【正文】 c0還原Fe2O3，可以使礦石內(nèi)部失氧，出現(xiàn)許多微孔而產(chǎn)生海綿鐵。在轉(zhuǎn)底爐中,球團(tuán)礦均勻地鋪在爐底上，料層為1～3層球的高度。同時(shí)，約90%～95%的氧化鐵被球團(tuán)內(nèi)部的固體碳還原成DRI。從轉(zhuǎn)底爐出來的煤氣經(jīng)過熱交換器將轉(zhuǎn)底爐燒嘴助燃空氣預(yù)熱，并將高溫廢氣用來干燥球團(tuán)，生產(chǎn)中產(chǎn)生的粉末可回收利用。圖9 FASTMET工藝流程圖 熔融還原工藝熔融還原是直接還原更深一步的發(fā)展。熔融還原燕鐵工藝主要包括：COREX法、DIOS法、Hismelt法、Romelt法、Finex法等。上部的還原豎爐用于將鐵礦石還原成海綿鐵，下部的熔融氣化爐用來生成優(yōu)質(zhì)還原氣體，并使由還原爐進(jìn)入氣化爐的海綿鐵進(jìn)一步加熱、還原、熔化，最終形成鐵水。由還原豎爐所產(chǎn)生的海綿鐵在此處高溫下（1600～1700℃）得到充分的還原，熔化并進(jìn)行渣鐵分離，1450～1500℃的鐵水和爐渣由氣化爐下部出鐵口排出。經(jīng)粗除塵溫度降至850℃左右，再進(jìn)入上部還原豎爐對(duì)鐵礦石進(jìn)行加熱還原，鐵礦石被加熱還原成金屬化率為92％～95％(普通高爐為6o％～70％)的海綿鐵，并通過螺旋輸送機(jī)熱態(tài)排出，落到下部熔融氣化爐中的固定床上。該法采用低預(yù)還原度（amp。27％）的流化床預(yù)還原方案，將二次燃燒率降低到了10％～25％，在熔融終還原爐內(nèi)壁安裝了銅水冷板，產(chǎn)能達(dá)到50t／d，據(jù)報(bào)導(dǎo)煤耗可降低到780～950ke／t鐵，氧耗5000m3／t鐵。主要特點(diǎn)是：直接使用粉礦和非焦煤；以空氣為基礎(chǔ)；鐵裕過程。Hismelt工藝研究和開發(fā)裝置于1993年10月開爐。在這些試驗(yàn)中沒有使用熱的預(yù)還原礦，鼓風(fēng)和廢氣系統(tǒng)能力只用了75％。（4）Romelt法Romelt法是以非焦煤為還原劑和燃料。將在冶煉Cu、Ni有色金屬有軟好效果的水平爐應(yīng)用到煉鐵上的這一工藝是俄羅斯新利佩茨克鋼鐵公司從1985年開始開發(fā)的。由于二次燃燒帶的爐內(nèi)壁采用水冷方式，所以熱損失太，但耐火結(jié)構(gòu)上的問題少。從設(shè)備特點(diǎn)來看，這是一種既有利于礦石的還原，也有利于鐵粉塵還原再循環(huán)的工藝方法。由于韓國(guó)從海外進(jìn)口的80％礦石粒度為8mm，而COREX使用礦石粒度為8～30mm塊礦，所以引發(fā)了對(duì)本項(xiàng)目的研究。對(duì)于此煉鐵工藝，浦項(xiàng)鋼鐵公司將與共同開發(fā)伙伴奧鋼聯(lián)各自擁有50％ 的專利權(quán)和銷售權(quán)。預(yù)計(jì)我國(guó)和俄羅斯等國(guó)家將有可能用Finex煉鐵工藝取代已老化的中小型鋼鐵廠的高爐。 電弧爐煉鋼電弧爐是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼、高合金鋼的傳統(tǒng)設(shè)備。電弧爐煉鋼從整體可分為原材料的收集、冶煉前的準(zhǔn)備工作、熔化期、氧化期和還原期五大階段。廢鋼銹蝕嚴(yán)重或沾有油污時(shí)會(huì)降低鋼和合金元素的收得率，增加鋼中的含氫量；（2）廢鋼中不得混有鉛、錫、砷、鋅、銅等有色金屬。錫、砷和銅，易引起鋼的熱脆；（3）廢鋼中不得混有密封容器、易燃、易爆物和有毒物，以保證安全生產(chǎn)；（4）廢鋼化學(xué)成分應(yīng)明確，硫、磷含量不宜過高；（5）廢鋼外形尺寸不能過大（截面積不宜超過150 mm150 mm，最大長(zhǎng)度不宜超過350 mm）。補(bǔ)爐一般情況下，每煉完一爐鋼后，在裝料前要進(jìn)行補(bǔ)爐，其目的是修補(bǔ)爐底和被侵蝕的渣線及被破壞的部位，以維持正常的爐體形狀，從而保證冶煉的正常進(jìn)行和安全生產(chǎn)，補(bǔ)爐的要點(diǎn)如下：（1）出鋼后立即檢查爐襯，需填補(bǔ)爐底時(shí)，應(yīng)先將爐底殘?jiān)堪浅?，然后進(jìn)行填補(bǔ)。（2）補(bǔ)爐料要提前半個(gè)小時(shí)混合均勻，補(bǔ)爐后放下電極烘烤30min，若補(bǔ)鎂砂量較大，應(yīng)酌情延長(zhǎng)烘烤時(shí)間。合理的配料能縮短冶煉時(shí)間。磷和硫含量原則上是越低越好。為使?fàn)t內(nèi)爐料密實(shí)，裝料時(shí)必須把大、中、小料合理搭配，一般小料占15%～20%，中料占40%～50%，大料占40%。裝料時(shí)應(yīng)將小料的一半放入底部，小料的上部、爐子中心區(qū)放入全部大料、低碳廢鋼和難熔爐料，大料之間放入小料，中型料裝在大料的上面及四周，大料的最上面放入小料。總之，布料應(yīng)做到：下致密、上疏松、中間高、四周低，爐門口無大料；使得穿井快，不搭橋。熔化期約占整個(gè)冶煉時(shí)間的一半左右，耗電量占電耗總數(shù)的2/3左右。（1）啟弧階段。（2）穿井階段。（3）電極上升階段。這階段仍采用最大功率輸送電能，所占時(shí)間為總?cè)刍瘯r(shí)間的1/2左右。爐料被熔化3/4以上后，電弧已不能被爐料遮蔽，3個(gè)電極下的高溫區(qū)已連成一片，此時(shí)如長(zhǎng)時(shí)間采用最大功率供電，電弧會(huì)強(qiáng)烈損壞爐蓋和爐墻。氧化期加入氧化劑，使鋼液中的碳氧化而熔池產(chǎn)生沸騰階段叫氧化期。氧化期的操作藝如下：（1）氧化期前一階段，鋼液溫度較低，主要是造脫磷，爐內(nèi)的脫磷反應(yīng)為：5FeO+2Fe3P=P2O5+11Fe+Q，P2O5+CaO=CaO適當(dāng)偏低的溫度，加強(qiáng)鋼渣的攪拌，以利于脫磷反應(yīng)的進(jìn)行。氧化第二階段主要是進(jìn)行氧化脫碳沸騰精煉，以去除鋼液中的氣體和夾雜物。具體化學(xué)反應(yīng)如下：O+C=CO，F(xiàn)eO+C=Fe+CO在氧化的第二段段，礦石加入應(yīng)多批、小量、勤攪拌，使熔池沸騰活躍并使?fàn)t渣保持良好的流動(dòng)性，做到爐渣自動(dòng)流出。gt。②為確保熔池沸騰良好，%～%。當(dāng)氧化沸騰開始，采用流渣，要求爐渣R=2～3，爐內(nèi)渣量控制在3%～4%。④溫度控制。氧化末期必須使鋼液溫度升高到大于該鋼種出鋼溫度的10～20℃。當(dāng)溫度、化學(xué)成分合適，就停止加礦石，調(diào)整好爐渣，讓熔池進(jìn)入自然沸騰（5～10min），使鋼液中的殘余含氧量降低，并使氣體及夾雜物充分上浮，以利于還原期的順利進(jìn)行。氧化期爐渣中FeO含量很高，又含有P2O5，為了還原期脫氧及防止回磷必須扒渣，扒渣的條件是扒渣溫度高于出鋼溫度10～20℃；扒渣前碳、磷及其他限制性成分應(yīng)符合要求。如果氧化末期碳含量過低需增碳，可在扒渣后裸露的鋼液面上撒加純凈、干燥的碳粉，進(jìn)行增碳。主要任務(wù)是造好還原渣，鋼液進(jìn)行脫氧、脫硫，調(diào)整化學(xué)成分，控制好出鋼溫度。錳鐵加入后，應(yīng)立即加入石灰、氟石和碎硅磚造稀薄渣覆蓋鋼液，以減少鋼液吸氣和降溫。（2）稀薄渣造好后，立即取樣分析C、Mn、Si、S、P等元素含量，并加還原碳粉。（3）隨著還原過程的進(jìn)行，爐渣逐漸失去脫氧、脫硫能力，因而需要分批補(bǔ)充造渣材料，調(diào)整爐渣的流動(dòng)性，大約每隔6～8min加入一批造渣材料，確保反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，還原末期加入硅鐵和鉻鐵，做好出鋼準(zhǔn)備。還原期總?課系?%～3%，其配比為：石灰：氟石：碳粉=4：：1。（6）化學(xué)成分和鋼液溫度均調(diào)整好后，即可插鋁進(jìn)行終脫氧。出鋼出鋼必須做到以下幾點(diǎn)：（1）成分合格，各主要元素達(dá)到內(nèi)控規(guī)范要求。（3）出鋼槽必須清潔、干燥、平整，并與出鋼口保持平直，以利于出鋼暢通，做到鋼液與爐渣混出。（5）出鋼后在盛鋼桶內(nèi)取成品樣，檢查溫度及脫氧情況是否良好，根據(jù)包內(nèi)鋼液溫度并結(jié)合烤包、爐渣量等實(shí)際情況決定鎮(zhèn)靜時(shí)間，以達(dá)到鑄鋼件始澆溫度不高于該鋼種澆注溫度，出鋼后應(yīng)保證鎮(zhèn)靜時(shí)間≥5min。轉(zhuǎn)爐煉鋼是把氧氣鼓入熔融的生鐵里，使雜質(zhì)硅、錳等氧化。因此轉(zhuǎn)爐煉鋼不需要另外使用燃料。歸納為：“四脫”（碳、氧、磷和硫），“二去”（去氣和去夾雜），“二調(diào)整”（成分和溫度）。轉(zhuǎn)爐冶煉原理簡(jiǎn)介轉(zhuǎn)爐煉鋼是在轉(zhuǎn)爐里進(jìn)行。開始時(shí)，轉(zhuǎn)爐處于水平，向內(nèi)注入1300攝氏度的液態(tài)生鐵，并加入一定量的生石灰CaO，然后鼓入空氣并轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)爐使它直立起來。幾分鐘后，當(dāng)鋼液中只剩下少量的硅與錳時(shí)，碳開始氧化，生成一氧化碳（放熱）使鋼液劇烈沸騰。最后，磷也發(fā)生氧化并進(jìn)一步生成磷酸亞鐵。當(dāng)磷與硫逐漸減少，火焰退落，爐口出現(xiàn)四氧化三鐵的褐色蒸汽時(shí)，表明鋼已煉成。整個(gè)過程只需15分鐘左右。轉(zhuǎn)爐冶煉工藝流程簡(jiǎn)介頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼的操作過程主要由以下六步組成：（1）上爐出鋼、倒渣，檢查爐襯和傾動(dòng)設(shè)備等并進(jìn)行必要的修補(bǔ)和修理；（2）傾爐，加廢鋼、兌鐵水，搖正爐體（至垂直位置）；（3）降槍開吹，同時(shí)加入第一批渣料（起初爐內(nèi)噪聲較大，從爐口冒出赤色煙霧，隨后噴出暗紅的火焰；3～5min后硅錳氧接近結(jié)束，碳氧反應(yīng)逐漸激烈，爐口的火焰變大，亮度隨之提高；同時(shí)渣料熔化，噪聲減弱）；（4）3～5min后加入第二批渣料繼續(xù)吹煉（隨吹煉進(jìn)行鋼中碳逐漸降低，約12min后火焰微弱，停吹）；（5）倒?fàn)t，測(cè)溫、取樣，并確定補(bǔ)吹時(shí)間或出鋼；（6）出鋼，同時(shí)（將計(jì)算好的合金加入鋼包中）進(jìn)行脫氧合金化。在送氧開吹的同時(shí)，加入第一批渣料，加入量相當(dāng)于全爐總渣量的三分之二，開吹35分鐘后，第一批渣料化好，再加入第二批渣料。吹煉過程中的供氧強(qiáng)度：（1）～(tmin)。（3）在吹煉過程中適當(dāng)降低槍位的保證爐渣不“返干”，不噴濺，快速脫碳與脫硫，熔池均勻升溫為原則。（5）當(dāng)吹煉到所煉鋼種要求的終點(diǎn)碳范圍時(shí)，即停吹，倒?fàn)t取樣，測(cè)定鋼水溫度，取樣快速分析[C]、[S]、[P]的含量，當(dāng)溫度和成分符合要求時(shí)，就出鋼。轉(zhuǎn)爐煉鋼主要工藝設(shè)備簡(jiǎn)介（1）轉(zhuǎn)爐爐體可轉(zhuǎn)動(dòng)?糜詿盜陡只虼盜訛車囊苯鷴Ｗ逵酶職逯瞥?，吃嚥蜌埼，恼C哪突鴆牧?，幢I妒笨炕Х從θ燃尤齲恍柰餳尤仍矗親鈧匾牧陡稚璞?，也可用又I⒛繃丁?（2）AOD精煉爐AOD即氬氧脫碳精煉爐，是一項(xiàng)用于不銹鋼冶煉的專有工藝。裝備水平也由半自動(dòng)控制發(fā)展到智能計(jì)算機(jī)控制來冶煉不銹鋼。將初煉鋼液裝入精煉包中放入密封的真空罐中進(jìn)行吹氧脫碳、脫硫、脫氣、溫度調(diào)整、化學(xué)元素調(diào)整。加熱一般通過電極加熱，攪拌是通過底部透氣磚進(jìn)行的。噴頭是用導(dǎo)熱性良好的紫銅經(jīng)鍛造和切割加工而成，也有用壓力澆鑄而成的。目前應(yīng)用最多的是多孔的拉瓦爾型噴頭。lt。圖12 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程圖轉(zhuǎn)爐煤氣轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，鐵水中的碳在高溫下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合氣體。轉(zhuǎn)爐煤氣的發(fā)生量在一個(gè)冶煉過程中并不均衡，成分也有變化。 轉(zhuǎn)爐煤氣由爐口噴出時(shí),溫度高達(dá)1450～1500℃,并夾帶大量氧化鐵粉塵，需經(jīng)降溫、除塵，方能使用。①濕法凈化系統(tǒng)典型流程是：煤氣出轉(zhuǎn)爐后，經(jīng)汽化冷卻器降溫至800～1000℃,然后順序經(jīng)過一級(jí)文氏管、第一彎頭脫水器、二級(jí)文氏管、第二彎頭脫水器,在文氏管喉口處噴以洗滌水,將煤氣溫度降至35℃左右,并將煤氣中含塵量降至約100毫克/立方米。濕法工藝在世界上比較普遍,每噸鋼可回收60～80立方米煤氣，平均熱值約為2000～2200千卡/立方米。煤氣經(jīng)冷卻煙道溫度降至1000℃，然后用蒸發(fā)冷卻塔，再降至200℃,經(jīng)干式電除塵器除塵,含塵量低于50毫克/立方米的凈煤氣，經(jīng)抽風(fēng)機(jī)送入儲(chǔ)氣柜。 轉(zhuǎn)爐煤氣是鋼鐵企業(yè)內(nèi)部中等熱值的氣體燃料。轉(zhuǎn)爐煤氣含有大量一氧化碳，毒性很大，在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用過程中必須嚴(yán)防泄漏。它特別適于用優(yōu)質(zhì)原料(優(yōu)質(zhì)廢鋼、鐵合金等)冶煉少量?jī)?yōu)質(zhì)鋼和合金。冶金特點(diǎn)：（1）熱先達(dá)金屬熔池，再傳導(dǎo)給熔渣，所以熔渣溫度較低；（2）為圓柱形的熔池，這決定了坩堝熔煉中有較小的鋼渣比界面積；（3）熔池受強(qiáng)烈的電磁攪拌。感應(yīng)爐結(jié)構(gòu)感應(yīng)爐有熔溝式及坩堝式兩類，其工作原理與變壓器相似。當(dāng)感應(yīng)圈內(nèi)通過交流電時(shí)，熔溝內(nèi)液體金屬中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生焦耳熱，加熱爐料。同時(shí)，在熔溝內(nèi)能量轉(zhuǎn)化再傳輸至熔池，熔溝的熱負(fù)荷很高，所以盡管這種感應(yīng)爐的功率因數(shù)及電效率較高，也不宜熔煉合金鋼及合金。坩堝式感應(yīng)爐的功率因數(shù)和熱效率較低，但能熔煉高熔點(diǎn)金屬，容易改變所煉品種，適用于非連續(xù)作業(yè)，它在冶煉少量?jī)?yōu)質(zhì)鋼和合金方面占有重要地位。gt。gt?，F(xiàn)已用晶閘管變頻器作為中頻電源，取代了原用的馬達(dá)發(fā)電機(jī)組。根據(jù)爐容量、爐料尺寸，并考慮到可接受的攪拌強(qiáng)度來選擇頻率，頻率愈高，能達(dá)到的比功率也愈高（比功率一般為200～1000kw／t）。由于感應(yīng)爐是功率因數(shù)很低的感性負(fù)載（～），所以都采用電容器來提高功率因數(shù)。感應(yīng)爐爐體主要部件有爐架、水冷感應(yīng)圈、磁軛、坩堝、爐蓋以及爐體環(huán)繞出鋼嘴下方的軸傾動(dòng)機(jī)構(gòu)。坩堝的制作中，選擇耐火材料時(shí)必須考慮一系列因素：材質(zhì)的化學(xué)特性要與所熔煉的合金相匹配，并具有一定強(qiáng)度、穩(wěn)定性和絕緣性，易于制作、安裝和修補(bǔ)，且成本低。gt。gt。gt。此外還有氧化鋯(ZrO265％、SiO2約30％)、鎂鋁、鉻鋁坩堝。中性的高鋁和氧化鋯坩堝適于冶煉各鋼種和高鎳合金。制作坩堝時(shí)，耐火材料的粒度配比必須合適，以達(dá)到最高致密度。搗打成型有濕法、干法兩種，都是先打成坩堝底，再在底部放置打坩堝壁的鋼模，逐層搗打側(cè)壁。冶煉第一爐時(shí)要緩慢加熱，以免出現(xiàn)裂紋。工藝要點(diǎn)感應(yīng)爐操作脫硫和脫氧同時(shí)進(jìn)行，一般不進(jìn)行脫碳、脫磷，所以必須選用好的原料，并盡快熔化，溫度合適即脫氧、出鋼。所用廢鋼和回爐料，除了化學(xué)成分要符合要求外，還應(yīng)具有適當(dāng)尺寸，使?fàn)t料能有效加熱，為此也可應(yīng)用一些碎料充填空隙，以提高坩堝內(nèi)爐料的致密度。由于熔煉時(shí)沒有氧化期，元素?zé)龘p很少，可精確配料。為了提高生產(chǎn)率，減少鋼中氫含量，并避免含有水分或油脂的廢鋼在爐內(nèi)加熱時(shí)爆炸，廢鋼可預(yù)熱至550℃以下，預(yù)熱溫度過高會(huì)使?fàn)t料嚴(yán)重氧化，降低熱效率。小爐子一般手工裝料，用箱子或溜槽將爐料裝入爐內(nèi)。（2）熔化。所謂“架橋”是處于半熔狀態(tài)的爐料在熔池上方粘結(jié)而使?fàn)t料不能接觸熔池。一旦出現(xiàn)架橋，可傾動(dòng)坩堝，在架起的爐料上熔化出缺口，以便繼續(xù)加料，把鋼水面升高至架橋處，化去粘結(jié)的爐料。造渣應(yīng)在爐料全部熔化前進(jìn)行，以免鋼水嚴(yán)重氧化。所用渣系主要是CaO一Al2O3一CaF2，根據(jù)不同的坩堝材質(zhì)和脫氧劑，渣的成分有所不同。（4）扒渣、脫氧、出鋼。根據(jù)爐前鋼樣分析結(jié)果，配入合金料，同時(shí)用硅鐵粉及各種復(fù)合脫氧劑進(jìn)行脫氧。待成分合格、溫度合適后，即可扒渣。出鋼時(shí)向鋼流加1～2kg／t鋁或其他強(qiáng)脫氧劑進(jìn)行終脫氧。平爐煉鋼用的原材料為：①鋼鐵料如生鐵或鐵水、廢鋼；②氧化劑如鐵礦石、工業(yè)純氧、人造富礦；③造渣劑如石灰（或石灰石）、螢石、鐵礬土等；④脫氧劑和合金添加劑。因此，堿性平爐煉鋼法問世后就為各國(guó)廣泛采用，成為世界上主要的煉鋼方法。50年代初期氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐投入生產(chǎn)，從60年代起平爐逐漸失去其主力地位。平爐煉鋼特征可歸納以下三點(diǎn)： （1）從外部供給熱量因平爐爐體龐大,冶煉時(shí)間長(zhǎng),爐墻散熱損失和高溫廢氣帶走的熱量大，除鋼鐵原料中各元素氧化產(chǎn)生熱量外，必須從外部供給燃料和使用預(yù)熱空氣燃燒燃料，方能保持煉鋼時(shí)需要的熱量。 （2）氧化性氣氛