电炉炼钢概述民国12年（1923年），江南造船所因生产小铸钢件需要，在所属铸铁厂设置1吨小电炉1座，先后炼钢41炉，至民国14年，一江之隔的和兴钢铁厂2座平炉建成投产，部分钢水浇成铸钢件，质优价廉，江南造船所即改向和兴厂定购铸钢件而停止了自身的电炉炼钢。民国23年和民国24年，大鑫钢铁工厂先后建造2座1吨电炉，生产铸钢件。抗日战争期间，2座电炉即落入日商之手，继续生产铸钢件。“太平洋战争”爆发后，日商经营和控制的亚细亚钢业厂、大陆铁厂（原大隆机器厂）、丰田汽车修理厂建立了1座1.5吨电炉和3座3吨电炉，生产炮弹壳和其他军用铸钢件。抗日胜利后，这些电炉陆续复产，仍然生产铸钢件，至民国37年底又告停产。1949年5月上海解放时，旧中国留下的3吨以下电炉共7座，合计公称容量共12.8吨。解放后上海的电炉炼钢，分别由钢铁行业和机械行业拥有的炼钢电炉所组成。电炉钢的产量，前者占80%，以生产钢锭为主，后者占20%，以生产铸钢件为主。在机械行业进行电炉炼钢的有关企业，有上海汽轮机厂、上海重型机器厂、中华冶金厂、大隆机器厂、汽车拖拉机配件厂、上海铸钢厂、八一铸钢厂、新华铸钢厂、力生铸钢厂、上海铸锻厂等；还有造船工业中的江南造船厂、沪东造船厂等。在这两大行业中电炉炼钢的兴起和发展，主要是为了适应机械制造和造船事业发展的需要，从1950年至1957年，冶炼的钢水除用以浇注中小型铸钢件外，还浇成部分钢锭供加工锻钢件用。1958年后，除确保生产所需的铸钢件、锻钢坯外，还浇成了钢锭供钢铁企业加工钢材之用。1979年后，3吨以下的小炉座基本被淘汰，代之以510吨炉，特别是上海重型机器厂分别将原10吨和20吨电炉更新为具有电磁搅拌、全液压传动的30吨和40吨电炉，并以精炼炉相配合，扩大了电炉容量和提高了钢质，为生产大型铸钢件和锻钢件奠定了基础。生产的铸钢件，除供应上海外，还承接全国各地的铸钢件生产任务。部分厂还利用扩大了的电炉冶炼能力浇铸钢锭，向钢铁厂换取钢材。钢铁行业的电炉炼钢，从“三年恢复”到“一五”时期，仅有上海机修总厂（前身是亚细亚钢铁厂）3吨以下的小电炉炼钢，同样是为了生产铸钢件的需要。进入“二五”时期后，电炉炼钢开始从三个方面发生转变。一是量的转变，上钢五厂建立了第一和第二炼钢车间，进行电炉炼钢；上海钢铁研究所亦建立了电炉炼钢车间；上钢三厂分别建立了电炉车间和铸钢车间。1960年与1957年相比，电炉钢产量从1.78万吨增至36.20万吨。20世纪90年代初，随着100吨超高功率大电炉在上钢三厂、五厂的建立，电炉钢的年产量增至80万至90万吨之间。二是质的转变，从单一的普碳钢向主要冶炼优质钢、不锈钢、合金钢、特殊钢转变。三是从生产铸钢件、铸钢轧辊向主要生产钢锭、连铸坯转变。20世纪90年代，电炉钢年产量已冲破90万吨。1998年，上海钢铁工业年产电炉钢103.97万吨。第一章冶炼解放后，上海钢铁工业的电炉炼钢，通过革新、改造、引进，装备和工艺不断发生变化，炼钢电炉从解放初的2座3吨以下小电炉，逐步发展为20世纪90年代从国外引进百吨超高功率大电炉；炼钢工艺亦从原来手工作业等传统工艺发展为二次精炼等现代化工艺，使冶炼的钢种从单纯的普碳钢发展为生产不锈钢、合金钢、高温合金、精密合金等优质钢和特殊用钢。第一节炉座 一、增建扩容解放初，亚细亚钢铁厂拥有1座1.5吨、1座3吨小电炉，冶炼的钢水全部浇注铸钢件。至1957年，上海钢铁系统的电炉钢产量总共1.78万吨，远远落后于转炉的33.23万吨和平炉的14.06万吨。从1958年起，为了适应国家社会主义建设和发展尖端科学技术的需要，开始了发展电炉钢生产的进程，新建上钢五厂、上海钢铁研究所、八五钢厂，扩建上钢三厂，相继建立起6个电炉炼钢车间。上钢一厂为了自产小型铸钢件，上钢二厂为了生产合金钢丝的需要，亦分别建立了炼钢小电炉；上海冶金机修总厂，为了生产铸钢轧辊的需要，增建1座电炉。通过增建、扩容，至1978年止，炼钢电炉已发展为32座，其中0.5吨炉两座、1.5吨炉5座、3吨炉9座、5吨炉10座、10吨炉6座，当年产钢84.45万吨。改革开放后，炼钢电炉向现代化和大型化发展，1980年，上钢五厂将3座10吨电炉改建为2座30吨电炉；1987年，上钢三厂将1座5吨电炉改建为20吨电炉。迈出这一步后，1993年上钢三厂和上钢五厂都开始动建现代化的100吨超高功率大电炉（三厂2座、五厂1座），三厂的大电炉是为了发展宽中、厚板的需要，五厂的大电炉则是为了配合年产30万吨合金钢棒材的生产。19581970年，通过增建炉座，电炉钢的年产量由3.5万吨增至46万吨。为了进一步挖掘生产潜力，上钢三厂、五厂等单位开始采用扩大炉容量的办法来提高产量。1971年，上钢五厂一电炉车间采纳机修工长李阿兴和设备组长胡持曾的建议，将4座直径分别为28003300毫米的电炉炉壳统一放大至3400毫米；1973年，该厂二电炉车间亦将6座电炉进行改造，电炉炉壳直径从3800毫米放大到4060毫米。同年11月，上钢三厂电炉车间将4座电炉炉壳直径由3600毫米放大到3800毫米，后又将铸钢车间的电炉炉壳直径由3370毫米放大到3800毫米。1974年，上钢五厂一电炉车间将电炉炉壳直径再次放大到3700毫米。随着炉容量增加和炉产量提高，变压器容量已难以与之适应，上海机修总厂发挥自制变压器的优势，将3座电炉用的变压器由5250千伏安换成8200千伏安。上钢五厂和上钢三厂等单位，也相继更换电炉用的变压器，使之与炉容量扩大后的情况相适应。至1983年止，各厂电炉所用的变压器共更换19台。1984年，电炉钢产量已达99.2万吨。二、改革装置电极装置炼钢电炉所用的电极，20世纪50年代为碳素电极，生产电极的上海碳素厂建立初期，产品的质量较低，使用时常发生电极折断，影响了炼钢生产。60年代初，上海机修总厂革新成功水冷电极结构，降低了上下2支电极接缝处温度，减少断电极事故的发生。1965年开始，炼钢电炉用上了上海碳素厂生产的石墨电极，质量大大提高，断电极的状况基本获得解决。各电炉使用的电极夹持装置，分别采用弹簧顶紧、抱箍拉紧、斜楔打入夹紧等结构，都存在电极与夹具接触不良问题，电极在上升下插时往往造成电极脱落，影响生产，浪费电力。1963年，上钢五厂改用气动夹紧装置，避免了因装置不良而发生事故。应用成功后，迅即在上海机修总厂等单位推广。1972年，上钢五厂进一步改用直顶式双活塞气缸夹紧装置，效果更佳。这一成果，在冶金系统大多数炼钢电炉中获得推广。电极升降调节初用手工操纵，操作频繁，稍一不慎，就会折断电极。1965年4月，上钢三厂改用可控硅直流调节器；1971年，上钢五厂又作进一步改进，对减轻操作工劳动强度和加快电极升降速度，都起到良好的作用。19841986年，上海冶金机修总厂经反复试验，应用交流调速获得成功；1987年12月，上钢三厂开始使用双绕组交流调节器，调节快，报警反应灵敏，防止了电极折断，提高了有效作业率。1990年，上钢五厂进一步改用电极升降自动控制系统，并将原用传动钢丝绳改为齿轮齿条，对确保正常冶炼和节能都取得了较好的效果。水冷炉壁20世纪5060年代，电炉炉衬均用人工整体捣筑而成，劳动艰苦，手工捣筑密度不一，影响炉龄提高。19711972年，上钢二厂和上钢五厂分别用机制沥青镁砂砖砌筑炉壁，提高了炉壁的质量，减轻了劳动强度，仅上钢五厂二电炉车间的砌炉衬工人即由原70人减至20余人。1977年3月，上钢三厂以铸钢车间副主任、工程师冯寿灏为主与上海机械学院合作，经反复试验，研制成水冷挂渣炉壁，经7个炉役期试验，平均炉龄达131炉，后进一步创造出1个炉役期达369炉的国内新纪录，1981年，获国家经委颁发的冶金技术改进三等奖。第二节改进工艺 一、布料19491952年，上海的电炉炼钢，设备并无变化，只是几座旧中国时期留下的小电炉，由于国民经济恢复的需要，国家要求在不增加投资和不增设备的条件下增加产量。1951年，亚细亚钢铁厂电炉炉前组长王林福研究改进布料，以达到增产的目的。通过反复试验，将原来轻、重料废钢混合布料，改变为将难以熔化的重废钢布于电极下方的电弧作用区域内，加速了熔化过程，使每炉钢的冶炼时间由246分钟缩短为188分钟，起到了增产又节电的作用，在行业内誉为“王林福操作法”。1956年，王林福获得全国劳动模范称号。1958年，受“大跃进”影响，各地收集和送往钢厂的废钢质量下降，影响了电炉炼钢。各电炉车间为了确保钢水的质量，冶炼时需反复造渣去除杂质，增加了冶炼的难度，影响了产量。上钢五厂刚访苏归来的二号电炉炉长黄能兴，学习国外经验，改变布料程序，将造渣料先铺于炉底，再装入废钢冶炼，缓解了反复造渣的矛盾，有利于炼钢的正常进行，这一方法迅即在行业中推广。1959年，黄能兴又创造多装快炼法，提高了产量。当年，黄被授予全国先进生产者称号。出席了全国群英会。二、助熔20世纪60年代，受当时世界转炉氧气炼钢的启迪，电炉炼钢亦开始试验吹氧助熔、氧化。19601961年进行小规模试验。当时，上钢五厂和上钢三厂均无制氧机，所需的氧气靠上海氧气厂供应的瓶装氧气，取得成效后，上钢五厂建立了一套1500立方米制氧机，上钢三厂建立了一套150立方米制氧机，改瓶装氧为管道通氧助熔，电炉炉产量上钢五厂从10.69吨增至14.73吨，上钢三厂从6.54吨增至9.62吨。后上钢三厂和上钢五厂分别建立了制氧车间，确保了电炉炼钢生产进一步发展的需要。上钢三厂、五厂电炉车间创建初期，在冶炼的氧化期，仍沿用传统的矿石氧化法，采取冶炼中途加入铁矿石使熔化后的钢液氧化，降低了炉温，增加了电耗。自制氧车间建立后，即逐步改用以吹氧代替部分矿石，既缩短氧化期，又节约电耗。吨钢电耗，上钢五厂从700多千瓦时降至500多千瓦时，上钢三厂从700多千瓦时降至600多千瓦时。1990年，上钢五厂在新建30吨电炉上安装了煤气烧嘴，使原来的吹氧助熔进一步发展为煤气氧气助熔。三、快速分析上钢三厂、五厂电炉炼钢过程中所进行的炉前化学分析，由于手段落后，每作一组试样分析，长期停留在1520分钟，对熔化期及时进入氧化期产生了影响，虽作过一些革新试验，都未获得根本性的进展。1981年，上钢五厂耗资250万元，从英、法、美三国购进直读光谱仪和快速分析仪，以及国产和自制的风动送样、快速制样、电传数据等设备，建立起具有现代化水平的炉前分析中心站，使化学分析的时间缩短至34分钟，促进了冶炼的进程。全年增产5650吨，节电296万千瓦时。1985年，上钢三厂亦建成炉前分析中心站。启用后，每炉钢的冶炼时间由226分钟降至211分钟，吨钢电耗从598千瓦时降至586千瓦时。四、强化还原在20世纪50年代，电炉炼钢进入还原期以后，仍采用扩散脱氧和白渣还原的传统工艺，速度慢，持续时间长。1960年初，上钢五厂开始改进电炉炼钢的脱氧工艺，在还原期加入电石，加快脱氧速度。60年代中期，又在渣料中加入废淌道砖，进一步加快了脱氧速度。1978年，上钢三厂丁前盛等人设计了半酸性渣同炉渣洗的快速还原新工艺，使每炉钢的冶炼时间缩短2030分钟，吨钢电耗降低3040千瓦时。该工艺于1979年获上海市冶金局技术改进三等奖。这一新工艺被应用于碳素结构钢和部分低合金钢的冶炼。1979年，该厂以工程师田定宇为主与上海机械学院共同研制成SGDF型喷粉罐，用氩气为载流气体向炉内喷射合金粉，试验强化还原获得成功，并推广于大生产，还原时间缩短1020分钟，吨钢节电2040千瓦时，1982年获上海市重大科技成果二等奖。第三节二次精炼 一、炉外处理真空处理1958年，上海钢铁研究所将国内尚在进行小型试验的真空处理新工艺、新技术引入所内的电炉炼钢，以降低钢水中的有害气体含量，提高钢的