设有底电极直流电炉             与无底电极（双电极、多电极）直流电炉优劣势简介                                   （河南奥铒珂冶金技术）                单电极、三电极（设置有底电极）直流电炉特性 1、石墨电极消耗比较       交流电弧炉（矿热炉）3根电极，直流电弧炉（矿热炉）1根电极，当用1根电极代替3根电极，电极数量少，直流电弧更加稳定。再加上直流电特性（阳极效应），阳极设为底电极，底电极由铁水覆盖，阳极消耗极低，由于直流电阳极效应阴极消耗较低，直流电弧炉电极消耗比交流电弧炉低40%～60%。 2、电弧燃烧稳定性比较       直流电源正、负极性不变，消除了交流电压曲线上的零点，不仅起弧容易，而且一经起弧就维持了等离子区内电离状态的稳定，故直流电弧燃烧稳定。交流电弧炉弧光稳定性较差。 3、熔池搅拌性能比较       设置有底电极直流电弧炉熔池搅拌能力强，根据直流电特性，顶部阴极对底阳极电流流线形成一个推力，使得熔池液体从下向上翻滚，致使熔池温度更加均匀。交流电弧炉和无底电极直流电弧炉熔池搅拌能力较差。 4、电网闪烁比较       交流电弧炉电力波动造成对电网的干扰，通常称为闪烁。直流电弧炉由于电压比较平稳，电弧闪烁问题得到解决，减少了昂贵的动态补偿装置，根据测定直流电弧炉比交流电弧炉电网闪烁降低2/3。 5、谐波干扰比较       交流电弧炉常有2、4偶次与3、5、7次谐波共存现象，使电压畸变更加复杂化，低次谐波对电网危害较大，需增加滤波装置，而直流电弧炉（12脉波）不存在低次谐波，能够达到电网要求标准。 6、功率因数比较       交流电弧炉（矿热炉）功率因数在不加补偿装置时仅为0.6～0.75，直流电弧炉不加补偿装置功率因数可达0.9～0.95。德国西马克公司IGBT直流电弧炉功率因数可达0.95以上，德国汉堡军事学院Timm（蒂姆）教授、北京科技大学、东北大学等科研单位对直流电弧炉和交流电弧炉设备电耗理论计算，总的结果表明交流电弧炉设备自身电损耗略低于直流电弧炉设备自身电损耗。     7、噪音比较        电弧中有一部分电能要转化成声能，这就是噪音。交流电弧炉有3根电极，而直流电弧炉仅有1根电极，所以噪音明显降低，交流电弧每秒钟产生100次熄弧再点燃现象，而直流电弧炉没有这种100Hz的噪音，所以直流电弧炉比交流电弧炉噪音降低10～20分贝。 8、耐火材料消耗比较       交流电弧炉3根电极由于磁场排斥使弧光外斜，形成了3个局部过热区，而且离炉壁较近，对炉壁耐火材料熔损较大，造成炉衬寿命缩短。无底电极双电极直流电弧炉弧光形成外八字，纠偏难度较大。形成两个过热区，增加了炉衬的损耗。设置有底电极的单电极直流电弧炉偏弧纠正较为容易，使弧柱的位置是在熔池中心，周边无过热现象，炉衬熔损均匀，延长了炉衬使用寿命。 10、供电系统比较       交流电弧炉（矿热炉）送电电压、电流冲击大，易造成设备损坏，电压调节档位压差较大，较难达到炉料冶炼电压**佳值。直流电弧炉（矿热炉）供电采用晶闸管整流，电炉送电可以软启动，防止高电压、大电流冲击，二次电压调节可以细化至1V，电流至1A，适合矿石冶炼电压**佳值。 11、冶炼电耗比较       设置有底电极直流电弧炉（矿热炉）比交流电弧炉（矿热炉）冶炼电耗降低约8%～12%，整流电压、电流比较稳定，短网不产生涡流和集肤效应，电极电密比交流炉增大约20%，电能利用率较高。                          单电极直流电弧炉电极消耗低主要因数 一、 由于直流电路中阳极上的功率消耗约为阴极上消耗的1.5～2倍，而直流电弧炉上的石墨电极是接在阴极上，石墨电极作为阴极不会出现因电子辐射严重侵蚀而形成的“阴极斑点”，底电极接于阳极，阳极由铁水和渣液覆盖不易氧化，这样使得石墨电极消耗降低，熔化时间缩短。 二、 直流电弧炉电极消耗低的另一个原因是电极数量可以从原来的交流炉三根电极减少到一根。多电极和双电极之间受热辐射作用会导致电极边侧面烧损增加，此外由于直流电弧炉石墨电极的电流密度较高，所以电极直径可以缩小，因而又进一步降低了电极消耗。               双电极、多电极直流电弧炉（无底电极）特性        无底电极双电极直流电弧炉是由西安电炉研究所于80年代研发成功的。为了治理弧光偏弧和增加熔池搅拌能力，在炉壳上加装了磁镜线圈来弥补缺陷。         特性：根据直流电弧的热工分析和直流电的特性分析，双电极直流电弧炉的正负电极存在一定的差异，阳极效率比阴极效率高3~5倍；正电极存在有电子辐射严重侵蚀形成的“阳极斑点”，称阳极效应，在通电形成电弧后，正电极上存在严重氧化侵蚀损耗，由于正电极的温度比负电极的温度高，所以正电极比负电极消耗要快（阳极电极消耗比阴极电极多1.5～2倍）。双电极直流电弧炉弧光形成外八字，纠偏难度较大。形成两个过热区，增加了炉衬的损耗。只有加装磁镜线圈才能纠正偏弧和提高熔池搅拌力。        对于双电极直流电弧炉（无底电极）而言，阳极弧光温度比阴极弧光温度高2～3倍，两电极极间功率分布成哑铃型，存在两个冷区，四电极存在中心冷区、有的制造厂家为缓解熔池正负极温度不均匀，采取正负极互换来弥补，这种方法从理论和实践中得出结论不可取，因为正负极互换电压必然出现零点，继而形成熄弧再起弧，熄弧的同时熔池失去热能温度降低，冶炼时间延长，由于换相处于软启动，增大晶闸管控制角同时也降低了设备功率因数，增加了谐波及电耗，得不偿失。                                                              通过实验检测得出结论： 一、无底电极双电极、四电极直流电炉特性及冶炼参数  1、 无底电极双电极、四电极直流电炉熔池温度不均匀，阳极效率比阴极效率高3~5倍，正极弧光温度5000℃～6000℃左右，负极弧光温度2400℃左右，造成这种现象的原因是由于从正极到负极有25～35左右的电压降，正极功率高于负极功率，形成了熔池温度不均匀，比设有底电极直流炉冶炼时间长。 2、 使用自焙电极时无底电极（双电极、四电极）直流电炉电极焙烧较难，电极容易出现硬断和软断，因为正电极比负电极消耗快 1.5～2倍。 3、 无底电极（双电极、四电极）直流炉冶炼电耗比交流电炉节电约1～3%左右。 4、 无底电极双电极、四电极直流炉电极消耗高于交流炉电极消耗（因熔炼趋向于电化学，正极是氧化，负极还原，所以正极消耗过快）。 5、 无底电极（双电极、四电极）直流炉功率因数比交流电炉提高30%左右。 6、 无底电极直流炉无熔池整体搅拌能力（无磁镜线圈），根据右手螺旋定律正负电极的磁场推力都是围绕各自电极运动。 7、 无底电极直流炉与交流炉相比冶炼期间容易出现塌料、喷溅，由于正负极的温度差别，电极底部反  应区形成的空腔大小尺寸不等，稳定性差。 8、 无底电极直流炉正负电极磁力同向造成外八字偏弧，形成正负电极两侧炉衬过热区，造成炉衬过度烧损（正电极  一侧烧损更为严重）。 二、 双电极（无底电极）直流电弧炉为什么要安装磁镜线圈 （1）、首先分析双电极（无底电极）直流电弧炉特性：双电极直流电弧炉在正、负极底端产生的两根弧柱受馈电装置的影响，根据右手螺旋定律分析，两根 电弧因相互电磁排斥外吹形成“外八字”弧光，两弧光的偏移角度随着馈电电流的大小而漂移，从而加剧了弧光两侧炉衬的烧损。 （2）、根据直流电特性，流过两电极的电流由在两电极形成的磁场方向相同，两电极间熔体运动方向各自围绕正、负电极运动，起不到熔池整体熔液的搅拌作用，又因正极端弧光温度高于负极端弧光温度，故形成熔池温度相对不均匀。 （3）、由于弧光偏移使直流电弧炉生产率下降，电耗升高。有关人员都知道直流电弧炉关于弧光偏移的重要性，但电弧偏移对生产率及电耗的影响未有确切数据，为求这种关系，日本工业加热领域专家教授和日本SPCO电炉研发公司进行了实验和数学分析，研究了有关定量法将其操作数据进行了比较，结果证明：在直流电弧炉中，由于电弧的偏移使设备生产能力下降，电耗升高。电弧偏移27度时，设备生产能力仅发挥到73%，而在电耗方面大约是不偏弧设备的1.4倍（参考《关于直流电炉电弧偏移影响生产率的研究》）。由此看来应对直流电弧炉中防止电弧偏移而采取措施的重要性。 （4）、磁镜线圈在双电极直流电弧炉上的作用：磁镜线圈通过直流电时，产生垂直磁场，随着电极电流的大小磁镜线圈电流跟随变化，依靠电磁力将电弧箍缩（类似透镜对光线的聚焦，故称为“磁镜”），防止因电弧相互电磁排斥外吹而加剧烧损炉衬。并兼有熔池搅拌铁液的作用，达到熔池温度均匀。因此磁镜线圈对于双电极（无底电极）直流电弧炉的正确设计具有重要意义。         鉴于以上技术瓶颈，无底电极直流电弧炉（矿热炉）要解决熔池搅拌力差和偏弧现象，必须要在炉壳外添加磁镜线圈。不加装磁镜线圈，无底电极直流电弧炉（矿热炉）一般用于锰系产品、钢包精炼补热、刚玉、电熔镁等产品，不适合硅系、有色金属、稀贵金属富集和特种合金冶炼。如果加装磁镜线圈增加电耗及不安全因素。相对失去了直流电弧炉的优势。                        直流电弧炉(DC)与交流电弧炉(AC)的特性比较 项　目 交流（AC）电炉 有底电极直流（DC）电炉 无底电极直流（DC）电炉 电极单耗 作基准 下降40%～60% 同交流炉相等 电耗 作基准 降低8%～12% 降低1%～3% 功率因数 作基准 提高25%～35% 提高25%～35% 闪烁 作基准 降低50% 降低50% 噪音 作基准 噪音降低10～20分贝。 噪音降低5～10分贝。 熔池温度 作基准 熔池温度均匀 熔池温度正负电极有温差 熔化模式 有热点冷点 产生↓吹氧　　　　　 非常均匀熔化；不须吹氧 有热点冷点产生↓吹氧 操作性 电弧短路等要求手动介入 比DC炉重现性差 电弧稳定操作容易； 通电过程不须手动介入 电弧稳定操作容易； 通电过程不须手动介入 操作原则 全部出钢也可 剩余钢液 期望留剩余钢液，但也可因所选废钢而全部出钢 期望留剩余钢液，但也可因所选废钢而全部出钢 炉体结构 没有炉底电极 上部1根负电极（或三根负电极）：需要进行炉底电极冷却管理和温度监测 没有炉底电极 电气设备 作基准 可控硅整流器，直流扼流器等较复杂，但电极控制简单，电气室面积增大 可控硅整流器，直流扼流器等较复杂，但电极控制复杂，电气室面积增大 设置面积 作基准 电器面积增大50% 电器面积增大50% 设备费用 作基准 增大～20% 增大～30% 其他 AC历史长，技术 几乎已到顶　　 单电极直流炉技术成熟，有待研发超低能耗炉型 无底电极直流炉冷点、熔池温差技术瓶颈需要改进                           总   结        以上得出结论，世界**电炉生产厂家德国西马克（SMS）公司、日本NKK公司、瑞士ABB公司、法国克莱西姆（CLECIM）公司、挪威埃肯（EIkem）公司等厂家直流电炉研发制造比我国超前约50-60年，如今在电炉设计制造方面各项节能指标已经做到了极限，全球知名冶金设计院和制造厂家公认设有底电极直流电弧炉（矿热炉）具有较好的节能效果和**冶炼指标，在世界各国建造了多台设有底电极的直流电弧炉和直流矿热炉，在工业性生产当中确实体现出了节能降耗和**产品指标的优点，设有底电极直流电弧炉（矿热炉）各项技术指标及优势均优于其它冶金电炉，节能指标和工作效率已得到了广大用户的认可，所以设置有底电极直流电炉在冶金领域得到了广泛应用和发展。 1、双电极正负电极弧柱外八字偏弧示意图 2、双电极电磁场示意图 3、双电极功率分布曲线示意图 4、双电极电磁搅拌示意图 5、单电极电磁搅拌示意图 6、双电极直流电弧炉引弧过程图片（两电极弧光偏差） 7、双电极直流电弧炉引弧过程图片（两电极弧光偏差） 8、双电极直流电弧炉熔炼过程图片（正负极温度偏差） 9、双电极直流电弧炉熔炼过程图片（正负极温度偏差） 10、双电极熔池实验物料熔化效果示意图 11、双电极正负电极弧光温度检测示意图（阳极温度高于阴极温度2-3倍） 12、双电极阳极效应(阳极消耗大于阴极）示意图（炉底被浸蚀情况） 13、双电极直流矿热炉阳极效应分析 13、电弧热工分析数据

      双电极（无底电极）直流电弧炉为什么必须安装磁镜线圈 一、首先分析双电极（无底电极）直流电弧炉特性：双电极直流电弧炉在正、负极底端产生的两根弧柱受馈电装置的影响，根据费莱明左手定则分析，两根 电弧因相互电磁排斥外吹形成“外八字”弧光，两弧光的偏移角度随着馈电电流的大小而漂移，从而加剧了弧光两侧炉衬的烧损。 二、根据直流电特性，流过两电极的电流由右手定律分析，两电极形成的磁场方向相反，两电极间熔体运动方向各自围绕正、负电极运动，起不到熔池整体熔液的搅拌作用，又因正极端弧光温度高于负极端弧光温度，故形成熔池温度相对不均匀。 三、由于弧光偏移使直流电弧炉生产率下降，电耗升高。有关人员都知道直流电弧炉关于弧光偏移的重要性，但电弧偏移对生产率及电耗的影响未有确切数据，为求这种关系，日本工业加热领域专家教授进行了实验和数学分析，研究了有关定量法将其操作数据进行了比较，结果证明：在直流电弧炉中，由于电弧的偏移使设备生产能力下降，电耗升高。电弧偏移17度时，设备生产能力仅发挥到73%，而在电耗方面大约是不偏弧设备的1.4倍（参考《关于直流电炉电弧偏移影响生产率的研究》）。由此看来应对直流电弧炉中防止电弧偏移而采取措施的重要性。 四、磁镜线圈在双电极直流电弧炉上的作用：磁镜线圈通过直流电时，产生垂直磁场，随着电极电流的大小磁镜线圈电流跟随变化，依靠电磁力将电弧箍缩（类似透镜对光线的聚焦，故称为“磁镜”），防止因电弧相互电磁排斥外吹而加剧烧损炉衬。并兼有熔池搅拌铁液的作用，达到熔池温度均匀。因此磁镜线圈对于双电极（无底电极）直流电弧炉的正确设计具有重要意义。

直流电弧炉电弧偏移量和生产率的关系：直流电弧炉在有电弧偏移的场合，电弧偏移侧反侧的炉料加热困难，生产率也随之降低，电弧偏移侧反侧炉料的熔化热量比没有电弧偏移侧低。 日本工业加热领域高桥诚教授用弧光偏移的直流电炉与没有弧光偏移的直流电炉作比较，随着电弧偏移倾斜角的增加，电弧偏移侧反侧炉料的熔化热量下降，其下降率影响到生产率。 实验结果表明：直流电弧炉电弧倾斜角约为17度时，直流电弧炉熔化能力仅发挥到73%，在电耗方面大约需要无偏弧直流电弧炉的1.4倍的电耗（参考《关于直流电炉电弧偏移影响生产率的研究》）。由这些事实来看，应对直流电弧炉中防止电弧偏移而采取措施的重要性和必要性。

我们为什么要讲秦汉时期的钢铁冶金技术呢？主要是在这个时期，中国以生铁为基础的钢铁冶金技术体系基本形成，开始对中华文明的发展壮大产生重大作用，特别是在中原的汉王朝与边疆新兴起的一些势力的斗争过程当中，钢铁冶金技术起到了非常重要的作用。 以前，由于各个学科的一些隔阂和研究的不充分，这个问题没有得到应有的阐释，所以现在我们把它作为单独的内容来讲解它，以便更好地总结历史经验教训。 陨铁之源 说起钢铁，古代zui早使用的铁，是从天上掉下来的陨铁。现在我们人类经常能够观察到天空中的流星，流星就是陨星，它其中的一部分就是陨铁。陨铁在太空的飞行过程中，以大约每百万年降低1～100摄氏度这么一个缓慢的速度来冷却，因而形成了陨铁非常独特的粗大的晶格组织。晶格有时候能达到几厘米，人类不需要用显微镜就能看得很清楚，而且陨铁往往还有特别的成分，比如都要含镍，一般是5%～10%的镍含量。陨铁降落在地球表面的过程中，小一些的就在大气层阶段就燃烧没了，但是那些大一点的会掉落在地表被人类所发现。目前世界上较大的陨铁是在南非发现的“霍巴陨铁”，重60吨，已经入选世界自然文化遗产。我国有清代降落的全世界第三大的陨铁，目前展示在新疆地质博物馆。 在历史上，人类很早就知道陨铁是从天上来的，并对它加以利用。古代两河流域文明的苏美尔人就把陨铁称为“天上的铜”。曾经生活在如今土耳其北部的古代赫梯人，也说这铁是采自天上，古埃及纸草书中也有相关记录。我国古代文献记载了多次陨铁降落事件，比如公元前368年（秦献公十七年），公元1064年（北宋治平元年）等。截至20世纪80年代，全世界发现了许多陨铁制品，其中在西亚一带，年代在公元前1200年以前的陨铁制品就有28件。我国到目前为止也发现了一些古代陨铁制品，有名的包括1972年河北藁城出土的商代的铁刃铜钺和1977年北京出土的铁刃铜钺，以及河南三门峡出土的西周铁援铜戈等。经过科学检测，这些铁器的年代都是在历史上正规铁器出现之前，成分属于陨铁。名列世界三大名剑之一的克力士剑，因为产自马来半岛而被我国称之为“马来刃”，也是用陨铁制造的。 在历史上，人类在使用陨铁之后，渐渐就认识到，还存在着这样一种与铜不一样的金属，于是人类就开始想办法冶炼并获得陨铁这样的金属。 寻找钢铁 接下来我们简单介绍一下钢铁的种类和它的基本知识。简单来说，钢和铁不是一回事，不过钢铁的**基本特征是它是碳和铁这两种元素的合金。钢铁的基本组织或者按照化合物角度来说，主要包含铁素体和渗碳体，有的时候还有石墨碳，这三个要素的互相组合搭配，形成不同的组织，形成不同性能的钢或者铁。我们通常以4.3%含碳量为界，再以2.14%含碳量为界来划分钢铁组织。不含碳或者含碳非常少，在0.022%以下的，称之为熟铁。含碳量在2.14%～4.3%这附近的叫生铁或者铸铁。在0.05%～2.14%区间的称之为钢。生铁分为三种，其中的共精白口铁，含碳量正好是4.3%这个位置，低于这个含量的叫作亚共晶白口铁，高于这个含量的叫作过共晶白口铁，它们有不同的组织。 处于含碳量中间位置的钢，又分为低碳钢、中碳钢和高碳钢等等。我们平时常用的钢基本停留在0.76%含碳量这个位置附近，含碳量1%以上、0.8%以上的使用都比较少。钢在不同的温度下处理就会有不同的组织。这些组织在钢铁冶金里又分成许多的体，比如奥氏体、珠光体等等。钢铁的热处理包括淬火、退火、回火、正火，都是在一定的条件下通过缓慢或者快速冷凝，然后再加热，目的是获得更好的组织，然后让里边出现一些应力释放，使钢铁的产品具备良好的机械性能，能够经久耐用。 从钢铁的分类来看，较好用的是钢，但是钢是不能直接提炼出来的，人类必须通过铁来炼钢，相应的就有两种炼铁方法，一个是从含碳量低的地方开炼，即所谓的块炼铁技术。这个技术在历史上也发明得比较早，根据学者的研究，可能出现在距今三千四五百年前的西亚一带。块炼铁技术是在较低温度下，在碗式炉中冶炼熟铁，它能够排除液态的炉渣，但是这个方法不能把铁融化，只能形成一种半融化的海绵状态的铁，叫作海绵铁。在古代，这种方法是在中国文明圈以外的国家通行的。这种技术的炉子不会很大，外形像碗一样，直径通常在七八十厘米左右，直径达到一米的就算比较大的了，炉的高度也就是1米到1米5左右。我国也发现过一些早期的块炼铁法制品，比如陕西宝鸡益门出土的春秋时期金柄铁剑，以及河南三门峡虢国墓地出土的玉柄铁剑，还有内蒙古鄂尔多斯出土的春秋铁器等等。 那么另一种冶炼的方法就是从碳高的那边炼，即生铁冶炼技术。这个方法在古代是中国所独有的，生铁冶炼技术是在几米高的高炉中形成一定的温度、气氛、物料分布带，让生成的铁吸收足够的碳，降低它的熔点，在炉底下形成液态的生铁，同时上边会形成含钙高的炉渣，它的基本原理和现在的高炉炼铁是一样的。 比较来看，生铁冶炼技术和块炼铁冶炼技术显然是不同的体系。块炼铁是几个人进行的小规模操作，生产时间短，生产效率低，而且生产出来的铁块，如果体积太大的话，由于古代没有充分的切割条件，古人对这种大块铁甚至都处理不了，这些**导致了块炼铁法不能炼出太大的铁块，产量也就是几公斤**百公斤，就算相当不错了。而古代中国采用的生铁冶炼技术，炉子弄个五六米或者七八米高（这都是我国古代采用过的高度），那么一天可以生产出一两吨的生铁，因此生铁冶炼技术的产量优势很明显。另外生铁冶炼技术的效率也比较高，对铁矿石的利用率比较高，其炉渣里的残留铁大约是3%～6%，相比之下块炼铁法的炉渣里边含铁量高达70%～80%。另外生铁冶炼的燃料利用率也是很高的。 不过，古代的生铁冶炼技术在优点突出的同时，也有自己的局限。所用的炉子的高度在古代都属于比较高的，一两个人是无法完成全部操作的，一般来说需要十几个人才能操作好一个炉子，再加上给冶炼加工配套等等的人力，计算下来，一个炉子的运转恐怕需要几十个人。所以生铁冶炼技术的人力物力消耗也是比较大的。另外它生产出来的生铁制品是可以直接使用的，做生活中所需要的锅碗瓢盆都是可以的，但是生铁的性能还不足以支持做精良的兵器或者耐用的工具，生铁要想做这些还需要后处理，需要一整套的后处理工艺跟着，它才能够得到广泛利用。 所以，与块炼铁冶炼技术相比，生铁冶炼技术是不同的体系，技术上非常**，相对而言更适合于大型工业化、产业化生产。 古代中国之所以出现了生铁冶炼技术，是有很多技术原因和社会需求因素的。一个因素是，我国的青铜时代留下了出色的遗产之一，青铜时代的中国先民就拥有很好的冶炼炉子，这种炉子可以直接拿来炼铁。湖北大冶铜绿山古铜矿遗址出土的炼铜炉，经过整体复原之后将近4米高，考察它的结构，证明其完全符合现在高炉冶炼的要求。所以古人把铁矿石装到这种炉子里面冶炼是能出生铁的。长江中下游的遗址中也多次出现古人所炼的半铜半铁金属锭，也证明当时古人使用的炉子还原能力很强。因为铜矿石天然伴生铁矿石，所以古人在炼铜的时候也会把铁炼出来。这种金属锭炼出来之后还需要再处理才能得到铜，不过如果矿里边含铜很少，可能直接炼出来铁了。 第二个因素仍旧来自青铜时代留下的**遗产。我国先民在青铜时代发明了一整套的陶范铸造技术，古人用这套技术平移过来之后就能够迅速拥有铸铁能力。秦汉时期古人把这些陶范技术直接平移过来铸铁，能铸成各种锅碗瓢盆、铁罐之类的铁器。目前我国发现的生铁制品，是公元前8世纪在山西曲沃天马—曲村遗址发现的两件铸铁器残片，以及江苏六合程桥出土的铁丸（公元前6世纪—5世纪）。到了春秋末年战国初期，更多的生铁冶炼制品出现了，分布的地点则是中原以及中原周边地区。 第三个因素属于社会因素，在古代，以生铁为基础的钢铁冶金技术体系工艺复杂，规模宏大，必须有强大的社会组织才能支撑，只有战国至秦汉时期开始形成并不断强化的大一统集权才能为这一技术体系提供充足的保障。 古代钢铁冶金技术体系 在生铁基础上古人后来建立了一整套早期的技术体系。古人制钢有两种方法，一种是从竖炉出来生铁之后，直接铸造成型，取其铸造的**率，然后把铸造的东西脱碳成钢，再后来就发展成把出炉的生铁直接炒炼，就像炒菜一样，使它脱碳成钢。生铁制品或铸铁制品有一种韧化技术，就是使里边的渗碳体发生一定的分解，从而改善产品的性能，这都是在铸造基础上进行处理的，所以铸造这个东西要比锻造成型效率高，做好了陶范，一炉铁水下来，一天就能够一次浇成几百个甚至几千把锤子之类的工具，而要使用手工锻造的话，可能一天也就只能打造一把锤子，效率的差距非常大。 从战国时期开始到东汉时期，中原地区以生铁为基础的钢铁冶金技术体系基本成形了。 接下来我们看一看一些特别的产品。生铁韧化也叫展性铸铁，它是在900摄氏度的稍高温度下较长时间的退火处理，生铁中的渗碳体分解成的石墨聚集成团絮状，得到了韧性铸铁。根据分解不同的形状又有不同的称呼，对铸件性能有所改变，不会像以前生铁铸件那么脆。这个技术是我国先民在公元前5世纪发明的，一直使用到公元9世纪以后，延续了1300多年，之后这个方法在中国就不太用了，采用了其他的制钢技术。而到了工业前后，西方又重新发明了这个技术。关于这个技术，现在也有一些出土文物，比如有出土的战国时代铁锄经过检测，里面石墨成球状，不过古人确实不知道这里边石墨变成了球状。 另一个技术是生铁固体脱碳，虽然生铁含碳量高，太脆，质量不好，但是生铁易于铸造。于是在生铁铸造成型之后，在高温下氧化气氛炉中退火，只要时间和温度控制合适，能够避免里边的石墨析出，使铸件脱碳成为钢或熟铁制品。比如洛阳水泥厂出土的铁锛，它里边还是原来生铁的组织，而表面已经脱碳成钢了，这个铁锛就具有某些钢的质量，用起来就非常好用了。所以铸造成型，用这个方法脱碳，既取铸造的**率，又取脱碳方法的高质量，这个非常巧妙的方法，也是古代中国独有的。 还有一项重大的技术就是炒钢技术。我们通过做的文物检测和分析一些文献，认为这个技术至迟在公元前2世纪就出现了，不过我们怀疑这个技术可能出现得更早。因为现在还有一些文献和文物的线索。这种技术是以液态生铁为原料在炒炼炉中进行搅拌翻炒，在这个过程中空气里的氧把铁水表面上的碳氧化成二氧化碳而脱除，碳含量逐渐减少，生铁就向钢的方向转移了。这样生产出来的钢就叫作炒钢，如果脱碳脱得多了那么出来的产品就是低碳钢甚至熟铁，再对其进行锻造，就能用来制作精良的兵器或者农具、工具。这个技术发展到后来，发展成联合化生产，也就是这边高炉刚炼出铁水，那边就直接进行炒钢了，不用再把生铁拿到别处去重新融化、浪费燃料和时间。这套工艺在明代宋英星的记载里就有了。不过文献记载我们还可以追溯更早，东汉于吉在《太平经》里有一段描写铸名剑莫邪的记载，其中就提到铁烧冶成水，然后就是良工万锻之。我们推测，这中间有个环节，如果不进行炒钢的话，后面的良工万锻是无法进行的。虽然这是一个间接记载，但是我们还可以通过出土文物来判断，炒钢技术是很早就出现了的，比如我们在临淄故城遗址中就发现了炒钢渣等等。 炒钢技术的出现，在世界历史上都是很重要的一件事情。英国17世纪开始发明了用生铁冶炼熟铁，后来用反射炉来炒，一直用到1930年左右，炒钢被称为是“震撼大地”的发明，近代工业中的一些基础内容，比如制钢等都是来源于此。炒钢中有一种非常有名的制品叫百炼钢，百炼钢不是一个单独的钢种，它早出现于公元前2世纪，是用炒钢甚至用熟铁折叠锻打形成的一种“宝刀”，百炼钢锻打之后，会成一层高碳一层低碳的结构，既有一定的柔韧度又非常锋利，是我国古代钢铁材料中质量高的产品。文物方面，有山东临沂出土的东汉三十炼环首钢刀，以及江苏徐州出土的东汉五十炼钢剑。关于这类产品的记载在三国以后就逐渐减少了，文献记载中曹操曾经在建安年间命有司制作“百辟钢刀”，其子曹植曾写《宝刀赋》。值得注意的是，百炼钢工艺对我国古代文化也产生了一定影响，比如成语中的千锤百炼、百炼成钢等等。百炼钢也曾传到国外，公元1世纪的罗马博物学家普林尼在其名著《自然史》中提到，虽然铁的种类很多，但没有一种能和中国的钢相媲美。 战国及秦汉时期钢铁技术的重大作用 刚才我们给大家介绍了中国古代建立在生铁之上的钢铁冶金技术体系，以及一些重要发明的实物及文献记载。这套钢铁冶金技术在战国至汉代这一时期起到过重大作用，促进了我国在这一时期的文明大发展。 战国时期冶铁技术已经非常发达，文献中有关于当时几大冶铁富豪的记载。当时各诸侯国诸如齐国、燕国、赵国、楚国、韩国等都有自己的炼铁中心，秦国在商鞅变法之后就开始设铁官，司马迁的先祖就担任过这个职务。陕西韩城至今还留有当年秦国冶铁的遗迹。 到了西汉武帝统治时期，文献记载全国设置了49处铁官，现在发现的是汉代冶铁遗址有36处，分布于中原内地及边疆地区，简而言之，我们现在有大钢铁厂的地方，其附近几乎都会有秦汉时期的钢铁冶炼遗迹，比如说邯钢、舞钢、莱钢等等附近都有，东北的鞍钢附近也有汉代的冶铁遗迹。从考古发现来看，汉代铁官实际上不止49家，我们后来发现内蒙古长城沿线还有**的冶铁遗址，这些可能是当年在当地屯垦的汉军搞的，司马迁可能没看过相关记录，或者这些地方是在司马迁去世之后形成的。河南郑州发现的河南郡一冶铁作坊，面积12万平方米，包括炉基2座，竖炉有效高度6米，容积50立方米，根据估算，日产生铁约1吨。另外汉代史料还记载了两次高炉事故。比如《汉书·五行志》就记载：“成帝河平二年（公元前27年）正月，沛郡铁官铸铁，铁不下，隆隆如雷声，又如鼓音，工十三人惊走，音止还，视地，地陷数尺，炉分为十，一炉中销铁散如流星，皆上去，与征和二年（公元前91年）同象。”这个记载是说当时化铁的高炉发生爆炸，13个伺候炉子的工人吓跑了。这也侧面证明当时高炉的运行是需要很多人力的。 在这个时期钢铁技术的一个作用，就是推动农业手工业的**铁器化。当时各地都开始出现铁农工具取代木石工具的现象。成书于战国时期的《管子》一书记载：“一农之事，必有一耜、一铫、一镰、一耨、一椎、一铚，然后成为农。一车必有一斤、一锯、一釭、一钻、一凿、一銶、一轲，然后成为车。一女必有一刀、一锥、一箴、一鉥，然后成为女。”这些生产工具指的全是铁工具。当时出现了重要的农业生产技术——牛耕，用牛拉着铁制大犁铧进行耕地，大大提高了农业效率。很多汉代画像石表现了这样的牛耕方式，辽宁辽阳出土的汉代铁质犁铧达到40厘米宽。铁制工具的推广还推动了当时的水利工程建设。战国至秦汉时期出现的众多**工程，比如都江堰、郑国渠、灵渠、鸿沟等等，其背后都有铁工具的贡献。 铁制农具的广泛使用和水利工程的修建，促使战国中晚期以后农业发生了重要变革。战国时期魏国李悝估计，一个农民耕种产出的粮食可够五人食用。《荀子》一书也谈到，“中农食七人”，《战国策》记载当时耕作的收获量大约是种子的10倍，而欧洲到了13世纪时候平均也只有3到5倍。 这个时期钢铁技术的第二个作用，就是推动兵器的**铁器化。以往青铜时代主要是青铜兵器，铁器时代到来后就开始**地铁器化。战国时代出土的铁兵器总量已经达到了同时期总兵器数量的52%，铁兵器的推广在战国时代的诸侯争霸以及秦统一战争中都发挥了重要作用。比如说当时的一种兵器“镶”，属于用好的钢铁制造的可攻可守的兵器,长度超过一米的钢制环首刀、剑更是威力强大的兵器。 钢铁技术的发展优势，在西汉武帝与匈奴的战争中充分表现。经过西汉初年60多年的休养生息，到了汉武帝时期经济和军事实力大大提升，汉武帝开始对匈奴展开大规模反击。当时汉军与匈奴交战，打仗的优势之一就是兵器。汉武帝之后的汉元帝时期，汉将陈汤率领部下千里奔袭北匈奴成功，斩杀郅支单于，陈汤回来之后向皇帝报告说，“夫胡兵五而当汉兵一，何者？兵刃朴钝，弓弩不利。今闻颇得汉巧，然犹三而当一”。陈汤说匈奴兵5人才能匹敌汉军1人，后来获得了一些汉朝技术得以改进，但是仍旧需要3人才能匹敌汉军1人。从考古发现来看，起初匈奴的刀剑大约是以鄂尔多斯青铜剑为代表的青铜兵器，不能超过60厘米上下，如果再想铸长，因为质地和工艺问题，就要折断了。后来匈奴也学会了冶铁制兵，但是效果也不是很好，刀剑的长度也就是60～70厘米，对比汉代铁制兵器还是有劣势的。 所以我们总结战国到汉代这一时期，我国出现的当时世界上**的生铁冶炼技术，以及建立在其基础之上的钢铁技术体系，可以说是中华民族历史上伟大的发明之一。这套钢铁冶金技术，以其相对较高的生产效率，为我国古代先民在农业、手工业、军事等等方面的发展都提供保障。 以上内容来自网络摘抄，如有侵权，联系删除，谢谢！

AURA  System直流电弧炉Chopper斩波器-迄今为止更加节能的解决方案 益处 ✿比传统的交流电弧炉和直流电弧炉方案有着更高的功率因数，全功率范围内均大于0.95， ✿不需要SVC补偿系统（电网功率有待验证）。 ✿不需要中压断路开关。 ✿减少维护量。 ✿降低电极消耗。 特征 ✿模块化设计实现了内置冗余。 ✿变压器配置高度模块化。 ✿不需要炉型变压器。 ✿不需要变压器有载分接开关。 ✿不需要备用变压器。 ✿不需要大型电抗器来控制闪变或电弧稳定性。 ✿成熟稳定的IGBT技术。 附加特征     AURA系统主要的功能及优势 ✿ 由于采用了多绕组变压器和二极管不控整流器，电网的电能质量完全符合     GB14549和IEEE519的标准要求。 ✿  电弧炉网侧功率因数可保障全功率范围内均大于0.95。 ✿  使用斩波器技术，不再需要对电网的线性干扰进行后处理，例如：电炉用      电+SVC，从源头上解决了干扰问题。 ✿ 与安装有SVC相比，AURA系统电气干扰方面得到了省去了SVC自身的能量     损耗与维护工作量，同时降低了PCC对短路容量的要求。 ✿ 整流变压器不需要任何有载分接开关，它具有较低的谐波应力和较低的谐     波系数。与传统交流电弧炉相比，变压器容量可以减小约20%左右。 ✿ AURA系统可以有效地对电网侧进行缓冲和平滑，隔离电炉电力消耗的影响     和非线性，并有效减少无需电抗器的电网侧闪变。 ✿ AURA系统结合了电源设备，大电流导体和电弧的特性，维持电弧的电流     恒定或功率恒定。 ✿ 实现快速的电弧电流控制，保持电弧稳定，这样有利于对电能以及电极消     耗的改善。 ✿ 输出电抗器集成在每个模块化单元中，并且可以直接连接到电极，因此不     需要超大型直流电抗器。 ✿ 选择110KV变电站就可以满足电弧炉的供电条件，而无需投资建设220KV     或更高等级变电站，可以大大节省系统整体投资成本。 关注参数     与传统交流系统相比，十年总运行成本降低了30%。     1200V—20KA模块，规格仅为5800×2400×1200mm,     24/48/54脉冲配置，     非常小的直流谐波电流（≤1-1.8%），      电流总谐波失真≤5%（24脉冲整流器），      斩波器控制频率大于1000Hz 交流电弧炉与直流电弧炉自身电气损耗      变压器、电抗器、短网、整流电源使用材质及生产装配工艺达到国标**技术的前提下，      经国内外多家科研院所测试检验数据为：       交流电弧炉；变压器、电抗器、短网、总损耗4%。       直流电弧炉；整流变压器、电抗器、整流电源、短网、总损耗5.0%。

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      矿热炉熔炼所对应的物料及产品应该有适合的炉型，矿热炉炉型的确定，是有理想的反应区功率密度，要根据不同物料的熔炼机理和物料平衡、热平衡计算来确定矿热炉熔池反应区的体积功率密度。一台矿热炉不可能适应每种物料的熔炼，而是根据物料选择相适应的矿热炉炉型。只有合理的炉型才能真正实现矿热炉冶炼过程中的平稳顺利。

1、 矿热炉新炉开炉时要进行柴烘炉和电烘炉，烘炉时要加入一定量的焦炭，等焦炭燃 烧挥发基本殆尽时加入少量的炉料，待炉料预热后再继续加料。 2、 炉料要少加勤加，但要实现埋弧冶炼，禁止炉料表面出现刺火。 3、 冶炼时炉料应缓慢塌陷，炉料表面应有自然火苗，如果无火苗或火苗无力，应在炉 料表面扎眼透气，避免出现空腔爆料。 4、 根据冶炼经验和估算熔池体积，冶炼一定时间后进行放铁、放渣。 5、 放铁、放渣时，矿热炉功率降低，放完铁渣后提升功率，提升功率时要平缓。 6、 重复以上步骤连续冶炼。

目前，铬矿内外盘价格保持稳中坚挺运行。春节快到，铬矿市场基本进入休市状态。回顾本年度铬矿市场基本保持平稳态势为主。而随着下游铬铁2月招标价格迅速拉涨对铬矿价格形成一定支撑，业内情绪高涨凸显延续至今日。在港口铬矿现货市场因工厂节前不再采购而归于平静，国外铬矿供应商亦因中国传统节日到来亦暂停报价。针对市场基本面变化情况，市场也未做出反应，观望节后下游合金市场走向为主流心态。

2月1日印度不锈钢制造业财政部长议会中提出的「2021年联邦预算」（以下简称该预算），批评重新打开中国企业向印度市场倾销其产品的闸门。该预算计划将非合金、合金和不锈钢这三个品类的半成品、板材和长材的进口关税调降至7.5％，取消截至2022年3月31日的废钢关税。 印度不锈钢发展协会认为暂时取消对不锈钢板材进口的反补贴税等于无意间向中国公司赠送礼包，这将严重打击不锈钢行业，而该行业已经承受了十多年的经济压力。对在印尼的中国公司而言，这意味著东盟自由贸易协定(ASEAN FTA)规定的免税进口产品将淹没印度市场。近年印度对印尼的进口激增，进口量从2017-2018年度的8601吨猛增至2018-2019年度的7万6102吨，甚至2019-2020年度的28万0575吨。这不仅会阻碍印度的生产，还将导致许多中小制造商沦落为贸易商。 印度政府削减包括不锈钢制品在内的多种钢铁产品的进口关税，还撤销了2016年至2019年期间采取的一些贸易补救措施，以阻止从中国进口廉价商品。在此之后，由于价格暴涨，用户端纷纷呼吁**该国的钢铁制造商，此举严重影响钢铁消费行业的盈利。 贸易救济总局（DGTR）徵收这些关税，阻止不符合WTO要求的商品出口到印度。工业界说，撤销该关税违背了印度自力更生的愿景。 印度政府一方面禁止中国的应用程序，另一方面又放松大宗贸易管制，这种贸易措施不仅有失公允，而且违背印度自力更生计划和5万亿美元的经济梦，这在很大程度上抵消了该预算对废品免税和增加基础设施支出的积极影响。 印度的不锈钢生产商提到印度不锈钢行业渴望推动「印度自力更生计划」，但允许从中国公司自由流动的补贴进口阻碍了印度制造，钢厂希望能公平竞争。 不锈钢占据印度钢铁总需求的3％，但该行业的三分之一以上由微小中型企业组成，很可能这些企业受到该预算的打击更大。

         矿热炉的动力指标一般分为电极截面功率密度、插入熔池内电极有效表面功率密度、炉底面积功率密度、熔池体积功率密度、极心圆面积功率密度（矿热炉反应区截面功率密度）和反应区体积功率密度。但以反应区体积功率密度更能代表矿热炉的熔炼特征，不管是什么炉型的矿热炉，它都是决定反应区温度和熔炼工艺过程的重要条件，选值不当时会引起熔炼过程失常。        如果反应区功率密度过高，会使熔体温度太高从而易产生沸腾，电极不能深插，电弧裸露及热效率降低，提取金属元素烧损严重。如果反应区功率密度过低，熔炼效率下降，会导致熔池温度降低，炉底上涨和出炉困难等。        综上所述，矿热炉熔炼所对应的物料及产品应该有适合的炉型，矿热炉炉型的确定，是有理想的反应区功率密度，要根据不同物料的熔炼机理和物料平衡、热平衡计算来确定矿热炉熔池反应区的体积功率密度。一台矿热炉不可能适应每种物料的熔炼，而是根据物料选择相适应的矿热炉炉型。只有合理的炉型才能真正实现矿热炉冶炼过程中的平稳顺利。

某不锈钢厂固废除尘灰处置方案   一、 将除尘灰预处理 1、 将含铁除尘灰加入一定量的粘接剂，搅拌均匀造球（球直径 40mm）,烘干后球团要有 较高的跌落强度，入炉水分不超过 5%。 2、 还原剂使用焦丁，固定碳不低于 83%的冶金焦，通过物料平衡计算配入一定量的焦 丁（粒度 10—30mm）,水分不超过 5%。 3、 熔剂成分含量尽可能要高，含硫磷低杂质少，入炉粒度 5—30mm。 4、 按照冶金配料计算将所有入炉炉料搅拌均匀方可入炉。 二、 冶炼操作技术 1、 矿热炉新炉开炉时要进行柴烘炉和电烘炉，烘炉时要加入一定量的焦炭，等焦炭燃 烧挥发基本殆尽时加入少量的炉料，待炉料预热后再继续加料。 2、 炉料要少加勤加，但要实现埋弧冶炼，禁止炉料表面出现刺火。 3、 冶炼时炉料应缓慢塌陷，炉料表面应有自然火苗，如果无火苗或火苗无力，应在炉 料表面扎眼透气，避免出现空腔爆料。 4、 根据冶炼经验和估算熔池体积，冶炼一定时间后进行放铁、放渣。 5、 放铁、放渣时，矿热炉功率降低，放完铁渣后提升功率，提升功率时要平缓。 6、 重复以上步骤连续冶炼。 三、将弃渣进行矿棉渣型成分调整 1、耐碱，高强的柔软性矿棉成分 在熔融矿渣中加含钛物质，如钛矿渣，钛矿石，硅石，天然石等成分的调整材料， 调整成分，熔融脱泡，得到一次溶液，然后引入控温炉中，二次熔融，均化，再 脱泡，得到具有下列组成的二次熔融液，进行纤维化，由于它具有特定的化学组 成，耐碱性好，抗拉强度高，富有柔软性。 SiO₂ 35---55% TiO₂ 10---25% AI₂O₃ 5---15% MgO 5—15% CaO 20---35% 其它 0---10% 2、耐碱的高柔性矿棉成分 在熔融矿渣中加入镍铁矿渣，氢氧化镁，硅石，天然石等组成的成分调整材料， 同样按上述方法得到具有下列组成的二次熔融液，由于它具有特定的化学组成， 耐碱性好，极富有柔软性。 SiO₂ 35---55% AI₂O₃ 5---15% MgO 10---25% CaO 20---35% 其它 0---10% 3、纤维细的高强矿棉成分 在熔融矿渣中，加入硅锰铁矿渣，氧化锰，硅石，天然石组成的成分调整材料， 按上述方法得到具有下列组成的二次熔融液，进行纤维化，由于它具有特定的化 学组成，纤维细，强度高。 SIO₂ 35---55%