水、DRI/HBI、碳化铁等作为电弧炉原料,不仅使电弧炉的适应性更强,更是稀释了废钢中的残余元素,提高了钢水质量,拓展了电炉钢产品范围。
2)合理供电。从传统的交流炉向超高功率、高阻抗交流炉及直流炉发展,在降低电网污染的前提下实现低电流长弧操作,大大提高输入功率,缩短冶炼周期。直流炉的优势还在于对电网的污染小、电极消耗低、基本上可以无偏弧、噪音相对较小、对熔池有搅拌作用等。
3)能量多元化。为降低电(能)耗,提高能量输入强度以缩短冶炼周期,多种形式的能量利用技术被采用,如机械式氧碳枪、二次燃烧、炉壁氧2燃烧嘴、底吹气等。同时,为利用炉气中的余热,各种废钢预热手段相继出现。
4)余热利用。降低电弧炉炼钢总能耗的根本措施在于减少能量消耗,其中废气的余热再利用是很重要的一个方面。电弧炉炼钢技术发展的集中体现,是基于不同的解决方案,各种炉型的不断涌现,如竖炉、Co nsteel炉、双炉壳、CONA RC炉、ECOA RC炉等形式的电弧炉。这些炉型的成功应用,均从不同方面推进了电弧炉炼钢设备及工艺技术的发展。
5)绿色环保。三级除尘、综合利用电弧炉除尘粉、炉渣再利用等己成为常规的环保措施。众多电弧炉均重视全封闭冶炼,在控制烟尘放散方面采取了专门措施,特别是ECOARC炉,其可将二恶英放散的可能性降至最低。
5.2 电弧炉炼钢技术发展前瞻
传统的电弧炉炼钢以回收废弃钢铁为铁源,其工艺过程的特点是由电弧提供高温热源,特别是还原精炼过程移至炉外以后,电弧炉炼钢工序的主要冶金任务进一步转化为能量的供应。由于电弧炉炼钢是以废钢为主要原料来源,直接体现了金属材料的循环利用,不直接使用铁矿和焦煤等不可再生资源,减轻了环境负荷。随着废钢积累量的增加,电弧炉炼钢将成为钢铁生产可持续发展的重要模式,有广阔的发展前景。
1)基于连续生产技术集成的高效节约型生产流程。①生产品种的扩展,从起初的长材、扁平材到如今的板带材;②电弧炉容量及短流程生产规模不断扩大;③高化学能电弧炉的发展;④将各项先进技术综合建厂。
2)以高纯铁源为基础的电弧炉炼钢洁净化生产平台。如前所述,电弧炉炼钢生产技术的发展受制于铁源的供应,中国使用铁水热装技术实为一种无奈的权宜之计。观察现在的各种流程,不难发现钢铁生产实际上是一种提纯铁金属的过程:精矿中铁的纯度为65%～67%,生铁中铁的纯度为93%～95%,粗钢中铁的纯度提高到99%左右(不计碳等合金元素含量),而精炼得到的洁净钢纯度高达9919%。可以设想直接还原制铁技术进一步发展,产能大规模、若能以适当价格地提供9910%～9919%纯度的含铁原料,将为电弧炉炼钢流程生产高性能洁净钢提供技术发展的平台。
3)与清洁能源技术发展相匹配的低碳或非碳冶金钢厂。整体科学技术的发展都对钢铁技术进步有巨大的推动作用,而能源技术的影响更为直接,历史上炼焦工业化生产是高炉炼铁技术出现的前提,大规模工业空气分离技术促进了氧气转炉的发展,强大的电力供应是电弧炉炼钢生产技术发展的保障。当前,电力工业正面临一个前所未有的技术进步,清洁能源的利用改变了100多年来的电力供应概念,诸如微电网、分布式供电等,可以预见,与之密切相关的电弧炉炼钢技术也将有重大的发展。直接利用光伏发电技术的无碳或低碳炼钢工艺将可能是一种未来的方向。
总之,电弧炉炼钢技术正向着高效率、高质量、低能耗、低排放、可持续的方向发展。实现废弃物资再资源化、使用清洁能源的电弧炉炼钢技术在未来会有持续、创新的可喜发展。(下转第16页)
7
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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。
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。
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
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，
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
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
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。
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
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 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 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。