
【机】 open hearth process
【化】 open-hearth furnace
steel-******
dharma; divisor; follow; law; standard
【医】 method
【经】 law
平炉炼钢法(Open Hearth Steelmaking)是一种通过反射炉高温熔炼生铁和废钢的炼钢工艺,其英文名称直接对应"平炉"(open hearth)的物理结构特征。该方法又称西门子-马丁法(Siemens-Martin Process),得名于发明者卡尔·威廉·西门子和皮埃尔-埃米尔·马丁。
核心原理与工艺特征
采用煤气或重油为燃料,在开放式炉膛内通过蓄热室系统预热空气与燃气,使炉温达到1750-1800℃。炉料包含50-70%液态生铁和30-50%废钢,通过氧化反应去除杂质。炉渣碱度控制在2.0-3.0,典型反应式为:
$$
4FeS + 7O_2 rightarrow 2Fe_2O_3 + 4SO_2↑
$$
历史沿革与技术演进
根据《中国冶金史》记载,该技术自1864年工业化应用后主导炼钢行业近百年,我国鞍钢1952年率先实现平炉技术国产化。1980年代后逐渐被转炉工艺替代,但仍在特殊钢领域保留应用。
质量与能耗参数
国际钢铁协会数据显示,传统平炉钢碳含量稳定在0.15-1.5%,硫磷含量可控制在0.04%以下。但能耗较高,每吨钢需消耗1.2-1.5GJ能量,约为现代电弧炉的3倍。
现代价值与遗产保护
虽然全球主流钢厂已淘汰平炉设备,但美国材料试验协会(ASTM)仍保留12项平炉钢标准(如ASTM A283)。我国将其列为工业遗产保护项目,太原钢铁集团保留的300吨平炉入选国家工业遗产名录。
平炉炼钢法是一种传统的炼钢工艺,其核心是通过外部燃料加热和氧化反应去除生铁中的杂质。以下是综合多个权威来源的详细解释:
平炉炼钢法又称马丁炉炼钢法,是以煤气或重油为燃料,在蓄热式火焰炉中将生铁、废钢等原料熔炼成钢液的方法。该方法由德国工程师西门子(K.W. Siemens)于1856年提出蓄热室设计,后由法国人马丁(P. Martin)于1864年成功实践。20世纪中叶,全球约80%的钢产自平炉,曾是主流炼钢工艺。
热源与加热
依靠燃烧煤气/重油产生高温火焰(约1800℃),配合蓄热室预热空气,实现持续供热。每炼1吨钢需消耗约140公斤标准煤。
氧化反应
通过炉气(含O₂、CO₂等)和铁矿石向熔池供氧,氧化去除碳、硅、锰等杂质。炉渣作为传氧媒介,同时吸附硫、磷等有害元素。
原料灵活
可大量使用废钢(占比可达50%以上),生铁与废钢配比自由调整,甚至能处理转炉无法使用的普通生铁。
钢种多样
相比早期转炉,平炉能生产碳素钢、合金钢等更多钢种,且质量更稳定。
工艺缺陷
冶炼周期长(4-12小时),能耗高,且炉体庞大(最大容量达900吨),后期逐渐被转炉和电弧炉取代。
典型工序包括:补炉→装料(铁矿石、石灰、废钢)→加热→兑铁水→熔化→精炼→脱氧→出钢。其中装料与熔化阶段耗时占全流程的2/3。
由于效率低、成本高及环保问题,平炉炼钢法已于20世纪末基本淘汰,现代钢铁工业主要采用转炉和电弧炉工艺。
如需进一步了解技术细节,可查阅、2、7、8等来源。
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