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平爐煉鋼法 圖片來自newton

平爐煉鋼法是用平爐煉鋼的工藝。1865年，法國工程師馬丁利用西門子發明的火焰爐發展出煉鋼工藝，被稱為「西門子－馬丁過程」，該煉鋼爐稱為平爐。該工藝在當時優於貝塞麥轉爐煉鋼法，被廣泛使用。到了1990年代該法基本被純氧頂吹轉爐煉鋼法和電弧爐煉鋼法取代。

平爐的原型出現於8世紀的西班牙,但直到19世紀中期才實現大規模工業化應用。

介紹

1861年，西門子發明煤氣發生爐，用煤氣代替焦炭作燃料。1864年，在西門子指導下，馬丁改造了爐體，用廢氣預熱的蓄熱爐將空氣和燃料進行預熱以提高爐溫，將生鐵和廢鋼煉成了優質鋼。1868年，西門子進一步用此法將生鐵和鐵礦石煉成了鋼。

此外，若在用此法冶煉的同時加入少量鹼性物質，還可解決脫磷問題，適合在歐洲推廣。由於其爐體形狀低平，又有一個比較平展的熔池，故常被稱為「平爐」，亦稱「西門子—馬丁爐」或「馬丁爐」。此法冶煉時間較長，每爐約需24小時，但因熔池大，每爐可產上百噸鋼水，故產量高。此外，它所用原料既可用生鐵、鐵水，也可用廢鋼、鐵屑、熟鐵和礦石，便於廢鋼鐵的回收，加之煉出的鋼均勻，質量穩定，可生產優質鋼，所以，以平爐為主，轉爐為輔的煉鋼體系在世界各地迅速得到發展，並且沿用至今。

煉鋼工藝

平爐煉鋼法熔煉過程分為：補爐、裝料(包括加熱和兌鐵水)、熔化、精煉、脫氧和出鋼。在實際操作中，各期往往交錯進行，不能截然分開。

1、補爐期

通常從上爐出完鋼至下爐加入第一槽料的一段時間，稱為補爐期。補爐期主要對渣線以下、出鋼口、爐坡等處進行修補。補爐操作必須做到高溫、正壓、快速、準確，以保證爐料燒結好。爐子的其它部分穿插在熔化末期和精煉、出鋼過程中修補。常用的補爐料有鎂砂、鎂砂粉、熟白雲石、氧化鐵皮等。

2、裝料期

從裝入冷料到兌完鐵水，這段時間稱為裝料期。裝料之前必須進行配料計算，確定礦石和石灰加入量，以保證得到合適的熔畢碳和熔畢爐渣鹼度。熔畢碳是指爐料完全熔化後金屬的含碳量。它通常應比所煉鋼種平均含碳量高出0.25～0.80%，以保證精煉期能順利進行各項操作。平爐裝料期約占總熔煉時間的20～30%。

爐料包括散狀料(礦石、石灰到 、石灰石等)和金屬料(輕、重廢鋼及鐵水或生鐵塊等)。爐料應按一定次序依次從幾個爐門裝入爐內，非金屬。料導熱性差，必須高溫快裝，鋪平散開，分層燒透；金屬料導熱性好，要高溫快裝不必分層加熱；若冷裝生鐵塊則加在最上層；若熱裝鐵水，則需待冷料裝完並加熱到表面開始熔化時，再將鐵水兌入。

3、熔化期

從兌完鐵水到爐料全部熔化完畢，這段時間稱為熔化期，約占總熔煉時間的30～50%。為縮短熔化期，應向平爐供給最大熱量，並採用吹氧強化措施。

熔化期的重要操作是及時放出初期渣和提前造渣，以達到去除磷、硫並獲得合適熔畢碳的目的，同時為精煉操作創造良好條件。當爐料全部熔清後，取樣分析C、P、S等含量，以確定精煉期操作。當溫度和爐渣均達到規定要求時，熔化期結束進入精煉期。

4、精煉期

自熔畢到脫氧(爐內脫氧)或出鋼(爐外脫氧)，這段時間稱為精煉期。精煉期主要任務是：調整鋼液成分，使C、P、S含量達到脫氧前要求；充分去除鋼中氣體和非金屬夾雜物；將鋼液加熱到出鋼要求的溫度。精煉期是煉好一爐鋼的關鍵階段，通常又將其分為礦石沸騰期和純沸騰期。

爐料熔畢後，當熔池加熱至規定溫度即可加礦進行精煉，同時提高爐渣鹼度。利用碳-氧反應產生的沸騰作用，促進P、S的去除，排除鋼中氣體並均勻鋼液溫度和成分。這階段稱為礦石沸騰。

最後一批礦石或渣料加完至脫氧前，保持熔池均勻沸騰一段時間，以進一步去除氣體和非金屬夾雜物，並加熱熔池使其達到規定的出鋼溫度。這階段稱為純沸騰。

5、脫氧和出鋼

純沸騰結束，鋼水溫度和成分符合鋼種規格要求時，即可進行脫氧和出鋼。脫氧可在爐內或鋼包內進行。