【新刊速览】​张立峰：​炼钢技术的发展历程和未来展望(Ⅰ)

“炼钢”可以定义为把铁水中的碳控制在所要求的范围内并去除高炉铁水带来的杂质元素，或通过熔化炉(一般而言是电弧炉，electric arc furnace—EAF)把废钢或其他形式的铁熔化并去除其中的杂质元素。目前，世界上绝大部分炼钢工艺是氧气转炉炼钢过程(basic oxygen steelmaking furnace—BOF)，其次是电弧炉炼钢过程，还有一些其他的炼钢新技术，而平炉炼钢技术(open hearth steelmaking)已经基本被淘汰。BOF路线主要是通过氧化脱碳生成CO去除铁水中的碳，而硅、锰、磷和硫等其他元素主要通过传递到渣相的方式去除。炼钢炉冶炼完毕之后，钢液出钢进入钢包，进入炉外精炼阶段。

目前大宗钢铁材料的炼钢流程基本采取“铁水预处理→炼钢→炉外精炼→连铸”或“废钢熔炼→炉外精炼→连铸”的现代炼钢工艺流程。广义上的炼钢过程包括铁水预处理、铁水或废钢转换为钢液的冶炼、钢液的炉外精炼和随后的连续铸钢或模铸全过程；而狭义上的炼钢过程仅仅指铁水或废钢转换为钢液的冶炼过程。

04

精 选 图 表

05

炼钢工艺的进展

世界的粗钢产量和各种炼钢工艺的比率随年代的变化如图20所示。过去40年里，世界范围内转炉炼钢产量从55.8%增加到73.2%，电炉炼钢产量从20.8%增加到26.3%，平炉炼钢产量从23.0%降低到0.3%，其他炼钢产量约占0.2%。过去30年里，在中国，转炉炼钢产量从58.9%增加到90.8%，电炉炼钢产量从21.1%降低到9.2%，平炉炼钢产量从19.8%到2003年完全淘汰，其他炼钢产量也基本不计算在内了。在美国，1955年平炉钢产量占总钢产量的90%，1975年顶吹转炉钢产量占62%，1991年平炉完全淘汰，2020年电炉钢产量占70.6%。目前中国、日本、韩国和巴西都是以转炉炼钢为主，前苏联国家、东欧和印度在20世纪80年代内还主要以平炉为主，现在也在更新换代。

中国的粗钢产量和各种炼钢工艺的比率随年代的变化如图21所示。中国最早的炼钢平炉建于1890年，在上海的江南制造总局建成了3 t和15 t酸性平炉各1座，2000年代以后，平炉在中国被转炉彻底替代。中国第一座30 t氧气顶吹转炉于1964年诞生在首钢集团的前身石景山钢铁厂。1949年新中国成立时，中国只有15.8万t钢，占世界钢产量的0.1%，每家平均连打把菜刀都不够；1978年中国改革开放时粗钢产量只有3 178万t，占当年世界粗钢产量的4.4%；改革开放后1986年突破5 000万t，1996年粗钢年产量突破1亿t，成为世界最大的产钢国和消费国。2021年粗钢产量达到10.33亿t，占当年世界粗钢产量的55%以上。目前国内最大转炉已达350 t，最大电炉已达220 t，最大电渣重熔炉已达450 t，最大的真空感应熔炼炉已达13 t。从2000年开始，由于中国转炉钢产量的大幅上升导致电弧炉炼钢总产量缓慢降低。可以预测，在将来的30年里，随着中国电炉炼钢产量的飞跃提升，世界上电弧炉炼钢总产量将持续上升，在炼钢界形成转炉和电弧炉共存的时代，而且转炉炼钢技术和电弧炉炼钢技术都会持续改进，例如转炉将会增加废钢的使用量，而电炉将增加吹氧量且可以增大铁水使用量，能够诞生BOF-EAF的电转炉混合技术。

最近20年来，中国在世界钢铁行业的地位显著提升，钢铁产品的进出口格局也发生了根本性的变化，彻底结束了中国钢材“供不应求”的历史。这有力推动了中国工业化和现代化的进程，显著增强了综合国力，支撑了世界大国的地位，对中国成为制造业大国功不可没，有力地支撑和推动了国防工业、石油工业、造船工业、基础建设和装备制造业的发展。中国正稳步从钢铁大国向钢铁强国迈进。

来源：《钢铁》2022年第12期

END

往期精彩回顾

1.热烈祝贺《钢铁》《中国冶金》《连铸》3刊超过500篇论文入选中国知网高影响力论文

2.《钢铁》《中国冶金》《连铸》3刊在2022年版《中国学术期刊影响因子年报》中喜获佳绩

3.《钢铁》2023年献礼东大百年华诞“钢铁关键共性技术”专刊征稿启事

4.【征稿通知】《连铸》2023年“连铸坯冶金缺陷控制技术”专刊

5.【征稿通知】《连铸》2023年“薄板坯与薄带连铸”专刊 返回搜狐，查看更多