论文部分内容阅读
摘要：对中国来说，因为地广人多，所以造成了我国对钢产量的需求比较高，而且我国也是世界上已知国家之中生产钢最早的之一，但这也只是代表中国是发展钢工业比较早的国家罢了，没有办法表示中国发展工艺的高潮，而实际上，在过去几十年之中，我国在钢上面的发展都是以破坏环境为基础的。本文主要分析探讨了我国炼钢机械工艺的优缺点及发展方向，以供参阅。
关键词：炼钢；机械工艺；发展方向
我国在钢的生产和使用领域是最早的国家之一，在历史记录之中有着明确依据，在春秋晚期的文物中就发现钢制物品，距今已经有几千年历史。所以我国在钢材的生产工艺方面有着一定的技术，但是也存在许多不足。在钢材的炼制过程中，炼制钢材的主要原材料是含碳量较高的铁水、生铁和废钢铁，主要利用氧化还原反应，在高温的环境下，通过使用氧化剂去掉生铁中杂质。在使用铁水炼制时，需要加入氧化剂、脱氧剂以及钛合金等材料，来协调和调整钢成分。在含碳量较高的生铁或铁水加入炼钢炉中之后，通过一系列工序将铁水中的杂质氧化去除，在最后阶段加入合金，使其合金化，最终得到钢水。在我国现阶段炼钢机械工艺中，具有平炉、电炉和转炉三种，但是由于平炉耗能大、施工作业环境差等因素，已经被淘汰。
1炼钢机械工艺中电炉和转炉工艺
1.1电炉
电炉炼钢是比较笼统的说法，具体的来说电炉炼钢分为电弧炉炼钢、感应炉炼钢和电渣炉炼钢这三种炼钢法。电炉炼钢是利用电能作热源进行冶炼。常用的电炉有电弧炉和感应炉两种，而电弧炉炼钢产量占电炉炼钢产量的绝大部分。一般所说电炉就是指电弧炉，电弧炉可全部用废钢做为金属原料，可冶炼力学性能和化学成分要求严格的钢，如特殊工具钢，航空用钢和不锈刚等。电弧炉按所用的炉衬分为酸性和碱性两种，目前采用的主要是碱性电炉，这种炉子可以有效地祛除钢水中的硫，这是其他炼钢方法所不及的。随着世界钢铁生产的发展，电弧炉炼钢的比例不斷提高，目前占世界钢产量的30%左右，而以“电炉-连铸-连轧”为特点的电弧炉短流程工艺的确立，使电弧炉炼钢得到了进一步发展。世界上现有较大型的电炉约1400余座，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迅速发展，最大电炉容量为400t。国外废钢资源丰富，150吨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，由于资源的丰富，所以电弧炉炼钢技术发展迅速。转观国内，由于电力和废钢不足，目前主要用于冶炼优质钢和合金钢。20世纪90年代，我国的电弧炉产钢量的得到了大幅度上升，由容量小的电弧炉建设成大容量、高功率电弧炉，如宝钢的150t超高功率电弧炉、抚顺特钢的50t超高功率电弧炉。为提高钢产品的质量，部分工厂引进了LF炉，同时采取全高级连铸生产技术，如天津钢管公司。
1.2转炉工艺
在20世纪中期，我国首钢试验厂建成了我国首个氧气顶吹转炉，为我国以后转炉的研究和建设提供了宝贵的借鉴经验，在现阶段，转炉生产的钢材在我国现阶段钢材使用总量中占据很大一部分，由此可见转炉生产工艺对于我国钢材生产的重要性。在使用转炉工艺炼制钢材的过程中，将含碳量较高的铁水放入混铁炉中进行预热工作，将废钢加入转炉，然后将预热完成的铁水与其结合，进行升温和融化工作，在到达适宜温度时，进入氧化阶段。转炉通过耐热材料的区别可分为碱性和酸性，依据气体吹入部位可分为顶吹、侧吹和低吹，如果按照气体种类可分为氧气转炉和空气转炉，在我国现阶段普遍使用的是顶底复吹转炉和碱性氧气顶吹，因为这两种转炉具有高效率、高产量、高质量和低成本的特点，满足企业生产质量要求，并且最大限度地减少了资金投入。在我国现阶段对钢材的质量和性能要求逐渐提高，并且钢材的适用范围也在不断扩大，企业对于钢材炼制机械工艺要加大重视。
2优缺点分析比较
炼钢时，主要是铁水中的碳产生氧化反应，减少碳的含量。但有些钢的品种中含有易氧化的其他因素时，若吹入过量氧，其他元素也会氧化。这个时候，电弧炉炼钢的优势就突显出来了。一般来说，电弧炉用于冶炼碳素钢和冶炼合金钢，转炉用于生产碳钢、合金钢、铜和镍的冶炼。两种工艺，无论是炼钢方式、原材料，还是最终产成品都是不同的。从原材料来看，电炉炼钢以废钢为原材料，转炉炼钢以金属料、非金属料和气体为原材料。故在原材料方面，电炉炼钢比转炉炼钢更节省原材料和成本；在能源方面，电炉炼钢主要以外界能源为主，电弧炉在炉料化清之后，电弧的热量通过炉渣传给钢液，是间接加热，热效率差。且炉膛为盆状，很大一部分热量通过炉盖和炉壁散失。转炉炼钢主要以炉体本身和炉内的保温材料为主。故在能源方面，转炉炼钢比电炉炼钢更优越；在生产效率方面，电炉炼钢生产工序少，操作简单，生产效率高于转炉炼钢。综合各方面来说，电炉炼钢优于转炉炼钢。
3发展方向
对我国来说，炼钢的发展是需要不断改进的。虽然炼钢水平已经有所提高，但是比较发达国家来说，依旧是不够的，而且根据我国的需求，要想完成国家的要求，仍然有很长的一段路要走。（1）原材料。对我国来说，因为地大物博的原因，所以我国可以从钢铁的原料上面下手，但是主原料是没有办法改变的，但是可以从辅助原料方面下手，提炼出全新的催化剂，来提高转化的效率以及生产效率。这样的话，不仅仅可以满足我国对钢的大量需求，也可以促进其他行业的发展。不过在寻找的同时也需要注意对环境方面的保护，不能以破坏环境来发展。（2）能源。在炼钢的发展上面，我国因为需求量大，所以也要对能源的利用效率进行改进，可以通过废物利用来进行改良，充分利用化学方面的转化。（3）技术。对我国来说，技术方面的缺失是我国需要面对的最需要面对的方面，我国炼钢行业在发展的同时也需要注意吸收外国炼钢技术先进的地方，再结合我国的实际情况进行融合，推演出属于我国的炼钢技艺。而在工艺方面，也需要引进工艺诊断的技术，特别是吸收这一方面的人才并对这群人才加以培养与锻炼。
4结束语
总之，随着我国经济发展方式的转变，根据低碳经济和循环经济的需要，我国目前的炼钢方式必定要走绿色环保的路子。我国虽不是钢铁大国，但发展炼钢技术，提高高端产品出口率，已成为强国的必然选择。
参考文献：
[1]杨芯，刘晓锋.我国炼钢机械工艺的优缺点及发展方向[J].山东工业技术，2016，（6）：5.
[2]李鹤.机械加工工艺技术与误差探析[J].科技展望，2016，（4）：59.
[3]陈旻.我国炼钢机械工艺的优缺点及发展方向[J].山东工业技术.2018（08）
（作者单位：河钢邯钢三炼钢厂）
关键词：炼钢；机械工艺；发展方向
我国在钢的生产和使用领域是最早的国家之一，在历史记录之中有着明确依据，在春秋晚期的文物中就发现钢制物品，距今已经有几千年历史。所以我国在钢材的生产工艺方面有着一定的技术，但是也存在许多不足。在钢材的炼制过程中，炼制钢材的主要原材料是含碳量较高的铁水、生铁和废钢铁，主要利用氧化还原反应，在高温的环境下，通过使用氧化剂去掉生铁中杂质。在使用铁水炼制时，需要加入氧化剂、脱氧剂以及钛合金等材料，来协调和调整钢成分。在含碳量较高的生铁或铁水加入炼钢炉中之后，通过一系列工序将铁水中的杂质氧化去除，在最后阶段加入合金，使其合金化，最终得到钢水。在我国现阶段炼钢机械工艺中，具有平炉、电炉和转炉三种，但是由于平炉耗能大、施工作业环境差等因素，已经被淘汰。
1炼钢机械工艺中电炉和转炉工艺
1.1电炉
电炉炼钢是比较笼统的说法，具体的来说电炉炼钢分为电弧炉炼钢、感应炉炼钢和电渣炉炼钢这三种炼钢法。电炉炼钢是利用电能作热源进行冶炼。常用的电炉有电弧炉和感应炉两种，而电弧炉炼钢产量占电炉炼钢产量的绝大部分。一般所说电炉就是指电弧炉，电弧炉可全部用废钢做为金属原料，可冶炼力学性能和化学成分要求严格的钢，如特殊工具钢，航空用钢和不锈刚等。电弧炉按所用的炉衬分为酸性和碱性两种，目前采用的主要是碱性电炉，这种炉子可以有效地祛除钢水中的硫，这是其他炼钢方法所不及的。随着世界钢铁生产的发展，电弧炉炼钢的比例不斷提高，目前占世界钢产量的30%左右，而以“电炉-连铸-连轧”为特点的电弧炉短流程工艺的确立，使电弧炉炼钢得到了进一步发展。世界上现有较大型的电炉约1400余座，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迅速发展，最大电炉容量为400t。国外废钢资源丰富，150吨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，由于资源的丰富，所以电弧炉炼钢技术发展迅速。转观国内，由于电力和废钢不足，目前主要用于冶炼优质钢和合金钢。20世纪90年代，我国的电弧炉产钢量的得到了大幅度上升，由容量小的电弧炉建设成大容量、高功率电弧炉，如宝钢的150t超高功率电弧炉、抚顺特钢的50t超高功率电弧炉。为提高钢产品的质量，部分工厂引进了LF炉，同时采取全高级连铸生产技术，如天津钢管公司。
1.2转炉工艺
在20世纪中期，我国首钢试验厂建成了我国首个氧气顶吹转炉，为我国以后转炉的研究和建设提供了宝贵的借鉴经验，在现阶段，转炉生产的钢材在我国现阶段钢材使用总量中占据很大一部分，由此可见转炉生产工艺对于我国钢材生产的重要性。在使用转炉工艺炼制钢材的过程中，将含碳量较高的铁水放入混铁炉中进行预热工作，将废钢加入转炉，然后将预热完成的铁水与其结合，进行升温和融化工作，在到达适宜温度时，进入氧化阶段。转炉通过耐热材料的区别可分为碱性和酸性，依据气体吹入部位可分为顶吹、侧吹和低吹，如果按照气体种类可分为氧气转炉和空气转炉，在我国现阶段普遍使用的是顶底复吹转炉和碱性氧气顶吹，因为这两种转炉具有高效率、高产量、高质量和低成本的特点，满足企业生产质量要求，并且最大限度地减少了资金投入。在我国现阶段对钢材的质量和性能要求逐渐提高，并且钢材的适用范围也在不断扩大，企业对于钢材炼制机械工艺要加大重视。
2优缺点分析比较
炼钢时，主要是铁水中的碳产生氧化反应，减少碳的含量。但有些钢的品种中含有易氧化的其他因素时，若吹入过量氧，其他元素也会氧化。这个时候，电弧炉炼钢的优势就突显出来了。一般来说，电弧炉用于冶炼碳素钢和冶炼合金钢，转炉用于生产碳钢、合金钢、铜和镍的冶炼。两种工艺，无论是炼钢方式、原材料，还是最终产成品都是不同的。从原材料来看，电炉炼钢以废钢为原材料，转炉炼钢以金属料、非金属料和气体为原材料。故在原材料方面，电炉炼钢比转炉炼钢更节省原材料和成本；在能源方面，电炉炼钢主要以外界能源为主，电弧炉在炉料化清之后，电弧的热量通过炉渣传给钢液，是间接加热，热效率差。且炉膛为盆状，很大一部分热量通过炉盖和炉壁散失。转炉炼钢主要以炉体本身和炉内的保温材料为主。故在能源方面，转炉炼钢比电炉炼钢更优越；在生产效率方面，电炉炼钢生产工序少，操作简单，生产效率高于转炉炼钢。综合各方面来说，电炉炼钢优于转炉炼钢。
3发展方向
对我国来说，炼钢的发展是需要不断改进的。虽然炼钢水平已经有所提高，但是比较发达国家来说，依旧是不够的，而且根据我国的需求，要想完成国家的要求，仍然有很长的一段路要走。（1）原材料。对我国来说，因为地大物博的原因，所以我国可以从钢铁的原料上面下手，但是主原料是没有办法改变的，但是可以从辅助原料方面下手，提炼出全新的催化剂，来提高转化的效率以及生产效率。这样的话，不仅仅可以满足我国对钢的大量需求，也可以促进其他行业的发展。不过在寻找的同时也需要注意对环境方面的保护，不能以破坏环境来发展。（2）能源。在炼钢的发展上面，我国因为需求量大，所以也要对能源的利用效率进行改进，可以通过废物利用来进行改良，充分利用化学方面的转化。（3）技术。对我国来说，技术方面的缺失是我国需要面对的最需要面对的方面，我国炼钢行业在发展的同时也需要注意吸收外国炼钢技术先进的地方，再结合我国的实际情况进行融合，推演出属于我国的炼钢技艺。而在工艺方面，也需要引进工艺诊断的技术，特别是吸收这一方面的人才并对这群人才加以培养与锻炼。
4结束语
总之，随着我国经济发展方式的转变，根据低碳经济和循环经济的需要，我国目前的炼钢方式必定要走绿色环保的路子。我国虽不是钢铁大国，但发展炼钢技术，提高高端产品出口率，已成为强国的必然选择。
参考文献：
[1]杨芯，刘晓锋.我国炼钢机械工艺的优缺点及发展方向[J].山东工业技术，2016，（6）：5.
[2]李鹤.机械加工工艺技术与误差探析[J].科技展望，2016，（4）：59.
[3]陈旻.我国炼钢机械工艺的优缺点及发展方向[J].山东工业技术.2018（08）
（作者单位：河钢邯钢三炼钢厂）