【正文】 0年代中期以來(lái)，世界鋼產(chǎn)量一直在 7億噸左右，而海綿鐵的產(chǎn)量卻逐年增加工廠， 60年代年產(chǎn)幾十萬(wàn)噸到1997年已發(fā)展到年產(chǎn) 3620萬(wàn)噸。因?yàn)檫€原性是影響直接還原煉鐵法生產(chǎn)率的最重要因素，因此這種方法只使用還原性好的球團(tuán)礦或塊礦。這種方法生產(chǎn)的海綿鐵占直接還原煉鐵法生產(chǎn)海綿鐵總量的 60%以上。反應(yīng)方程式為； ? Fe2O3 ＋ 3H2 →2Fe ＋ 3H2O ? Fe2O3 ＋ 3CO →2Fe ＋ 3CO2 ? （ 2）煤基法 ? 煤基法使用的煤以煙煤為宜，這種煤能夠與 CO2反應(yīng)生成 CO（生產(chǎn)中稱這種性能叫煤的反應(yīng)性），煤中灰分的熔化溫度一般要求在 1150℃ 以上，即高于直接還原法操作溫度 50100℃ ，以避免析出的灰分與爐料和爐墻發(fā)生粘連，造成生產(chǎn)操作故障。煤不但是還原劑，同時(shí)還提供所需要的熱量。窯頭外設(shè)有燒嘴燃燒燃料。 熔融還原法 ? 1 概述 ? 熔融還原法是指不以焦炭為燃料，以煤炭為主要能源，使用天然富礦、人造富礦（燒結(jié)礦或球團(tuán)礦）取代高爐生產(chǎn)液態(tài)生鐵的方法。在眾多的試驗(yàn)中，一步法都沒(méi)有獲得成功，從 20世紀(jì) 70年代始，國(guó)內(nèi)外研究開發(fā)的大多數(shù)是二步法。落下的爐料中殘余的氧化鐵在這里得到最終還原。因此，煉鋼的基本任務(wù)可歸納為： ? 1 脫碳并將其含量調(diào)整到一定范圍。在一般煉鋼方法中，主要靠碳 氧反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生 CO氣泡的逸出，所引起的熔池沸騰來(lái)降低鋼中氣體和非金屬夾雜物。 ? 鐵液中的含碳量降低到一定程度時(shí)，氧化即告完成，鐵液煉成了鋼液。 ? 20世紀(jì)中葉，由于制氧機(jī)的制造成功，成本低廉的氧氣在工業(yè)中大量使用，氧氣煉鋼的技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)。 圖 28 轉(zhuǎn)爐爐體結(jié)構(gòu) 1爐殼； 2擋渣板； 3托圈； 4軸承及軸承座； 5支撐系統(tǒng)； 6耳軸； 7制動(dòng)裝臵； 8減速機(jī)； 9電機(jī)及制動(dòng)器 ? 爐殼：由錐形爐帽、圓筒形爐身及球形爐底三部分組成。 ? 耳軸：轉(zhuǎn)爐工藝要求爐體應(yīng)能正反旋轉(zhuǎn) 3600，在不 同操作期間，爐子要處于不同的傾動(dòng)角度。 ? 槍身是三根同心管。氧化反應(yīng)放出的熱量，將主爐鐵水（ 1200℃ 1300℃ ）加熱到 1560℃ 1660℃ 。點(diǎn)火后幾分鐘，初渣形成并覆蓋于熔池面。 ? （ 5）當(dāng)鋼水成分和溫度均已合格，即可出鋼。但用固態(tài)燃料試驗(yàn)時(shí)很不順利，存在著一些問(wèn)題，諸如爐灰堵塞了蓄熱室的磚格等。 ? 平爐煉鋼時(shí)，經(jīng)過(guò)下層蓄熱室預(yù)熱的空氣和煤氣被送入上層熔池，在鐵水表面吹拂、燃燒，能夠比較完全地將鐵水中的碳和其他雜質(zhì)氧化，得到優(yōu)質(zhì)的鋼。以爐門中心線為界，平爐兩邊是完全對(duì)稱的，如圖 211所示： 圖 211 平爐構(gòu)造 a正視圖 b側(cè)視圖 1煤氣噴出口； 2熔煉室外； 3空氣噴出口； 4爐頂； 5煤氣蓄熱室； 6裝料口； 7爐底； 8空氣蓄熱室； 9出鋼槽； 10沉渣室；11蓄熱室； 12空氣調(diào)節(jié)閥； 13空氣換向閥； 14煤氣換向閥 ? 熔煉室是加熱和熔煉的空間，為平爐的主要部分。金屬料中生鐵約占 5080%，由于生鐵帶入大量雜質(zhì)，為加速供氧，在裝料時(shí)裝入約占金屬料重 1220%的鐵礦石作氧化劑，故稱為廢鋼礦石法。 ? 3 熔化期 從兌完鐵水到爐料全部熔化完畢，這段時(shí)間稱為熔化期，約占總?cè)蹮挄r(shí)間的 3050%。目前，世界上 95%以上的電爐鋼是電弧爐生產(chǎn)的，還有少量電爐鋼是由感應(yīng)爐、電渣爐等生產(chǎn)的?，F(xiàn)代電弧爐的典型工藝裝備如圖 213所示。 ? （ 1）補(bǔ)爐 ? 電爐冶煉時(shí)，爐襯在高溫下不斷受到化學(xué)浸蝕和機(jī)械沖刷，每煉一爐鋼后，爐襯都遭到損壞?！按┚焙笠蛴须y熔的爐料存在，又可使電級(jí)緩慢下降，電弧在爐料中埋弧時(shí)間長(zhǎng)，較好地利用電能，也可避免電弧燒損爐底。 圖 214 爐料熔化過(guò)程示意圖 a – 起弧階段； b穿井階段； c電極上升階段； d熔化末了階段 ? 起弧 :即裝入冷料后開始通電。 ? 爐料熔清 :主要是熔化低溫區(qū)的爐料。脫磷的反應(yīng)如下 ? 2[P]＋ 5(FeO) ＋ 4(CaO)→(4CaO〃P 2O5) ＋ 5[Fe] ? 加入強(qiáng)堿性氧化物 CaO的目的是使 P2O5與其生成穩(wěn)定的磷酸鈣，從而提高渣氧化脫磷能力。這種方法脫氧速度快，操作簡(jiǎn)單，但脫氧反應(yīng)在鋼水中進(jìn)行，脫氧產(chǎn)物殘留在鋼中將危害鋼的質(zhì)量。還原期爐溫較高，而且由于擴(kuò)散脫氧的結(jié)果，爐渣中的 FeO含量已降到%以下，爐渣的堿度也比較高，電爐有充分的脫硫條件。 ? 2023年 7月 8日，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布了《鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》，同年 12月 2日，國(guó)家發(fā)改委又發(fā)布了《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2023年本 )》，對(duì)于鋼鐵行業(yè)做了詳細(xì)規(guī)定。 (二 )高爐必須同步配套建設(shè)煤粉噴吹裝臵、爐前粉塵捕集裝臵，大型高爐要配臵建設(shè)余壓發(fā)電裝臵；焦?fàn)t必須同步配套建設(shè)干熄焦、裝煤、推焦除塵裝臵；轉(zhuǎn)爐必須同步配套建設(shè)轉(zhuǎn)爐煤氣回收裝臵；電爐必須配套煙塵回收裝臵。 ? 五、改進(jìn)信貸管理 對(duì)于符合產(chǎn)業(yè)政策和各項(xiàng)市場(chǎng)準(zhǔn)入條件的鋼鐵企業(yè)和建設(shè)項(xiàng)目，要繼續(xù)給予積極支持；對(duì)于盲目投資、低水平擴(kuò)張、不符合產(chǎn)業(yè)政策和市場(chǎng)準(zhǔn)入條件，以及未按規(guī)定程序?qū)徟?xiàng)目，一律不得貸款，己發(fā)生貸款的要采取適當(dāng)方式予以糾正。去年我國(guó)進(jìn)口的 3717萬(wàn)噸鋼材中，板材類產(chǎn)品接近 90％，主要是冷軋薄板、鍍鋅板、不銹鋼板、冷軋硅鋼片、熱軋薄板等高附加值產(chǎn)品。支持鋼鐵企業(yè)與國(guó)外鐵礦供應(yīng)商建立長(zhǎng)期供礦關(guān)系，支持有條件的鋼鐵企業(yè)在海外投資辦礦，積極穩(wěn)妥地發(fā)展海外鐵礦資源基地，逐步建立和提高資源的安全保障能力。 ? 九、促進(jìn)特鋼產(chǎn)業(yè)發(fā)展 以結(jié)構(gòu)調(diào)整為主線，加大產(chǎn)品、工藝、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的步伐，逐步形成特鋼的專業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)，培育具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的大集團(tuán)。鋼鐵工業(yè)要在低消耗、污染少、高產(chǎn)出的新型工業(yè)化道路中有所突破。環(huán)保總局要定期發(fā)布環(huán)保不達(dá)標(biāo)鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)名單。另一方面，加強(qiáng)市場(chǎng)信息引導(dǎo)。中國(guó)已成為世界上最大的鋼鐵生產(chǎn)、進(jìn)口和消費(fèi)國(guó)。 ? 3 綜合脫氧 是在還原過(guò)程中交替使用沉淀和擴(kuò)散脫氧的一種聯(lián)合脫氧方法。主要任務(wù)是脫氧、脫硫、調(diào)整鋼液的化學(xué)成分和鋼溫。 ? 熔化時(shí)，因爐料中所含的很多元素與氧的親和力較大，易被氧化而損失掉，例如 Si,Al,Ti等幾乎全部被氧化。這個(gè)階段是電弧埋在爐料中，可用長(zhǎng)電弧大電流促使?fàn)t料快速熔化。由于熔化期“塌鐵”常易打壞電極，因此熔化期的電極消耗占電極消耗的一半以上。對(duì)裝料的要求是快和密實(shí)。不氧化法也稱為返回冶煉法。 ? 電弧可以通過(guò)電流、電壓加以控制，因此電弧爐較其它煉鋼方法具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：廢氣帶走的熱量相對(duì)較少，熱效率比較高，其熱效率可達(dá) 65%以上；溫度高，電弧區(qū)劃溫度高達(dá) 3000℃ 以上，可快速熔化種種爐料，并使鋼水加熱到大于 1600℃ ；同時(shí)溫度容易調(diào)整和控制，可滿足冶煉不同鋼種的要求；爐內(nèi)氣氛可以控制，既可造成氧化性氣氛，又可造成還原性所氛，因此，不僅能去除鋼中的磷，而且還具有很強(qiáng)的脫氧、脫硫能力，故鋼中非金屬夾雜物含量相對(duì)較低，合金元素收得率也相對(duì)較高，鋼的成分容易控制，適于冶煉各種合金鋼及優(yōu)質(zhì)鋼；可用 100%的廢鋼進(jìn)行熔煉，而且與其它煉鋼法相比，設(shè)備比較簡(jiǎn)單。當(dāng)溫度和爐渣均達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，熔化期結(jié)束進(jìn)入精煉期。 ? （ 2） 裝料期 ? 從裝入冷料到兌完鐵水，這段時(shí)間稱為裝料期。這樣不斷循環(huán)地工作。許多國(guó)家的平爐已經(jīng)或正在陸續(xù)被氧氣轉(zhuǎn)爐和電爐所代替。西門子用生鐵和鐵礦石煉鋼成功。 平爐煉鋼法 ? 1 概述 ? 1856年威廉 ? （ 4）吹煉末期，脫碳速度減弱，火焰變短、透明。因此，其鐵水和廢鋼的合理配比需根據(jù)爐子的熱平衡來(lái)確事實(shí)上，絕大多數(shù)情況下，鐵水的配比在 7590%之間。 ? 中間管是分離流過(guò)氧槍的進(jìn)、出水之間的隔板，冷卻水由內(nèi)層管和中間管之間的環(huán)狀通路進(jìn)入，下降至噴頭后轉(zhuǎn)180176。供氧系統(tǒng)由輸氧管道、閥門和向轉(zhuǎn)爐吹氧的吹氧管裝臵等設(shè)備組成。為防止?fàn)t帽變形，近年來(lái)廣泛采用水冷爐口。與通用的平爐比較，投資少于平爐４０％～５０％；效率高于平爐３～５倍，所需勞力少，占用場(chǎng)地小，煉鋼時(shí)間短，鋼的成本低，質(zhì)量高。若是用攪拌法需幾天時(shí)間才能完成。向鐵液中吹入純氧或加入鐵礦石使鐵被氧化。 P可引起鋼的冷脆，而 S則引起鋼的熱脆。 鋼的生產(chǎn)工藝 ? 概述 ? 轉(zhuǎn)爐煉鋼法 ? 平爐煉鋼法 ? 電爐煉鋼法 ? 鋼和鐵都是以鐵元素為基本成分的鐵碳合金。 ? Corex法的預(yù)還原豎爐類似于 Midrex直接還原煉鐵法的豎爐，采用天然富塊礦或球團(tuán)礦作為含鐵料，從熔融制氣爐來(lái)的還原煤氣（ CO+H2之和大于 95%，以 CO為主）將鐵礦石預(yù)還原，由于豎爐是高效率的還原反應(yīng)器，在短時(shí)間內(nèi)金屬化率就可達(dá)到 90%以上。因此，熔融還原煉鐵法是具有相當(dāng)?shù)木範(fàn)幠芰蛷V闊的前景的煉鐵方法?；剞D(zhuǎn)窯所產(chǎn)生的廢氣從進(jìn)料端吸走，高溫廢氣可余熱利用。 SL/RN是由美國(guó)、德國(guó)、加拿大的 4家創(chuàng)立此法的各公司名字的字首縮與而成的?；剞D(zhuǎn)窯的優(yōu)點(diǎn)是能夠直接使用固體煤作為能源，能有效地除去某些雜質(zhì)；缺點(diǎn)是生產(chǎn)率低，熱效率也低，所以應(yīng)用范圍不廣泛，僅適用于天然氣等資源匱乏地區(qū)。還原氣入爐時(shí)溫度為 750900℃ ，送入距豎爐頂部 2/3處的還原帶。 ? 目前為止，無(wú)論從產(chǎn)量還是產(chǎn)能上看，氣基法占主導(dǎo)地位，約占 90%左右。 ? 2 含鐵原料 ? 品位的高低是最重要的品質(zhì)，由于直接還原鐵大多用于電爐煉鋼，它的殘留脈石會(huì)使電爐煉鋼電耗升高，生產(chǎn)率降低，爐襯壽命縮短，危害較大。而隨著廢鋼的循環(huán)利用，它們?cè)阡撝械暮繒?huì)越積越多。煉鋼生鐵的含碳量可達(dá) 5%以上。也是吸收熔劑 ? 中的 CaO、 MgO。 ? 鐵的間接還原是指鐵氧化物與 CO、 H2反應(yīng)生成鐵的過(guò)程。熾熱的 CO氣體在爐內(nèi)上升過(guò)程中加熱緩慢下降的爐料，并把鐵礦石中鐵氧化物還原為金屬鐵，鐵礦石在 5701200℃ 之間受到 CO氣體和紅熱焦炭的還原，形成了海綿鐵。 ? 4 工藝流程： ? 高爐冶煉過(guò)程是一個(gè)連續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程，全過(guò)程是在爐料自上而下，煤氣自下而上的相互接觸過(guò)程中完成的。由于高爐煉鐵是在高溫下進(jìn)行的，所以它的工作空間是用耐火材料圍砌而成，外面再用鋼板作爐殼。當(dāng)脈石中堿性氧化物含量較高時(shí)，則用酸性熔劑，常用的有硅石等。 ? 強(qiáng)