电弧炉冶金及环境保护摘要：当前世界钢铁工业概况论文关键字：电弧炉冶金环境保护地壳中铁的资源较丰富约占5％在铁矿石中铁主要以氧化物和碳酸化台物形式存在， 因铁和氧的亲和力不根强， 所以较容易被还原出来．生产成本较低同时铁和碳及其它元素形成各种合金，具有能满足纠 2 机械、建筑、运输等工业部门要求的性能，因此钢材一直是国民经济各行业的重要原材料， 钢铁工业也是国民经济的基础工业之一随着科技的发展， 出现了许多具有竞争力的新材料．加有色金属台金．陶瓷材料、塑料、复合材料等在某些方面，这些材料能在一定程度上取代钢材 但由于钢材具有较全6f、较良好的使用性能， 与其它材料相比，钢材价格—L 升的趋势相对缓慢、所以钢材还是主要原材料之一例如、在德国家用电器中铁基金属和其它材料(有色金属、合成材料、高分子材料等 )消费量之比为 1：0．7，而在汽车工业中此比为 3：1关键字：电弧炉冶金环境保护电弧炉炼钢用钢铁料电弧炉炼钢用原材料主要有四类：①钢铁料，包括废钢铁和生铁，以及日益引起冶金工作者重视的废钢铁代用品．如直接还原铁、 碳化铁和脱碳粒铁等；②耐火材料；②铁合金④辅助材料，包括造渣材料．合成渣料、氧化剂、增碳还原剂、气体、冷却剂和电极等。
在所有电弧炉炼钢用原材料午，钢铁料是最主要的，占总量的70％，所以说钢铁料是电弧炉炼钢的基础钢铁料不但决定了电弧炉钢的产量，而且对电弧炉钢的质量和技术经济指标都有直接的影响废钢铁代用品的出现， 一方面弥补了发展中国家废钢铁的短缺，另一方面满足了生产优质清洁钢的需要，故本章集中讨论废钢铁及其代用品生铁也被用于电弧炉炼钢，但考虑到电弧炉供氧强度、烟气除尘等限制．用量不会太多．故本文不予研究值得注意的是，国外有的电弧炉使用热铁水作为炼钢用原料(最多可达 30％)，取得了一定的经济效益电弧炉炼钢既节省了铁矿石和焦煤资源，又减少了过程小的环境污染同时，废钢铁在全HI 界的积累越来越多．苦不用又将成为新的污染源自钢铁工业确立以来，尤其是二次世界人战以后，随着现代工业的迅速发展和为满足人类生活所需的钢铁制励大量出现，世界钢铁的积累量迅速膨胀， 构成了极为丰富的废钢资源 据不完全统计，1870 年 以来 ，世 界各主 要 产钢国 累 计钢铁 贮 存员 之 和 已超过10000Mt， 而美国 (截止 3990 年)和我国 (截止 1989 年)的贮存虽分别为33 加 M 俐 680Mt，我国建国以来作为废弃物的废钢铁埋人地下和渣山的约有 120Mtl 显然．地球上—钢铁贮存量仍呈不断增加趋势，若按平均 14 年折旧计算． 每年由此产生的废钢铁约7MML 几乎等于目前世界钢产量， 这样大量的废钢铁利用起来则是宝贵的资源，否则将成为新的环境污染。
据分析．问收每吨废钢铁可节能117GJ*椅省铁矿石 3—5tl 焦炭 500k9，石灰石 300kg美国过去 10 年个问收了． 约454Mt 废钢铁，并出口 91ML 除赚钱外， 还相当于把美国废料堆放场地使用年限延长了3 年从冶金角度看 废钢铁又是极好的炼钢原料 使用废钢铁炼钢工艺流程简单．比用铁矿石炼钢减少了采矿、选矿、烧纳、炼焦、高炉炼铁等多返工艺环节． 从而可减少大气污染86％、减少水污染 76％，少耗水 40％减少采矿废弃物97％由于废钢铁来源广泛， 化学成分不同，外形尺寸千差万别为了保证炼钢过程安全、顺行、低耗，生产出优质产品，对于人炉废钢铁应有严格的技术质量要求因此，必须加强废钢铁管理废钢铁来源通常所说的废钢铁，是指在特定环境条件下，由于形态、性能的变化，失去了原有使用价值的钢铁材料及其制品废钢铁来源很广． 一方面是人们日常生活中废弃的钢铁制品，称为非生产性回收废钢；另一方而是来源于工业部门巨大的废钢资源，统称生产性回收废钢这两方面来源构成了富的废钢铁资源生产性回收废铜包括钠铁企业 机械加工生产和基本建设生产回收，这部么资源数量较大例如炼1t 生铁和钢可回收废钢铁分别为10 一 12kg 利 30—40kg。
片中冶金企业内部产生的废钢称为返回废钾或自广废钢，约出废钢利用量的40％左右返回皮钢含杂质少，化学成分巴知，故可允分利用废钢中的合余元素， 减少铁合合并耗，是优质的炼钢原料由于连铸工艺的／ ?泛采用和冶金技术61 进步，冶金生产的成材率不断提高，从而自产废钢量呈下降定势，回2—2 是日本连铸比的增加对返回废钢量的影响* 机械加工业是钢铁消费大户，出了产品和生产上艺不同、钢铁料利用率不等．我国平均为70％一 75％、剩余部分作为废钢回收，约占废钢利用量的25％，随机械加工业水平提高这部分数量将略有下降基建过程也大量使用钢铁，量的2％一3％非生产性回收非生产性回收范围较广，包括各种钢铁制品超过规定年限的折旧报废，一些设备田不能满足技术经济要求而淘汰．这类废钢铁占废钢利用量的 25％一 30％值得注意的是随着社会的进步棚人类需求的不断增长，该项积累量己达到十分可观的程度并仍以极快的速度增长西方发达国家该项废钢的比例已超过废钢利用量的35％，例如美国 1992年仅电器废弃 3200 万台，回收废车这 800万辆，从废钢产生的地域分布来看，前苏联产生量最大，为97—98Mt／a，其次是美国，为 70—78MtA，日本为 38—45Mt／a，前西德为20MtA。
我国19 如年生产性回收约7．09ML 非生产性回收 3．01ML 回收总量为10．1ML 解决炼钢用原料的69％据预测，世界废钢产生星年增良10Mt 左右． 按此速度计算，到本世纪木，世界废钢铁年产量将达400Mt左右废钢充足的国家包括美、英、法和前外观．日本址消存的废钢出口国 *近几年出 n 量为 1．2—13M 的废钢短缺的国家为韩国、意大利、西班牙、东南亚以及我国(含台湾省 )我国 (除台湾省外 )1992年进门度钢124Mt，进口旧船168Mt，到本世纪末我国钢产量将达100Mt 反而需进 u 废钢 12—5MtA ，以满足炼钢需要随着近年来以电弧炉炼钢为特点的短流程工艺的发展，我国皮钢的缺口将越来越大废钢铁的挑选和存放废钢铁回收以后要进行严格的分选超大超重型件、 焊簿料等要进行加工；选出可供轻工生产：作原材料的边角余料；挑选有修复利用价值的机械零部件和器件；挑出有色金属、杂质和危险品挑选、分类历废钢铁要按规定存放，便于配料和往料篮装料管理混乱的废钢铁，不但不利于合理利用，还可能因化学成分不符，增加电弧炉操作负担．其至出现整炉废品废钢在料场的存放，首先应便于料篮装料各类废钢铁分类存放，以免混用。
外来废钢铁、 切头、生铁等不能直接装料使用适当地方分类、挑选和存放特别注意合金废钢的分类存放， 某一种元素在某钢种小为合金元素，而在另一钢种中可能为有害的杂质元素注意区别外观相似的不同种类合会废钢废钢铁料场一般分卸料、 加工、贮存和装料 4 个区域，分别作业、互不干扰，既要保证原料准备时顺利进行，又要安全操作废钢铁鉴别废钢铁分类前．首先要进行鉴别常用的方法有：1.根据度钢铁制品的生产方法、 品种、用途，以及废钢铁的颜色、声响、硬度等特性分析废钢铁种类；2.火花鉴别，用氧化铁砂轮打磨，根据爆出的火花颜色及形状来判断；3.手提光谱仪鉴别，根据各种元素在高温下激发出的光谱特征来确定钢种；4.磁性鉴别．用于区分奥氏体不锈钢：废钢铁分类废钢铁是废金属问收中对黑色金属的统称，包括碳素废钢、合金废钠、轻薄料、钢屑、灰口铁、白口铁、土铁、火烧铁、玛钢、生铁屑、氧化铁皮、铁泥、钢渣．以及加工后的冷压块、生铁屑压块、热压块和轻料手捆四大类20 个品种不同成分、规格的废钢铁用途不同，因此要对度钢铁合理分类美国，本都有国家行业制订的废钢质量标准废钢经营公司按照质量标准并根据用户提出的特殊要求生产加工皮钢表2—1—2—4是日本废钢铁标准， 我国 G 以 223—84、GB4224—84 棚 G64225—84对废钢铁分别进行了分类。
近年来我国大量进口废钢铁， 为了便于于管理，进口和我国类似废钢标准的对比．根据进口情况发现美国的t号、2 号重料和结构钢料都是以低碳钢为土．多数是通过液压剪切机加工，杂质很少 *也没有生铁铸件类混在其中.日本的 HI 和 H2 皮钢小混有 3M 以下的轻料废钢，与美国的1、2 号废钢比要差些 I 号打包压块主要以锈蚀很轻、无涂层的轻薄料压成．2 号打包压块是质量较差的轻薄料，加洗衣机外壳、易拉罐等压成杂质元素及其去除废钢铁的反复使用带来的问题是：随重熔次数的增加，由4t 种途径带人炉内的杂质元素(如锌、铅、肺、镍、铬等 )在冶炼过程中很难去除，逐渐富集在钢中这些元素对—‘般钢种是有害的，例如较多的铬会增加炉渣的粘度， 影响渣钢反应 调和锡会使钢在热加工时产生裂缝，连铸时易造成拉漏和内裂等铸杯缺陷，因而府尽量避免杂质元素在钠中富集， 特别是高级钢种 美国 NuMr 公司对薄板坯连铸钢水的要求： Cu之 05％，Sn05％、以免轧制时板坯出现裂纹科学技术的发展和人民生活水平的提高．钢铁制品日趋多样化和复杂化，表面处理钢板、复合钢板、以及汽车和家电制航建筑装饰材料等废钢午混有相当数量的锌、锡、铅、铜、铬、镍等合分元素和镀层金属、这类废钢铁用于回收炼钢时必须严格分选，否则一旦人炉，则很难去除。
尤其是镀层钢板， 木去除镀层金属是不能用作炼钢原料的到月前为止，电弧炉炼钢的主要原搏料是废钢铁，但废钢铁供应很不平衡表现为绝大多数发展中国家的供应星不能满足电弧炉钢增长的需要，而大量使用进口废钢铁在经济上：是不能承受的另外，用户对铜质量要求越来越高．而废钢铁小社会回收废钠比例逐渐增加清洁废钢越来越少尤其是电弧炉一薄板坯连铸流程的发展，要求炼钢使用清洁的原材料这样，既能弥补废钢铁数量不足，父能满足提高清洁度要求的废钢铁代用品，受到了电弧炉炼钢—家的重视，甚至这种含杂质元素极低的废钢铁代用品已成为生产纯净钢的必需品从最近的进展看，目前可用作代替废钢铁作为电弧炉原料的代用品主要有三类：直接还原铁、碳化铁和脱碳粒铁直接还原铁进展直接还原铁进展直接还原铁是指铁矿石在低于熔化温度下进行还原得到的海绵状金属铁，通常又称为海绵铁、预还原铁、简称直接还原铁直接还原过程一般是在回转窑或竖炉内进行，所用还原剂有煤基和气基两类根据工艺不同．主要有三类产品：1.海绵铁，出铁矿石在回转窑或竖炉内直接还原得到的海绵状金属铁2.金属化球团，铁矿粉先造球，再进行直接还原而得的保持球团外形的直接还原铁这两种产品通常都称为直接还原铁。
3.热压块铁 (HBI——Hot Bnquet曲 Imn)、把海绵铁或还原球团趁热加压成形，使其密度增大并只有一定尺寸t一般为 1叨 x 50X30(mm))和形状的直接还原铁 佃 I 与 DRI 相比它用于电弧炉装料效率高； 占用料场少；不易氧化、破碎和混入杂质；便于贮存和运输现代电弧炉炼钢工艺传统的电弧炉操作集熔化、精烁相合金化于一炉，包括熔化期、氧化朔和还原期，在炉内既要完成熔化、脱磷、脱碳、升温．义要进行脱氧．脱坑、去气、去除夹杂物、合金化以及温度、成分的调整，因而冶炼周期很长 这既难以保证对钢材越来越严格的质量要求，又限制了电弧炉／ t 产率的提高现代工艺只在电弧炉中保留了熔化、升温和必要的精炼，如脱磷、脱碳，而把其余的精炼过程均穆到二次精炼工序中进行工艺L 的这种改变，大大提高了电弧炉设备能力，使其能够以尽可能大的功率进行熔化、升温操作，而把那些只需要较低功率的操作转移到钢包精燎炉内进行并且越来越完善的精炼技术能进——步满足钢液清沽度和严格的成分、温度控制的要求现代电弧炉炼钢工艺的基本指导思想是高效．节能、低消耗应用于现代电弧炉的各项技术，如超高功率供电、吹氧和氧燃助熔、水冷炉壁、水冷炉盖、底吹搅拌、长弧泡沫渣、无渣出钢、废钢预热等都是在这种思想指导厂开发出来的。
综合应用这些技术， 与计算机控制、管理和炉外精练相配合，已经使现代电弧炉达到冶炼周期(出钢一出钢时。