钢铁冶炼 iron and steel

炼钢的工艺、方法和过程。其基本工艺过程是在炼铁炉内以特定工艺将铁矿石炼成生铁。炼铁的工艺、方法和过程。其基本工艺过程是在炼铁炉内以特定工艺将铁矿石炼成生铁。以生铁、废钢为原料用不同方法炼成钢，并铸成连铸坯或钢锭。

1.炼铁

现代炼铁存在三种工艺并存的情况，分别是高炉炼铁、直接还原炼铁和熔融还原炼铁。

高炉炼铁的工艺具有技术完善且成熟的特点炼钢 废钢与生铁所占比例炼钢 废钢与生铁所占比例，其效率高，能耗低，产品质量也好。同时，该工艺的设备大型化且长寿化。正因如此，在相当长的时期内，高炉炼铁工艺一直占据主导地位。

基本流程如下：把炼焦煤装入焦炉，使其炼成焦炭；对铁矿粉进行铁矿石预处理，制成烧结矿或球团矿；接着把焦炭以及烧结矿、球团矿中的一种、两种或三种，还有熔剂，按照一定配比装入高炉；从高炉下部鼓进热风，进行燃烧、还原、熔化等操作，从而生产出铁水；其中大部分铁水供给炼钢。

直接还原炼铁是随着电弧炉炼钢的迅速发展而兴起的。它的产品是固态海绵铁，可用于供电（弧）炉炼钢当作清洁炉料。

熔融还原炼铁采用煤替代焦炭，能够直接用粉矿进行炼铁。这样一来，既无需进行炼焦操作，也不需要进行烧结或球团处理。这种方式使得炼铁流程得以简化，其目的是取代高炉，因此它是炼铁技术的发展方向。

2.炼钢

以高炉炼成的铁水为原料，用不同方法升温，通过造渣来炼出合乎要求的钢；以废钢为原料，用不同方法升温，通过氧化来炼出合乎要求的钢；以海绵铁为原料，用不同方法升温，通过合金化来炼出合乎要求的钢。

主要的炼钢方法包含平炉炼钢、转炉炼钢以及电（弧）炉炼钢。铁水炼钢的最佳方法为转炉炼钢。尤其在氧气转炉炼钢出现之后，不仅冶炼周期较短，生产效率较高，而且钢的质量得到了极大提升，生产的钢种显著增多，同时还能够生产高合金不锈钢。转炉炼钢不需要外部的加热源。依靠元素氧化的化学反应所放出的热量，就已经足够满足冶炼升温的需求了，并且还有多余的热量可以用来熔化废钢。因此，转炉炼钢能够使用部分废钢作为原料。

电（弧）炉炼钢主要以废钢当作原料，凭借输入的电能经由电弧转变为热能来进行冶炼。随着转炉炼钢不断发展，大量消耗废钢的平炉炼钢所占比例逐渐下降，社会上废钢出现过剩的情况，并且废钢价格也在下降，这些因素促使了电炉炼钢的发展。

3.工艺流程

由主要工序、辅助工序以及工序之间的连接环节构成。主要工序的技术发生变化，就一定会导致工艺流程发生变化。氧气转炉炼钢、炉外精炼、连续铸钢和超高功率电弧炉技术得以开发成功并且迅速实现工业化，这使得钢铁生产的工艺流程发生了极为巨大的变化。

传统钢铁生产工艺流程是以铁矿石为铁源，包括高炉、转炉、炉外精炼、连铸、连轧，此流程称为高炉—转炉长流程；电炉流程是以废钢为铁源，包含超高功率电弧炉、炉外精炼、连铸、连轧，此流程称为电炉短流程。

高炉—转炉长流程生产工艺较为成熟。此流程存在建设投资大的情况，流程也比较长，生产的灵活性不佳，建厂条件要求既高又复杂，尤其需要建设烧结和焦化这些工序，而这些工序投资大、能耗高且会严重污染环境，并且在世界范围内焦煤日益匮乏且价格高昂。电炉短流程具有很强的竞争力，其投资较少，建厂条件容易得到满足，建设期较短，成本较低，在环境保护方面表现良好。但采用这个流程必须有充足的废钢资源和电力供应。

长流程与短流程的差别在于炼钢以前的工序，包括高炉、烧结、焦化。各国的冶金工作者都在努力寻求更好的方法来取代这些工序。现代钢铁生产的工艺流程从冷态间断生产发展到热态连续生产，从而形成了热态连续化专业化的生产线。连铸连轧技术和无焦炼铁技术即熔融还原炼铁技术开发成功并实现工业化，这使得钢铁生产工艺流程迈入了革命性的发展阶段，进而出现了紧凑式短流程。其一为电炉紧凑式短流程，也就是废钢—超高功率电炉—炉外精炼—薄板坯连铸连轧；其二为转炉紧凑式短流程，即熔融还原—氧气转炉—炉外精炼—薄板坯连铸连轧。

合理的工艺流程能够生产出高竞争力的产品。

推荐书目

李慧. 钢铁冶金概论，北京：冶金工业出版社，1993.

《中国大百科全书（第 2 版）》第 7 册由中国大百科全书出版社于 2009 年出版。