平炉炼钢法

平炉炼钢法 图片来自newton

平炉炼钢法是用平炉炼钢的工艺。1865年，法国工程师马丁利用西门子发明的火焰炉发展出炼钢工艺，被称为“西门子－马丁过程”，该炼钢炉称为平炉。该工艺在当时优于贝塞麦转炉炼钢法，被广泛使用。到了1990年代该法基本被纯氧顶吹转炉炼钢法和电弧炉炼钢法取代。

平炉的原型出现于8世纪的西班牙,但直到19世纪中期才实现大规模工业化应用。

目录

介绍

1861年，西门子发明煤气发生炉，用煤气代替焦炭作燃料。1864年，在西门子指导下，马丁改造了炉体，用废气预热的蓄热炉将空气和燃料进行预热以提高炉温，将生铁和废钢炼成了优质钢。1868年，西门子进一步用此法将生铁和铁矿石炼成了钢。

此外，若在用此法冶炼的同时加入少量碱性物质，还可解决脱磷问题，适合在欧洲推广。由于其炉体形状低平，又有一个比较平展的熔池，故常被称为“平炉”，亦称“西门子—马丁炉”或“马丁炉”。此法冶炼时间较长，每炉约需24小时，但因熔池大，每炉可产上百吨钢水，故产量高。此外，它所用原料既可用生铁、铁水，也可用废钢、铁屑、熟铁和矿石，便于废钢铁的回收，加之炼出的钢均匀，质量稳定，可生产优质钢，所以，以平炉为主，转炉为辅的炼钢体系在世界各地迅速得到发展，并且沿用至今。

炼钢工艺

平炉炼钢法熔炼过程分为：补炉、装料(包括加热和兑铁水)、熔化、精炼、脱氧和出钢。在实际操作中，各期往往交错进行，不能截然分开。

1、补炉期

通常从上炉出完钢至下炉加入第一槽料的一段时间，称为补炉期。补炉期主要对渣线以下、出钢口、炉坡等处进行修补。补炉操作必须做到高温、正压、快速、准确，以保证炉料烧结好。炉子的其它部分穿插在熔化末期和精炼、出钢过程中修补。常用的补炉料有镁砂、镁砂粉、熟白云石、氧化铁皮等。

2、装料期

从装入冷料到兑完铁水，这段时间称为装料期。装料之前必须进行配料计算，确定矿石和石灰加入量，以保证得到合适的熔毕碳和熔毕炉渣碱度。熔毕碳是指炉料完全熔化后金属的含碳量。它通常应比所炼钢种平均含碳量高出0.25～0.80%，以保证精炼期能顺利进行各项操作。平炉装料期约占总熔炼时间的20～30%。

炉料包括散状料(矿石、石灰到 、石灰石等)和金属料(轻、重废钢及铁水或生铁块等)。炉料应按一定次序依次从几个炉门装入炉内，非金属。料导热性差，必须高温快装，铺平散开，分层烧透；金属料导热性好，要高温快装不必分层加热；若冷装生铁块则加在最上层；若热装铁水，则需待冷料装完并加热到表面开始熔化时，再将铁水兑入。

3、熔化期

从兑完铁水到炉料全部熔化完毕，这段时间称为熔化期，约占总熔炼时间的30～50%。为缩短熔化期，应向平炉供给最大热量，并采用吹氧强化措施。

熔化期的重要操作是及时放出初期渣和提前造渣，以达到去除磷、硫并获得合适熔毕碳的目的，同时为精炼操作创造良好条件。当炉料全部熔清后，取样分析C、P、S等含量，以确定精炼期操作。当温度和炉渣均达到规定要求时，熔化期结束进入精炼期。

4、精炼期

自熔毕到脱氧(炉内脱氧)或出钢(炉外脱氧)，这段时间称为精炼期。精炼期主要任务是：调整钢液成分，使C、P、S含量达到脱氧前要求；充分去除钢中气体和非金属夹杂物；将钢液加热到出钢要求的温度。精炼期是炼好一炉钢的关键阶段，通常又将其分为矿石沸腾期和纯沸腾期。

炉料熔毕后，当熔池加热至规定温度即可加矿进行精炼，同时提高炉渣碱度。利用碳-氧反应产生的沸腾作用，促进P、S的去除，排除钢中气体并均匀钢液温度和成分。这阶段称为矿石沸腾。

最后一批矿石或渣料加完至脱氧前，保持熔池均匀沸腾一段时间，以进一步去除气体和非金属夹杂物，并加热熔池使其达到规定的出钢温度。这阶段称为纯沸腾。

5、脱氧和出钢

纯沸腾结束，钢水温度和成分符合钢种规格要求时，即可进行脱氧和出钢。脱氧可在炉内或钢包内进行。