冶金概论-转炉炼钢.ppt

1,炼钢工艺流程,王良海机械化工部,中卫职业技术学校,,,工程材料,金属材料,陶瓷材料,高分子材料,复合材料,,黑色金属,有色金属,钢、铁,,,Al,Mg,Cu,及其合金,,,,金属氧化物,非金属氧化物,热塑性工程塑料,热固性工程塑料,树脂基复合材料,金属基复合材料,,,,MgO,CaO,ZrO2,Al2O3等,SiC,Si3N4,SiO2等,聚酰胺（即尼龙）、ABS树脂等,酚醛塑料、环氧树脂,,,,如玻璃纤维与玻璃钢材料,纤维增强铝合金,中卫职业技术学校,2,3,本节课主要内容,一炼钢工艺流程简介二钢铁冶炼原理与及设备三炼钢原料,中卫职业技术学校,4,一、炼钢工艺流程简介,炼钢工艺流程,,,长流程铁矿石原料经过烧结球团处理后采用高炉生产铁水，铁水经预处理后，有转炉炼钢，炉外精炼至合格成份钢水，有连铸浇铸成不同的铸坯，轧制成各类成品。,短流程是将回收的废钢近粉碎，分选加工后，直接加入电炉（电弧炉）中，利用电炉电能做热源来进行冶炼，经过精炼获得合格成份钢水后续工序同长流程。,,中卫职业技术学校,5,中卫职业技术学校,6,中卫职业技术学校,6,短流程,7,高炉,,转炉,,连铸,烧结矿焦炭,,请自己动手写出炼钢的长流程简图,废钢电弧炉连铸冷扎热轧”称为短流程。,冷扎热轧”称为长流程。,,课堂练习,中卫职业技术学校,1基本反应原理,8,炼铁,铁矿石（化合态）→铁单质（游离态）,3COFe2O32Fe3CO2,高温,2设备高炉,,中卫职业技术学校,高炉横断面为圆形的炼铁竖炉。用钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分。由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点，故这种方法生产的铁占世界铁总产量的绝大部分。高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中未还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶排出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉冶炼的主要产品是生铁，还有副产高炉渣和高炉煤气。,9,中卫职业技术学校,炼钢生铁→钢,1需要做到,10,①一取降低含碳量,②三脱脱硫、脱磷脱气体,③二调调节温度调节合金元素的含量,2基本反应原理,利用氧化还原反应，在高温下，用氧化剂（用纯氧气）把生铁中过多的碳和其它杂质氧化除去。,3设备转炉电弧炉,中卫职业技术学校,11,转炉,,电弧炉,中卫职业技术学校,12,中卫职业技术学校,13,电弧炉和转炉与高炉热量的来源有什么不同,中卫职业技术学校,14,三、炼钢原料,原材料是炼钢的基础，原材料的质量对炼钢工艺和钢的质量有直接影响。倘若原材料质量不合技术要求，势必导致消耗增加，产品质量变差，有时还会出现废品，造成产品成本的增加。国内外实践证明，采用精料以及原料标准化，是实现冶炼过程自动化的先决条件，也是改善各项技术经济指标和提高经济效益的基础。,中卫职业技术学校,15,,炼钢原料,主原料,辅助原料,铁水,废钢,造渣剂,冷却剂,脱氧剂,石灰萤石白云石,废钢铁矿石氧化铁皮,锰铁硅铁铝,氧化剂（氧气）,中卫职业技术学校,16,1.主原料,1铁水是转炉炼钢的基本原料（70100）主要要求成分[Si]、[Mn]、[P]、[S]温度,转炉炼钢重要发热元素，[Si]↑0.1，废钢比↑1.31.5；[Si]过高，渣量增加，引起喷溅；渣中（SiO2）↑，炉龄↓；高炉焦比↑,锰是弱发热元素，铁水中锰氧化后形成的MnO可促进石灰溶解，加快成渣；减少氧枪粘钢，终点钢中余锰高，能够减少合金用量，利于提高金属收得率；锰在降低钢水硫含量和硫的危害方面起到有利作用。Mn/Si的比值为0.8～1.00时对转炉的冶炼操作控制最为有利。当前使用较多的为低锰铁水，一般铁水中[Mn]0.20％～0.40％。,磷是强发热元素，磷会使钢产生“冷脆”现象，通常是冶炼过程要去除的有害元素。磷在高炉中是不可去除的，氧气顶吹转炉的脱磷效率在85％～95％，铁水中磷含量越低，转炉工艺操作越简化，并有利于提高各项技术经济指标。如使用ωP＞1.50％的铁水炼钢时，炉渣可以用作磷肥。,除了含硫易切钢要求ωS0.08％～0.30％以外，绝大多数钢中硫是有害元素。转炉中硫主要来自金属料和熔剂材料等，而其中铁水的硫是主要来源。在转炉内氧化性气氛中脱硫是有限的，脱硫率只有35％～40％。由于低硫ωs＜0.01％的优质钢需求量增长，因此用于转炉炼钢的铁水要求ωs＜0.020％。这种铁水很少，为此必须进行预处理，降低入炉铁水硫含量。,铁水温度的高低是带入转炉物理热多少的标志，铁水物理热约占转炉热收入的50％。因此，铁水的温度不能过低，否则热量不足，影响熔池的温升速度和元素氧化过程，也影响化渣和去除杂质，还容易导致喷溅。入炉铁水温度应大于1250℃，以利于转炉的热行，成渣迅速，减少喷溅。小型转炉和化学热量不富裕的铁水，保证铁水的高温入炉极为重要;转炉炼钢时入炉铁水的温度还要相对稳定，如果相邻几炉的铁水入炉温度有大幅的变化，就需要在炉与炉之间对废钢比作较大的调整，这对生产管理和冶炼操作都会带来不利影响。,中卫职业技术学校,2废钢,废钢是电弧炉炼钢的基本原料，用量约7090；对氧气顶吹转炉炼钢，既是主原料之一，也是冷却效果稳定的冷却剂。通常占装入量的30％以下，适当地增加废钢比，可以降低转炉钢消耗和成本。,,中卫职业技术学校,17,18,2.辅助材料,1）造渣剂,,石灰（CaO）,萤石（CaF2）,生白云石（CaMgCO32）,石灰是炼钢主要造渣材料，具有脱P、脱S能力，也是用量最多的造渣材料。其质量好坏对冶炼工艺操作，产品质量和炉衬寿命等有着重要影响。特别是转炉冶炼时间短，要在很短的时间内造渣去除磷、硫，保证各种钢的质量。,对石灰质量的要求1有效CaO含量高;2硫含量低;3残余CO2少;4活性度高,造渣加入萤石可以加速石灰的溶解，萤石的助熔作用是在很短的时间内能够改善炉渣的流动性，但过多的萤石用量，会产生严重的泡沫渣，导致喷溅，同时加剧炉衬的损坏，并污染环境。,焙烧后为熟白云石，其主要成分CaO与MgO。保持渣中有一定的MgO含量，以减轻初期酸性渣对炉衬的侵蚀，提高炉衬寿命，生白云石也是溅渣护炉的调渣剂。,中卫职业技术学校,19,2冷却剂氧气顶吹转炉炼钢过程热量有富余，因而根据热平衡计算加入一定数量的冷却剂，以准确地命中终点温度。冷却剂包括废钢、生铁块、铁矿石和氧化铁皮、石灰石等。,中卫职业技术学校,20,3）氧化剂,,氧气,氧化铁皮,氧气是氧气转炉炼钢的主要氧化剂，要求含氧量达到99.5％以上，并脱除水分。氧压为612105Pa。工业用氧是通过制氧机把空气中的氧气分离、提纯来实现的。,氧化铁皮要求杂质含量少，不含油污和水分。,铁矿石,铁矿石要求含铁高，P和水分低；,中卫职业技术学校,4脱氧剂,21,,锰铁,硅铁,铝,吹炼终点脱除钢中多余的氧，并调整成分达到钢种规格，需加入铁合金以脱氧合金化。炼钢常用的合金有Fe-Mn、Fe-Si、Mn-Si合金、铝、Fe-Al、复合脱氧剂等。其化学成分及质量均应符合国家标准规定。,中卫职业技术学校,22,THEEND,中卫职业技术学校,