炼钢生产过程概述-炼钢厂生产工艺流程图片

炼钢的主要原料是生铁和废钢。钢和生铁都是以铁、碳为主并含有硅、锰、磷、硫等杂质元素构成的合金，其差别主要在于钢中的碳和其他杂质元素的含量较生铁为低。生铁性硬而脆，不能承受冲击载荷，不便压力加工，因而用途受到限制。钢的机械性能则比较全面，既有一定的强度、硬度，又有一定的塑性、韧性，更重要的是这些性能还可通过加工处理使其在一个十分广阔的范围内变化，如果加入一些合金元素，还可获得某些特殊性能。故钢拥有能适应多种加工方法的加工工艺性能和适用于多种使用场合的使用性能。把生铁进一步炼成钢，就使材料的潜在能力得到了一定程度的发挥，因而生铁也就成了炼钢的一种主要原料。此外，钢厂本身和其他工业生产中的大量废钢和废旧设备也是炼钢的重要原料。

(一)工艺过程

炼钢过程主要是通过氧化反应将生铁中的碳和杂质元素转变为各种氧化物并使其进入炉气成炉渣而分离出去。氧化反应所需的氧化剂一般有空气、工业纯氧和铁矿石等。为了促进氧化反应的进行，金属必须加热并保持液态。杂质去除后，钢液中残留有一些以氧化亚铁(FeO)形成存在的过剩氧，对钢的性质极为不利，故还须通过脱氧操作加以去除。如果冶炼合金钢，还要加入铁合金进行合金化，有时为了进一步提高钢质，还要进行炉外精炼，最后获得具有一定成分、一定温度的钢水，并通过浇铸工序铸成合格的钢锭或钢坯。

获得高温钢液的过程主要是在炼钢炉内进行的。炼钢炉的种类甚多，主要的有平炉、电炉和转炉三种。它们在冶炼中与熔融金属和炉渣接触部分所用的耐火材料有的是碱性的(如镁砂、白云石等)，有的是酸性的(如石英砂)，故三种炼钢炉都有碱性与酸性之分。由于酸性炉冶炼不利于去除有毒杂质磷、硫，故应用不广，而碱性炉则应用十分普遍。

平炉还有固定式和可倾式之分，目前普遍采用固定式。平炉炼钢可以全部用生铁或废钢为原料，也可用按不同比例配合的生铁与废钢为原料，生铁可以是固态的，也可以是液态的。平炉炼钢主要是以燃料(煤气或重油等)燃烧发出的热能来作为热源，炉火内火焰温度一般在1800℃左右。为了保证足够高的火焰温度，一般采用两组蓄热室，利用平炉废气中的热量将煤气和空气分别加热到1200～1300℃后再入炉燃烧。高温火焰将固体炉料(生铁、废钢、石灰石、铁矿石等)熔化形成熔池，并通过一系列物理化学过程使杂质元素去除到一定范围。

目前国内平炉的容最从几十吨到几百吨不等，炼一炉钢一般约需2～6小时，向熔池吹氧强化冶炼过程可使时间缩短，生产率提高。

电炉的热源是由电能转换而成的热能。电炉有电弧炉，电渣炉、自耗电炉、感应电炉等多种类型，其中以电弧炉应用最为普遍。电弧炉是将电能输入炭质电极，利用电极与炉料间的放电作用形成电弧来加热炉料的。电弧温度高达5000～6000℃可使各种难熔金属熔化成液体，电炉炉内气氛(氧化气氛或还原气氛)可以自由控制，炉体可以倾动，换渣操作甚为方便，故冶炼中合金元素的氧化损失甚少，有害杂质元素磷、硫、氧等可以得到较为彻底的去除。由于这些特点，所以电炉特别适于生产各种高级优质合金钢。

电弧炉原料主要是利用废钢，有时也配入部分生铁。为了提高生产率，电弧炉也普遍采用吹氧冶炼。目前国内电炉的容量从上百公斤到上百吨不等。

转炉主要是以液体生铁为原料，利用铁水的物理热及元素氧化反应放出的化学热作为热源来进行冶炼。转炉所用的氧化剂主要是空气或工业纯氧，目前普遍采用纯氧。按氧化剂送入炉内的部位不同，转炉有顶吹转炉、侧吹转炉、底吹转炉和顶底复合吹转炉之分，目前最流行的是氧气顶吹转炉。氧气顶吹转炉是通过吹氧管(氧枪)将高压(约为1.5MPa)氧气向炉顶开口吹入炉内的铁水中。氧气气流使熔池激烈搅动、氧化反应迅猛进行、短时问内放出大量热能以提高熔池温度。由于反应速度极快，冶炼时间极短，一般20～30分钟即可完成一炉钢的冶炼过程，因此，它是一种效率高、成本低的炼钢方法。转炉的炉容量一般从数吨到数百吨不等。

转炉内是一个氧化反应，它是把铁水中的碳氧化(脱)掉，采取的办法是用氧枪向炉内的铁水吹氧，吹氧的过程就产生一氧化炭。回收炉内一氧化碳采用的是外延法，炉口不盖严，外面的空气会进来，产生的一氧化碳会部烧掉了，此方法叫燃烧法。转炉炼钢的前期和后期炉盖是打开的。回收煤气是在中间一段，烟罩落下来，不让外面的空气进去。

(二)生产特点

炼钢作业在安全方面的特点如下：

1、炼钢过程是一个高温物理化学过程，整个工艺过程都是在高温状态下进行，绝大多数工序都与高温熔融物(金属及炉渣)及高温炉气密切相关。

2、作业过程中需要频繁动用多种机、电设备、起重运输设备、以及高压电、高压水、高压氧等高压系统。

3、作业过程中有大量烟尘，有害气体及噪声外逸。污染环境，恶化劳动条件。

4、操作人员的体力劳动强度甚大。