摘要：随着社会的进步，科技的发展，我国对钢的产量需求也越来越大，对钢的质量要求也越来越高。所以炼钢机械工艺越来越受到公众关注，为此本文简单阐述了炼钢机械工艺的优缺点及未来发展方向。
关键词：炼钢机械工艺；优缺点；发展方向
我国作为钢的生产和使用领域最早的国家之一，在历史记录之中有着明确依据，在春秋晚期的文物中就发现钢制物品，距今已经有几千年历史。虽然我国在钢材的生产工艺方面有着一定的技术，但是也存在许多不足。在钢材的炼制过程中，炼制钢材的主要原材料是含碳量较高的铁水、生铁和废钢铁，主要利用氧化还原反应，在高温的环境下，通过使用氧化剂去掉生铁中杂质。在使用铁水炼制时，需要加入氧化剂、脱氧剂以及钛合金等材料，来协调和调整钢成分。在含碳量较高的生铁或铁水加入炼钢炉中之后，通过一系列工序将铁水中的杂质氧化去除，在最后阶段加入合金，使其合金化，最终得到钢水。在我国现阶段炼钢机械工艺中，具有平炉、电炉和转炉三种，但是由于平炉耗能大、施工作业环境差等因素，已经被淘汰。
一、炼钢机械工艺中电炉和转炉工艺
1、电炉
电炉炼钢是比较笼统的说法，具体的来说电炉炼钢分为电弧炉炼钢、感应炉炼钢和电渣炉炼钢这三种炼钢法。但是在平时我们所说的电炉炼钢一般也就是电弧炉炼钢。电炉炼钢主要利用电弧热，在电炉炉钢内全部加入冷废钢，经过长时间的熔化与提温，再进入氧化期。
以废钢为原料的电炉炼钢，相比高炉转炉法，基建投资少，同时由于直接还原技术的发展，减少了大部分废钢的使用，因此就推动了电炉炼钢。世界上现有较大型的电炉约1400余座，目前电炉正在向大型、超高功率以及电子计算机自动控制等方面迅速发展，最大电炉容量为400t。国外废钢资源丰富，150吨以上的电炉几乎都用于冶炼普通钢，许多国家电炉钢产量的60～80%均为低碳钢，由于资源的丰富，所以电弧炉炼钢技术发展迅速。转观国内，由于电力和废钢不足，目前主要用于冶炼优质钢和合金钢。20世纪90年代，我国的电弧炉产钢量的得到了大幅度上升，由容量小的电弧炉建设成大容量、高功率电弧炉，如宝钢的150t超高功率电弧炉、抚顺特钢的50t超高功率电弧炉。为提高钢产品的质量，部分工厂引进了LF炉，同时采取全高级连铸生产技术，如天津钢管公司。
2、转炉
1856年，英国人发明了底吹酸性转炉炼钢法，这是近代炼钢法的开端，当时引起了很大的反响。但因不能去除磷和硫，发展空间受到限制。1864年，法国创立了平炉炼钢法，因容量大，生产产品种类多，迅速成为了当时主要的炼钢方法。当时世界上85%的钢都是有平炉炼钢法炼制出来的。1951年，唐山钢厂实验成功了侧吹转炉炼钢法，1962年，首钢试验厂建成我国第一个氧气顶吹转炉。为我国日后氧气顶吹转炉炼钢技术的发展提供了宝贵经验。转炉生产出的钢产量占据我国钢产量的大部分，可见转炉炼钢工艺的重要性。转炉炼钢工艺是先将铁水装入混铁炉预热，将废钢加入转炉内，然后将混铁炉内的高温铁水用混铁车兑入转炉，进行融化与提温，当温度合适后，进入氧化期。
转炉按耐火材料可分为碱性和酸性，按气体吹入的部位可分为顶吹、侧吹和低吹，按气体种类可分为氧气转炉和空气转炉。目前最普遍的炼钢设备是顶底复吹转炉和碱性氧气顶吹，其优点是生产速度快、产量大、成本低、投资少、单炉产量高。随着用户对钢材性能和质量的要求越来越高，钢材的应用范围越来越广，同时钢铁生产企业也对提高产品产量和质量，扩大品种，节约能源和降低成本越来越重视。在这种情况下，转炉生产工艺流程发生了很大变化。铁水预处理、复吹转炉、炉外精炼、连铸技术的发展，打破了传统的转炉炼钢模式。
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二、电炉和转炉优缺点分析
1、电炉
在炼钢的过程中，主要通过碳产生氧化反应，从而减少原材料中碳的含量，但是在生产的过程中，有些种类的钢材含有容易产生氧化反应的其他元素，如果氧气的注入过量，会使其他元素也随之氧化，在这个阶段，电炉炼钢的优势可以得到了充分体现。在我国现阶段钢材的炼制过程中，电弧炉用于冶炼碳素钢和冶炼合金钢，转炉用于生产碳钢、合金钢、铜和镍的冶炼。在原材料的使用上，电炉炼钢使用的是废钢材，转炉炼钢使用的是气体和金属料等，所以电炉工艺在原材料使用方面比较节省。但是在能源消耗方面，电炉工艺主要能源消耗为外接能源，并且利用电弧热进行间接加热，使加热时间长，能源消耗大，并且由于电炉自身原因造成部分热量流失，从而成本增加。
2、转炉
转炉工艺主要使用炉体本身和保温材料，所以转炉在能源消耗方面耗能低，并且转炉产量大、生产速度快、成本低、投资少。但是转炉在生产过程中，相关技术要求高、操作工序复杂等缺点。所以结合两者自身特点与生产效率综合分析，电炉炼钢工序简单、便捷、易操作，对于转炉炼钢来说具有一定的优越性。
三、发展方向
我国炼钢水平虽有所提高，但是还远远落后于国外水平。我国炼钢机械工艺的发展方向就是高校、低耗、优质。要创新炼钢工艺，就要从原材料、能源与技术这三个重点方面入手。
1、加强对原材料的控制
我国钢铁产量的增长，必然会受到原材料的影响。开发先进的废钢技术，研制炼铁技术，获得稳定的高质量的材料，强化对废钢破碎设备的研制，缓解国内资源紧张的现状。原材料直接影响着钢材的质量和产量，所以在我国现阶段，废钢技术的研发和创新对于我国钢材产量的不断增长有着重要的现实意义，对废钢技术的不断创新和炼铁技术的研制，对于原材料的稳定和质量的提升有着重要作用，也对缓解我国资源紧张的现状有着极其深远的影响。
2、能源方向
降低能耗，废气及噪声，充分利用化学能与物理热，提高生产效率。通过对能源消耗的控制、废气的排放、噪声污染的控制，贯彻落实我国可持续发展政策，不断创新自身技术水平和提升专业人员素养，加强对于化学和物理学人才的培养，充分利用化学能和物理热能提高生产效率，从而在保证钢材质量的前提下最大程度上确保产量最大化，并且降低生产耗能，在一定程度上缓减我国资源紧张的现状，降低企业投入资金，提升钢材生产企业效益，也遵循了我国可持续发展战略政策。
3、不断创新技术
不断借鉴和学习发达国家的先进技术，并且结合我国自身特点和情况加以创新，研发出适合我国国情的生产技术，不断创新新型炉型，不断培养技术性人才，吸纳炼钢工艺人才。在工艺诊断方面，提高IT专家的诊断水平与技术，并大力培养、吸收炼钢机械工艺人才。目前来看，主要可以发展以下技术：转炉少渣冶炼技术；转炉高效吹炼技术；电能综合节能技术；优化连铸和近终形连持技术。在现阶段对于转炉少渣冶炼技术、转炉高效吹炼技术和电能综合节能技术等技术的研发和创新对于炼钢机械工艺的发展有着重要的现实意义。
结束语：
随着我国科学技术的不断创新和可持续发展战略方针的制定，我国现阶段炼钢机械工艺要朝着环保、高效的方向发展，虽然我国不是钢材生产出口大国，但是对于钢材炼制技术的提升和提升高端产品出口率，对于提升国家综合实力有着重要作用。总之，随着我国经济发展方式的转变，根据低碳经济和循环经济的需要，我国目前的炼钢方式必定要走绿色环保的路子。
参考文献：
[1] 杨芯，刘晓锋.我国炼钢机械工艺的优缺点及发展方向[J].山东工业技术，2016，（6）：5.
[2] 李鹤.机械加工工艺技术与误差探析[J].科技展望，2016，（4）：59.
论文作者:冯震,李聪
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/18
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