第三讲材料的制备方法金属材料制备冶金

金属材料的制备方法（冶金）第3讲材料的制备方法东北大学2006年11月根据金属所具性质的不同，金属的分类方法有多种。在冶金工业上，常把金属分为黑色金属和有色金属。其中铁、铬、锰或它们的合金的表面常有呈灰黑色的氧化物，所以习惯上称这类金属为黑色金属。金属的分类定义：具有金属特性的多种元素的混合物印刷铅字是锡、铅、锑合金；青铜为铜、锡合金；黄铜为铜、锌合金；生铁是铁和碳的合金，调节碳的比例就可精炼成钢。低共熔混合物（低共熔合金）：当两种金属按一定组成比共熔时，其熔点总比任何一组分金属熔点要低。当组成为某一定值时，熔点最低，此熔点即为最低共熔温度。如铋的熔点为544K，镉的熔点为594K，含40％镉和60％铋的混合物为低共熔混合物，其熔点为413K。合金因此，要获得各种金属及其合金材料．必须首先通过各种方法将金属元素从矿物中提取出来，接着对粗炼金属产品进行精练提纯和合金化处理，然后浇注成锭，加工成形，才能得到所需成分、组织和规格的金属材料。一、冶金工艺概述绝大多数金属元素（除Au、Ag、Pt外）都以氧化物、碳化物等化合物的形式存在地壳之中。

金属的冶金工艺可以分为火法冶金、湿法冶金、电冶金以及真空冶金等。火法冶金：利用高温从矿石中提取金属或其化合物的方法。

工艺过程：矿石准备矿石冶炼精炼提纯选矿、焙烧球化或烧结金属化合物的还原除去杂质提纯金属一、冶金工艺概述

工艺方法分类：火法冶金提取冶金真空冶金喷射冶金氯化冶金一、冶金工艺概述湿法冶金：利用一些化学溶剂的化学作用，在水溶液或非水溶液中进行包括氧化、还原、中和、水解和络合等反应，对原料、中间产物或二次再生资源中的金属进行提取和分离的冶金过程。

工艺过程：离子浸取固液分离金属或化合物提取溶液富集一、冶金工艺概述电冶金：利用电能从矿石或其它原料中提取、回收、精炼金属的冶金过程。

工艺分类：

电热熔炼：直接用电加热生产金属的一种冶金方法。电热熔炼包括电弧熔炼、等离子熔炼和电磁熔炼等。水溶液电解：应用水溶液电解精炼金属的一种冶金方法。一、冶金工艺概述熔盐电解：直接利用高导电率、低熔点的熔盐作为电解质在熔池中进行电解。一、冶金工艺概述应用广泛的金属材料—钢铁（1）铁和铁合金（2）钢铁是怎样炼成的

铁矿石和炼铁，炼钢二、钢铁冶炼F-18大大黄黄蜂蜂战战斗斗机机我军军陆陆战战王王牌牌-99式式主主战战坦坦克克二、、钢钢铁铁冶冶炼炼军事事上上离离不不开开钢钢铁铁中国国九九五五式式突突击击步步枪枪海军109驱逐逐舰神六神五二、钢钢铁冶冶炼我们的的生活活中也也离不不开钢钢铁广州丫丫髻沙沙大桥桥雷诺汽汽车生活用用品磁悬浮浮列车车二、钢钢铁冶冶炼自从1980年年阿尔尔温··托夫夫勒（（《第第三次次浪潮潮》的的作者者，美美国未未来学学家））到处处鼓吹吹钢铁铁是夕夕阳工工业以以来，，使人人们产产生了了一种种错觉觉，似似乎发发展信信息产产业必必须压压缩钢钢铁工工业，，钢铁铁生产产技术术没有有必要要，也也不可可能继继续发发展。。而二十十多年年来的的事实实表明明：钢铁生生产需需求接接近饱饱和，，世界界产钢钢量没没有显显著增增长，，但是是也没没有萎萎缩；；钢铁生生产技技术和和冶金金工程程科学学仍在在不断断更新新，新新技术术层出出不穷穷；钢铁材材料品品种继继续增增多，，钢的的性能能和品品质有有大幅幅度提提高。。为什么么非常常古老老的钢钢铁有有这样样强的的生命命力呢呢？这这首先先决定定于钢钢铁的的基体体特性性。二、钢钢铁冶冶炼钢铁的的分类类钢碳素钢合金钢结构钢工具钢合金结构钢合金工具钢特殊性能钢合金模具钢黑色金属白口铸铁灰口铸铁钢生铁球墨铸铁可锻铸铁铸造生铁炼钢铸铁合金铸铁铁合金二、钢钢铁冶冶炼Fe在在地壳壳中的的含量量为5％左左右，，在金金属中中仅次次于铝铝，除除陨石石外，，纯铁铁在地地壳中中还未未见到到，铁铁容易易与其其它元元素化化合，，特别别是与与氧化化合，，因此此铁矿石石多以以氧化化物形形式存存在。铁矿石石中除除铁的的氧化化物外外，还还有其其它元元素的的氧化化物(SiO2、MnO2等)，这这些统称为脉脉石。炼铁的目目的就是使铁铁从铁的的氧化物物中还原原，并使使还原出出的铁与与脉石分分离。二、钢铁铁冶炼铁矿石脉石和硫磷杂杂质铁化合物物Fe3O4(磁铁矿矿石)Fe2O3(赤铁矿矿石)FeS2(黄铁矿矿石)FeCO3(菱铁矿矿石)二、钢铁铁冶炼磁铁矿——Fe3O4二、钢铁铁冶炼主要矿物物是磁铁铁矿，呈呈黑色金金属光泽泽，磁性性强（复复合矿可可通过磁磁选富集集铁分）），在自自然界中中纯磁铁铁矿矿石石较少，，常含有有TiO2及V2O3组成复合合矿石，，即钒钛钛磁铁矿矿，由于于受氧化化作用，，磁铁矿矿易被氧氧化成赤赤铁矿，，有的仍仍保留着着磁铁矿矿石的结结晶形态态，但无无磁性，，被称为为假象赤赤铁矿或或半假象象赤铁矿矿。赤铁矿--Fe2O3颜色呈红红色或红红褐色，，故又称称为红矿矿。主要要矿物为为赤铁矿矿，无磁磁性，但但组织疏疏松，易易破碎，，还原性性优于磁磁铁矿。。赤铁矿矿石广泛泛分布于于自然界界中，常常形成巨巨大的矿矿床，就就世界范范围而言言，其储储量最多多（占铁铁矿石总总储量的的48.3%）），是炼炼铁的最最主要铁铁矿石资资源。二、钢铁铁冶炼褐铁矿——2Fe2O3.3H2O常为含不不同分子子结晶水水的赤铁铁矿，褐褐铁矿吸吸附着大大量水分分，加热热时失去去结晶水水和游离离水，使使矿石气气孔率增增加，故故还原性性好，同同时，由由于去掉掉了水分分，相应应提高了了矿石的的品位。。二、钢铁铁冶炼菱铁矿—FeCO3它是含铁的的碳酸盐。。在自然界界中，有工工业开采价价值的菱铁铁矿比其它它三种矿石石要少，含含铁量不高高，但受热热分解放出出CO2后，不仅含含铁量显著著提高，而而且也变得得疏松多孔孔，易还原原。当铁矿石含含铁量过低低，就需要要将它们粉粉碎(0.074－－0.044mm)，然后富富选成含铁铁高的精矿矿粉，一般般精矿粉的的含铁量在在63%-68%之之间。由于于高炉炼铁铁需要气流流通畅，所所以只能加加入块矿，，精矿粉要要通过烧结结的办法制制成烧结矿矿或通过球球团的办法法焙烧成球球团矿。烧烧结矿和球球团矿统称称人造富矿矿。二、钢铁冶冶炼黄铁矿—FeS2二、钢铁冶冶炼铁矿石晶体体暗红色铁铝铝榴石晶体体产地奥地地利立方体黄铁铁矿晶体产地西班牙牙祖母绿、黄黄铁矿、方方解石共生生产地哥伦伦比亚二、钢铁冶冶炼钢铁是怎样样炼成的二、钢铁冶冶炼钢铁的冶炼炼历史13世纪末末以前，古古代人的冶冶炼方法十十分简单，，利用自然然地形将铁铁矿石与木木炭一起放放入称为地地窑炉的炉炉膛内，加加热冶炼，，因不能获获得熔化矿矿石的高温温，仅能制制成半熔融融状态的铁铁块，其中中混杂有相相当多的氧氧化铁渣，，称为海绵绵铁。其含碳量极极低，所以以塑性较高高，经锻打打成型，制制成器具，，在此时期期，冶炼工工场在出产产铁矿石和和木材丰富富的山区非非常发达。。第一个发展展阶段二、钢铁冶冶炼13世纪末末至19世世纪中叶，，随着铁的的需要以及及鼓风技术术的发展，，炉子越来来越高，逐逐渐形成现现代高炉的的雏形-木木炭炉。由于炉容增增大，采用用鼓风技术术，使单位位时间内燃燃烧的燃料料量增加了了，炉内温温度提高，，能得到熔熔融状态的的生铁，这这种生铁冷冷却后很脆脆，不能锻锻造成器具具。后来将生铁铁作原料和和矿石、木木炭一起在在炉内再进进行冶炼，，得到性能能比生铁好好的粗钢（（也叫熟铁铁）。从此钢铁冶冶炼就开始始了一直沿沿用至今的的二步冶炼炼法：第一一步，从矿矿石中冶炼炼出生铁，，第二步把把生铁精炼炼成钢。第二个发展展阶段二、钢铁冶冶炼第三个发展展阶段19世纪中中期至今，，以生铁为为原料在高高温下精炼炼成钢，一一直是钢铁铁生产的主主要方法。。在此期间，，高炉鼓风风由热风代代替冷风，，并建产了了蓄热式热热风炉，鼓鼓风动力采采用电力。。建立了作为为生铁精炼炼炉的转炉炉、平炉、、电炉的炼炼钢法。二、钢铁冶冶炼生铁（主要产品品）：分为炼钢生生铁和铸造造生铁。炉渣（副产品））：含SiO2、CaO和和Al2O3的铝硅酸盐盐，主要用用于生产水水泥。煤气（副产品））：含26％左左右的CO，用作燃燃料。炼铁产品及及副产品：：炼钢的目的的：除去生铁中中多余的碳碳和大量杂杂质元素，，使其化学学成分达到到钢的要求求。二、钢铁冶冶炼1黑色金金属的生产产1.1高高炉冶炼炼生产过程程高炉附属系系统：原料系统;送风系统;燃料喷吹系系统;除尘系统;渣铁处理系系统;二、钢铁冶冶炼原料系统：：炼铁原料主主要包括铁铁矿石、焦焦炭、石灰灰石（和白白云石）、、锰矿石和和一些铁矿矿石的替代代品。送风系统：：送风系统为为高炉连续续稳定地提提供足够的的热风，是是高炉正常常冶炼的前前提，单位位时间内风风量的高低低决定了生生产率。燃料喷吹系系统：为缓解焦煤煤资源短缺缺而采用的的喷出燃料料技术已普普及，它包包括煤粉制制备、储存存、空压机机、高压泵泵及一系列列管道阀门门输送设备备及喷枪等等。二、钢铁冶炼炼除尘系统：从炉顶逸出的的含尘高达40-100g/m3的高炉煤气，，经过一系列列除尘设备，，包括粗除尘尘(如重力除除尘)、半精精细除尘(洗洗涤塔)、精精细除尘(文文氏管、静电电除尘器)等等，使其含尘尘量降到15mg/m3以资利用。渣铁处理系统统：处理好从渣铁铁口排放的高高温液态渣铁铁是保证高炉炉正常生产的的重要环节，，它包括炉前前出铁场及设设备，渣铁输输送设备、铸铸铁机，铁水水炉外处理设设备，水渣场场等。大多数高炉采采用冲成水渣渣的方式处理理炉渣，作为为是制造水泥泥的原料，或或用压缩空气气吹成渣棉(可作隔音保保温材料)，，也可用渣罐罐车送往弃渣渣场。二、钢钢铁冶冶炼鞍钢2000立立方米米高炉炉外景景图二、钢钢铁冶冶炼二、钢钢铁冶冶炼铁氧化化物的的生成成与分分解是是逐级级进行行的，，当温温度＞＞570℃℃时，，称为为高温温转变变：当温度度＜570℃时时，称称为低低温转转变：：高炉内内主要要还原原剂是是CO、C（在在喷吹吹燃料料时煤煤气中中H2含量明明显增增加）），还还原基基本分分为间接还还原与直接还还原两大类类。高炉内内的主主要还还原反反应二、钢钢铁冶冶炼①产生生还原原剂：：C+O2=CO2CO2+C=2CO（空气气，焦焦炭））②还原原铁矿矿石：：Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2（铁矿矿石））③造渣渣（除除脉石石）：：CaCO3===CO2+CaOCaO+SiO2=CaSiO3（熔剂剂：石石灰石石）炼铁的的主要要反应应过程程二、钢钢铁冶冶炼现象：：____________________方程式式：_________________固体由由红变变黑,石灰灰水变变浑浊浊。Fe2O3＋3CO＝2Fe＋3CO2高温CO还还原氧氧化铁铁二、钢钢铁冶冶炼炼铁：：铁矿石石（化化合态态）→→铁单单质（（游离离态））（1））基本本反应应原理理：3CO+Fe2O3=====2Fe+3CO2高温利用氧氧化还还原反反应，，在高高温下下，用用还原原剂（（主要要是CO)从铁铁矿石石中还还原出出铁。。（3））设备备：高高炉（2））原料料：铁矿石石、焦焦炭、、石灰灰石、空气气二、钢钢铁冶冶炼C+O2=CO2CO2+C=2CO3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2二、钢钢铁冶冶炼1.2非非高炉炉炼铁铁法1.直直接接还原原炼铁铁法直接还还原法法是指在在铁矿矿石熔熔化温温度下下把铁铁矿石石还原原成海海绵铁铁的炼炼铁生生产过过程，，产品品叫直直接还还原铁铁或海海绵铁铁。由于低温还还原，得到到的直接还还原铁未能能充分渗碳碳，因而含含碳较低(<2%)，属于钢钢的成分。。矿石中的的脉石成分分既不能熔熔化造渣脱脱除，也不不能被还原原，因而直直接还原铁铁中几乎保保留了铁矿矿石中的全全部脉石杂杂质，实际际生产中仍仍需要用电电炉精炼成成钢。电炉精炼的的主要任务务是熔化脱脱除杂质和和调整钢的的成分，而而不是氧化化脱碳。直直接还原原法-电炉炉串联生产产钢，形成成了一个新新的钢铁冶冶金生产工工艺流程。。二、钢铁冶冶炼直接还原炼炼铁法已有有百余年的的历史，先先后提出各各种不同的的工艺方法法400余余种，但是是真正成为为工业生产产方法的只只有少数几几种，而且且是到20世纪60年代才有有重大突破破，这是因因为：（1）冶金金焦的价格格大幅度上上涨，而石石油、天然然气大量开开发使用，，特别是高高效率天然然气转化法法的应用，，提供了直直接还原炼炼铁法需要要的还原煤煤气，解决决能源的来来源和价格格问题。（2）电炉炉炼钢迅速速发展，超超高功率新新技术的应应用使电炉炉炼钢得到到高速发展展，合格的的废钢供应应不足，大大大扩展了了直接还原原铁的需求求。（3）废钢钢（多数是是从社会收收集的废钢钢）中往往往含有某些些对钢性能能不利的有有色金属，，如铜、锡锡、砷、铅铅等，无论论用氧化熔熔炼或还原原熔炼都无无法去除它它们。而随随着废钢的的循环利用用，它们在在钢中的含含量会越积积越多。因因而需要加加入直接还还原铁来稀稀释它们。。二、钢铁冶冶炼（4）选矿矿技术的提提高，扩大大了直接还还原炼铁法法的矿石资资源。原来来只能使用用杂质少且且品位高的的天然富矿矿，现在高高品位铁精精矿粉制造造的球团矿矿，其脉石石含量可以以降低到不不需要在还还原生产中中脱除，使使直接还原原技术简化化，而且产产量提高。。从本世世纪70年年代中中期以以来，，世界界钢产产量一一直在在7亿亿吨左左右，，而海海绵铁铁的产产量却却逐年年增加加工厂厂，60年年代年年产几几十万万吨到到1997年已已发展展到年年产3620万万吨。。海绵绵铁的的稳定定增长长和电电炉炼炼钢的的增长长有显显著关关系。。少量量金属属化率率较低低的直直接还还原铁铁还可可用于于高炉炉，以以提高高产量量和降降低焦焦比。。直接接还原原铁的的生产产主要要在天天然气气资源源丰富富的地地区，，拉丁丁美洲洲国家家生产产的海海绵铁铁占全全世界界产量量的一一半以以上。。二、钢钢铁冶冶炼含铁原原料品位的的高低低是最最重要要的品品质，，由于于直接接还原原铁大大多用用于电电炉炼炼钢，，它的的残留留脉石石会使使电炉炉炼钢钢电耗耗升高高，生生产率率降低低，炉炉衬寿寿命缩缩短，，危害害较大大。所所以直直接还还原炼炼铁法法使用用的矿矿石要要求SiO2、Al2O3等的含含量＜＜3%-5%。危危害电电炉钢钢品质质的有有害元元素，，如铜铜、砷砷等则则因为为电炉炉钢品品种不不同而而有不不同的的要求求。直接还原法炼炼铁法对于还还原性和软化化温度也有严严格要求。因因为还原性是是影响直接还还原炼铁法生生产率的最重重要因素，因因此这种方法法只使用还原原性好的球团团矿或块矿。。几种主要的直直接还原炼铁铁法根据使用的燃燃料不同，直直接还原炼铁铁法分为两大大类：用煤气气作气体还原原剂和载热体体的气基法；；以固体煤作作为还原剂和和热源的煤基基法。二、钢铁冶炼炼（1）气基法法气基法中的煤煤气常用天然然气、焦炉煤煤气、液化石石油气、重油油等转化制造造。天然气和和液化石油气气主要使用蒸蒸汽转化，生生成CO和和H2；重油使用氧氧气部分氧化化法将碳氢化化合物转化为为CO和H2。目前为止，无无论从产量还还是产能上看看，气基法占占主导地位，，约占90%左右。气基法的典型型代表是Midrex法法。Midrex气基法法属竖炉法，，为美国米德德莱克斯（Midrex）公司所发发明，是目前前最完善、生生产能力最强强、使用最普普遍的直接还还原炼铁法。。它由供料系系统、还原竖竖炉、烟气处处理、天然气气重整炉组成成。这种方法法生产的海绵绵铁占直接还还原炼铁法生生产海绵铁总总量的60%以上。图2-4是它的的生产流程示示意图。二、钢铁冶炼炼天然气进入转转化炉内，在在镍基触媒的的催化下，通通过天然气裂裂化反应将其其转化成煤气气和氢气。CH4＋H2O→→CO＋＋3H2(天然然气裂裂化反反应)球团矿矿或天天然块块矿从从炉顶顶通过过布料料器（（或多多个加加料管管）合合理地地布入入炉中中，在在还原原区与与CO、H2进行还还原反反应。。还原原气入入炉时时温度度为750-900℃，，送入入距竖竖炉顶顶部2/3处的的还原原带。。炉料料在炉炉内停停留约约6小小时，，含铁铁矿石石被CO和和H2还原，，被还还原的的海绵绵铁的的金属属铁含含量在在92%以以上。。然后后海绵绵铁进进入下下部没没有砖砖衬的的冷却却带，，用专专门的的冷却却气或或炉顶顶气冷冷却，，冷却却到30℃℃时排排出炉炉外，，可保保证海海绵铁铁在大大气中中不再再氧化化，细细碎的的产品品可压压制成成块存存放，，供电电炉熔熔炼使使用。。直接接还原原后的的废气气中仍仍含有有大量量的CO和和H2（约占占70%）），通通过洗洗涤器器从新新返回回到重重整炉炉，然然后进进入竖竖炉循循环使使用。。反应应方程程式为为；Fe2O3＋3H2→2Fe＋＋3H2OFe2O3＋3CO→→2Fe＋＋3CO2二、钢铁冶炼炼（2）煤基法法煤基法使用的的煤以烟煤为为宜，这种煤煤能够与CO2反应生成CO（生产中称称这种性能叫叫煤的反应性性），煤中灰灰分的熔化温温度一般要求求在1150℃以上，即即高于直接还还原法操作温温度50-100℃，以以避免析出的的灰分与炉料料和炉墙发生生粘连，造成成生产操作故故障。煤基法法使用的煤还还要求灰分含含量低（<25%）和含含硫量低(<0.8%)。回转窑法是煤煤基法中最重重要、最有价价值、应用较较广的工艺。。此法还原铁铁矿石可按不不同的作业温温度生产海绵绵铁、粒铁及及液态铁水，，但以低温作作业的回转窑窑生产海绵铁铁最有意义。。回转窑的优优点是能够直直接使用固体体煤作为能源源，能有效地地除去某些杂杂质；缺点是是生产率低，，热效率也低低，所以应用用范围不广泛泛，仅适用于于天然气等资资源匮乏地区区。此法的重要设设备是回转窑窑。二、、钢钢铁铁冶冶炼炼窑体体稍稍有有倾倾斜斜（（4%的的斜斜度度）），，窑窑中中装装有有耐耐火火衬衬，，在在窑窑头头、、窑窑中中、、窑窑尾尾设设有有耐耐火火材材料料挡挡圈圈以以增增加加炉炉料料停停留留时时间间。。煤燃燃烧烧所所需需要要的的空空气气通通过过风风管管沿沿轴轴向向吹吹入入窑窑中中，，风风管管安安装装在在沿沿窑窑长长方方向向的的不不同同部部位位。。煤煤不不但但是是还还原原剂剂，，同同时时还还提提供供所所需需要要的的热热量量。。沿窑窑长长方方向向分分两两个个区区：：预预热热区区-煤煤燃燃烧烧将将原原料料的的混混合合物物加加热热至至还还原原温温度度；；还还原原区区-煤煤进进一一步步燃燃烧烧为为生生产产海海绵绵铁铁提提供供热热量量。。通通过过控控制制向向窑窑内内吹吹入入的的空空气气量量和和喷喷煤煤量量，，可可以以有有效效控控制制窑窑内内的的反反应应。。直接接还还原原法法煤煤基基回回转转窑窑中中应应用用最最广广泛泛，，而而且且最最具具有有代代表表性性的的一一种种方方法法就就是是SL/RN法法。。SL/RN是是由由美美国国、、德德国国、、加加拿拿大大的的4家家创创立立此此法法的的各各公公司司名名字字的的字字首首缩缩与与而而成成的的。。二、钢铁冶炼炼原料（铁矿石石、煤粒、熔熔剂）从窑尾尾加入圆形回回转窑中。窑窑缓慢旋转使使矿和煤在被被加热和还原原的同时向出出料端移动。。窑头外设有有烧嘴燃烧燃燃料。形成的的废气则由窑窑尾排出。炉料与炉气呈呈逆向运动，，在运动过程程中，炉料在在预热段被加加热，使水分分蒸发和石灰灰石分解，达达到800℃℃后，煤中的的固体碳开始始还原铁矿石石中的氧化铁铁，直到获得得海绵铁或铁铁料，而碳则则转变成CO气体，CO在氧化区被被燃烧成CO2，放出热量以以满足还原反反应的要求，，产品排出窑窑后进入回转转冷却筒冷却却得到海绵铁铁或粒铁，也也可热送电炉炉直接炼钢。。回转内反应应温度应控制制在1100℃以下，经经8-10h完成还原反反应后出窑。。回转窑所产产生的废气从从进料端吸走走，高温废气气可余热利用用。若炉料在回转转窑中经过预预热和还原后后，再进一步步提高温度（（1250℃℃）进入粒铁铁带，金属铁铁与炉渣开始始软化，在半半熔化状态下下金属铁由小小颗粒堆集成成卵状粒铁，，炉料出炉后后经水淬冷却却后很容易用用磁选或重选选把粒铁与脉脉石分开，这这就是回转窑窑粒铁铁法。此法法由于于作业业率低低、产产量小小、耐耐火材材料消消耗高高等重重在缺缺点，，近年年来逐逐渐被被淘汰汰。二、钢钢铁冶冶炼熔融还还原法法是指指不以以焦炭炭为燃燃料，，以煤煤炭为为主要要能源源，使使用天天然富富矿、、人造造富矿矿（烧烧结矿矿或球球团矿矿）取取代高高炉生生产液液态生生铁的的方法法。熔融还还原炼炼铁法法与直直接还还原炼炼铁法法不同同，熔熔融还还原的的发展展目标标是代替高高炉炼炼铁法法，产品品是与与高炉炉铁水水性质质相近近的液液态生生质，，仍是是转炉炉炼钢钢的原原料；；而直直接还还原炼炼铁法法产品品是海绵铁铁，代替替废钢钢供电电炉炼炼钢使使用。。熔融还还原的的特点点是在在炼铁铁过程程中，，使炉炉渣和和生铁铁熔化化而分分离，，从而而可以以脱除除煤灰灰分和和矿石石的脉脉石。。这样样它对对原料料、燃燃料的的要求求不像像直接接还原原炼铁铁法那那样严严格。。因此此，熔熔融还还原炼炼铁法法是具具有相相当的的竟争争能力力和广广阔的的前景景的炼炼铁方方法。。2.熔熔融还还原炼炼铁法法二、钢钢铁冶冶炼工艺流流程熔融还还原发发展过过程中中出现现过两两种方方法：：一步步法和和二步步法。。一步步法熔熔融还还原是是在一一个反反应器器内完完成铁铁矿石石还原原和渣渣铁分分离全全部过过程的的方法法。二二步法法熔融融还原原在预预还原原炉内内进行行铁矿矿石预预还原原，然然后进进入终终还原原器内内进一一步还还原和和使渣渣铁熔熔化分分离，，并产产生还还原性性气体体供预预还原原使用用。在在众多多的试试验中中，一一步法法都没没有获获得成成功，，从20世世纪70年年代始始，国国内外外研究究开发发的大大多数数是二二步法法。Corex法法是奥奥地利利和德德国于于20世纪纪70年代代末联联合开开发的的，是是目前前惟一一已形形成生生产能能力的的熔融融还原原炼铁铁法，，而且且其投投资、、生产产成本本、铁铁水质质量等等几个个方面面已经经基本本上可可以与与传统统的焦焦炭高高炉炼炼铁法法相竟竟争。。Corex法法由预预还原原竖炉炉子和和熔融融制气气炉（（也称称为终终还原原炉或或熔融融气化化炉））串联联，再再加上上煤气气除尘尘和调调温系系统组组成。。二、钢钢铁冶冶炼1-熔熔融气气化炉炉；2-预预还原原竖炉炉；3-煤煤仓；；4-热热旋风风除尘尘器；；5-煤煤气冷冷却器器；6-炉炉顶煤煤气冷冷却器器；7-铁铁矿石石；8-煤煤及石石灰；；9-外外供煤煤气；；10-氧；；11-铁水水及炉炉渣；；12-原料料气；；13-冷却却气；；14-还原原气；；15-炉顶顶煤气气。二、钢钢铁冶冶炼Corex法的的预还还原竖竖炉类类似于于Midrex直接接还原原炼铁铁法的的竖炉炉，采采用天天然富富块矿矿或球球团矿矿作为为含铁铁料，，从熔熔融制制气炉炉来的的还原原煤气气（CO+H2之和大于95%，以CO为主）将铁铁矿石预还原原，由于竖炉炉是高效率的的还原反应器器，在短时间间内金属化率率就可达到90%以上。。然后由下部部的的螺旋给给料器将金属属化的炉料连连续均匀地输输入熔融制气气炉。熔融制气炉类类似于高炉的的炉腹和炉缸缸部位，在上上部连续均匀匀地输入金属属氧化物的同同时，煤块亦亦从上部加入入，而从其下下部炉缸风口口鼓入氧气。。氧气将其燃燃烧成CO并并放出热量。。落下的炉料料中残余的氧氧化铁在这里里得到最终还还原。还原的的金属铁渗碳碳，炉料熔化化而使渣铁分分离。形成的的煤气上升，，从熔融制气气炉上部逸出出。逸出煤气气经除尘后，，部分煤气调调温到800-850℃℃，再输入上上部的预还原原竖炉供矿石石预还原使用用，多余的部部分煤气则外外供给其它用用户。二、、钢钢铁铁冶冶炼炼1.3平平炉炉炼炼钢钢过过程程炼钢钢的的方方法法有有很很多多种种，，其其基基本本原原理理是是相相同同的的，，所所不不同同的的是是在在冶冶炼炼过过程程中中需需要要的的氧氧和和热热能能来来源源不不同同，，所所用用的的设设备备和和操操作作方方法法不不同同。。目前前各各国国采采用用的的炼炼钢钢方方法法有有转转炉炉炼炼钢钢、、电电炉炉炼炼钢钢和和平平炉炉炼炼钢钢等等，，而而主主要要发发展展趋趋势势为为纯纯氧氧顶顶吹吹转转炉炉炼炼钢钢。。至至1976年年，，转转炉炉钢钢已已占占世世界界钢钢总总产产量量的的70％％。。二、钢铁铁冶炼炼钢的基基本过程程：铁元素的的氧化：：2〔Fe〕＋｛｛O2｝＝2（（FeO）〔Si〕〕〔Mn〕〕〔P〕〔C〕＋(FeO）（SiO2）（MnO）（P2O5）（CO））＋〔Fe〕铁元素的的再还原原：二、钢铁铁冶炼2P+5FeO+4CaO=5Fe+4CaO·P2O5FeS+CaO=FeO+CaS由于P、、S元素素的存在在严重影影响钢的的性能，，所以必必须脱除除。造渣除P、S：：脱氧：消除钢中的氧化杂质，提高钢的质量。合金化：按照不同钢种对合金元素成分的要求，进行合金化处理。二、钢铁铁冶炼炼钢技术术的发展展，已有有200多年的的历史。。基本原原理就是是在冶炼炼过程中中，对生生铁进行行脱碳。。同时除除去其中中的其他他有害杂杂质。现代炼钢钢方法中中最先诞诞生的是是空气转转炉炼钢钢法或称称贝斯曼曼炼钢法法（1856年年）。随后，又又出现了了蓄热式式炉，由由于这种种炼钢炉炉形状低低平又有有一个平平展的熔熔池，所所以被称称为““平炉””。这种种炼钢法法也称为为

“平平炉炼钢钢法”。。也就是是今天的的平炉，，并用于于炼钢生生产，平平炉炼钢钢法，扩扩大了原原料的来来源，生生铁，废废钢、铁铁屑、熟熟铁、铁铁矿石均均可。所所以在20世纪纪60年年代以前前，得到到迅速发发展。进进而发展展成为风风行世界界的主要要炼钢方方法。二、钢铁铁冶炼五十年代以以前，平炉炉钢占世界界钢产量的的85％。。近年来，，除浇铸大大型铸件或或供水压机机等成材的的大钢锭，，平炉炼钢钢仍在发挥挥其作用外外，由于纯纯氧顶吹转转炉炼钢技技术的发展展，转炉钢钢的产量大大幅度增长长，世界各各国平炉钢钢产量才逐逐年下降。。平炉炼钢法法的最大缺缺点是冶炼炼时间长（（一般需要要6~8h），燃料料耗损大（（热能的利利用只有20~25％），基基建投资和和生产费用用高。一个个年产1200万吨吨钢的钢厂厂，只要建建成六个250~300t的的纯氧顶吹吹转炉就够够了，如果果修建平炉炉却需要500t的的大型平炉炉30~40座。虽然目前世世界上仍在在生产的平平炉已普遍遍采用氧气气炼钢，生生产率有较较大的提高高，但除尘尘系统复杂杂，投资高高昂，因此此平炉炼钢钢不再发展展，甚至有有拆除改建建为顶吹或或底吹转炉炉的趋势。。二、钢铁冶冶炼碱性平炉炼炼钢：以液态生铁铁或废钢为为原料；利利用炉气和和矿石供氧氧；以气体体或液体燃燃料供热。。二、钢铁冶冶炼3.1.1.3转转炉炼钢过过程1.4转转炉炼钢钢过程这种炼钢法法使用的氧氧化剂是氧氧气。把空空气鼓入熔熔融的生铁铁里，使杂杂质硅、锰锰等氧化。。在氧化的的过程中放放出大量的的热量（含含1%的硅硅可使生铁铁的温度升升高200摄氏度）），可使炉炉内达到足足够高的温温度。因此此转炉炼钢钢不需要另另外使用燃燃料。转炉炼钢是是在转炉里里进行。转转炉的外形形就像个梨梨，内壁有有耐火砖，，炉侧有许许多小孔（（风口），，压缩空气气从这些小小孔里吹炉炉内，又叫叫做侧吹转转炉。开始始时，转炉炉处于水平平，向内注注入1300摄氏度度的液态生生铁，并加加入一定量量的生石灰灰，然后鼓鼓入空气并并转动转炉炉使它直立立起来。这这时液态生生铁表面剧剧烈的反应应，使铁、、硅、锰氧氧化

(FeO,SiO2,

MnO)生生成炉炉渣，利利用熔化化的钢铁铁和炉渣渣的对流流作用，，使反应应遍及整整个炉内内。二、钢铁铁冶炼几分钟后后，当钢钢液中只只剩下少少量的硅硅与锰时时，碳开开始氧化化，生成成一氧化化碳（放放热）使使钢液剧剧烈沸腾腾。炉口口由于溢溢出的一一氧化炭炭的燃烧烧而出现现巨大的的火焰。。最后，，磷也发发生氧化化并进一一步生成成磷酸亚亚铁。磷磷酸亚铁铁再跟生生石灰反反应生成成稳定的的磷酸钙钙和硫化化钙，一一起成为为炉渣。。当磷与硫硫逐渐减减少，火火焰退落落，炉口口出现四四氧化三三铁的褐褐色蒸汽汽时，表表明钢已已炼成。。这时应应立即停停止鼓风风，并把把转炉转转到水平平位置，，把钢水水倾至钢钢水包里里，再加加脱氧剂剂进行脱脱氧。整整个过程程只需15分钟钟左右。。如果空空气是从从炉低吹吹入，那那就是低低吹转炉炉。随着着制氧技技术的发发展，现现在已普普遍使用用氧气顶顶吹转炉炉（也有有侧吹转转炉）。。这种转转炉如吹吹的是高高压工业业纯氧，，反应更更为剧烈烈，能进进一步提提高生产产效率和和钢的质质量。二、钢铁铁冶炼目前纯氧氧顶吹转转炉随着着氧枪的的多孔喷喷头的研研制成功功，大大大提高了了单位时时间内的的供氧量量，并由由于操作作技术上上的革新新（例如如，用电电子计算算技术来来调节、、控制冶冶炼过程程），不不论转炉炉容量的的大小，，吹炼时时间基本本上相差差不多，，即使300t转炉，，净吹氧氧时时也也可缩短短到12min左右。。在一一定定限限度度内内，，炉炉容容量量越越大大，，经经济济效效果果越越好好，，因因此此顶顶吹吹转转炉炉迅迅速速走走向向大大型型化化。。现现在在世世界界上上最最大大的的转转炉炉为为350t，，并并且且正正在在研研究究建建造造400～～450t转转炉炉。。二、钢铁冶炼炼转炉的结构图图氧气顶吹转炉炉炼钢法二、钢铁冶炼炼电炉炼钢法主主要利用电弧弧热，在电弧弧作用区，温温度高达4000℃。冶冶炼过程一般般分为熔化期期、氧化期和和还原期，在在炉内不仅能能造成氧化气气氛，还能造造成还原气氛氛，因此脱磷磷、脱硫的效效率很高。以废钢为原料料的电炉炼钢钢，比之高炉炉转炉法基建建投资少，同同时由于直接接还原的发展展，为电炉提提供金属化球球团代替大部部分废钢，因因此就大大地地推动了电炉炉炼钢。世界界上现有较大大型的电炉约约1400座座，目前电炉炉正在向大型型、超高功率率以及电子计计算机自动控控制等方面发发展，最大电电炉容量为400t。国外150t以上的电炉炉几乎都用于于冶炼普通钢钢，许多国家家电炉钢产量量的60～80％均为低低碳钢。我国国由于电力和和废钢不足，，目前主要用用于冶炼优质质钢和合金钢钢。1.5电炉炉炼钢二、钢铁冶炼炼电弧炉炼钢：：利用石墨电极极和金属炉料料之间形成的的电弧高温加加热和熔化金金属，金属熔熔化后加入铁铁矿石、熔剂剂等，并吹氧氧，以加速钢钢中的碳、硅硅、锰、磷等等元素的氧化化。当碳、磷磷含量合格时时，扒去氧化化性炉渣．再再加入石灰、、萤石、电石石、硅铁等造造渣剂和还原原剂，形成高高碱度还原渣渣，脱去钢中中的氧和硫。。二、钢铁冶炼炼（1）电炉炼炼钢的分类及及功用电炉炼钢是用用电作为热源源进行钢铁冶冶炼的方法，，它有两种形形式：一是电电弧炉，一是是感应炉。感应炉只发生生熔化而不发发生冶炼作用用，因此可按按照需要的成成分预先配好好人炉原料。。感应加热时时产生的涡流流，对熔体有有搅动作用，，使钢的成分分均匀一致。。电炉可以冶冶炼各种性能能的合金钢。。利用电极电弧弧产生的高温温熔炼矿石和和金属的电炉炉。气体放电电形成电弧时时能量很集中中，弧区温度度在3000℃以上。对对于熔炼金属属，电弧炉比比其他炼钢炉炉工艺灵活性性大，能有效效地除去硫、、磷等杂质，，炉温容易控控制，设备占占地面积小，，适于优质合合金钢的熔炼炼。电弧炉按按电弧形式可可分为三相电电弧炉、自耗耗电弧炉、单单相电弧炉和和电阻电弧炉炉等类型。二、钢铁冶炼炼电弧炼钢炉的的炉体由炉盖盖、炉门、出出钢槽和炉身身组成，炉底底和炉壁用碱碱性耐火材料料或酸性耐火火材料砌筑。。电弧炼钢炉按按每吨炉容量量所配变压器器容量的多少少分为普通功功率电弧炉、、高功率电弧弧炉和超高功功率电弧炉。。电弧炉炼钢是是通过石墨电电极向电弧炼炼钢炉内输入入电能，以电电极端部和炉炉料之间发生生的电弧为热热源进行炼钢钢。电弧炉以电能能为热源，可可调整炉内气气氛，对熔炼炼含有易氧化化元素较多的的钢种极为有有利

。电弧炉炼钢发发明后不久，，就用于冶炼炼合金钢，并并得到较大的的发展。二、钢铁冶炼炼（2）电炉炼炼钢的工艺流流程造渣：调整钢钢、铁生产中中熔渣成分、、碱度和粘度度及其反应能能力的操作。。目的是通过过渣——金属属反应炼出具具有所要求成成分和温度的的金属。例如如氧气顶吹转转炉造渣和吹吹氧操作是为为了生成有足足够流动性和和碱度的熔渣渣，以便把硫硫、磷降到计计划钢种的上上限以下，并并使吹氧时喷喷溅和溢渣的的量减至最小小。出渣：电弧炉炉炼钢时根据据不同冶炼条条件和目的在在冶炼过程中中所采取的放放渣或扒渣操操作。如用单单渣法冶炼时时，氧化末期期须扒氧化渣渣；用双渣法法造还原渣时时，原来的氧氧化渣必须彻彻底放出，以以防回磷等。。二、钢铁冶炼炼炼钢：生生铁→钢钢(1)需要做做到：①降：降低含含碳量②除：除去硫硫、磷等杂质质③调：调节合合金元素的含含量（2)基本本反应原理：：利用氧化还原原反应，在高高温下，用氧氧化剂（用纯纯氧气）把生生铁中过多的的碳和其它杂杂质氧化除去去。（4）炼钢设设备：转炉炉，电炉，平平炉（3）炼钢的的原料：生铁铁，氧气，生生石灰，硅铁和锰铁二、钢铁冶炼炼生铁和钢的比比较铁的合金

生铁

钢

含碳的质量分数

杂质

机械加工

机械性能

2%~4.3%0.03%~2%硅锰(较多)硫磷(较多)硅锰(适量)硫磷(较少)可铸不可锻可铸,可锻,可压延硬而脆硬而韧,有弹性二、钢铁冶炼炼炼铁和炼钢的的比较

炼铁

炼钢

目的

原理

原料

设备

把铁从铁矿石中还原出来降低含碳量;除硫磷等杂质;调节合金元素的含量氧化-还原反应还原剂还原出铁氧化-还原反应氧化剂氧化杂质除去铁矿石、石灰石、焦碳、空气生铁（废钢）、纯氧、氧化钙炼铁高炉转炉、平炉、电炉二、钢铁冶炼炼（1）炉外精精炼的含义（2）炉外精精炼的方法（3）炉外精精炼要完成的的任务（4）精炼手手段1.6电炉炉炼钢及炉外外精炼二、钢铁冶炼炼将炼钢炉（转转炉、电炉等等）中初炼过过的钢液移到到另一个容器器中进行精炼炼的炼钢过程程，也叫二次冶金。炼钢过程因因此分为初炼炼和精炼两步步进行。初炼：炉料在氧化化性气氛的炉炉内进行熔化化、脱磷、脱脱碳和主合金金化。精炼：将初炼的钢钢液在真空、、惰性气体或或还原性气氛氛的容器中进进行脱气、脱脱氧、脱硫，，去除夹杂物物和进行成分分微调等。将炼钢分两步步进行的好处处是：可提高高钢的质量，，缩短冶炼时时间，简化工工艺过程并降降低生产成本本。炉外精炼的种种类很多，大大致可分为常常压下炉外精精炼和真空下下炉外精炼两两类。按处理理方式的不同同，又可分为为钢包处理型型炉外精炼及及钢包精炼型型炉外精炼等等。二、钢铁冶炼炼炉外精炼的含含义（1）单元操操作内容少，，功效单一，，处理时间短短，适用于生生产节奏快的的情况。真空处理：真真空室处理（（VD）、真真空浇注、循循环脱气（RH）、提升升脱气（DH）等；喷粉处理：SL、TN、、KIP、RH-IJ等等；吹氩：吹氩搅搅拌、罩下吹吹氩（CAS）、CAS-OB、IR-UT等等。（2）有较多多的单元操作作，功效较全全面，处理时时间长，成本本较高。不锈钢脱碳：：AOD、VOD、RH-OB等；；加热精炼；VAD、ASEA-SKF、LF等等。炉外精炼的方方法二、钢铁冶炼炼（1）降低钢钢中氧、硫、、氢、氮和非非金属夹杂物物含量，改变变夹杂物形态态，以提高钢钢的纯净度，，改善钢的机机械性能。（2）深脱碳碳，满足低碳碳或超低碳钢钢的要求。在在特定条件下下，把碳脱到到极低的水平平。（3）微调合合金成分，把把合金成分控控制在很窄的的范围内，并并使其分布均均匀，尽量降降低合金的消消耗，以提高高合金收得率率。（4）调整钢钢水温度到浇浇注所要求的的范围内，最最大限度地减减小包内钢水水的温度梯度度。炉外精炼要完完成的任务二、钢铁冶炼炼渣洗、真空、、搅拌、喷吹吹和加热(调调温)、过过滤等炉外精炼的手手段二、钢铁冶炼炼（1）渣洗获得洁净钢并并能适当进行行脱氧、脱硫硫的最简便的的精炼手段。。将事先配好(在专门炼渣渣炉中熔炼)的合成渣倒倒入钢包内，，借出钢时钢钢流的冲击作作用，使钢液液与合成渣充充分混合，从从而完成脱氧氧、脱硫和去去除夹杂等精精炼任务。在电弧炉冶炼炼中，还有在在出钢前控制制调整还原渣渣的成分、流流动性和温度度，出钢时钢钢渣混出，借借此使钢液与与还原渣充分分混合，以进进—步利用还还原渣的精炼炼作用脱氧脱脱硫，称同炉炉渣洗，这种种工艺也是利利用了渣洗原原理。二、钢铁冶炼炼（2）真空将钢水置于真真空室内，由由于真空作用用使反应向生生成气相方向向移动，达到到脱气、脱氧氧、脱碳等目目的。真空是是炉外精炼中中广泛应用的的一种手段。。（3）搅拌通过搅拌扩大大反应界面，，加速反应物物质的传递过过程，提高反反应速度。搅搅拌方法：吹吹气搅拌和电电磁搅拌。（4）加热调节钢水温度度的一项重要要手段，使炼炼钢与连铸更更好地衔接。。加热方法：：电弧加热法法和化学加热热法。二、钢铁冶炼炼（5）喷吹用气体作载体体将反应剂加加入金属液内内的一种手段段。喷吹的冶冶金功能取决决于精炼剂的的种类，它能能完成脱碳、、脱硫、脱氧氧、合金化和和控制夹杂物物形态等精炼炼任务。（6）过滤利用陶瓷过滤滤器将中间包包内钢液中的的氧化物夹杂杂等过滤掉。。真空应用最最广而且效果果明显。吹氩氩时的氩气泡泡也可看作小小的真空因为为其中CO、、H2、N2的分压均很小小。二、钢铁冶炼炼钢液的真空处处理（1）真空空冶金的一般般规律——压压力对化学平平衡的影响（2）金属属的真空脱氧氧（3）钢液液的真空脱气气二、钢铁冶炼炼（1）真空冶冶金的一般规规律—压力力对化学平衡衡的影响根据麦克斯韦韦关系式，吉吉布斯自由能能随压力的变变化，决定于于该物质在该该温度下的摩摩尔体积。气体物质的摩摩尔体积大，，压力的变化化明显地影响响气态物质的的吉布斯自由由能。n摩尔尔气体在温度度不变而气体体压力变动的的情况下，吉吉布斯自由能能的变化关系系可用下式表表达。式中n为气体体摩尔数；R为气体常数数；T为绝对对温度；P1和P2分别别为反应的始始态与终态时时的气体压力力。二、钢铁冶炼炼1）当反应生生成物为气体体时，降低系系统的压力，，反应仍具有有自发进行的的趋势，也就就是提高真空空度可使已达达到平衡的反反应向产生气气体的方向继继续进行。2）在常压压下适用的物物理化学基本本规律在高真真空条件下（（如1Pa））仍然是适用用的。3）压力的变变化使冶金物物理化学理论论分析增加了了一个变量。。在常压下往往往将相律公式式简化为F=C-P+1，但当压力力变化时，相相律公式仍应应恢复为F=C-P+2二、钢铁冶炼炼（2）金属的的真空脱氧真空条件下碳碳的脱氧能力力在常压下进行行冶炼时，碳碳的脱氧能力力较低，必须须使用强脱氧氧剂进行终脱脱氧。碳的脱脱氧产物是CO气体，在在降低压力后后，平衡向产产生CO气体体方向移动，，使碳的脱氧氧能力提高。。①真空条件下下，碳的脱氧氧能力可以达达到和硅、铝铝相近的水平平，当钢液中中[C]、[O]含量不不高时，可用用浓度代替活活度。因为K和m在一定定温度下是常常数，所以真真空可以使碳碳的脱氧能力力提高。②在实际情况况下，碳的脱脱氧能力并不不能达到热力力学计算的那那样强的水平平，提高真空空度不能使碳碳的脱氧能力力无限提高。。③在生产实践践中不管采用用哪一种真空空熔炼或处理理装置，钢液液在真空下由由碳脱氧后，，其残存的氧氧含量总是大大于按热力学学计算的值。。二、、钢钢铁铁冶冶炼炼电渣渣冶冶金金国外外电电渣渣冶冶金金发发展展概概况况一九九四四○○年年虽虽然然霍霍普普金金斯斯已已取取得得了了发发明明专专利利，，但但是是由由于于当当时时技技术术上上的的封封闭闭和和不不成成熟熟，，以以及及理理论论上上存存在在着着电电渣渣冶冶金金是是埋埋弧弧过过程程的的错错误误的的主主导导思思想想，，致致使使电电渣渣冶冶金金的的发发展展长长期期处处于于停停滞滞状状态态。。现现代代电电渣渣冶冶金金技技术术是是由由前前苏苏联联发发展展起起来来的的。。乌乌克克兰兰巴巴顿顿电电焊焊研研究究院院在在埋埋弧弧焊焊接接过过程程中中偶偶然然发发现现，，过过多多的的渣渣液液会会使使电电弧弧熄熄灭灭，，并并使使操操作作变变得得平平稳稳，，于于是是发发明明了了电电渣渣焊焊。。并并在在电电渣渣焊焊的的基基础础上上开开发发出出电电渣渣冶冶金金技技术术。。一一九九五五八八年年，，乌乌克克兰兰德德聂聂泊泊尔尔特特钢钢厂厂建建成成了了世世界界第第一一台台0.5t工工业业电电渣渣炉炉，，使使电电渣渣冶冶金金进进入入了了工工业业化化生生产产进进程程。。二、钢钢铁冶冶炼电渣冶冶金是是金属属及其其合金金的一一种特特殊冶冶炼方方法。。虽然然电渣渣冶金金可划划分出出多种种金属属方法法和应应用于于不同同的领领域，，但其其基本本和核核心的的技术术是电电渣重重熔（（ElectroslagRemelting，，简称称ESR））。电渣重重熔的的基本本原理理：在在铜制制水冷冷结晶晶器中中加入入固态态或液液态炉炉渣，，将自自耗电电极的的端部部插入入其中中。当当自耗耗电极极、炉炉渣和和底水水箱通通过短短网与与变压压器形形成供供电回回路时时，便便有电电流从从变压压器输输出通通过液液态熔熔渣。。由于于在上上述供供电回回路中中熔渣渣的电电阻相相对较较大，，占据据了变变压器器二次次电压压的大大部分分压降降，从从而在在渣池池中产产生了了大量量的焦焦耳热热，使使其处处于高高温熔熔融状状态。。由于于渣池池的温温度远远大于于金属属的熔熔点，，从而而使自自耗电电极的的端部部逐渐渐加热热熔化化，熔熔化的的金属属汇聚聚成液液滴，，在重重力的的作用用下金金属熔熔滴从从电极极端头头脱落落，穿穿过渣渣池进进入金金属熔熔池，，由于于水冷冷结晶晶器的的强制制冷却却，液液态金金属逐逐渐凝凝固成成钢锭锭。二、钢铁铁冶炼电渣重熔熔有一些些特点：：金属的熔熔化、浇浇注和凝凝固均在在一个较较纯净的的环境中中实现；；具有良好好的冶金金反应的的热力学学和动力力学条件件；自下而上上的顺序序凝固条条件保证证了重熔熔金属锭锭结晶组组织均匀匀致密；；在水冷结结晶器与与钢锭之之间形成成的薄而而均匀的的渣壳保保证了重重熔钢锭锭的表面面光洁，，金属在在这层渣渣皮的包包裹中凝凝固，电电渣锭会会十分光光洁。另另外，渣渣皮的存存在能减减少径向向传热，，有利于于形成轴轴向结晶晶条件。。STRUCTUREANDSHAPEOFMETALPOOLTYPICALFORVAR,STANDARDESRANDESRTC(simulation)VAR,ASRESRESRTC,LM二、钢铁铁冶炼ESR-1952AcademicianB.I.Medovar1916-2000进入六十十年代，，出于航航空航天天及军备备竞赛的的需要，，苏联对对电渣冶冶金开展展了大量量的研究究工作，，并曾一一度把发发展电渣渣冶金作作为苏联联的第二二党纲，，极大地地推动了了电渣冶冶金的发发展。而而美国和和西欧的的一些国国家，在在真空电电弧重熔熔与电渣渣金熔经经历了七七年激烈烈竞争后后确认，，电渣重重熔不仅仅设备简简单，易易于操作作，成本本较低，，在质量量方面，，除去气气不及真真空电弧弧重熔外外，结晶晶组织、、钢锭表表面、脱脱硫及去去除夹杂杂物的能能力均优优于真空空电弧重重熔。多年来，国国外电渣冶冶金已不满满足于一般般电渣锭的的生产，在在工业技术术成熟的基基础上向着着更深更广广的领域发发展，形成成了一个跨跨专业、跨跨行业的新新学科。已已开发出的的工艺技术术有：电渣渣熔铸、电电渣浇注、、电渣转注注、电渣热热封顶、电电渣离心浇浇注、电渣渣复合熔铸铸及快速电电渣重熔等等。尤其值得重重视的是电电渣熔铸异异形件的发发展，小到到几十克重重的不锈钢钢假牙齿，，大到几十十吨重的发发电机转子子，直至重重量超过百百吨的水泥泥回转窑炉炉圈等，均均可不经锻锻造在异形形水冷结晶晶器中直接接熔铸成型型。现在电电渣熔铸的的主要产品品有大型发发电机转子子、水轮机机叶片、船船舶柴油机机大型曲轴轴、各种高高压容器、、大型环件件、各类轧轧辊、模具具、透平涡涡轮盘、厚厚壁中空管管、石油裂裂化管、齿齿轮毛坯、、三通管、、核电站压压水堆主回回路管道等等。种类规规格之多，，形状之复复杂不胜枚枚举。二、钢铁冶冶炼乌克兰巴顿顿电焊研究究所电渣工工艺中的物物理冶金研研究室，由由列夫.密密多瓦尔博博士领导，，主要的科科研方向是是：-应用用液态态添加加