[关键词]冶金转炉；炼钢；生产现状；技术应用
中图分类号：TF71 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）13-0046-01
当前，国内转炉钢厂也致力于配套设备升级及节能降耗技术的研究和应用，通过炼钢新流程实现洁净钢的高效率、低成本、稳定生产，更广泛地应用高校脱磷技术、煤气干法除尘技术、少渣炼钢技术等技术。但是，冶金转炉炼钢仍然存在着不少问题，需结合当前转炉炼钢的生产现状进行深入分析，并探讨有效技术措施，以期优化转炉炼钢的工艺流程，建立大批量廉价生产洁净钢的生产体系，实现“零”排放的绿色生态生产。
一、国内冶金转炉炼钢的生产现状
1.转炉钢产量逐年增长
作为转炉炼钢主要炉料的生铁逐年增长，为转炉炼钢钢产量的大幅度增长提供了良好而充裕的原料条件，与世界各主要产钢国家相比，我国铁钢比较高，近年来我国生铁产量在逐年增长，为转炉炼钢钢产量的大幅度增长提供了良好而充裕的原料条件。
2.大中型重点钢铁企业转炉钢产量占主导地位
近年来，由于新建了一批大、中型转炉以及原有小型转炉的扩容改造，使转炉炼钢厂生产规模均有所扩大，因此大、中型转炉钢产量大幅度提高。我国重点大、中型钢铁企业转炉钢产量分布情况的统计表明，全国年产量200万t以上的大中型钢铁企业的产钢量已占全国钢总产量的82 4%。大型钢铁（集团）企业（>500万t/a）数量增多，为发展转炉炼钢提供了有利条件。
3.转炉生产工艺进一步优化
为了提高钢质量和扩大冶炼钢种，原有大、中型转炉炼钢厂都相继增建了铁水脱硫装置及二次精炼装置。近年来新建的转炉炼钢厂普遍配置了全量铁水脱硫装置，并根据冶炼钢种要求配置了炉外精炼装置，一般多选用LF精炼，有些转炉钢厂还设置了VD或RH精炼装置，从而为生产高附加值钢种提供了有利条件。近年来转炉二次精炼比已大幅度提高。
4.转炉自动化水平不断提高
大、中型转炉炼钢厂一般均采用了基础自动化和过程计算机控制系统，有些大中型转炉钢厂还设置了管理计算机系统。另外在一些有条件的大型转炉炼钢厂增设了副枪装置或炉气自动分析仪，藉副枪或炉气分析仪为检测手段，实现了计算机动态模型控制，从而提高了转炉终点命中率，改善了转炉作业指标。
5.转炉消耗指标逐步降低
近年来我国转炉钢铁料消耗逐年下降，随着我国高炉生产能力的大幅度增长，为转炉炼钢提供了充裕的铁水，故转炉炼钢炉料铁水比高，为转炉冶炼纯净钢和提高钢的质量提供了良好条件；转炉工序能耗也有所降；转炉炉龄大幅度提高，耐火材料消耗降低。溅渣护炉技术的普遍推广，炉衬材质的进一步改善，对炉体维护的加强以及转炉操作水平的不断改进，从而使转炉炉龄大幅度提高，耐火材料消耗降低。
二、国内冶金转炉炼钢的技术应用
1.转炉脱磷炼钢技术
当今低磷钢冶炼的主要方法有铁水“三脱”预处理+转炉法、转炉双联法和双渣法。首钢京唐公司是目前国内第一个按“全三脱”冶炼模式设计的炼钢厂，可稳定生产高品质钢水，为生产高端产品奠定了坚实的基础。“全三脱”即指对铁水全量进行脱硫、脱磷、脱硅预处理。宝钢从2002年开始对转炉脱磷一脱碳双联工艺技术（BRP）的自主研究。宝钢炼钢3座300t复吹转炉的双联法设备配置和工艺布置与传统转炉炼钢车间基本一致。每座转炉均具有脱磷和脱碳功能，可采用双联法冶炼，亦可进行常规冶炼，切换灵活，目前采用BRP工艺已经开发了帘线钢、抗HIC的管线钢、IF钢、2Crl3不锈钢、S135钻杆钢之类高难度、高附加值产品。武钢炼钢厂由于没有铁水脱磷预处理工序，无法实现转炉双联法冶炼，自投产以来，一直采用传统的双渣低拉碳转炉冶炼工艺生产，转炉出钢磷含量波动大，出钢碳含量偏低，氧含量较高。通过脱磷反应机理高温实验，氧枪喷头结构改进及转炉冶炼工艺优化，在一座转炉内采用单渣高拉碳工艺，优质高碳钢出钢平均磷的质量分数由0.015%下降为0.011%，出钢平均碳的质量分数由0.097% 提高到0.44%。这一新工艺的采用使转炉炼钢成本大幅下降。
2.转炉高效挡渣技术
转炉高效挡渣技术可以减少转炉出钢到钢包的下渣量，降低精炼过程中钢水的回磷及氧化物夹杂数量，提高钢水清洁度，同时提高合金收得率，减少脱氧剂、合金消耗，降低炼钢成本。转炉高效挡渣技术是在转炉出钢口安装液压滑动水口，配备远红外线下渣监测装置，实现精确自动控制滑板出钢。不仅操作方便、控制精确、自动化程度高，还降低了劳动强度。国内的滑板挡渣效率≥95%，合金收得率提高1%～2%，其钢包下渣厚度
3.转炉少渣炼钢工艺技术
转炉少渣炼钢工艺技术的核心思路是循环利用脱碳炉渣，即将上一炉脱碳阶段的炉渣留在炉内再供下一炉冶炼使用，改变了传统的转炉冶炼过程在脱碳结束后排出高碱度炉渣的操作；同时，为了确保转炉炉内合理的渣量，在转炉吹炼脱磷结束后排出低碱度炉渣。通过研究，解决了转炉留渣情况下的安全兑铁及高效脱磷、大渣量溅渣护炉等技术难题，并且成功开发了转炉少渣炼钢工艺转炉脱磷、脱碳阶段工艺控制模型，实现了自动控制。2012年，首钢210t转炉通过应用少渣炼钢工艺技术生产的比例达到60%以上，100t转炉的应用比例达到70%。与传统转炉炼钢工艺相比，采用该技术后，吨钢石灰消耗量降低40%，吨钢白灰消耗量降低至22～24 kg；轻烧白云石消耗量降低42%，维持在吨钢7～9 kg；转炉总渣量由吨钢110 kg降低至65。实践证明，此项技术的成功应用不仅大大降低了炼钢工序成本，而且具有显著的社会效益，对节能减排和环境保护将发挥重要的作用。
三、转炉炼钢在技术发展中应注意的问题
我国中、小型转炉炼钢厂（车间）生产量达到6000t以上，与前后工序配套的有小高炉、小连铸、小轧机；已形成一定的综合生产能力。中、小型转炉钢厂是在我国钢铁发展的历史中形成的，今后在一段较长的时间应配合我国钢铁行业的产业结构调整政策和优化工艺及调整产品结构的发展战略，搞好扩容改造挖潜，相应提高技术和装备水平，比如适当增设铁水脱硫设施和根据钢种要求增设炉外精炼装置，以求在增产的同时进一步提高钢的质量，扩大冶炼钢种范围，降低消耗，改善环保条件，在市场竞争中继续求得生存发展。今后应抑制低水平中小型转炉重复建设。在沿海建设大型钢铁企业，应当充分考虑我国的国情和利用优越的海港天然条件，本着设备大型化、现代化原则，选取适合于大型钢铁企业的大型高炉、大型转炉和大型热连轧机、冷连轧机等国内外成熟的工艺技术装备，以满足大规模生产的要求，对一些国外尚处于开发试用阶段或通常适合于中、小型钢铁企业的工艺技术装备一般不宜选用。
总之，我国转炉炼钢技术近年来虽取得了较大的进步，但其生产技术经济指标距欧美、日本等国际先进水平仍存在一定的差距。因此，转炉钢厂必须从实际情况出发，深入开展节能技术的研究及应用，从而达到节能减排，降本增效，提高企业市场竞争力的目的。
参考文献
[1]万雪峰，李德刚等.转炉炉气分析技术的发展及应用[J]. 鞍钢技术， 2009（5）.
【关键词】转炉炼钢；冶炼技术；工艺参数控制
把铁水重的含碳率降低，对铁水进行脱碳、脱磷、脱硫处理就是转炉炼钢的主要任务，在炼钢的过程中还要去除其中的各种有害气体和非金属杂质，转炉炼钢的主要技术一般都是：供氧，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作，在冶炼过程中，要做好各种设备的巡检维护，严格控制好工艺参数的变化。
1 转炉冶炼目的
将生铁里的碳及其它杂质（如：硅、锰）等氧化，产出比铁的物理、化学性能与力学性能更好的钢。
钢与生铁的区别：首先是碳的含量，理论上一般把碳含量小于2.11%称之钢，它的熔点在1450-1500℃，而生铁的熔点在1100-1200℃。在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体，随着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲击韧性降低。钢具有很好的物理、化学性能与力学性能，可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，其用途十分广泛。
氧气顶吹转炉炼钢设备工艺：如图所示。按照配料要求，先把废钢等装入炉内，然后倒入铁水，并加入适量的造渣材料（如生石灰等）。加料后，把氧气喷枪从炉顶插入炉内，吹入氧气（纯度大于99%的高压氧气流），使它直接跟高温的铁水发生氧化反应，除去杂质。用纯氧代替空气可以克服由于空气里的氮气的影响而使钢质变脆，以及氮气排出时带走热量的缺点。在除去大部分硫、磷后，当钢水的成分和温度都达到要求时，即停止吹炼，提升喷枪，准备出钢。出钢时使炉体倾斜，钢水从出钢口注入钢水包里，同时加入脱氧剂进行脱氧和调节成分。钢水合格后，可以浇成钢的铸件或钢锭，钢锭可以再轧制成各种钢材。 氧气顶吹转炉在炼钢过程中会产生大量棕色烟气，它的主要成分是氧化铁尘粒和高浓度的一氧化碳气体等。因此，必须加以净化回收，综合利用，以防止污染环境。从回收设备得到的氧化铁尘粒可以用来炼钢；一氧化碳可以作化工原料或燃料；烟气带出的热量可以副产水蒸气。此外，炼钢时，生成的炉渣也可以用来做钢渣水泥，含磷量较高的炉渣，可加工成磷肥，等等。氧气顶吹转炉炼钢法具有冶炼速度快、炼出的钢种较多、质量较好，以及建厂速度快、投资少等许多优点。但在冶炼过程中都是氧化性气氛，去硫效率差，昂贵的合金元素也易被氧化而损耗，因而所炼钢种和质量就受到一定的限制。
2 转炉冶炼原理简介
转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化 （FeO，SiO2 ， MnO，） 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。当磷与硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果氧气是从炉底吹入，那就是底吹转炉；氧气从顶部吹入，就是顶吹转炉。
转炉冶炼工艺流程简介：
转炉一炉钢的基本冶炼过程。顶吹转炉冶炼一炉钢的操作过程主要由以下六步组成：
（1）上炉出钢、倒渣，检查炉衬和倾动设备等并进行必要的修补和修理；
（2）倾炉，加废钢、兑铁水，摇正炉体（至垂直位置）；
（3）降枪开吹，同时加入第一批渣料（起初炉内噪声较大，从炉口冒出赤色烟雾，随后喷出暗红的火焰；3～5min后硅锰氧接近结束，碳氧反应逐渐激烈，炉口的火焰变大，亮度随之提高；同时渣料熔化，噪声减弱）；
（4）3～5min后加入第二批渣料继续吹炼（随吹炼进行钢中碳逐渐降低，约12min后火焰微弱，停吹）；
（5）倒炉，测温、取样，并确定补吹时间或出钢；
（6）出钢，同时（将计算好的合金加入钢包中）进行脱氧合金化。
3 转炉炼钢主要工艺设备简介
3.1 转炉（converter）
炉体可转动，用于吹炼钢或吹炼锍的冶金炉。转炉炉体用钢板制成，呈圆筒形，内衬耐火材料，吹炼时靠化学反应热加热，不需外加热源，是最重要的炼钢设备，也可用于铜、镍冶炼。
3.2 AOD精炼炉
AOD即氩氧脱碳精炼炉，是一项用于不锈钢冶炼的专有工艺。AOD炉型根据容量有3t、6t、8t、10t、18t、25t、30t等。装备水平也由半自动控制发展到智能计算机控制来冶炼不锈钢。
3.3 VOD精炼炉
VOD精炼炉（vacuumoxygen decarburization），是在真空状态下进行吹氧脱碳的炉外精炼炉，它以精炼铬镍不锈钢、超低碳钢、超纯铁素体不锈钢及纯铁为主。将初炼钢液装入精炼包中放入密封的真空罐中进行吹氧脱碳、脱硫、脱气、温度调整、化学元素调整。
3.4 LF精炼炉
LF（ladle furnace） 炉是具有加热和搅拌功能的钢包精炼炉。加热一般通过电极加热，搅拌是通过底部透气砖进行的。
转炉倾炉系统
倾炉系统：变频调速（变频器+电机+减速机+大齿轮）
倾炉机构：倾炉机构由轨道、倾炉油缸、摇架平台、水平支撑机构和支座等组成。
4 转炉炉体工艺参数
4.1 转炉炉体
炉体总高（包括炉壳支撑板）：7050mm
炉壳高度：6820mm
炉壳外径：Φ4370mm
高宽比： H/D=1.56
炉壳内径：Φ4290mm
公称容量：50t
有效容积：39.5m3
熔池直径： Φ3160mm
炉口内径：Φ1400mm
出钢口直径：140mm
出钢口倾角（与水平）：20°
炉膛内径：Φ3160mm
炉容比：0.79m3 /t.s
熔池深度：1133mm
炉衬厚度：熔池：500mm 炉身：500mm 炉底：465mm 炉帽：550mm
炉壳总重：77.6t
炉衬重量：120t
炉口结构：水冷炉口
炉帽结构：水冷炉帽
挡渣板结构：双层钢板焊接式
托圈结构：箱式结构（水冷耳轴）
4.2 倾动装置
型式：四点啮合全悬挂扭力杆式（交流变频器调速）
最大工作倾动力矩：100t*m
最大事故倾动力矩：300t*m
倾动角度：±360°
倾动速度：0.2～1r/min
参考文献：
[1]王贤慧， 肖孝华， 张宏伟. 转炉炼钢设备结构改进[J].冶金设备， 2010（S1）
【关键词】人工冶铁 块炼铁 生铁 出现
【中图分类号】G633.51 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）09-0066-01
打开现行人民版《普通高中课程标准实验教科书・历史・必修二》翻到第14页，我们会看到这样一段描述：“在两河流域、地中海沿岸和埃及出土了世界上最早的铁器。中国使用陨铁和人工冶铁都较前几个地区稍晚，然而冶炼块炼铁和生铁大体与之同期。” 根据上述对于中外人工冶铁业的叙述，我们似乎可以得出这样的结论：中国人工冶铁的出现晚于两河流域、地中海沿岸和埃及，但中国冶炼块炼铁和生铁却与上述地区大体同期。该结论完全正确吗？要想对这一问题作出回答，我们很有必要对中外人工冶铁的出现作一番探讨。
早期人类冶炼技术不够发达，无法从铁矿石中冶炼得到铁，所以，在人工冶铁出现以前，世界上许多民族，都曾有过使用陨铁制器的历史。例如，在尼罗河流域和幼发拉底河流域出土的公元前2000多年前的铁珠和匕首，是目前所发现的世界上最早的陨铁制器;而目前所发现的中国最早的陨铁制器则是在中国河北藁城台西村商代遗址中出土的公元前14世纪前的铁刃铜钺。可以说，人类最早使用的铁，就是陨铁。但陨铁只是一种含铁量较大的陨星，或者说是一种天然铁，陨铁制器与人工冶铁的发明并没有必然的联系。
大约在公元前1400年左右，居住在小亚细亚（地处亚洲最西端之半岛，北临黑海，南滨地中海）的赫梯人发明了冶铁技术。怎么发明的呢？是在炼铜之时发明的！赫梯人生活的地方铁矿较多，他们在向熔炉中投入铜矿石时炼铜时，有时会混杂进去一些铁矿石。在冶炼过程中，矿石中的铁便被高温熔炉中的一氧化碳还原出来。由于当时熔炉的温度不够高，大约在1000℃左右，低于铁的熔点1535℃，所以，一氧化碳还原出来的铁是固态铁块而并非液态铁水。这种固态铁块不会与熔化的铜混在一起，很容易与铜区别，这也就是人类最早冶炼出的“块炼铁”。于是，世界上最早的人工冶铁技术便宣告诞生。由于疏松多孔，块炼铁也常被称为海绵铁。冶铁技术发明之后，赫梯国王严禁其外传。但是，随着赫梯王国的衰败，赫梯工匠四处移民，于是，大约在公元前1300年―公元前1000年左右，冶铁术传入两河流域、古埃及以及欧洲部分地区。
众所周知，我们通常所说的铁分生铁和熟铁两种，包括钢在内，它们都是以铁和碳两种元索为主的一种合金，而其区别主要在于含碳量不同。我们通常把含碳量在0.02%以下的叫熟铁，0.02%―2.11%的叫钢，2.11%―6.69%的叫生铁。人类最早所冶炼出的块炼铁含碳量低于0.02%，实际上也就是一种熟铁。无论是生产还是使用，块炼铁都存在着不少的缺点：一是块炼铁为固态铁块而非液态铁水，不能从熔炉中流出，而要将之从熔炉中取出时很容易导致炉膛遭到不同程度的损坏，从而无法连续生产，所以块炼铁的生产效率是比较低的;二是块炼铁所含杂质比较多，需要通过不断反复加热锻打才能将之挤出从而制成各种器具，费工费时;三是块炼铁含碳量较低，质地较软，使用受限制较多。也正因如此，在发明块炼铁冶炼技术之后，先人们就不断努力对其进行改进，于是，生铁、钢的冶炼技术也得以发明。同块炼铁相比。生铁和钢有不少的优点。以生铁为例，“生铁的冶炼温度是1150℃到1300℃，出炉产品呈液态，可以连续生产，可以浇铸成型，杂质比较少，质地比较硬，冶炼和成形率比较高，从而产量和质量都大大提高。所以说，由块炼铁到生铁是炼铁技术史上的一次飞跃。”但是，在国外，这一过程却是极其漫长的。以欧洲为例，虽然早在公元前1000年左右其部分地区就已经出现了块炼铁冶炼技术，但是，直到公元14世纪，生铁冶炼技术在欧洲才得以出现。也就是说，从能够冶炼块炼铁到能够冶炼生铁，欧洲大约经历了2400多年的时间！
如果要问人工冶铁技术在中国何时出现？目前，学术界对此还无法给出一个一致的答案。但是，比较普遍的观点认为是在公元前6世纪左右，也就是春秋时期。因此，可以这样说，中国人工冶铁的出现的确是晚于地中海沿岸、两河流域、埃及和欧洲地区的。但是，有一点大家是一致的，那就是不管是哪一地区，其最早冶炼出的铁都是块炼铁。前面曾谈到，在世界其它地区，从能够冶炼块炼铁到能够冶炼生铁、钢，这期间往往会有一个较长的发展过程。但是，与上述地区有所不同的是，在古代中国，在块炼铁技术出现后，我们的祖先却很快就发明了生铁以及钢的冶炼技术！有多快呢？时间大约是100年左右！也就是说，中国大约在公元前5世纪前后即春秋末期和战国初期就出现了生铁及钢的冶炼技术。以生铁为例，如果同欧洲进行对比，从能够冶炼块炼铁到能够冶炼生铁这一发展过程，中国远远短于欧洲，大约要短2300年左右。因此，我们也会常常看到这样的叙述：在古代中国，块炼铁、生铁、钢的冶炼技术均几乎是同时出现的，这是古代中国人所创造的一个世界冶铁史上的奇迹！那么，在公元前6世纪前后块炼铁技术在中国出现之后，我们的祖先又是如何发明生铁和钢的冶炼技术的呢？
春秋战国时期中国的生铁冶炼工艺，在原料、燃料使用上与块炼铁冶炼基本一样，例如，在燃料上使用的都是木炭。它们之间主要的差别在冶炼炉温的不同。块炼铁冶炼时的炉温大约在1000℃左右，而生铁冶炼时炉温却达到了1100-1200℃。简而言之，生铁冶炼技术之所以在公元前5世纪左右就能够在古代中国出现，主要就是因为我们的祖先能够将冶铁熔炉的温度提升到足够之高。在冶铁过程中，一方面，当时我国使用了较强的鼓风装置，另一方面，我们还使用了比较高大的冶炼竖炉，因此，进行生铁冶炼所必须达到的炉温，我们完全有能力提供。在高温冶铁过程中，被还原生成的固态铁会吸收含于木炭中的碳元素，而且，随着温度的升高，这种吸收的速度会不断加快。随着对碳元素的不断吸收，铁的熔点会不断降低，最低可降至1146℃。在这种条件下，炉温就可使铁熔化，从而就得到了液态的生铁。而液态生铁可以直接浇铸成器，且质地较块炼铁坚硬，适合用来铸造农具，这就大大推动了古代中国铁器以及农业的生产和发展。
春秋战国时期中国炼钢技术的发明，从基本原理上讲，与生铁冶炼技术的发明有一些相似。如前所述，块炼铁所含杂质比较多，需要通过不断反复锻打才能将之排除以便制器，而也就在这不断反复锻打的过程中，中国出现了块炼钢技术。当时，人们在锻打块炼铁的过程中，使用木炭不断反复加热，而块炼铁则吸收了木炭中的碳元素，含碳量得以提高，而且杂质也有所减少，变得较为坚硬，从而成为了块炼渗碳钢。在当时，块炼钢在农业中使用并不很多，而是主要用来制作刀剑等兵器。
综上所述，我们不难发现，现行人民版《普通高中课程标准实验教科书・历史・必修二》第14页对于中外人工冶铁业的叙述，应该说是存在一定错误的，或者说表述不够清楚。在我看来，我们不妨作出这样的调整：“在两河流域、地中海沿岸和埃及出土了世界上最早的陨铁制器，但陨铁制器与人工冶铁的发明并没有必然的联系。世界上最早的人工冶铁技术在公元前15世纪左右出现于西亚地区的赫梯王国，其所冶炼出的铁为块炼铁。同生铁相比，无论是生产还是使用，块炼铁都存在着不少的缺点，因此，由块炼铁到生铁是人类炼铁技术史上的一次飞跃。但是，这一过程的完成却并不短暂，例如，欧洲就经历了2400多年。中国使用陨铁和人工冶铁都较前几个地区稍晚，然而块炼铁和生铁的冶炼技术却几乎是同时出现。”
参考文献：
【关键词】电炉；炼钢；技术；应用实践
1 现代电炉炼钢与超高功率电炉
1.1 现代电炉炼钢的特点
“现代电炉炼钢”一词最先出现在中国学者徐匡迪和殷瑞钰于1993年发表的论文《现代电炉炼钢的发展趋势》及《当代电炉流程的工程进展评价》中。现代电炉炼钢具有电炉生产节奏转炉化、钢的二次精炼在线化、钢的凝固过程连续化、简历在连续轧制基础上的产品专业系列化以及可持续发展等特点。现代电炉炼钢与传统电弧炉炼钢相比的差异性主要表现在以下几个方面：在能源利用上，广泛使用电能、化学能和物业能；在冶金过程中，取消电弧炉还原器，采用炉外精炼，高配碳，可停电不停氧；在原料上，主要是废钢、30%～40%的生铁/铁水或DR/HBI；在环境上则更为环保，绿色制作。
1.2 超高功率电炉的优势
超高功率电炉（UHP）是相较于高功率（HP）电炉和普通功率（RP）电炉而言的。它们主要是按着吨钢容量所配的变压器容量来划分的。一般，350～450kVA/t为普通功率，450～600kVA/t为高功率，600～1000kVA/t为超高功率。由于单位时间输入电炉功率大幅度增加和许多相关技术的采用，使电炉冶炼时间显著缩短，生产率提高，降低了电耗和耐火材料消耗。在同样规模下，电炉座数减少，节省了吨钢基建投资，降低了成本。本文主要从优化电弧炉炉料结构、强化用氧技术、泡沫渣技术、电炉终点控制技术、电弧炉炼钢余热利用技术、电炉烟气余热回收及净化技术等诸多方面论述现代化电炉炼钢技术在超高功率电炉的应用实践。
2 现代电炉炼钢技术的应用
2.1 电弧炉炉料结构的优化
废钢（有三种：自产废钢、加工厂废钢、循环旧废钢）、生铁、直接还原铁（DRI）和热压块铁（HBI）等是电弧炉炼钢的主要炉料。电弧炉炉料的结构对电弧炉炼钢的各项指标有巨大的影响。电弧炉炉料结构的优化在实现工艺最佳化的同时能给企业降低生产成本，提高钢产量，带来更大的经济效益。从长远发展、保护生态的角度上来说更能够合理地、有效地利用有限的资源。
2.2 强化用氧技术
现代电炉炼钢强化用氧技术可以降低成本，大量使用化学能，进一步提高生产率。电炉强化用氧技术主要包括用氧燃烧嘴、吹氧助熔和熔池脱碳、炉门喷碳粉和吹氧机械手、炉壁氧枪、炉门碳氧枪、二次燃烧技术等。炉壁氧枪和底吹氧气技术可使炉内温度平均减少喷溅发生，增强电炉操作的安全性，同时延长炉顶三角区的使用寿命。而氧燃烧嘴、氧枪和二次燃烧技术的结合使用能够降低电量的消耗，促进冶金反应，从而提高生产率。用氧技术的强化是现代电弧炉炼钢工艺节能、绿色、高效指导思想下技术的有效革新。
2.3 泡沫渣技术
作为超高功率电炉的配套工艺的泡沫渣技术的作用是屏蔽和吸收电弧辐射能，与此同时将辐射能传递给熔池，提高传热的效率，减少辐射到炉壁、炉盖的热损失。并且降低耐材的消耗。同时被埋在泡沫渣中的电极降低了直接氧化的可能性。之所以说泡沫渣是超高功率电炉的“配套”工艺是指泡沫渣的功用对于超高功率电炉是至关重要的。我国的绝大部分电炉炼钢都采用了这一技术。电弧热效率可由原来的30%～40%提高到60%～70%甚至以上，电极消耗也能降低20%左右。目前电炉造泡沫渣的最佳工艺条件为：碱度2.0～2.5，熔池温度：1 570～1 580e，喷粉量：6～7kg，载气压力：0.4～0.5MPa，氧化铁含量：15%～25%。
2.4 电炉烟气余热回收及净化技术
电炉烟气余热回收及净化技术指的是用过余热回收电炉冶炼过程中所产生的高温含尘烟气，进入一定的装置中产生蒸汽，被被冷却后的高温烟气直接进入布袋除尘器净化。对电炉烟气余热的回收、净化可以“废物再利用”，节约废气中的能量大约80～200 kWh/t，能够降低电炉炼钢的总能耗。更重要的是能够减少废气的排放，达到保护环境的目的，可谓“一箭双雕”。在此同时，利用这一项技术可回收、循环利用高含铁粉尘，得到综合的收益。
2.5 铁水热装技术
电炉热装铁水技术是我国冶金工作者对现代电炉炼钢做出的一项巨大的贡献。实践已经证明这项技术给电炉炼钢行业带来的种种福音：降低冶炼电耗、缩短供电时间和冶炼周期、稀释废钢当中的有害元素、大幅度提高钢水的纯净度、开发新的钢种和新的产品以提高市场竞争力。另一方面，可以暂时部分解决我国废钢短缺的问题。目前，国内外很多冶金企业采用铁水热装技术，给冶金行业带来了巨大的经济效益。
2.6 其他技术
除了以上几种技术外，现代电炉炼钢还有很多其他技术如电炉终点控制技术、无功功率静止式动态补偿技术、偏心炉底出钢技术等其他技术。这些技术在我国冶金行业也得到了广泛地应用实践，为提高电炉炼钢产量做出了不可磨灭的贡献。
3 结语
超高功率电炉通过对电弧炉炉料结构的优化、强化用氧技术、泡沫渣技术、电炉终点控制技术、铁水热装技术、电炉烟气余热回收及净化技术的综合应用降低炼钢的生产成本、最大限度地节约了有限的资源、使电炉炼钢产量迅速增长，为我国冶金行业的发展奠定了良好的基石，也为其他行业做出了很好的表率作用。
参考文献：
[1]王广连.申景霞.孙永喜.王学利.王新权. 现代电弧炉高效低耗炼钢技术在我国的应用与发展.莱钢科技.[J].2008（8）.
[2]王立君.李法兴.现代电炉炼钢技术在莱钢超高功率电炉的应用实践.冶金丛刊[J].2010（40）.
关键词：降低 钢铁料消耗 分析 措施
0 引言
近年来酒钢结合炼钢工序的生产和钢铁料实际消耗情况采取了一系列的管理和技术措施，使炼钢工序钢铁料消耗有了大幅度的降低，2014年钢铁料消耗降至1090kg/t钢，提高了市场适应能力，取得了较为显著的经济效益。
1 影响钢铁料消耗的因素
以酒钢120吨转炉冶炼Q345B为例，其主原料中铁水105吨约占83%，华北生铁块19吨约占15%，废钢3吨约占2%。根据数据分析研究，将铁水Si、P、S、渣中带钢、转炉喷溅、氧耗、石灰加入量、石灰加入时机等确定为影响吹损的主要因素
1.1 元素氧化损失（化学成分取平均值计算）
酒钢冶炼Q345B所用金属料的化学成分及终点控制
■
根据表计算损失合计%：4.25%，实际冶炼过程受铁水条件，品种的影响，成分存在一定波动。但铁水元素变化尤其是Si元素的变化对钢铁料消耗影响较大。
1.2 铁水P、S含量与吹损的关系 从转炉吹损与铁水P、S含量变化趋势图可看出，转炉吹损与铁水P、S含量均具有正相关性。铁水P、S含量的变化均对转炉吹损具有较大的影响作用，铁水P含量每升高0.01%，则吹损升高1.3kg/t;铁水S每升高0.01%，则吹损升高8.6kg/t。
1.3 转炉渣量、含铁量与吹损的关系 转炉炉渣中Fe2O3及FeO折算成铁损在1.3～1.6%左右，另外炉渣中还悬浮8%左右的金属铁珠。按渣量为金属装入量9%计算，则渣中带走的铁量为2.5左右。
■
1.4 喷溅造成的金属损失 转炉喷溅大概在0.5～
3.6%，喷溅量由于人工估量存在一定偏差，转炉的喷溅与造渣料的加入量有关及二批料加入时机有关，伴随着石灰用量的增加，转炉渣量增加，使钢中的C氧化产生的CO气体受转炉炉渣的压制难以排除，积压到一定程度时，将产生爆发性喷溅带出钢液和炉渣，增加转炉吹损。
1.5 钢铁料结构 在钢铁料结构中，存在理论与实际投入的铁量的差异，目前公司转炉消耗的生铁块主要是外购生铁，含硅、锰、硫较高;外购废钢中轻薄废钢较多，成分波动较大。在个别情况下，还存在全铁水冶炼的情况，由于无生铁与废钢降温，需要增加生白云石及石灰用量达到降温目的，渣量大增的同时，导致喷溅、吹损大幅增加。
1.6 造渣料结构 从吹损与石灰单耗变化趋势和线性分析图可看出，转炉吹损随石灰单耗的增大而升高，石灰单耗每增加1kg/t则转炉吹损升高0.32kg/t。
在吹炼前期加入一定量的石灰脱P，转炉内化学反应钢渣之间P存在一定的平衡关系，在达到平衡点时，脱P效果最差，吹氧只能增加Fe的氧化烧损。为达到进一步去磷的目的，中途倒渣，致使FeO随炉渣一起流失，钢中的Fe和渣中的FeO平衡被打破，继续加入石灰吹氧脱P，增加了钢中的Fe的氧化，导致转炉吹损增加。
转炉吹损随石灰单耗的增加而升高，石灰单耗每增加1kg/t则转炉吹损升高0.32kg/t。
2 降低钢铁料消耗的主要措施
2.1 加强管理工作 炼钢保障金属损失主要包括两大部分：脱硫铁损，转炉吹损。完善钢厂钢铁料消耗的控制管理体系，强化工序过程控制。管理上一要加强废钢回收，杜绝废钢流失。炼钢回收废钢包括：铁水预处理区域产生的各类渣铁，转炉区域产生的各类渣钢等。废钢回收量的核定以废钢中转站开具的磅单为准。炼钢各类渣钢计划为：3kg/t，源泉废钢回收5.5kg/t。二是要加强生铁块、废钢的过程质量监控及周、月库存盘点。三是落实各责任岗位钢铁料消耗考核指标，规范炼钢、连铸工序操作， 提高吹炼控制水平，减少折罐、回炉、漏钢等生产事故。
2.2 优化入炉原料 转炉炼钢铁水使用量达到70%以上，近年来铁水带硫增加，而品种钢产量和高质量需求的增加，脱硫比例的不断上升，控制铁水带S量至0.030%。导致脱硫铁损增加。为降低脱硫铁损，要求脱硫渣中Fe含量控制在35%以内。溜槽、铁包粘包损失控制在1.76kg/t以内。调整装入，增加氧化铁皮球、烧结矿等消耗量，平均消耗达到15kg/t以上。利用其化渣效果及与废钢的价格差，不仅可以提前化渣，保护炉衬，提高脱磷效果，也可以提高Fe的回收率高，有效增加钢水量，达到降低钢铁料消耗的目的。
2.3 改进吹炼工艺，减少过程吹损 ①提高转炉终点C、Mn含量，转炉平均化学损控制在47.5kg/t。②提高造渣材料质量，实施少渣冶炼，降低渣中铁量损失。酒钢碳钢厂实施少渣冶炼，减少石灰用量15kg/t，少渣比例达到30以上，综合减少渣量4.5kg/t，转炉渣量控制在110.75kg/t以内。③控制终渣FeO含量 提高终点命中率， 在酒钢碳钢转炉冶炼中要求普碳钢炉渣∑FeO≤15%;薄板坯低合金、低碳钢炉渣∑FeO≤22%;过RH炉转炉炉渣∑FeO≤24%;综合炉渣∑FeO≤17.6%。④提高操作水平，降低喷溅损失。作为优化钢铁料结构的措施，增加了铁矿石用量，但矿石的使用过程中容易出现喷溅，为减少喷溅，吹炼过程中，矿石加入应该分批少量，既要增多批数，减少批量，在冶炼前期分二至三批加入，确保熔池均匀升温，C-O反应平稳，避免因炉膛温度的剧烈变化而导致喷溅。⑤红包受钢，挡渣出钢。出钢温度高会增加铁水烧损及耐材的消耗，降低合金收得率。采用红包受钢可以降低出钢温度15～20°C，不仅有利于减少钢中夹杂和气体，减少回磷及吹损，提高炉衬及钢包寿命。同时也有利于稳定连铸操作。提高拉坯速度。为提高挡渣效果，采用挡渣帽阻挡一次下渣，在出钢即将结束时按照转炉出钢角度，用挡渣锥定位投放阻挡二次下渣，可以有效的减少钢包内炉渣量和钢水回磷量，提高钢水质量和转炉钢水合格率。
2.4 优化连铸工艺 提高连铸金属收得率 减少事故停浇，提高中包包龄，方坯包龄21炉，板坯包龄22炉，薄板坯包龄15.5炉。严格控制中包注余损失量，常规中包注余4吨/次，薄板坯碳中包注余7.5吨/次，薄板坯中包注余8吨/次。合理控制大包注余钢水损失，常规中包注余200kg/t炉，薄板坯普碳中包注余800kg/t，薄板坯普碳低碳注余1200kg/t。提高热注余回收率，CSPQ235B、CSPSPHC-A/B回收比率达到30%以上，综合回收率27%。
3 结论
严格生产管理，增强转炉车间各工序（转炉――精炼――连铸）之间的协调组织能力，做到过程受控，对降低钢厂的钢铁料消耗具有重要影响。加强原料管理与控制，提高铁水及石灰质量并保证其质量的稳定，减少因原料成分波动对操作稳定性的影响。规范吹炼制度稳定操作。终点双命中率的高低取决于炼钢工操作的水平，减少后吹，合理控制吹炼抢位及氧压，控制终点钢水氧化性，提高合金收得率，减少铁损，可有效降低转炉钢水消耗。
参考文献：
[1]张岩，张红文.氧气转炉炼钢工艺与设备[M].冶金工业出版社.
[2]干勇，等.炼钢-连铸新技术800问[M].冶金工业出版社.
[3]冯捷，张红文.转炉炼钢生产[M].冶金工业出版社.
[4]王兆红，张超，胡庆利.对影响转炉钢铁料消耗因素的分析与探讨[J].金属世界，2007（4）.
关键词：炼钢机械工艺；优缺点；发展方向
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.005
0 引言
中国是世界上最早生产钢的国家之一，通过春秋晚期的文物就可以发现，那时候就已经有了钢制实物，已经2500余年的历史。
炼钢的过程是利用氧化还原反应，在高温下，用氧化剂把生铁中过多的杂质去掉。主要原料是含炭较高的铁水、生铁以及废钢铁。为了去除铁水中的杂质，还需要向铁水中加入氧化剂、脱氧剂、造渣材料以及铁合金等材料，以调整钢的成分。含炭较高的铁水或生铁加入炼钢炉以后，经过供氧吹炼、加矿石、脱炭等工序，将铁水中的杂质氧化除去，最后加入合金，进行合金化，便得到钢水。我国现有的炼钢炉有平炉、转炉和电炉3种，平炉炼钢法因能耗高、作业环境差已逐步被淘汰。下面就电炉和转炉这两种炼钢机械工艺进行分析比较，进而提出我国炼钢机械工艺的发展趋势。
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。但是在平时我们所说的电炉炼钢一般也就是电弧炉炼钢。电炉炼钢主要利用电弧热，在电炉炉钢内全部加入冷废钢，经过长时间的熔化与提温，再进入氧化期。
以废钢为原料的电炉炼钢，相比高炉转炉法，基建投资少，同时由于直接还原技术的发展，减少了大部分废钢的使用，因此就推动了电炉炼钢。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。
2 转炉
1856年，英国人发明了底吹酸性转炉炼钢法，这是近代炼钢法的开端，当时引起了很大的反响。但因不能去除磷和硫，发展空间受到限制。1864年，法国创立了平炉炼钢法，因容量大，生产产品种类多，迅速成为了当时主要的炼钢方法。当时世界上85%的钢都是有平炉炼钢法炼制出来的。1951年，唐山钢厂实验成功了侧吹转炉炼钢法，1962年，首钢试验厂建成我国第一个氧气顶吹转炉。为我国日后氧气顶吹转炉炼钢技术的发展提供了宝贵经验。转炉生产出的钢产量占据我国钢产量的大部分，可见转炉炼钢工艺的重要性。
转炉炼钢工艺是先将铁水装入混铁炉预热，将废钢加入转炉内，然后将混铁炉内的高温铁水用混铁车兑入转炉，进行融化与提温，当温度合适后，进入氧化期。
转炉按耐火材料可分为碱性和酸性，按气体吹入的部位可分为顶吹、侧吹和低吹，按气体种类可分为氧气转炉和空气转炉。目前最普遍的炼钢设备是顶底复吹转炉和碱性氧气顶吹，其优点是生产速度快、产量大、成本低、投资少、单炉产量高。随着用户对钢材性能和质量的要求越来越高，钢材的应用范围越来越广，同时钢铁生产企业也对提高产品产量和质量，扩大品种，节约能源和降低成本越来越重视。在这种情况下，转炉生产工艺流程发生了很大变化。铁水预处理、复吹转炉、炉外精炼、连铸技术的发展，打破了传统的转炉炼钢模式。
3 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。
4 发展方向
我国炼钢水平虽有所提高，但是还远远落后于国外水平。我国炼钢机械工艺的发展方向就是高校、低耗、优质。要创新炼钢工艺，就要从原材料、能源与技术这三个重点方面入手。
4.1 原材料
我国钢铁产量的增长，必然会受到原材料的影响。开发先进的废钢技术，研制炼铁技术，获得稳定的高质量的材料，强化对废钢破碎设备的研制，缓解国内资源紧张的现状。
4.2 能源
降低能耗，废气及噪声，充分利用化学能与物理热，提高生产效率。
4.3 技术
吸收国外先进的炼钢机械工艺技术，为我所用，在中国的国情上加以改进，创新出新的炉型。在工艺诊断方面，提高IT专家的诊断水平与技术，并大力培养、吸收炼钢机械工艺人才。目前来看，主要可以发展以下技术：转炉少渣冶炼技术；转炉高效吹炼技术；电能综合节能技术；优化连铸和近终形连持技术。
固态炼钢用双辊连铸机直接把铁水制成铸铁板带，再通过气固反应进行脱碳，其中铁水通过铁水预处理调整铸铁板带的最终化学成分，此过程省去了转炉炼钢和炉外精炼等工序，大幅度减少了工业气体的排放和能耗。近几年，双辊连铸生产铸铁板带的研究已经取得了很大的进展，成功生产出0.5～3mm厚的铸铁板带，双辊连铸生产碳含量为5%的钢带已经实现工业化生产。高炉长流程由铁矿石冶炼为钢材的过程中需经历反复的还原、氧化过程，金属液的氧势为πO=RTlnpO2，pO2为金属液溶解氧反应氧的分压，R为常数，T为金属液温度，该过程氧势变化。高炉冶炼铁水经过铁水预处理、转炉吹炼、炉外精炼、连铸连轧后成材。在转炉冶炼吹氧脱碳过程中，氧气在液态Fe中的溶解度很高，导致脱碳后钢液氧势很高，需加合金脱氧及氩气搅拌脱除部分夹杂物和气体后进行连铸，此流程工序节点多，冶炼成本较高，所排放的工业气体巨大。即便如此，钢中尚存在一定量夹杂物和气体，从而对钢的质量造成很大的影响。由于氧在固态铁中的溶解度极低，固态脱碳这一新工艺有效地避免了夹杂物和气泡的产生，且在脱碳过程中排放有害气体较少，便于回收利用。固态炼钢工艺流程的氧势变化。由高炉生产的铁水，经铁水预处理调整成分后，直接由双辊连铸等薄板带连铸设备固化，再在高温加热条件下，以气－固反应的形式脱除铁薄带中的碳至所需水平。由于传统炼钢过程中夹杂物和气泡主要来于铁水的氧化过程，而工艺脱碳过程中又省去了高强度吹氧和铁合金脱氧，所以避免了钢中夹杂物和气泡的生成。
2固态脱碳研究
已取得的成果固态脱碳主要是气－固化学反应脱碳和碳在固体内部扩散迁移相结合的冶金物理化学过程。一般情况下，对于气固两相反应脱碳，碳在固相中的扩散过程为反应的限制性环节。固态脱碳借鉴取向硅钢脱碳退火机制，在一定温度下，通入加湿N2+H2形成弱氧化气氛，钢材内部C扩散至表面与气相中的H2O发生可逆反应，来脱除钢中C元素
3结束语
关键词：转炉副枪；自动化炼钢；副枪平台
中图分类号：TF713 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）14-0039-02
1 项目概况
炼钢厂在规划之初确定了部分关键技术和设备国外引进的整体思路，其中转炉副枪为引进项目之一。副枪系统在转炉炼钢中的主要功能是：测量钢水温度、测量钢水碳含量、测量钢水含氧量、取钢样、测量熔池内金属液面
位置。
2008年，邯钢公司与达涅利康丽斯荷兰公司签定引进转炉副枪、动静态控制和底吹系统技术附件，副枪项目全面启动。为了确保这套系统在一炼钢厂建成后快速的达产达效，项目组从项目启动到后期生产过程，做了大量细致的工作。2010年11月开始副枪机械设备安装，于2011年3月24日在1#转炉第一炉顺利使用，2011年4月28日在2#转炉副枪也顺利投入使用，2011年7月17日在3#转炉副枪也顺利投入使用，并在后续生产中正常运行，我们很顺利地由以前的人工倒炉测温取样变成了现在的副枪自动取样，既节省了冶炼时间，又减少了工人的体力劳动。但随之而来也带来了一系列问题，当副枪正常工作时，一切都没有问题，需要工人操作的按钮也十分简便；但是，一旦副枪出现问题，操作工不能及时知晓其中的原委，与此同时，设备人员也不是特别了解，将副枪HMI画面进行汉化处理。只有所有显示的语言变成了汉语，操作工才能更好地理解其中的含义，才能更好地操作、维修副枪。为一炼钢投产初期的稳定运行以及众多新产品的快速开发，提供了坚实的保障，取得了良好的经济效益。
2 转炉副枪技术概况
转炉副枪技术是通过副枪检测转炉内钢水温度、碳含量、氧活度、液面高度以及取样分析钢水成分，在转炉计算机过程控制系统上进行数据分析计算后给出所有操作参数，由转炉一级系统自动执行这些参数，最终达到转炉冶炼目标的炼钢操作的工艺，其关键点在于副枪测量数据的准确性以及稳定性。
3 副枪项目实施过程
副枪模型依据转炉生产的初始条件（如铁水温度、重量、成分、废钢质量、分类）、要求的终点目标（钢水的终点温度、成分）以及以往炉次的参考数据，计算出本炉次的耗氧量，确定各种熔剂的加入量。当转炉吹氧达到氧耗量的85%时，副枪开始测温、定碳，并把测到的结果送入计算机，动态模型根据副枪测到的实际值作为初值，计算出达到转炉吹炼目标温度和碳含量所需补吹的氧量和冷却剂量。
3.1 模型软件架构
在软件方面，副枪模型分为静态模型和动态模型两部分，分别在转炉冶炼工艺的不同阶段起作用。在硬件方面，它包括两台双机冷备的模型服务器、一台维护工程师站、一台冶金工艺工程师站和5台OWS站操作员站。模型服务器和工程师站设置在计算机室，操作员站分别位于转炉主控室、铁水倒罐站、废钢间、铁水脱硫站、钢包热修间和生产调度室，冶炼数学模型炼钢计算机系统配置如图1所示。
3.2 实施步骤
2010年10月副枪设备到达现场、2010年12月12日1号副枪开始安装、2011年7月3个转炉副枪热试成功、2011年8月完成三座转炉副枪HMI人机接口画面处理，提高操作工的使用水平和处理故障的能力。
2011年10月增加脱磷预测功能，对炼钢起到了很好的作用，以使用副枪、动静态模型为主要内容的转炉计算机自动炼钢工作的开展，使一炼钢厂120吨转炉炼钢生产在投产之初就很快步入稳定状态，副枪、底吹系统和SDM模型日趋完善，模型运算结果符合生产实际，现场操作工人对副枪及计算机模型的指导更加信赖，副枪系统运行稳定可靠，转炉吹炼终点控制精度高，转炉操作技术经济指标改善明显。
图1 模型系统架构图
4 副枪的优化
4.1 主要优化工作
（1）投料系统更换了一部分电液推杆和电液推杆限位挡块，并对电振漏料处进行改造，定期对电液推杆进行了加油，保证了排料闸门开关速度，排料闸门故障率大幅度降低，投料系统自动故障率降低。
（2）针对密封阀门故障影响比例较大问题，对部分问题阀门采取提前预防的措施，提前进行了更换。
（3）铁水、废钢和渣料配比合理，吹炼过程稳定，生产事故少。基于副枪测量的炼钢模型根据铁水成分、温度条件和转炉终点要求计算废钢和熔剂的加入量，计算过程严格依据物料平衡和热平衡，在准确命中终点碳、温目标的前提下，各种物料的加入量得到科学合理的优化，克服了根据经验人工确定加料量的盲目性，使原材料和能源得到了最经济的使用。同时，副枪及炼钢模型的使用将转炉炼钢过程中的人为干扰因素降到最小，只要原材料条件稳定，转炉吹炼就稳定，使转炉吹炼过程趋于模式化。炼钢厂投产以来，随着副枪和动静态控制系统作用的日益发挥，转炉吹炼过程更加稳定。
4.2 副枪卷扬平台动态性能优化
副枪在实际运行过程中，在运行至测量位时往往出现较大幅度的晃动，从而使副枪定位不准，不能及时下枪进行测温定氧，并且在这种强烈的惯性冲击下常常使机械连接处松动磨损，形成比较大的设备隐患，同时也加重了设备维护的强度，属于副枪设计中的一个较大缺陷，针对现状，将副枪旋转电机的速度控制曲线进行修改，并且编写程序，将副枪在高低速切换点之后的停止速度降低，从而使副枪能平滑缓慢地停止，在这个速度下降的过程中，也消耗了大部分的惯性使能，使得卷扬平台能很好地停止，不至于出现大幅度的晃动。主要优化旋转电机速度控制曲线。优化后的旋转电机速度曲线如图2所示：
图2 优化后的旋转电机速度曲线
5 结语
一炼钢厂实施转炉副枪自动炼钢工作刚刚开始几个月，在改善吹炼稳定性、减少补吹炉数、缩短转炉冶炼周期、提高劳动生产率、改善炼钢工作环境等方面取得了令人满意的初步成果。然而，这项工作毕竟还处于起步阶段，尽管我们在原料条件、操作模式、计算机模型系统环境等方面顺应副枪自动化炼钢工艺的客观要求，对于基础工作进行了规范和完善，但是在副枪稳定应用、保证现场副枪机械限位稳定、排料闸门正常运行、生产数据的来源和可靠性方面还需要继续做工作，才能形成完整的、符合新一炼钢厂实际的数据体系和操作管理经验，使副枪自动炼钢系统的运行更加精确，在科学指导生产、提高转炉操作指标、降低生产成本、创造经济效益等方面发挥更大的作用。
参考文献
[1] 罗扬.攀钢炼钢全流程钢铁料消耗国内先进[J].上海金属，2011，（3）.
[2] 王晓静.安钢降低钢铁料消耗生产实践[J].金属材料与冶金工程，2011，（3）：24-27.
[3] 季德静，田广和，毕俊召，邢禹，白洁.30t转炉留渣操作工艺的研究与实践[J].甘肃冶金，2011，（4）：21-23.
[4] 石中雪，杨俊锋，徐新琰，倪冰.降低100t转炉钢铁料消耗的工艺研究[J].钢铁，2011，（5）：28-32.
[5] 刘川俊.转炉副枪技术[J].柳钢科技，2011，（2）：59.
关键字：高炉低硅、冶炼
中图分类号： TF54 文献标识码： A
前言
冶炼生产是我国工业生产的重要产业之一，对我国的经济发展也有很大的促进作用。在高炉冶炼中，要想提高冶炼的生产率，降低生产成本，有很多的办法，其中高炉降硅改善效果最为明显。通过对高炉中硅含量的减少，可以有效的提高铁水的质量，由此冶炼的生产效率得到提升，为冶炼产生带来了巨大的经济效益，也为我国的冶炼事业创造了更广大的发展空间。以管理创新和技术创新为手段，实现了高炉低硅冶炼模式的顺利推进和炉况的长期稳定顺行，主要指标不断优化，生铁成本持续降低。
高炉低硅冶炼的主要技术障碍
高炉入炉料综合品位低，渣比高，高炉炉缸的透气透液性降低，高炉炉缸的受风能力变差。
2、在燃料材质中二氧化硅以及三氧化二铝含量较高，高炉炉渣中三氧化二铝含量上升，三氧化二铝渣系的粘度升高，热稳定性变差，高炉被迫提硅保物理热（铁水物理热小于1500℃），以确保渣系的良好流动性。
3、高炉入炉燃料多而杂，冶炼性能差别大且不稳定，不利于炉况的稳定。
三、高炉内硅的来源
高炉内硅主要源于燃料、灰分(焦炭灰分、煤粉灰分)和矿石中的脉石。
1、焦炭灰分中的二氧化硅
焦炭的灰分是高炉二氧化硅的主要来源之一。一般认为,焦炭灰分中的二氧化硅呈自由状态存在,基活度视为1，为炉渣中二氧化硅的基活度的十倍至二十倍，并且焦炭灰分中二氧化硅与碳有均匀而紧密的接触,易发生还原反应。法国索尔梅钢铁公司炼铁厂利用安装在风口的探测器进行炉缸取样,所得结果证实焦炭灰分中二氧化硅在硅迁移反应中的支配作用。大量的实验表明，铁水中硅与焦炭灰分中二氧化硅还原率之间有直接关系,焦炭灰分中二氧化硅越高,则二氧化硅气化率越大、铁水中硅越多,即焦炭灰分中二氧化硅的质量分数对高炉铁水中硅起决定作用。
2、煤粉灰分中的二氧化硅
随高炉喷煤的发展,高炉炉口喷的煤粉带来大量灰分,其中二氧化硅较高,与焦炭的相当,甚至大于焦炭。同于焦炭,煤粉中二氧化硅也是以自由状态存在,也去基活度为1，但是煤粉灰中二氧化硅的基活度为二十倍到三十倍,且风口循环区的温度很高,有利于硅还原反应的进行。所以，高炉内硅的来源在于煤粉灰中的二氧化硅。
降低高炉铁水中硅的方式和措施
1、降低高炉铁水中硅的方式
在保持高炉稳定顺行的基础上,都致力于降低铁水中硅的研究,目前生产中采用的降硅方式主要有:第一、从风口喷入脱硅剂进行炉内预脱硅。风口喷入脱硅剂进行炉内预脱硅的理论是硅的再氧化。此法主要是从风口喷入氧化剂以增加渣中氧化亚铁(Feo),促进生铁中硅的氧化，达到降硅的目的。第二、抑制硅在炉料中还原进入生铁中，冶炼过程采用控制炉缸温度，和炉渣的成分，运用各种强化的冶炼方法，营造一个稳定的状态，在这样一个抑制硅还原的稳定环境下，冶炼低硅生铁。
2、降低高炉铁水中硅的措施
（1）稳定原燃料成分
稳定的原燃料是冶炼低硅生铁的前提，性能稳定的原料是高炉炉况稳定的必要条件。炉料成分越稳定则炉况越平稳,生铁中硅的波动也相应减小;采用成分稳定、还原性好且熔化温度高的原燃料,可扩大块状带区、减少高温区的热量消耗而使软熔带下移;在缩短硅还原路径的同时,铁水可保持较高温度抑制硅的还原而获得低硅铁水。而使用成分波动大的原燃料炼铁,往往会造成炉温和生铁质量的波动。尤其是小型高炉,因其炉容小、热储备少,低硅操作时炉缸热量更为紧张,对外界条件变化及其敏感,故炉缸工作易波动而失常。
（2）改善焦炭和煤的质量
在配煤的过程中，可以通过互代的方式来改善焦炭的性能，对其热态强度和热反应强度进行改善，以此来增加焦炭同性结构中含量，最后达到提高热和抗碱方面的性能；为了增加焦炭的反应性，可以向其中适量增加惰性组分；为了提高反应强度，可以向其中配入焦粉或者是石油延迟焦等添加物。焦炭中的固定碳和灰分的含量是互为消长的，要求焦炭中固定碳含量尽量高，灰分尽量低。因为固定碳含量高，发热量高，还原剂亦多，有利于降低焦比。
（3）改善高炉冶炼条件
在高炉诸多操作制度中,炉缸热制度、送风制度、造渣制度、装料制度对高炉冶炼进程影响最大,通常称为基本操作制度。高炉基本操作制度虽在不同的高炉之间存有共性,但更多的是个性。每座高炉应根据自身的原料、炉型、装料设备、风口、风温、富氧、喷吹、操作炉型以及气候等具体条件,确定本高炉的操作制度,且在条件变化时及时调整。各项基本操作制度对高炉的作用所存在的重叠和交叉导致其的选择是一项系统工程。因此,优化高炉操作管理,要求煤气流分布合理且稳定,提高操作者的素质,保持高炉处于正常顺行的稳定状态,是降低生铁中硅的重要手段。
提高风温不仅有促使炉缸温度升高、促进硅还原和使铁水中硅升高的作用,且因其使焦比降低,又有抑制硅还原、降低铁水中硅的作用;同时,高风温使高温区下移,不但炉缸热量集中且有利于软熔带下降,进一步控制了硅的还原。总之,高风温有利于降低铁水中硅。喷吹燃料,特别是喷吹灰分很低的燃料,可大幅度降低焦比和理论燃烧温度,减少二氧化硅源并抑制硅的还原,故喷吹燃料有利于降低铁水中硅。综上所述,有利于改善高炉冶炼条件的途径,通常均有利于降低铁水中硅。
（4）控制渣铁的排放和成分
低硅冶炼要求平衡好炉内压量关系，组织好炉前渣铁排放，实现料速的稳定。高炉操作主要是在稳定煤气流的情况下实现料批、炉温和碱度三稳定，在低硅冶炼过程中，应适当提高炉渣碱度，以抑制硅的还原，提高炉渣脱硫能力。合理的炉渣性能不仅可以减少炉渣中二氧化硅与焦炭反应生成的氧化硅气体量，而且可以促进铁水中硅形成二氧化硅，向炉渣转化，达到降低高炉铁水中硅含量的目的。
（5）保证高炉长期稳定顺行
长期坚持高炉的稳定顺行方针是降低高炉铁水中硅的条件之一。所谓长期保持稳定的顺行，不仅是要强调炉料与煤气流相向运动的顺利进行和下料均匀顺畅，而且还包括煤气分布合理，并且利用充分，冶炼出来的产品质量一流并且稳定，确保高炉冶炼进程长期稳定在最佳操作状态。想要保证最佳的操作状态，其中注重设备改造、加强设备管理、改善工作环境，完善工艺结构、保证设备完好率和降低休慢风率,是降低高炉铁水中硅的重要先决条件。因为时炉缸热储备长期处在技术操作所允许的最经济的水平上,经受不起炉况的剧烈波动,一旦顺行遭到破坏,都需炉缸在短期内付出巨额的热量支出,带来一系列诸如严重炉凉、质量事故等严重后果,使冶炼无法长期稳定进行。所以,降低铁水中硅须坚持高炉长期稳定顺行的方针。
五、结束语
高炉低硅冶炼是一项大型系统工程，提高高炉炉料的质量，控制炉渣的成分，改善炉内的环境是高炉低硅冶炼技术成熟的原因，同时优化好各项操作制度，高物理热下的低硅冶炼将是水到渠成的事情。钢铁企业主要技术经济指标的改善主要得益于高炉炉况的改善，高炉炉况的改善又以各项操作制度的优化来支撑。
参考文献
[1] 王子金 张勇 刘元意：《高炉炉体温度监控操作实践》，《山东冶金》，2005年03期
购物车(0)