现代钢铁冶金课件(工程硕士).ppt
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现代钢铁冶金学江苏大学2008,目录一、现代钢铁工业的现状及发展二、现代钢铁冶金工程三、现代钢铁冶金工业主要生产流程的演进和竞争四、现代钢铁材料研究现状及发展趋势五、现代冶金新工艺新方法,一、现代钢铁工业的现状及发展,1.1钢铁工业现状综述人类历史上从铁器时代开始，钢铁就是制作兵器和生产、生活工具的主要材料。
这是由于地壳中铁的资源丰富，约占地壳总资源的5%；铁矿石中铁主要以氧化物和碳酸化合物形式存在，因铁与氧亲和力不很强，较容易被还原制取，生产成本较低；铁碳合金有较优良的性能。
（1）世界钢铁工业发展概述20世纪产业革命以后，钢铁工业得到了蓬勃发展，其发展的主要标志是钢材的社会消费量得到了空前迅速的增长。
1900年全球粗钢产量约为3000万吨/年，到2006年全球粗钢产量约为12亿吨/年，是1900年产量的40倍，如图所示。
图1十九世纪中叶以来冶金理论、技术及钢产量的发展,50年代以前，对钢铁工业发展影响较大的是两次世界大战，每次战争的硝烟一起，世界钢产量就呈下降的趋势，特别是在第一次世界大战后，爆发了世界性的资本主义经济危机，钢产量大幅下降。
二战结束后，世界钢产量迅速增长。
50年代以后，随着氧气转炉与连铸技术的开发与逐步推广应用，世界钢铁工业发生了翻天覆地的变化，这一时期的增长速度相当惊人。
70年代后期发生了第一次石油危机，石油价格上涨，随后又爆发了第二次石油危机。
两次石油危机都造成世界钢铁产量下降，19871996年出现了十年徘徊，世界粗钢产量在7.5亿吨左右波动，产生这一现实的背景是：
1）工业发达国家钢铁产量已达到社会所需的饱和值，日本人均钢材消费量已达680kg/a，美国已达660kg/a。
2）两次石油危机造成能源短缺，钢铁工业必须降低能耗才能盈利，这促使钢铁工业流程、工艺进一步革新，传统流程钢铁企业处于萎缩状态。
3）90年代世界格局发生变化，冷战时期军备竞争告一段落，出现”和平与发展”的新阶段，高新技术发展要求钢铁工业从产量型向质量型转化。
4）有色金属及合金、陶瓷材料、塑料、复合材料的发展与钢铁产品展开激烈的竞争。
20世纪70年代以前，以美国、日本为代表的西方发达国家钢铁产量和消费量持续增长。
而20世纪90年代中期以来，由于中国等发展中国家的迅速崛起，导致世界钢铁生产的重心发生转移，而且以中国为代表的新兴国家一直引领世界钢铁生产的潮流。
我国1996年钢产量超过1亿吨，而且发展迅猛，2007年钢产量达到4.8亿吨。
去年全球粗钢产量达到13多亿吨。
与此同时，进入20世纪90年代，由于高新技术进入钢铁工业，出现了一系列令人瞩目的新动向。
当今世界各国都在运用材料科学设计工艺和测试技术方面的最新成果，使传统材料不断改进性能，新型金属材料不断涌现，尤其在高性能结构材料和优异功能的钢铁材料方面取得重大进展。
经过长期不懈的努力，钢铁材料科学和工艺技术已取得了巨大的进步，用于生产高洁净度和高均匀度钢材的冶炼技术不断进步；通过微合金化、控轧控冷、超细晶粒组织控制等可以进一步提高钢铁材料性能；与此同时，已开始采用微观理论与计算机模拟技术相结合的方法指导钢铁材料的设计和开发。
归纳当前钢铁材料精采纷呈的理论和技术的发展，人们不难得出一个结论：
基于当前的理论和技术发展，钢铁材料本身在21世纪还会发生重要的变革，最终将会导致钢铁材料的性能显著提高，并将对整个社会发展起巨大的推动作用。
目前，国际上新一代钢铁材料的研究非常活跃，日本、韩国和欧洲多国均投巨资开展研究，并已取得了重大进展。
我国新一代钢铁材料的研究起步虽然稍晚，但势头很好，前景可期。
新一代钢铁材料的特征是超细晶、高洁净、高均匀性。
日本钢铁界及日本国家金属研究院首先于1997年出台了超级钢研究工程（STX-21）项目，日本通产省也宣布了为期5年的的”超级金属”计划，从事铁基材料显微组织控制技术的研究，围绕着把晶粒尺寸控制在微米级的技术开展工作。
该项目的最终目标是确立一种具有均匀的多相组织，晶粒直径在1m以下，板厚在1mm以上的超细晶粒组织钢的生产技术。
随后国际上又有类似的3项新研究项目启动，1998年3月，在国际钢铁协会（IISI）主持下，由欧洲和北美多家钢厂和汽车厂联合的”超轻钢车身”项目出笼（ULSAB）；韩国也启动”21世纪高性能结构钢发展”10年项目；1998年10月我国在”九七三”项目中批准了新一代钢铁材料的重大基础研究项目。
由超级钢思路发展形成”超细晶粒钢”得到美国等发达国家响应，2001年欧共体以CRM（比利时Liege的冶金研究中心），CSM（罗马的材料发展中心），BFI（德国钢铁制造者协会的研发机构）及MEFOS（瑞典研发机构）为主的同一目的的项目也已启动。
由此全球性的先进钢铁结构材料研发工作蓬勃开展。
总结近年来钢铁产业的发展状况可知，发达国家和发展中国家采取的是不同的思路。
发达国家的研究重点是突破传统材料的性能，西方发达国家这些年来钢铁产量变化不大，甚至有所减少，但在新型超级钢种的研究和有关制备技术开发方面不断投入大量的人力物力，新成果不断涌现，因此钢铁工业仍然是一个充满活力的产业。
新材料是高新技术的基础，而优质合金钢和超级合金在新材料中占据相当比重。
1990年欧共体先进材料计划84个重点项目中，优质合金钢和铁基超级合金经费占45%。
以切削刀具为例，高速钢刀具在刀具总销售额中占67%，硬质合金刀具占28.5%，各类陶瓷刀具仅占0.5%。
可以说钢铁材料在未来的竞争中仍具有很强的竞争力。
日本、韩国、中国也相继制定了超级钢新材料的研究开发规划。
与此同时，以薄板坯连铸、薄带连铸技术为代表的新工艺新技术的出现并取得了良好的业绩，再次推动了钢铁工业的大发展。
（2）中国钢铁工业发展概述1）我国钢铁业所处的市场环境使我国钢铁工业经济运行的总体形势不太乐观未来我国钢铁行业的环境将取决于以下三大因素：
一是国家继续实行积极的财政政策；二是国际经济增长；三是世界生产基地向中国大陆转移和跨国公司在中国采购。
该三大因素有利有弊，会使我国钢铁工业经济运行的总体形势不太乐观。
尽管许多跨国公司把中国纳入其全球生产和采购链，将本土或其它地方的生产部门转移到中国来的同时，还加大在中国的采购力度，从而增加中国的钢材消费；但是，国内钢铁企业的规模仍在不断扩大，总产能急剧放大，并将在今后几年达到极点，产能增幅水平已经超过了钢材的需求增幅水平。
因此，从供需矛盾看，今后我国钢铁行业供过于求的状况具有长期性，钢材价格调整的压力将不易改变。
此外，钢铁行业的上游产业（如铁矿石、煤炭、原油等）价格不断上涨，会进一步增加钢铁产品的生产成本；而下游行业（如汽车、家电等）侃价能力也在逐步增强，给钢铁产品的价格造成压力。
面临上下游行业的双向挤压，今后几年的钢材产品的价格竞争将会异常激烈。
2）国内钢铁业盲目扩张将可能导致行业恶性竞争针对钢铁价格持续上涨、利润丰厚的市场现状，各地钢铁企业纷纷上项目增加产能，特别是社会资金纷纷进入。
如：
21世纪初鞍钢周围兴起一轮大炼钢铁势头。
一家乡镇企业投资30亿元，上马300万t的钢铁厂，另两家民营企业则分别上马100万t的钢铁厂，加上鞍钢“十五”500万t项目，鞍山地区新增钢产量将达1000万t。
山东省青岛市建设年产量达1000万t规模的钢铁基地工程。
浙江宁波上马500万t的钢铁新企业等等。
河北唐山周边小钢厂林立，河北省2006年钢铁产能就超过1亿吨。
按这一态势预计，业界人士纷纷对钢铁企业迅速扩张规模深感忧虑，特别是当前在国有大中型企业与民营地方企业之间存在竞争失序的问题，新一轮钢铁热极有可能会打破行业游戏规则，酿成结构性供需失衡、同业恶性竞争的严重后果。
3）世界钢铁列强觊觎中国市场致使行业竞争日趋加剧韩国的钢铁企业现在已把中国的钢铁市场看作是它们的主要市场攻占目标，视为是它们今后国外市场开拓的中长期战略任务，将中国的钢铁企业视为直接的市场竞争对手。
日本冶金工业公司于2003年2月份在上海开设办事处，以扩大高级钢材的对华出口。
俄罗斯“诺沃利佩茨钢铁公司”在符拉迪沃斯托克市设立了下属子公司，冠名为“全俄钢”，其主要任务是在俄罗斯东部经销产品，同时瞄准中国市场，把中国也选定为其潜在的钢材经销市场，该公司的矽钢片就是中国变压器厂所需的产品。
到中国大陆投资建厂的世界知名钢铁企业也越来越多。
2003年初，刚由日本两大钢铁公司NKK和川崎制铁合并的JFE集团宣布，将单独与日本大商社联手投资250亿日元在中国建设钢厂，主要生产建筑用钢和汽车用表面处理钢。
还有日本新日铁与宝钢洽谈联合办厂的事宜。
浦项钢铁公司在中国已有四个合资公司：
大连浦项涂层有限公司、张家港浦项不锈钢公司、顺德涂层有限公司和苏州彩涂板有限公司，年生产32万t镀锌板、约30万t不锈钢、10万t彩涂板。
浦项公司在顺德扩张高附加值产品的产能，年生产15万t电工钢、彩涂板；在苏州建立汽车板综合处理中心。
4）民营钢铁企业的异军突起给国有钢铁企业的人力资源和产品市场造成巨大冲击目前国内最大的民营钢铁企业沙钢集团，是目前国内最大的电炉钢和优质棒材的生产基地。
河北是民营钢铁企业的大本营，光在唐山地区，国丰、国强、滦河、半壁店等的总规模已达700万t。
发家于河北唐山的建龙钢铁也具有较大的生产规模和竞争力。
象这些规模较大的民营企业在山西、陕西、广东、浙江、东北等地还有很多。
象这些规模较大的民营企业在山西、陕西、广东、浙江、东北等地还有很多。
这些民营企业高薪招揽国企人才，排名20名以内的钢铁国企，除宝钢外都有人才流动到钢铁民企，给国企的人力资源造成了巨大的冲击。
此外，由于这些民企的包袱轻，几乎不需要供养退休人员，无企业办教育、办医院，因此成本较低，使他们相对国企敢于以低价销售占领市场，且其吨钢赢利水平普遍强于国企。
5）钢铁需求减弱将直接影响今后几年钢材价格下滑近些年，我国钢铁业迅速发展，主要借助于大规模的国内基础设施建设，特别是重点工程建设，如三峡水利工程、小浪底水利工程、二滩水电站、高速公路建设、西气东输、长江跨江大桥以及房地产、城市建设项目等。
这种拉动是政府靠大规模举借国债进行的，具有浓厚的行政色彩。
重点工程的需求是一次性需求，三五年竣工后就没有需求量了；高速公路今后5年虽然将由2.5万km增加到5万km，但用钢大多集中在护栏上，需求有限；房地产经过前几年的高速增长，目前也出现减缓势头，空置率已超过10%，因为独生子女用房需求量趋于减少，购房动力明显减弱，今后510年内，房地产空置率还要上升，从而减缓相应的建筑用钢需求；受我国城市道路、停车位等国情的制约，汽车保有量的增加有限，汽车业经过几年增长后也不可能持续保持巨大增长，从而减缓其对钢材的进一步需求。
因此，消费内需还没有真正启动起来。
6）原燃料供应紧张会导致钢材产品成本上升中国是全球最大矿石进口国，且在今后几年仍将保持持续上涨趋势，同时，全球生铁产量持续上升尚无逆转下降的迹象，因此，世界上铁矿石供应商将会对铁矿石继续采取提价策略以获取丰厚的利润。
由于亚洲地区废钢需求殷切，再加上全球废钢资源供应量减少，这促使世界废钢市场价格呈迅速上升趋势。
全球焦炭资源供应依然处在紧俏状态，世界焦炭市场价格保持上升势头。
此外，由于我国进口铁矿石和废钢等大宗原燃料量的增加，亦将进一步影响海运运费的增加。
原燃料的供应紧张，这对我国各钢铁企业会造成较大的成本压力。
7）我国钢铁企业的联合重组将在今后几年加快步伐2007年世界粗钢产量突破13亿吨，而实际生产能力还不止这些，据估计世界钢铁产能利用率约为83-85%。
供大于求的矛盾造成世界钢铁价格不断下滑，企业的利润空间越来越来小，市场竞争日趋激烈。
于是许多著名钢铁企业通过联合兼并重组方式，以实现更大程度的规模经济，进而保持钢铁企业在激烈的市场竞争中的主动地位。
最近几年日韩及欧美等国家钢铁企业进行联合重组及形成战略联盟的步伐较快，在优化资本结构、增强专业化分工、优化产品结构、降低产品成本取得了非常好的效果，其做法对我国的钢铁企业有着重要的借鉴意义。
面对世界钢铁工业联合重组的大趋势，我国钢铁企业进行大规模联合重组的时机也已基本成熟，并将会在今后几年进行联合重组，从而推进全国范围内钢铁业的资产整合、重组，通过提高产业集中度，实现专业化分工，区域市场分工，改善品种结构，减少重复建设，提高规模效益，降低管理费用，在品种、质量和成本上不断提高国际竞争力。
1.221世纪钢铁工业的挑战和机遇
（1）21世纪钢铁仍然是重要的基础材料在21世纪，钢铁作为一个重要结构材料的地位不会发生重大变化。
钢材由于其高强度、通用性和耐用性仍然是当今和未来世界上最主要的材料（包括结构材料及功能材料），作为生产资料、生活资料被广泛采用，所以是“必选”材料。
根据国际钢铁协会对全球主要产钢国的统计，2007年全球粗钢总产量突破了13亿。
其他金属材料如铝，最高年产量不超过2500万。
非金属材中，产量最高的是水泥，但水泥只能抗压，抗拉与抗折性能差，而且对环境造成的污染远大于钢铁，应用范围有很大局限性。
高分子材料中，塑料年产量在1亿左右，比钢铁应用规模小得多，而且对环境的危害大。
20世纪90年代以来，工业界对材料性能的要求提出了评价因素系统，并指出对材料性能的主要要求是强度、变形、断裂、热特性以及综合性能等。
从经济和社会角度看，未来对材料和工业技术的评价要素则主要是低成本、环境友好、省能节材、便于自动化等。
不难看出在这些评价因素上，钢铁材料表现出相应的优势。
某些权威文献搜集比较了各种材料的强度与每单位体积相对成本的关系，断裂韧性与强度的关系以及温度与强度的关系，可以看出，钢铁材料具有不可代替的综合性能优势（如表1.1）。
表1一些材料的价格和比强度比值,注：
比强度=强度/密度（强度单位10N/mm2）；陶瓷与水泥为压缩强度；价格为1981年日本市场价由表可知，钢材是目前价格与性能比最便宜的材料，水泥虽然便宜，但性能不全面。
碳纤维虽然比强度极高，但价格也非常昂贵，比较来看，性能又好、价格又适宜的只有钢材。
而且，随着科学技术的进步，钢材性能将会更加完善，其廉价的优势也将日益突出。
从可持续发展角度来看，材料的易于回收和循环使用对环境保护和节能有着重要意义，是选择材料的一个重要依据。
从现有的统计资料可以看出，在钢铁、玻璃、纸、铝和塑料等主要材料回收率的比较中，钢铁的回收率明显高于其它材料（如表2）。
实际上，全球的粗钢产量中有近一半左右是以各类废钢为原料生产出来的。
表2主要材料的回收利用率,综上所述，在可以预见的未来年代里，钢铁材料仍是全球性的主要基础原材料，并将对全球（尤其是发展中国家）经济发展和社会文明进步起到基础性的支撑作用。
（2）21世纪中国钢铁工业如何提高市场竞争力21世纪的中国钢铁工业将面临重大变化，最主要的变化之一就是国际化。
这是由于国际贸易壁垒的减少；国有企业多种类型的非国有化为国际兼并、联合创造了条件；钢铁生产技术及钢厂经济规模的变化；某些用钢大户采用全球商业战略等原因引起的。
从全球经济的发展趋势看，随着世界经济全球化与区域集团化的发展，对外直接投资的增长率已经大大高于国际贸易的增长率，成为推动全球经济增长的主要因素。
由于当地生产、当地销售将成为不同类型经济主体进入国际市场的重要策略之一，对外直接投资将成为钢铁企业进入国际市场、提高国际市场占有率的重要途径。
钢铁用户的全球战略促进了钢铁工业国际经营的进程。
汽车工业与包装工业是钢铁工业的重要用户，市场竞争使汽车公司要求在全球范围内统一钢的品种质量。
其结果是导致了钢铁公司之间、钢厂与汽车厂之间进行联合。
包装公司也与钢铁公司开展了联合，包括相互投资设厂。
同时还要从材料角度来分析21世纪的市场竞争。
钢材作为一种重要的材料，其重要性是显而易见的。
但也应该看到钢材也面临其它材料的激烈竞争，例如水泥、高分子材料、铝、木材、玻璃等，甚至会在某些方面受到钛等材料的竞争。
与此同时，随着制造流程的进步和钢厂结构的优化，不同种类的钢材之间也已经引起或正在引起某些替代关系，其主要趋势是：
热轧薄规格薄板（0.8mm2.0mm）替代相应部分的冷轧薄板；冷弯型钢替代中小规格的工、槽、角等型钢，热轧型钢将大量被平材、焊管替代，并将进一步被收缩到钢轨和部分规格的”H”型钢的范围；高质量的焊管将取代相当数量的无缝钢管，甚至包括若干油井用管；热轧镀锌薄板（主要是1.0mm1.6mm）将部分替代热轧冷轧镀锌薄板用于建筑等领域。
当然还有新一代更为高效、节能的钢将替代现有某些传统钢，在此不一一列举。
21世纪中国钢铁的背景是中国国民经济仍将以较快的速度发展，人民生活水平将不断地提高。
因此钢材及钢制品的市场容量看好，这是中国钢铁工业发展的良好环境，但同时也必然在全球经济一体化的过程中遭遇国际钢材贸易和国际资本的冲击，这种冲击既来自于品种/质量方面，也来自价格/成本方面，甚至来自资金周转和资本投入方面。
必须充分估计这些竞争的激烈性、残酷性。
因此，面向21世纪的中国钢铁工业的主要课题应该是集中精力提高市场竞争力和适应国际化的挑战。
二、现代钢铁冶金工程,2.1钢铁冶金工程学科范畴与战略地位1、学科定义与研究对象钢铁冶金是根据物理化学、热力学、动力学、冶金传输和反应工程以及金属学原理等，研究从矿石中提取金属，经精炼、再用各种加工方法制成具有一定性能的钢铁材料的过程。
（1）炼铁学炼铁学是研究以含铁矿石为主要原料，以焦炭、煤为主要能源，生产炼钢所需主要原料生铁（或铁水），并生产部分铸造生铁和铁合金。
炼铁学包括炼铁原材料、高炉炼铁工艺、喷吹燃料、复合矿综合利用、非高炉炼铁（直接还原和熔融还原）以及铁水预处理、铁合金等学科方向。
炼铁学研究的主要对象涉及：
a）矿产资源，如铁矿石、金属氧化物、非金属矿、煤炭等再加工与有效利用。
b）高质量、低能耗、低成本的冶炼工艺流程。
c）与本学科分支相关的冶金余热、废水、废气、废弃物等二次金属资源的回收与利用；冶金生态和环境；炼铁工程的计算机模拟仿真与控制。
（2）炼钢学炼钢学是研究将铁水、直接还原铁（DRI、HBI）或废钢加热、熔化，通过化学反应去除金属液中的有害杂质元素，配加合金并浇注成半成品铸坯的工程科学。
炼钢学研究对象涉及：
a）去除铁水中的杂质元素，以及由废钢带入的混杂元素铜、锡、铅等。
b）炼钢过程中钢水升温至16001700，所需热能由杂质元素氧化反应提供的自热能源或外加的物理或化学能源。
c）根据需要向钢液配加合金，进行合金化。
d）钢中非金属夹杂物成分控制、去除机理以及改性处理等。
e）连续铸钢已成为当前主要的铸钢方法，近十年发展起来的薄板坯连铸、薄带连铸等近终形连铸。
f）回收转炉炼钢煤气、烟气余热利用、减少烟尘和炉渣排放、烟尘污泥和炉渣的返回再利用等。
（3）电冶金电冶金是利用由电能转变成的热能进行加热、熔化、精炼金属及其合金并凝固成型，以及进行从金属矿产资源或二次资源中提取金属及其合金。
可分为：
电炉炼钢（电弧炉炼钢、感应炉炼钢）、特种熔炼（电渣重熔、真空感应熔炼、真空电弧重熔、电子束熔炼和等离子熔炼等）、电热提取冶金（等离子熔融还原等）、电热金属液加热、精炼和处理（中间包感应加热、等离子加热、钢包精炼、金属和合金表面处理等。
）其研究对象包括：
电热转换的基本原理、熔炼和凝固理论、化合物的分解和还原，以及金属提取过程中的物理化学变化。
（4）铁合金铁合金冶金学的基本研究任务是把有用合金元素从矿产资源或二次冶金资源中提取出来，得到不同的铁合金产品，或者对铁合金初级产品进行精炼，获得较纯或高纯的最终产品。
铁合金品种繁多，生产原料和制造方法差异很大，由此形成了不同分类的铁合金制备方法。
目前主要的方法有：
电炉法、铝热法、电解法、转炉法、感应炉法、真空加热炉法、高炉法、团矿法等。
铁合金学科涉及的研究内容是铁合金冶金工艺理论和铁合金冶金工程。
2、学科方向、基础及与相邻学科的关系钢铁冶金在冶金物理化学、冶金传输原理、流体力学、有色冶金、物理学、电工学、工程热物理、热能工程、环境工程、粉体工程、采矿选矿、冶金综合利用、金属学、凝固理论、材料科学与工程、信息与通信工程、控制科学与工程、计算机科学与技术等学科交叉，相互促进，共同发展，不断完善形成了冶金过程高效化、灵巧化、冶金产品超纯净化、微合金化等独具特色的研究方向。
（1）炼铁分支炼铁领域中的研究方向，可归纳为：
a）研究矿粉固结-粉化机理，为高炉炼铁提供精料。
b）深入探讨不同条件下铁矿石还原机制，为传统的炼铁和铸造的改造、强化，以及建立新工艺提供理论依据。
c）研究铁水预脱硫、磷、硅等的物理化学行为，为炼钢提供优质铁料。
d）直接还原与熔融还原研究矿石直接还原的热力学和动力学条件，发展设计非高炉炼铁工艺新流程。
e）研究提取和分离复合矿、矿渣中有用元素和化合物的多元多相反应的理论，以期最大限度地综合利用矿藏资源。
f）研究减少和治理炼铁过程中排放的废气、废水、废粉尘及固体废弃物，优化冶金生态环境。
g）充分利用煤、天然气等天然原料，降低炼铁成本、扩大使用煤炭资源的范围。
h）研究炼铁过程的数学模型、仿真、优化与自动控制。
（2）炼钢分支炼钢领域中的研究方向，可归纳为：
a）研究在炼钢之前，对铁水进行专门的脱硅、脱硫、脱磷等处理，以提高炼钢过程的效率。
b）研究氧气转炉炼钢供氧、脱碳、少渣冶炼、预测液态金属成分和温度等。
c）研究炉外精炼反应器内不同渣系、不同环境下钢液深脱碳、脱硫、脱氧、非金属夹杂物控制等的物理化学行为。
d）研究连续铸钢时钢水的初始凝固、铸坯表面裂纹、铸坯宏观偏析等宏观和微观缺陷的形成机理与控制，以期提高铸坯的质量。
（3）电冶金分支电冶金是随着电热转换技术的发展而不断发展。
电热转换方式有电弧加热、感应加热、电阻加热、电渣加热、等离子加热、电子束加热、微波加热、激光加热和红外辐射加热等，与冶金反应器结合形成了电热冶金的主要学科内容。
由于电热转换方式形式多样，而冶金反应器种类繁多，各种组合方式组成了大量的电热冶金方法，形成了相应的学科方向，并且不断地涌现出新的研究方向。
目前电弧炉炼钢除生产特殊钢和高合金钢外，正在向生产普通钢领域发展。
此外，采用电弧加热的钢包精炼工艺也是发展的趋势，当前主要学科方向可归纳为：
a）研究常规和特殊条件下钢液脱碳、脱磷、脱硅、脱锰、脱氮、脱氢等的行为，以及超高功率电弧炉中泡沫渣生产与控制的物理化学机制。
b）研究特殊钢的成分、组织、结构、性能之间的关系，实现微观控制，提高钢材质量。
c）真空条件下熔炼金属的技术的改进与发展；冷坩埚熔炼、冷坩埚悬浮熔炼、等离子感应路、电渣感应炉和电弧感应炉等冶金新方法、新工艺的研究，并发展冶金新理论、新工艺。
d）感应钢包炉、中间包感应加热等用于钢水炉外处理是新的发展趋势。
e）利用电渣熔铸、电渣转注、电渣浇注、电渣焊、电渣热封顶、有衬电渣炉熔炼、感应电渣炉熔炼和电渣中间包加热等相关技术，提纯金属和回收放射性金属材料等是国内外关注的研究方向。
f）利用等离子电弧炉、等离子电弧重熔炉和等离子感应炉等还原氧化物、氯化物和硫化物提取金属，是发展精细冶金，降低对环境的负荷的研究方向之一。
g）发展电子束熔炼，研究超净技术与合金、铂族金属、太阳能电池级硅、陶瓷材料的生产，以及回收铀的废料的可行性。
（4）铁合金分支近20年来，铁合金学科的体系和结构发生了较大变化。
一方面是由于社会工业化发展速度与能源、矿产资源需求之间的矛盾以及环境问题，促使人们更多注重研究电能与铁合金资源的合理利用和铁合金生产过程的污染治理；另一方面，铁合金产品作为钢铁工业生产的重要原料之一，其品种、质量必须不断满足钢铁冶金工艺技术发展的新要求。
铁合金学科由过去以矿物学、物理化学、电工学等学科为基础的传统的冶金工艺学逐步与矿物工程、化学反应工程、环境科学与工程、计算机科学与技术、自动控制技术等相邻学科紧密结合，形成新的学科研究方向和研究内容，主要包括：
a）铁合金资源的合理使用和二次冶金资源的再利用。
b）纯净铁合金与特殊铁合金产品，以及陶瓷材料等新产品的生产新工艺和新技术。
c）铁合金精炼工艺和优化，及生产过程计算机控制技术。
d）改进旧工艺，环境污染综合治理，研究具有自主知识产权的新工艺，实现其与生态环境协调。
3、学科的战略地位21世纪，钢铁材料仍将是人类
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