炼钢技术动态及其利弊浅析

炼钢的方法有很多种，其基本原理是相同的，所不同的是在冶炼过程中需要的氧和热能来源不同，所用的设备和操作方法不同。目前各国采用的炼钢方法有转炉炼钢、电炉炼钢和平炉炼钢等，而主要发展趋势为纯氧顶吹转炉炼钢。至1976年，转炉钢已占世界钢总产量的70％。（1）纯氧顶吹转炉炼钢法这种方法是1952年以后发展起来的新技术，它是目前世界上采用较多也是较先进的一种方法。纯氧顶吹转炉炼钢有以下优点：（i）生产速度快由于用纯氧吹炼，就会高速降碳，快速提温，大大缩短冶炼时间。一座300t转炉吹炼时间不到20min，包括辅助工作时间在内，一共不超过1h。（ii）品种多、质量好纯氧顶吹转炉既能炼普通钢，也能炼普通低碳钢。如首都钢厂采用这种方法成功地试炼了一百多种钢材。由于用纯氧吹炼，钢中氮、氢等有害气体含量较低。（iii）基建投资和生产费用低纯氧顶吹转炉的基建投资相当于同样生产量的平炉车间的60～70％，生产费用也低于平炉。目前纯氧顶吹转炉随着氧枪的多孔喷头的研制成功，大大提高了单位时间内的供氧量，并由于操作技术上的革新（例如，用电子计算技术来调节、控制冶炼过程），不论转炉容量的大小，吹炼时间基本上相差不多，即使300t转炉，净吹氧时时也可缩短到12min左右。在一定限度内，炉容量越大，经济效果越好，因此顶吹转炉迅速走向大型化。现在世界上最大的转炉为350t，并且正在研究建造400～450t转炉。（2）电炉炼钢法电炉炼钢法主要利用电弧热，在电弧作用区，温度高达4000℃。冶炼过程一般分为熔化期、氧化期和还原期，在炉内不仅能造成氧化气氛，还能造成还原气氛，因此脱磷、脱硫的效率很高。炉转炉法基建投资少，同时由于直接还原的发展，为电炉提供金属化球团代替大部分废钢，因此就大大地推动了电炉炼钢。世界上现有较大型的电炉约1400座，目前电炉正在向大型、超高功率以及电子计算机自动控制等方面发展，最大电炉容量为400t。国外150t以上的电炉几乎都用于冶炼普通钢，许多国家电炉钢产量的60～80％均为低碳钢。我国由于电力和废钢不足，目前主要用于冶炼优质钢和合金钢。（3）平炉炼钢法五十年代以前，平炉钢占世界钢产量的85％。近年来，除浇铸大型铸件或供水压机等成材的大钢锭，平炉炼钢仍在发挥其作用外，由于纯氧顶吹转炉炼钢技术的发展，转炉钢的产量大幅度增长，世界各国平炉钢产量才逐年下降。平炉炼钢法的最大缺点是冶炼时间长（一般需要6～8h），燃料耗损大（热能的利用只有20～25％），基建投资和生产费用高。一个年产1200万吨钢的钢厂，只要建成六个250～300t的纯氧顶吹转炉就够了，如果修建平炉却需要500t的大型平炉30～40座。虽然目前世界上仍在生产的平炉已普遍采用氧气炼钢，生产率有较大的提高，但除尘系统复杂，投资高昂，因此平炉炼钢不再发展，甚至有拆除改建为顶吹或底吹转炉的趋势。