电炉炼钢概述

电炉炼钢概述

概述

民国12年〔1923年〕，江南造船所因消费小铸钢件需求，在所属铸铁厂设置1吨小电炉1座，先后炼钢41炉，至民国14年，一江之隔的和兴钢铁厂2座平炉建成投产，局部钢水浇成铸钢件，质优价廉，江南造船所即改向和兴厂定购铸钢件而中止了自身的电炉炼钢。民国23年和民国24年，大鑫钢铁工厂先后建造2座1吨电炉，消费铸钢件。抗日和往常期，2座电炉即落入日商之手，继续消费铸钢件。〝太平洋战争〞迸发后，日商运营和控制的亚细亚钢业厂、大陆铁厂〔原大隆机器厂〕、丰田汽车修缮厂树立了1座1.5吨电炉和3座3吨电炉，消费炮弹壳和其他军用铸钢件。抗日成功后，这些电炉陆续复产，依然消费铸钢件，至民国37年底又告停产。1949年5月上海束缚时，旧中国留下的3吨以下电炉共7座，算计公称容量共12.8吨。

束缚后上海的电炉炼钢，区分由钢铁行业和机械行业拥有的炼钢电炉所组成。电炉钢的产量，前者占80%，以消费钢锭为主，后者占20%，以消费铸钢件为主。

在机械行业停止电炉炼钢的有关企业，有上海汽轮机厂、上海重型机器厂、中华冶金厂、大隆机器厂、汽车拖延机配件厂、上海铸钢厂、八一铸钢厂、新华铸钢厂、力生铸钢厂、上海铸锻厂等；还有造船工业中的江南造船厂、沪东造船厂等。在这两大行业中电炉炼钢的兴起和开展，主要是为了顺应机械制造和造船事业开展的需求，从1950年至1957年，冶炼的钢水除用以浇注中小型铸钢件外，还浇成局部钢锭供加工锻钢件用。1958年后，除确保消费所需的铸钢件、锻钢坯外，还浇成了钢锭供钢铁企业加工钢材之用。1979年后，3吨以下的小炉座基本被淘汰，代之以5～10吨炉，特别是上海重型机器厂区分将原10吨和20吨电炉更新为具有电磁搅拌、全液压传动的30吨和40吨电炉，并以精炼炉相配合，扩展了电炉容量和提高了钢质，为消费大型铸钢件和锻钢件奠定了基础。消费的铸钢件，除供应上海外，还承接全国各地的铸钢件消费义务。局部厂还应用扩展了的电炉冶炼才干浇铸钢锭，向钢铁厂换取钢材。

钢铁行业的电炉炼钢，从〝三年恢复〞到〝一五〞时期，仅有上海机修总厂〔前身是亚细亚钢铁厂〕3吨以下的小电炉炼钢，异样是为了消费铸钢件的需求。进入〝二五〞时期后，电炉炼钢末尾从三个方面发作转变。一是量的转变，上钢五厂树立了第一和第二炼钢车间，停止电炉炼钢；上海钢铁研讨所亦树立了电炉炼钢车间；上钢三厂区分树立了电炉车间和铸钢车间。1960年与1957年相比，电炉钢产量从1.78万吨增至36.20万吨。20世纪90年代初，随着100吨超高功率大电炉在上钢三厂、五厂的树立，电炉钢的年产量增至80万至90万吨之间。二是质的转变，从单一的普碳钢向主要冶炼优质钢、不锈钢、合金钢、特殊钢转变。三是从消费铸钢件、铸钢轧辊向主要消费钢锭、连铸坯转变。20世纪90年代，电炉钢年产量已突破90万吨。1998年，上海钢铁工业年产电炉钢103.97万吨。

第一章 冶炼

束缚后，上海钢铁工业的电炉炼钢，经过改造、改造、引进，装备和工艺不时发作变化，炼钢电炉从束缚初的2座3吨以下小电炉，逐渐开展为20世纪90年代从国外引进百吨超高功率大电炉；炼钢工艺亦从原来手任务业等传统工艺开展为二次精炼等现代化工艺，使冶炼的钢种从单纯的普碳钢开展为消费不锈钢、合金钢、高温合金、精细合金等优质钢和特殊用钢。

第一节 炉座

一、增建扩容

束缚初，亚细亚钢铁厂拥有1座1.5吨、1座3吨小电炉，冶炼的钢水全部浇注铸钢件。至1957年，上海钢铁系统的电炉钢产量总共1.78万吨，远远落后于转炉的33.23万吨战争炉的14.06万吨。从1958年起，为了顺应国度社会主义树立和开展尖端迷信技术的需求，末尾了开展电炉钢消费的进程，新建上钢五厂、上海钢铁研讨所、八五钢厂，扩建上钢三厂，相继树立起6个电炉炼钢车间。上钢一厂为了自产小型铸钢件，上钢二厂为了消费合金钢丝的需求，亦区分树立了炼钢小电炉；上海冶金机修总厂，为了消费铸钢轧辊的需求，增建1座电炉。经过增建、扩容，至1978年止，炼钢电炉已开展为32座，其中0.5吨炉两座、1.5吨炉5座、3吨炉9座、5吨炉10座、10吨炉6座，当年产钢84.45万吨。革新开放后，炼钢电炉向现代化和大型化开展，1980年，上钢五厂将3座10吨电炉改建为2座30吨电炉；1987年，上钢三厂将1座5吨电炉改建为20吨电炉。迈出这一步后，1993年上钢三厂和上钢五厂都末尾动建现代化的100吨超高功率大电炉〔三厂2座、五厂1座〕，三厂的大电炉是为了开展宽中、厚板的需求，五厂的大电炉那么是为了配合年产30万吨合金钢棒材的消费。

1958～1970年，经过增建炉座，电炉钢的年产量由3.5万吨增至46万吨。为了进一步开掘消费潜力，上钢三厂、五厂等单位末尾采用扩展炉容量的方法来提高产量。1971年，上钢五厂一电炉车间采用机修工长李阿兴和设备组长胡持曾的建议，将4座直径区分为2800～3300毫米的电炉炉壳一致缩小至3400毫米；1973年，该厂二电炉车间亦将6座电炉停止改造，电炉炉壳直径从3800毫米缩小到4060毫米。同年11月，上钢三厂电炉车间将4座电炉炉壳直径由3600毫米缩小到3800毫米，后又将铸钢车间的电炉炉壳直径由3370毫米缩小到3800毫米。1974年，上钢五厂一电炉车间将电炉炉壳直径再次缩小到3700毫米。随着炉容量添加和炉产量提高，变压器容量已难以与之顺应，上海机修总厂发扬自制变压器的优势，将3座电炉用的变压器由5250千伏安换成8200千伏安。上钢五厂和上钢三厂等单位，也相继改换电炉用的变压器，使之与炉容量扩展后的状况相顺应。至1983年止，各厂电炉所用的变压器共改换19台。1984年，电炉钢产量已达99.2万吨。 二、革新装置

电极装置 炼钢电炉所用的电极，20世纪50年代为碳素电极，消费电极的上海碳素厂树立初期，产品的质量较低，运用时常发作电极折断，影响了炼钢消费。60年代初，上海机修总厂改造成功水冷电极结构，降低了上下2支电极接缝处温度，增加断电极事故的发作。1965年末尾，炼钢电炉用上了上海碳素厂消费的石墨电极，质量大大提高，断电极的状况基本取得处置。各电炉运用的电极夹持装置，区分采用弹簧顶紧、抱箍拉紧、斜楔打入夹紧等结构，都存在电极与夹具接触不良效果，电极在上升下插时往往形成电极零落，影响消费，糜费电力。1963年，上钢五厂改用气动夹紧装置，防止了因装置不良而发作事故。运用成功后，迅即在上海机修总厂等单位推行。1972年，上钢五厂进一步改用直顶式双活塞气缸夹紧装置，效果更佳。这一效果，在冶金系统大少数炼钢电炉中取得推行。

电极升降调理初用手工操纵，操作频繁，稍一不慎，就会折断电极。1965年4月，上钢三厂改用可控硅直流调理器；1971年，上钢五厂又作进一步改良，对减轻操作工休息强度和加快电极升降速度，都起到良好的作用。1984～1986年，上海冶金机修总厂经重复实验，运用交流调速取得成功；1987年12月，上钢三厂末尾运用双绕组交流调理器，调理快，报警反响灵敏，防止了电极折断，提高了有效作业率。1990年，上钢五厂进一步改用电极升降自动控制系统，并将原用传动钢丝绳改为齿轮齿条，对确保正常冶炼和节能都取得了较好的效果。

水冷炉壁 20世纪50～60年代，电炉炉衬均用人工全体捣筑而成，休息艰辛，手工捣筑密度不一，影响炉龄提高。1971～1972年，上钢二厂和上钢五厂区分用机制沥青镁砂砖砌筑炉壁，提高了炉壁的质量，减轻了休息强度，仅上钢五厂二电炉车间的砌炉衬工人即由原70人减至20余人。1977年3月，上钢三厂以铸钢车间副主任、工程师冯寿灏为主与上海机械学院协作，经重复实验，研制成水冷挂渣炉壁，经7个炉役期实验，平均炉龄达131炉，后进一步发明出1个炉役期达369炉的国际新纪录，1981年，获国度经委颁发的冶金技术改良三等奖。

第二节 改良工艺

一、布料

1949～1952年，上海的电炉炼钢，设备并无变化，只是几座旧中国时期留下的小电炉，由于国民经济恢复的需求，国度要求在不添加投资和不增设备的条件下添加产量。1951年，亚细亚钢铁厂电炉炉前组长王林福研讨改良布料，以到达增产的目的。经过重复实验，将原来轻、重料废钢混合布料，改动为将难以熔化的重废钢布于电极下方的电弧作用区域内，减速了熔化进程，使每炉钢的冶炼时间由246分钟延长为188分钟，起到了增产又节电的作用，内行业内誉为〝王林福操作法〞。1956年，王林福取得全国休息模范称号。1958年，受〝大跃进〞影响，各地搜集和送往钢厂的废钢质量下降，影响了电炉炼钢。各电炉车间为了确保钢水的质量，冶炼时需重复造渣去除杂质，添加了冶炼的难度，影响了产量。上钢五厂刚访苏归来的二号电炉炉长黄能兴，学习国外阅历，改动布料顺序，将造渣料先铺于炉底，再装入废钢冶炼，缓解了重复造渣的矛盾，有利于炼钢的正常停止，这一方法迅即内行业中推行。1959年，黄能兴又发明多装快炼法，提高了产量。当年，黄被授予全国先进消费者称号。列席了全国群英会。

二、助熔

20世纪60年代，受事先世界转炉氧气炼钢的启迪，电炉炼钢亦末尾实验吹氧助熔、氧化。1960～1961年停止小规模实验。事先，上钢五厂和上钢三厂均无制氧机，所需的氧气靠上海氧气厂供应的瓶装氧气，取得成效后，上钢五厂树立了一套1500立方米制氧机，上钢三厂树立了一套150立方米制氧机，改瓶装氧为管道通氧助熔，电炉炉产量上钢五厂从10.69吨增至14.73吨，上钢三厂从6.54吨增至9.62吨。后上钢三厂和上钢五厂区分树立了制氧车间，确保了电炉炼钢消费进一步开展的需求。

上钢三厂、五厂电炉车间创立初期，在冶炼的氧化期，仍沿用传统的矿石氧化法，采取冶炼中途参与铁矿石使熔化后的钢液氧化，降低了炉温，添加了电耗。自制氧车间树立后，即逐渐改用以吹氧替代局部矿石，既延长氧化期，又浪费电耗。吨钢电耗，上钢五厂从700多千瓦时降至500多千瓦时，上钢三厂从700多千瓦时降至600多千瓦时。

1990年，上钢五厂在新建30吨电炉上装置了煤气烧嘴，使原来的吹氧助熔进一步开展为煤气——氧气助熔。

三、快速剖析

上钢三厂、五厂电炉炼钢进程中所停止的炉前化学剖析，由于手腕落后，每作一组试样剖析，临时停留在15～20分钟，对熔化期及时进入氧化期发生了影响，虽作过一些改造实验，都未取得基本性的停顿。1981年，上钢五厂耗资250万元，从英、法、美三国购进直读光谱仪和快速剖析仪，以及国产和自制的风动送样、快速制样、电传数据等设备，树立起具有现代化水平的炉前剖析中心站，使化学剖析的时间延长至3～4分钟，促进了冶炼的进程。全年增产5650吨，节电296万千瓦时。1985年，上钢三厂亦建成炉前剖析中心站。启用后，每炉钢的冶炼时间由226分钟降至211分钟，吨钢电耗从598千瓦时降至586千瓦时。

四、强化恢复

在20世纪50年代，电炉炼钢进入恢复期以后，仍采用分散脱氧和白渣恢复的传统工艺，速度慢，继续时间长。1960年终，上钢五厂末尾改良电炉炼钢的脱氧工艺，在恢复期参与电石，加快脱氧速度。60年代中期，又在渣料中参与废淌道砖，进一步加快了脱氧速度。1978年，上钢三厂丁前盛等人设计了半酸性渣同炉渣洗的快速恢复新工艺，使每炉钢的冶炼时间延长20～30分钟，吨钢电耗降低30～40千瓦时。该工艺于1979年获上海市冶金局技术改良三等奖。这一新工艺被运用于碳素结构钢和局部低合金钢的冶炼。1979年，该厂以工程师田定宇为主与上海机械学院共同研制成SGDF型喷粉罐，用氩气为载流气体向炉内放射合金粉，实验强化恢复取得成功，并推行于大消费，恢复时间延长10～20分钟，吨钢节电20～40千瓦时，1982年获上海市严重科技效果二等奖。