《能源监测与评价》——高耗能企业的节能监测（二）

2.炼钢工艺

高炉生产的生铁除含铁9326～94%以外，还含有60/～7%的杂质(以碳为主，其他为硅、锰、磷、硫等)。因此，炼钢是利用氧化还原反应在高温下，用氧化剂把生铁中过多的碳和其他杂质氧化除丢，同时提高温度。通过炼钢，铁水中的部分碳氧化成CO或CO2逸出，其余杂质元素以氧化物或其他形态进入炉渣。在炉后添加各种二次精炼设备，以降低钢中气体(N、O)含量，提高钢的纯净度和质量。

(1)铁水预处理。为了提高钢的质量和减少炼钢炉负担，已普遍在炉前增加铁水预处理装置，旨在将铁水进炼钢炉之前，对其进行脱硅、脱硫以及脱磷，又称为铁水“三脱”，其工艺流程如图4-5所示。

铁水预处理是在原则上不外加热源的情况下，利用处理剂中活性物质和铁水中待脱除(或富集)元素进行快速反应，形成稳定的渣相而和铁水分离的过程。

铁水冶炼有两个流程：一个是以铁矿石为主要原料的高炉转炉长流程;另一个是以废钢为主要原料的电炉短流程。

(2)转炉炼钢。主要是指在不借助外加能源的情况下，以从高炉中获得的液态生铁为原料，以空气或者纯氧为氧化剂，依靠炉内氧化反应热来提高钢水温度，进行快速炼钢的方法。其主要特点是：靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分(如碳、锰、硅、磷等)与送人炉内的氧进行化学反应所产生的热量，使金属达到出钢要求的成分和温度。

现代转炉基本上都是氧气转炉，炉衬耐火材料一般为碱性，按供气部值可分为顶吹转炉、底吹转炉及顶底复合吹转炉，如图4-6所示。

(3)电炉炼钢。电炉炼钢法以废钢为主要原料，采用电能作为热源，生产特殊钢和高合金钢，是继转炉之后出现的又一种炼钢方法，现在成为仅次于氧气转炉的重要炼钢方法。以电能作为热源，靠电极和炉料间放电产生的电弧，使电能在弧光中变为热能，并借助电弧辐射和电弧的直接作用加热并融化金属炉料和炉渣，可以迅速熔化废钢和合金，温度高且容易控制，冶炼过程中可以造成还原性气氛，所以能生产出当前转炉不能生产的高质量合金钢，其中，电弧炉多用于特殊钢的冶炼。电炉炼钢工艺流程如图4-7所示。

电炉炼钢具有生产线工序少、投资低、建设周期短的特点，在投资、环境保护和效率方面比转炉炼钢有明显优势，随着废钢的逐年增加，电炉炼钢在世界全部钢产量中所占比例逐年上升;但由于操作成本较高，节奏较慢，因此，电炉炼钢法主要用来生产特殊钢或合金钢。

(4)炉外精炼。现代科学技术和工业的发展，对钢的质量的要求越来越高，用普通炼钢炉冶炼出来的钢水已很难满足其质量的要求。为了提高生产率，缩短冶炼时间，也希望把炼钢的一部分任务移到炉外去完成，炼钢工艺由一步炼钢发展为两步炼钢，即炉内初炼和炉外精炼。

炉外精炼是指将经转炉和电炉初炼过的钢水转移到另一容器中(一般是钢包)进行精炼的炼钢过程。初炼时，炉料在炉内完成熔化、脱磷、脱碳和主合金化;精炼则是将初炼钢水在真空、惰性或还原性气氛的容器内进行脱气、脱氧、脱硫、深脱碳、去除夹杂、调整温度及微调成分等。

二次精炼的主要操作是吹氩搅拌钢水、喷吹脱硫剂和脱氧剂、真空处理、加热钢水控制温度等。其主要的工艺方法有钢包炉(LF)、真空脱气炉(VD)、氩氧混吹脱碳法(AOD)、真空吹氧脱碳法(VOD)、真空循环脱气法(RH)等。

(5)连铸。连铸是通过连铸机直接把钢水凝固成钢坯的方法，将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注人中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去，如图4-8所示。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。与以往的模铸相比，连铸具有工艺流程短、生产率高、金属回收率高、节约能源和紧凑化生产等特点。

3.轧钢工序

由炼钢生产出来的钢锭或连铸坯，并不是钢铁生产的最终产品，也不能直接用于社会消费，必须进行再加工制成钢材。轧钢生产是将模铸钢锭成连铸钢坯轧制成钢材的过程，具体是用不同的工具和设备对金属施加压力，使之产生塑性变形，制成具有一定尺寸和形状产品的加工方法。

轧钢最主要的方法是热轧法，是指将钢料加热到1000～1250℃时，用轧钢机制成钢材的方法，也是最主要的生产方法，其他还有冷轧法、锻压法和挤压法。冷轧、热轧、型材、硅钢片等，都是由炼钢出来后的方坯或者是板坯根据市场需求来轧制成型的产品，在轧制和热处理过程中加入一些稀有金属调质得到不同的产品。