未来的钢铁冶炼工艺

世界钢铁生产工艺流程经过长期的发展和选择，淘汰了空气转炉、平炉炼钢方法，只剩

下两种主要流程：以高炉

—氧气转炉炼钢工艺为中心的钢铁联合企业生产流程，即长流程

以废钢

—电炉炼钢为中心的“小钢厂”的钢铁生产流程，即短流程。预计在本世纪中叶，视社

会资源结构、环境承受能力和技术进步的程度等，长、短两种流程会互相渗透、并存发展且短
流程比长流程发展空间更加广阔，直至两者在一个最佳点上达到平衡。

　　如果说平炉取代空气转炉，氧气转炉连续铸钢流程取代平炉、模铸开坯流程，电弧炉短
流程与转炉长流程并存、部分取代是钢铁工业的三次革命，那么随着电弧炉转炉化、转炉电
弧炉化的不断演化，两者炉料、能源、工艺、功能、经济性等结构的进一步趋同，电弧炉短流
程与转炉长流程之外的新的流程工艺也一定会出现，或二者合一或出现第三种，即钢铁工
业的第四次、第五次革命一定会到来。
1 钢铁工艺流程技术的演进
　　

1855 年英国人贝塞麦向熔化的铁水中吹入空气，成功的冶炼出第一炉钢，结束了半固

态炼钢生产史，奠定了现代化钢铁生产基础。
　　

1856 年英国人西门子使用了蓄热室为平炉的构造奠定了基础。1864 年法国人马丁利用

有蓄热室的火焰炉，用废钢、生铁成功地炼出了钢液，从此发展了平炉炼钢法，在欧洲一些
国家称平炉为西门子

—马丁炉或马丁炉，即以煤气、天然气或重油等为燃料，在燃烧火焰直

接加热的状态下，将生铁和废钢等原料熔化并精炼成钢液的炼钢方法。此法同空气转炉比较
有下述特点：

①可大量使用废钢，且生铁和废钢配比灵活；②对铁水成分的要求不像转炉

那样严格，可使用转炉不能用的普通生铁；

③能炼的钢种比转炉多，质量较好。因此，碱性

平炉炼钢法问世就为各国广泛采用，成为世界上主要的炼钢方法。在

1930～1960 年的 30 年

间，世界每年钢的总产量近

80％是平炉钢。

　　平炉被取代的最主要原因是：被熔化的固体废钢热传导面积极小，一次能源的利用很
低（而此时电能利用率高）。由于氧气转炉反应速度快，热效率高，含氮量也低，还可使用
近

30%的废钢，可使冶炼时间几乎缩短到传统平炉炼钢法所需时间的 20%，从而大大提高

了炉子效率，而所需的建设费用却未相应增加，因此，平炉从

60 年代起逐渐失去其主力地

位，且逐步处于被取代的地位。
　　短流程的兴起除与钢铁生产工艺装备技术进步，电力资源的充裕等有关，更与美国的
钢铁工业发展战略密不可分。前面已提到过，美国在战后

30 年里钢铁工业现代化滞后，跟

不上技术进步步伐，在钢材品种和质量上存在很大差距。

1960 年前后，在平炉被淘汰的过

程中，出现了将电炉（当时用于生产少量特殊钢）与连铸等新技术结合起来的简单高效小
钢厂，即短流程钢厂。

1973～1974 年，美国钢材交货能力 1.08 亿 t，低于表观消费总量

1.196 亿 t。鉴于这种局面，到 80 年代中期，美国钢铁工业对其结构进行现代化改造和调整
优化，决定把大量的投资投向新建的电炉小钢厂，使其生产能力得到迅速增加。同时把能耗
高、原材料消耗高、操作环节多、污染环境、劳动密集型生产工序进行削弱投资，甚至把初级
冶金产品和炼钢的原料放到国外。