鋼鐵是工業(yè)上最常用才材料。俗話說，百煉成鋼，也有一本書名為《鋼鐵是怎樣煉成的》描述其主人公經(jīng)歷的坎坷歷程，也間接反應(yīng)了鋼鐵煉制過程的困難。那么，鋼鐵究竟是怎樣煉成的呢？鋼鐵煉制用的原料是廢鐵或鐵礦石，廢鐵是回收得到的，而鐵礦石來自大自然，不同原料煉制方法也不一樣，但大體需要經(jīng)過的歷程都基本相似。電爐（或高爐）煉鋼，這過程是把廢鐵或鐵礦石化成鋼水，以便后續(xù)加工。轉(zhuǎn)爐煉鋼，這過程是把電爐（或高爐）煉鋼得到的鋼水提純，去除雜質(zhì)，得到較為純凈的鋼水。精煉爐煉鋼，這過程是調(diào)節(jié)鋼水成分，加入其它金屬或非金屬元素，保證鋼材質(zhì)量。連鑄機(jī)澆鑄鋼坯，通過上述過程煉制出來的鋼水，澆入鑄模冷卻凝固后即得到鋼坯，現(xiàn)代工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)鋼鐵一般使用連鑄機(jī)，可連續(xù)澆注鋼水，不斷輸出鋼坯，此時(shí)就已經(jīng)完成了煉鋼過程了。得到的鋼坯根據(jù)其用途經(jīng)過軋制、拉拔或機(jī)加工，得到各種形狀的鋼材，這時(shí)的鋼材就是市場(chǎng)上常用的鋼鐵原材料了

一個(gè)轉(zhuǎn)爐有兩個(gè)氧槍系統(tǒng)：工作氧槍和備用氧槍，這樣可以在工作氧槍損毀時(shí)立即換上備用氧槍，不致造成冶煉中斷。損壞的氧槍拆除后更換轉(zhuǎn)爐及其氧槍系統(tǒng)使得氧另一新氧槍備用。轉(zhuǎn)爐爐體包括爐殼、耳軸和托圈、軸承座等金屬結(jié)構(gòu)及傾動(dòng)機(jī)構(gòu)。爐殼由鋼板焊成，內(nèi)襯砌有堿性耐火材料。各國由于資源不同，所用耐火材料也不同。主要有含Mg較高的白云石磚和高純度、高密度、高強(qiáng)度的鎂碳磚。托圈起著支撐爐體、傳遞傾動(dòng)力矩的作用。托圈斷面呈矩形，中間焊有直立的帶孔筋板，以增加托圈的剛度。轉(zhuǎn)爐托圈兩側(cè)設(shè)有耳軸，耳軸支撐在軸承上，由齒輪帶動(dòng)，經(jīng)托圈使?fàn)t體傾動(dòng)。傾動(dòng)機(jī)構(gòu)是使?fàn)t體能傾動(dòng)的機(jī)械設(shè)備，以便進(jìn)行兌鐵水、加廢鋼、取樣、出鋼和倒渣等工藝操作。傾動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)能使?fàn)t體正反旋轉(zhuǎn)3600°轉(zhuǎn)爐爐型指爐殼砌襯后所形成的轉(zhuǎn)爐內(nèi)膛輪廓。最上端稱為爐口，然后由上到下分為爐帽、爐身和爐底三段。爐帽有正口式和偏口式兩種，正口式爐帽為軸心對(duì)稱的截錐形，這樣可使兌鐵水和出鋼分在兩側(cè)進(jìn)行，有利于爐襯均勻受侵蝕，故大多數(shù)轉(zhuǎn)爐都采用正口式爐帽。爐身為直圓筒形，爐底為球缺形。是不同噸位的轉(zhuǎn)爐爐型比較示意圖。決定轉(zhuǎn)爐爐型的基本參數(shù)是爐容比和高寬比。爐容比是指爐型空間所有容積和金屬料裝入量之比，一般接近1m3/t鋼水的密度是7t/m3。這樣，爐子內(nèi)只有1/7為鋼水所占據(jù)，其余6/7都是空的，保留這樣大的空間是為了容納泡沫渣(見轉(zhuǎn)爐泡沫渣)，避免噴濺。但過大的爐容比增加設(shè)備投資。高寬比是指爐型總高度和爐身直徑的比。早期增加轉(zhuǎn)爐容量時(shí)降低高寬比，即爐子向矮胖方向發(fā)展。但這使得兩個(gè)耳軸距離加大，并導(dǎo)致耳軸中心線彎曲度增大，所以特別大的爐子高寬比又趨向增加。根據(jù)高寬比和爐容量即可確定熔池深度和熔池面積。。

轉(zhuǎn)爐汽化煙道（也稱為余熱鍋爐）是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要配套設(shè)備之一，該設(shè)備在工作時(shí)要最大限度地收集高溫?zé)煔?，承受最高的爐氣溫度與劇烈頻繁的溫度變化，同時(shí)工況最為惡劣，最容易粘結(jié)噴濺的鋼渣。一種煉鋼轉(zhuǎn)爐用汽化冷卻煙道，包括：活動(dòng)煙罩、爐口固定段煙道、中間段煙道和末段煙道，活動(dòng)煙罩置于轉(zhuǎn)爐上方，活動(dòng)煙罩、爐口固定段煙道、中間段煙道和末段煙道依次順序連接，其特征在于：活動(dòng)煙罩和爐口固定段煙道的上氣泡和下聯(lián)箱之間的循環(huán)水回路中增置一循環(huán)泵，爐口固定段煙道與中間段煙道之間采用膨脹節(jié)連接，中間段煙道與末段煙道連接處采用小直段斜彎管式連接結(jié)構(gòu)，活動(dòng)煙罩和爐口固定段煙道內(nèi)表面涂有鎳-鉻涂層。本發(fā)明能使管內(nèi)水流動(dòng)始終保持充足、在煙道長度方向可以伸縮、能有效解決煙道平直段汽水分層問題和煙道內(nèi)表面粘渣和煙氣沖刷問題。

2)轉(zhuǎn)爐煉鋼原料質(zhì)量有待提高。我國轉(zhuǎn)爐煉鋼用石灰的含硫量比較高，許多鋼廠達(dá)0.06%甚至更高，這不僅影響轉(zhuǎn)爐鋼的性能，而且冶煉過程中產(chǎn)生的二氧化硫?qū)Νh(huán)境也會(huì)造成嚴(yán)重污染。3)我國轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制水平，特別是動(dòng)態(tài)控制水平需要進(jìn)一步提升。目前，歐洲大部分鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)都實(shí)現(xiàn)了快速出鋼，即大部分爐次終點(diǎn)不倒?fàn)t、不取樣而直接出鋼。國內(nèi)企業(yè)的控制水平與先進(jìn)指標(biāo)還有一定差距。4)我國轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展不平衡。無論是自動(dòng)煉鋼水平、同樣爐齡復(fù)吹條件下的碳氧積水平、煤氣蒸汽回收量、對(duì)精煉工藝掌握的深度還是供氧強(qiáng)度與冶煉周期等主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，先進(jìn)與落后的鋼廠差距較大。5)我國轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)鋼水氧含量普遍偏高，這大大增加了高品質(zhì)鋼冶煉的難度。高效率低成本的轉(zhuǎn)爐脫[Si]和[P]工藝還未能全面推廣。我國先進(jìn)企業(yè)全新流程在原料消耗與生產(chǎn)效率上與國外先進(jìn)企業(yè)還有一定差距。今后，我國鋼鐵企業(yè)還要進(jìn)一步增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，進(jìn)一步做好煉鋼節(jié)水、節(jié)能和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等工作。

　摘要相比較電爐而言，近十年來，轉(zhuǎn)爐成套工程優(yōu)質(zhì)施工邢臺(tái)我國轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)流程工藝與裝備技術(shù)的進(jìn)步幅度是明顯的。而未來，這種生產(chǎn)流程結(jié)構(gòu)不盡合理的現(xiàn)象亦會(huì)逐步改變。近年來，我國轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量占粗鋼總產(chǎn)量的比例日益增強(qiáng)，2003年我國轉(zhuǎn)爐鋼比為82.4%，到2013年這一比例已增至93%，而近十年來，世界轉(zhuǎn)爐鋼與電爐鋼比例基本保持在7:3的平均水平，我國與之相比轉(zhuǎn)爐鋼比過高。未來我國這種鋼鐵生產(chǎn)流程結(jié)構(gòu)不盡合理的現(xiàn)象會(huì)隨著我國資源條件、市場(chǎng)需求變化和綠色低碳環(huán)境的需求而逐步改變。施工轉(zhuǎn)爐成套工程優(yōu)質(zhì)邢臺(tái)相比較而言，近十年來，我國轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)流程工藝與裝備技術(shù)的進(jìn)步幅度更加明顯。1、轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀目前，轉(zhuǎn)爐煉鋼仍是世界上最主要的煉鋼方法，其鋼產(chǎn)量占世界鋼總產(chǎn)量的65%以上。由于我國廢鋼資源短缺，電力缺乏，電價(jià)偏高，因此電爐鋼的產(chǎn)量增長受到一定程度的制約，而隨著生鐵資源的充裕也給轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量的增長提供了良好條件。因此，轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量近年來獲得了快速增長。2905年我國轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量為3.14億噸，到2013年提高到7.65億噸。隨著轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量的增加，轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)工藝技術(shù)也得到迅速發(fā)展。轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)進(jìn)步主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。1.1、轉(zhuǎn)爐裝備日趨大型化2001年我國100噸以上大型轉(zhuǎn)爐只有30座，產(chǎn)能為3602萬噸。至2013年增長到345座，產(chǎn)能超過5.08億噸，13年間大型轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)能力增長了14倍。施工轉(zhuǎn)爐成套工程優(yōu)質(zhì)邢臺(tái)其中300噸轉(zhuǎn)爐從3座增加到11座，產(chǎn)能從678萬噸增長到2759萬噸以上。從數(shù)量上來看，我國現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐中以100-199噸的轉(zhuǎn)爐數(shù)量最多，而200噸及以上的轉(zhuǎn)爐數(shù)量最少，我國仍然保有一定數(shù)量的30噸以下的轉(zhuǎn)爐。因此，淘汰落后產(chǎn)能任務(wù)艱巨。目前，我國100噸及以上轉(zhuǎn)爐的產(chǎn)能約占全部轉(zhuǎn)爐產(chǎn)能的67.5%。隨著淘汰落后產(chǎn)能力度的加大，我國轉(zhuǎn)爐將進(jìn)一步朝著大型化方向發(fā)展。1.2、轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝進(jìn)一步優(yōu)化提高鋼材潔凈度是21世紀(jì)鋼材質(zhì)量發(fā)展的重大技術(shù)方向。為提高鋼材質(zhì)量且擴(kuò)大冶煉鋼種，我國大、中型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠都相繼增建了鐵水脫硫裝置和二次精煉裝置。近年來新建的轉(zhuǎn)爐煉鋼廠大多配置了鐵水脫硫裝置，并根據(jù)冶煉鋼種的要求配置了相應(yīng)的爐外精煉裝置，一般多采用LF精煉，有些轉(zhuǎn)爐煉鋼廠還配置了Ⅵ）精煉裝置，從而為高附加值鋼種的生產(chǎn)提供了有利條件。我國自主設(shè)計(jì)建設(shè)的京唐公司300噸轉(zhuǎn)爐采用了國際上最先進(jìn)的脫磷爐與脫碳爐分工、聯(lián)合生產(chǎn)的工藝，京唐公司是國際上最早采用這一先進(jìn)工藝的300噸轉(zhuǎn)爐大型煉鋼廠。經(jīng)過近兩年的技術(shù)攻關(guān)，脫磷爐生產(chǎn)周期28min，脫碳爐32min；單爐班產(chǎn)爐數(shù)從7-8爐次提高至16爐次，轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率提高1倍，出鋼溫度平均降低20℃。鐵水“三脫”預(yù)處理比例達(dá)到90%；月平均轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[P]為0.006%，P+S]為150×10-6；和爐外精煉相匹配可穩(wěn)定生產(chǎn)[P+S50×10-6的高潔凈鋼。石灰總消耗量從傳統(tǒng)流程的50kg/t，下降到24.3kg/t，煉鋼總渣量由110kg/t下降到的47kg/t，鋼鐵料消耗降低9.lkg/t，比傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐煉鋼成本降低37.39元／t鋼，標(biāo)志著我國大型轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)已接近國際領(lǐng)先水平。

轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝各項(xiàng)指標(biāo)取決于鐵水的化學(xué)成分，而對(duì)鐵水的主要要求是含硫量低（低于0.03%），相應(yīng)要求較高含硅（0.7%-0.9%）及具有優(yōu)化造渣所需的錳量（0.8%-1.0%）。煉鐵煉鋼各階段脫硫過程理化規(guī)律及動(dòng)力特性分析表明，在動(dòng)力方面，在鐵水中比在鋼水中更容易保證脫硫反應(yīng)，因?yàn)樵诤剂枯^高及氧化度較低條件下硫具有更高的活性。然而在高爐煉鐵當(dāng)中很難脫硫，因?yàn)樵诟郀t一系列復(fù)雜的氧化—還原反應(yīng)中，深脫硫的各種熱動(dòng)力條件的能量不可避免地會(huì)增高硅含量并因此導(dǎo)致石灰及焦炭消耗的增加及產(chǎn)量的下降。因此，生產(chǎn)低硫鐵需周密策劃工藝，采用含硫最少的爐料及制備高堿度混成渣。在轉(zhuǎn)爐吹煉中脫硫也無效果，因?yàn)殇撛抵羞_(dá)不到平衡狀態(tài)，渣與鋼間的硫分配系數(shù)因熔池氧化度高及碳含量低，僅為2-7。如此低的硫分配系數(shù)使得難以在轉(zhuǎn)爐冶煉中實(shí)現(xiàn)深脫硫，并導(dǎo)致煉鋼生產(chǎn)在技術(shù)及經(jīng)濟(jì)上的巨大消耗。無論是在高爐煉鐵，還是在轉(zhuǎn)爐煉鋼當(dāng)中都保證不了金屬有效脫硫所需的熱動(dòng)力條件，因此進(jìn)行高爐煉鐵及轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中的深脫硫研究，在技術(shù)及經(jīng)濟(jì)上都是不可取的。而合理的作法是將脫硫過程從高爐及轉(zhuǎn)爐中分離出來。這就可簡化燒結(jié)—高爐—轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)流程降低生產(chǎn)成本。將脫硫從高爐及轉(zhuǎn)爐中分離出來，使高爐爐外脫硫成為設(shè)計(jì)大型聯(lián)合鋼廠和重要工藝環(huán)節(jié)，在冶煉低硅鐵的同時(shí)不必再為保證轉(zhuǎn)爐中的精煉進(jìn)行代價(jià)很高的高爐爐外脫硅。鐵水原始硅含量低還可降低錳含量。在氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼中錳的作用非常重要，它決定著及早造渣所需的條件并對(duì)出鋼前終點(diǎn)鋼水氧化度起調(diào)節(jié)作用，長期實(shí)踐證明，需設(shè)法使鐵水中錳保持0.8%-1.0%的水平，因而在燒結(jié)混合料中必需補(bǔ)充錳，而這就提高了成本。燒結(jié)—高爐—轉(zhuǎn)爐各流程錳平衡分析表明，上述錳在高爐里還原、然后在轉(zhuǎn)爐里氧化導(dǎo)致錳原料及錳本身不可彌補(bǔ)的巨大損失，而且還給各生產(chǎn)流程操作增加很多麻煩。在碳含量很低（0.05%-0.07%）條件下停止吹煉時(shí)，氧化度的影響如此之大，以致會(huì)把錳的最終含量定在極窄范圍內(nèi)，實(shí)際上已很少再與鐵水原始錳含量相關(guān)。在這種條件下，盡管鐵水原始錳含量達(dá)0.5%-1.2%，但鋼的最終錳含量實(shí)際上都一樣（0.07%-0.11%）。因此在當(dāng)代轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝條件下（各爐次都有過吹操作），沒必要在燒結(jié)混合料中使用含錳原料來提高鐵水原始錳含量，更合理的作法是冶煉低錳鐵。同時(shí)為節(jié)約低錳鐵在轉(zhuǎn)爐煉鋼中脫氧的用量，研究直接采用錳礦石的效果具有重要意義。對(duì)眾多爐次進(jìn)行工業(yè)平衡計(jì)算所得工藝指標(biāo)的對(duì)比表明，冶煉鐵水不添加錳礦石，而在轉(zhuǎn)爐煉鋼中添加錳礦石，與用含錳1.13%的鐵水煉鋼，這兩種煉鋼法相比，前者每噸生鐵可節(jié)省錳礦石15.3kg.此外，還可減少錳鐵1.3kg/t鋼、石灰5kg/t，氧氣2.17m3/t的耗量，并可大大縮短吹煉時(shí)間。鐵水中硅、錳含量低及無需脫硫，這些條件會(huì)改變?cè)煸鼨C(jī)理及動(dòng)力特性，因?yàn)檫@時(shí)石灰消耗下降，渣量減少，渣堿度及氧化度增高。在這樣的條件下，渣的精煉功能只限于鐵水脫磷。這樣就能在轉(zhuǎn)爐冶煉本身中多次利用渣，使渣具有很高的精煉能力。根據(jù)這一原則開發(fā)出轉(zhuǎn)爐煉鋼新工藝，即在轉(zhuǎn)爐煉鋼本身中多次（3-5次）利用后期渣（循環(huán)造渣）。采用這樣的工藝可降低石灰消耗及渣中鐵損。及早造就高堿度氧化渣，及使硅、錳含量低可提供鋼水深脫磷所需的強(qiáng)勁動(dòng)力。