话说旧时平炉炼钢

阿魏

钢是由铁、碳和其它元素组成的形变合金。钢和生铁的区别在于含碳量。含碳量等于或大于2%是生铁；含碳量小于2%是钢。炼钢就是将生铁中的碳、磷、硫等元素氧化掉，变为所需成分的钢。

现代炼钢方法有三种，即氧气顶吹转炉炼钢、电弧炉炼钢以及平炉炼钢。平炉炼钢曾在20 世纪中期为主流，后因周期长、能耗高(消耗重油）、污染环境等因素，自21 世纪被淘汰，由转炉和电炉全面取代。

回忆平炉，其世界第一座平炉建于1864年的法国。法国有一人叫马丁，利用蓄热室的火焰炉，用废钢、生铁成功地炼出了钢液，创建了平炉炼钢法。1890年，上海有个“江南机器制造总局”（江南造船厂的前身）建造了3吨和15吨两座平炉，这是中国最早的平炉。新中国建后，曾拥有平炉67座，其中上海有4座，原上钢一厂2座、原上钢三厂2座。2000年前，全国平炉均停炉遭淘汰。

法国人马丁发明平炉

上海第一钢铁厂（上钢一厂）厂门

一炼钢厂，原平炉车间

自1977年，我在上钢一厂平炉车间工作了21年，干过熔铁工、炉前工，亦做过广播员、材料员。平炉在我身上定格了意境、在心里立住了精神。

图第二排右一是我。

平炉炼钢分冶炼、铸锭两部分。

平炉冶炼，其程序分补炉、装冷料、兑铁液、熔化、初炼、精炼、脱氧放钢。

上一炉钢放完了，炉子前后墙及边坡被钢渣侵蚀，有凹坑，须用压缩空气管吹扫，再用补炉机投掷熟白云石或镁砂修补，这项操作称之“补炉”。补炉由护炉员负责，操作要求是快速、薄补。

装冷料是向平炉炉内加入铁矿石、废钢及石灰。加料前，需对炉料配料。配料俗称“配熔毕碳”，意思是依据各种废钢和铁液的数量，计算出铁矿石和石灰的加入量，目的是炉内熔清后有符合规定的含碳量。配碳是炼好钢的第一步，因冶炼钢种要求不同，每炉钢的熔毕碳亦不同。炼钢操作证明，熔毕碳高于规定范围（俗称硬熔）或低于规定范围（俗称软熔）都会给后期操作造成困难，此项工作由技术员负责。

配料后装冷料。平炉有宽阔的冷料场，场内上有行车，下有“小火车”。行车，专业名称叫桥式起重机，它用电磁吸铁盘吸废钢装入料斗。“小火车”是由内燃机牵引的一节节平板车。料场有石灰仓，有废钢堆场。废钢有轻废钢重废钢，轻废钢，指压块、钢板切边、铁皮、线材、浇注留下汤道件等。所谓“压块”是收购来的，是由车屑、铁皮经过机械压制加工成一定尺寸的块状物。重废钢是大型的废钢坯、废钢锭及渣钢。

装料工人在行车驾驶员配合下，把各种料斗装在平板上，由小火车牵到炉前。加料由加料机驾驶员负责。加料次序是铁矿石→石灰（石灰石）→废钢。废钢加入的次序是：压块→轻废钢→重废钢→渣钢。加料工作有炉长（俗称“炼钢工”）、热工助手及驾驶员共同完成。炼钢工指挥加料；驾驶员操纵加料机加料，热工助手操作启闭炉门，控制温度、油量、蒸汽和氧气；加料要高温快装、铺平散开，使料分层烧透。我们平炉有位女加料机驾驶员，驾驶技艺超群。

平炉废钢料场

加料机装压块入炉

工人将重废钢装入小火车平台

驾驶员驾驶加料机加料

启闭炉门助手在操作

炉内加完冷料，须预热10分钟，再兑铁液。平炉后墙设兑铁水口及铁液糟。兑铁液的行车驾驶员，用行车的主钩和副钩，将装铁液的包，倾入糟里，流入炉内。兑铁液的速度不能过慢过快，过慢，铁液包里铁液受冻，难兑；过快，铁液会在槽內溅出，造成设备及人身事故。故操纵兑铁液的速度是行车驾驶员的一个技能。

兑完铁液，炉内开始熔化。先废钢熔化，废钢表面被铁水渗碳，由固态化液态；后铁矿石熔化，铁矿石的成份是氧化铁，熔化析出气态氧，与铁水中各元素作用而生成各种氧化物；再是石灰石的溶解，石灰石能使熔池活跃沸腾，排除有害气体和夹杂。熔化操作要求是大量放渣、提前造渣、拉制好热工、快速熔化，使之熔清。

化铁炉出铁液

准备兑铁液

兑铁液

放渣

针对熔清出现硬熔、软溶，炼钢工会采取适当措施。遇硬熔，向熔池吹氧，加入适量铁皮或小粒矿石，增加炉渣的氧化能力；遇软熔，补兑铁水增碳。平炉钢液熔清，炉内的含碳量高于钢种所规定的含碳量，须在炉内追加铁矿石，用矿石沸腾来加速氧化去碳，同时也去除其他有害元素。加矿矿石沸腾称为“初炼”。

平炉精炼，俗称纯沸腾。纯沸腾有规定时间，有规定含碳量，有规定的含硫量，有规定的钢液温度。经验丰富的炼钢工，判别钢液纯沸腾的好坏，看炉渣活跌度。沸腾好的炉渣，气泡小、园、匀、密。纯沸腾须保持熔池钢渣自由沸腾，并不允加任何料。平炉技术操作规程规定：管、绳、带钢及合金钢的纯沸腾时间为40~80分钟，其他钢种的纯沸腾时间不小于30分钟。精炼期钢液成分的控制主要指的是对钢液中的碳、硫、磷的控制。钢液中的碳的控制，称为“降碳速度控制”，亦叫“跌碳趋势”。钢液中的磷的控制，称“去磷”。磷，在钢中是有害元素。钢中磷高，会引起钢的冷脆。钢液中的硫的控制，俗称“脱硫”。硫和磷一样，在钢中也是有害元素。硫高使钢坯在加热时产生“热脆”，是钢中“白蚁”。

当炉内钢液中碳、硫、磷等元素以及温度均达到钢种所要求即可进行脱氧。氧在钢中是有害元素，通常把降低钢中氧含量的操作，称为“脱氧”。脱氧就是在炉内、盛钢桶内加入“脱氧剂”即锰铁、硅锰、铝锭等。脱氧剂的加入量，关系到节约合金和保证所炼钢种成分合格，故精心计算脱氧剂加入数量，是炼钢工、技术员工作中的重要一环。脱氧时，熔池停止沸腾。在完成脱氧剂加入的次序、数量后，稍许停留数分钟时间，则用氧气管烧开出钢口，令钢液涌入盛钢桶，此刻称“放钢”。

送试样，备初炼

送样工

平炉处于精炼即纯沸腾

送合金准备脱氧

放钢

放完钢，处理钢孔及钢液糟

接下说铸锭。铸锭是指将冶炼好的钢液浇于钢模，使之凝固成锭。平炉铸锭是指钢水出炉进入盛钢桶，后由盛钢桶浇注钢模成锭。铸锭操作程序由砌平板、列模、铸锭(也称浇钢）、精整处理。

砌平板，亦称平板工，负责浇注前手工砌筑平板模具‌。在铸铁板槽(俗称平板）里，操作工用耐火砖、玻璃水和耐火泥，手工砌出进、出钢水口的浇铸通道（约 89 块砖），耗时约 45 分钟，要求把汤道砖砌得精细严密，否则会发生漏钢事故，影响浇铸质量。平板工很辛苦，穿戴白色的厚重隔热服，蹲在大于120℃的浇注坑，仅靠鼓风机散热，热量把鞋底融化。以前我们班里有位平板操作能手，叫鄢开树，砌平板的速度、质量双杰。

‌ 列模工，通常指‌整模脱模工‌，围绕钢锭模工作。首先准备钢锭模‌，检查有没有裂纹、变形，刷好涂料，准备好底盘、保温帽这些配套件，保证模子能正常使用。然后在行车工配合下‌开始列模，俗称“排模”，把钢锭模排列在平板上。接着配合浇铸‌进行压盖、封顶，防止钢水跑冒。钢锭冷却凝固后，负责脱模，再把模子清理。列模工是在高温、粉尘的环境里干活，体力消耗大，属于比较辛苦的岗位。‌我们曾有行车工与列模工配合操作比赛获冶金行业第一名。

铸锭工，是负责把钢水浇铸成钢锭的岗位，是炼钢的最后一道工序。浇注前，检查置盛钢桶的地铸车，检查清理钢锭模、保温帽、盛钢桶的底板，镶砌流钢砖，烘烤盛钢桶。炉前放钢前，指挥行车把盛钢桶置在地铸车，将地铸车行至出钢口。浇铸时，操作水口控制钢水流量，按工艺要求把钢水注入钢锭模，注意注温和注速，保持注流饱满，减少氧化。

‌铸锭是炼钢各工序里‌最重要的环节‌，俗话说“三分炼七分铸”，浇钢对质量影响是决定性的，操作偏差会把合格钢水铸成废品，所以必须认真负责，严格把关。

精整处理工，负责‌检查并清除钢锭表面缺陷、判定钢锭质量‌的工种，是整个炼钢流程里的把关环节。‌‌

浇铸后，钢锭表面会有裂纹、重接、夹渣、结疤、表面气泡及深度麻点等缺陷，必须用手工或设备清除干净。清除方法有火焰清理，适合低碳钢大面积浅缺陷；有‌风铲铲削‌，适合处理可见裂纹气孔；‌砂轮修磨‌，适合所有钢种。精整合格的钢锭检尺、检斤入库，缺陷太深或太严重的直接判废。‌‌

平炉浇钢

地铸车内盛钢桶注锭

平板工砌平板

列模工列钢锭模

钢锭模凝固后，列模工脱模

最后述一下平炉化验分析。

平炉炼钢化验分析主要是指钢铁中的碳、硫、锰、磷、硅分析，当然还有如铬、镍、铜元素分析，其他合金如钛、钼等分析罕见。

平炉钢的元素分析方法常有这样三种: 一是碳硫含量分析，用气体容量法(俗称燃烧法）。此法属于碳（和硫）定量分析专用方法。其原理是将试样在氧气流中燃烧，生成气体氧化物，在一定压力下，气体氧化物吸收红外线的能量与其浓度成正比，因此测出氧化物气体流经红外吸收器前后的能量变化，则可计算出含碳硫量。二是锰含量分析，用滴定分析法。将已知准确浓度的试剂溶液（标准溶液）滴加到被测锰溶液中，直到所加的试剂与被测锰按化学计量定量反应完为止，化学分析仪器根据所用试剂溶液的体积和浓度计算被测锰的含量。三是铬、镍、铜元素分析，用发射光谱法。元素在受到热或电激发时，会由基态跃迁到激发态，而激发态会自发地返回到基态。在由激发态返回到基态的过程中，会释放每种元素的特征谱线，根据特征谱线的强度可以测定出其含量。

依据分析方法，平炉化验室设置了碳硫分析岗位、锰分析岗位、光谱分析岗位。三种岗位数碳硫分析岗位最重要。当平炉冶炼处于精炼即纯沸腾后期，炉内跌碳速度快，碳样准确迅速报出十分重要。资深的碳硫化验员，从接样、轧碎、秤量、入试管、燃烧气化、目测、计算、数据报出，仅不足3分钟。数据报出对炼钢工后续的操作至关重要，炼钢工根据数据，及时调整操作方法，确保生产符合计划质量要求的钢。此时化验员就像炼钢过程中的“眼睛”，他们的精准分析为炼钢的质量控制提供了有力的保障。有些半年、三个月不放非计划钢的炼钢工，其背后有一个技艺高超的质深碳硫化验员配合。

平炉化验室

化验工在操作

各种化学仪器和器具