煉鋼原料知識(shí)[技術(shù)研究]

1、1 轉(zhuǎn)爐煉鋼用原材料有哪些，為什么要用精料? 煉鋼用原材料分為主原料、輔原料和各種鐵合金。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼用主原料為鐵水和廢鋼(生鐵塊)。煉鋼用輔原料通常指造渣劑(石灰、螢石、白云石、合成造渣劑)、冷卻劑(鐵礦石、氧化鐵皮、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦)、增碳劑以及氧氣、氮?dú)狻鍤獾?。煉鋼常用鐵合金有錳鐵、硅鐵、硅錳合金、硅鈣合金、金屬鋁等。 原材料是煉鋼的物質(zhì)基礎(chǔ)，原材料質(zhì)量的好壞對(duì)煉鋼工藝和鋼的質(zhì)量有直接影響。國(guó)內(nèi)外大量生產(chǎn)實(shí)踐證明，采用精料以及原料標(biāo)準(zhǔn)化，是實(shí)現(xiàn)冶煉過(guò)程自動(dòng)化、改善各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。根據(jù)所煉鋼種、操作工藝及裝備水平合理地選用和搭配原)I身料可達(dá)到低費(fèi)用投入，高質(zhì)

2、量產(chǎn)出的目的。 轉(zhuǎn)爐入爐原料結(jié)構(gòu)是煉鋼工藝制度的基礎(chǔ)，主要包括三方面內(nèi)容：一是鋼鐵料結(jié)構(gòu)，即鐵水和廢鋼及廢鋼種類(lèi)的合理配比；二是造渣料結(jié)構(gòu)，即石灰、白云石、螢石、鐵礦石等的配比制度；三是充分發(fā)揮各種煉鋼原料的功能使用效果，即鋼鐵料和造渣料的科學(xué)利用。爐料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，代表了煉鋼生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方向，是最大程度穩(wěn)定工序質(zhì)量，降低各種物料消耗，增加生產(chǎn)能力的基本保證。2 轉(zhuǎn)爐煉鋼對(duì)鐵水成分和溫度有什么要求? 鐵水是煉鋼的主要原材料，一般占裝入量的70100。鐵水的化學(xué)熱與物理熱是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要熱源。因此，對(duì)入爐鐵水化學(xué)成分和溫度必須有一定的要求。 A 鐵水的化學(xué)成分 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼要求鐵水中各

3、元素的含量適當(dāng)并穩(wěn)定，這樣才能保證轉(zhuǎn)爐冶煉操作穩(wěn)定并獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 (1)硅(Si)。硅是轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中發(fā)熱元素之一。硅含量高，會(huì)增加轉(zhuǎn)爐熱源，能提高廢鋼比。有關(guān)資料表明，鐵水中wSi每增加0.1，廢鋼比可提高約1.3。鐵水硅含量高，渣量增加，有利于去除磷、硫。但是硅含量過(guò)高將會(huì)使渣料和消耗增加，易引起噴濺，金屬的收得率降低。Si含量高使渣中Si02含量過(guò)高，也會(huì)加劇對(duì)爐襯的沖蝕，并影響石灰渣化速度，延長(zhǎng)吹煉時(shí)間。 通常鐵水wSi=0.300.60為宜。大中型轉(zhuǎn)爐用鐵水硅含量可以偏下限，而對(duì)于熱量不富余的小型轉(zhuǎn)爐用鐵水硅含量可偏上限。轉(zhuǎn)爐吹煉高硅鐵水可采用雙渣操作。 (2)錳(Mn)

4、。鐵水錳含量高對(duì)冶煉有利，在吹煉初期形成MnO，能加速石灰的溶解，促進(jìn)初期渣及早形成，改善熔渣流動(dòng)性，利于脫硫和提高爐襯壽命。鐵水錳含量高，終點(diǎn)鋼中余錳高，可以減少錳鐵加入量，利于提高鋼水純凈度等。轉(zhuǎn)爐用鐵水對(duì)wMn/wsi比值的要求為0.81.0，目前使用較多的為低錳鐵水，wMn=0.200.80。 (3)磷(P)。磷是高發(fā)熱元素，對(duì)大多數(shù)鋼種是要去除的有害元素。因此，要求鐵水磷含量越低越好，一般要求鐵水wP0.20；鐵水中磷含量越低，轉(zhuǎn)爐工藝操作越簡(jiǎn)化，并有利于提高各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 鐵水磷含量高時(shí)，可采用雙渣或雙渣留渣操作，現(xiàn)代煉鋼采用爐外鐵水脫磷處理，或轉(zhuǎn)爐內(nèi)預(yù)脫磷工藝，以滿(mǎn)足低磷純凈

5、鋼的生產(chǎn)需要。 (4)硫(S)。除了含硫易切削鋼以外，絕大多數(shù)鋼種硫也是要去除的有害元素。氧氣轉(zhuǎn)爐單渣操作的脫硫效率只有3040。我國(guó)煉鋼技術(shù)規(guī)范要求人爐鐵水wS0.05。冶煉優(yōu)質(zhì)低硫鋼的鐵水硫含量則要求更低，純凈鋼甚至要求鐵水wS0.005。因此，必須進(jìn)行鐵水預(yù)處理降低入爐鐵水硫含量。 (5)碳(C)。鐵水中wC=3.54.5，碳是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要發(fā)熱元素。 B 鐵水的溫度 鐵水溫度的高低是帶入轉(zhuǎn)爐物理熱多少的標(biāo)志，鐵水物理熱約占轉(zhuǎn)爐熱收入的50。鐵水溫度高有利于穩(wěn)定操作和轉(zhuǎn)爐的自動(dòng)控制。鐵水的溫度過(guò)低，影響元素氧化過(guò)程和熔池的溫升速度，不利于成渣和去除雜質(zhì)，容易發(fā)生噴濺。因此，我國(guó)煉鋼規(guī)范規(guī)

6、定入爐鐵水溫度應(yīng)大于1250，并且要相對(duì)穩(wěn)定。 通常，高爐的出鐵溫度在13501450，由于鐵水在運(yùn)輸和待裝過(guò)程中散失熱量，所以最好采用混鐵車(chē)或混鐵爐的方式供應(yīng)鐵水，在運(yùn)輸過(guò)程應(yīng)加覆蓋劑保溫，以減少鐵水降溫。3 對(duì)鐵水帶渣量有什么要求，為什么? 鐵水帶來(lái)的高爐渣中Si02、S等含量較高，若隨鐵水進(jìn)入轉(zhuǎn)爐會(huì)導(dǎo)致石灰消耗量增多，渣量增大，容易造成噴濺，增加金屬料消耗，影響磷、硫的去除，并損壞爐襯等。因此，要求入爐鐵水帶渣量比不超過(guò)0.50。鐵水帶渣量大時(shí)，在鐵水兌入轉(zhuǎn)爐之前應(yīng)進(jìn)行扒渣。4 轉(zhuǎn)爐煉鋼用廢鋼的來(lái)源有哪些，對(duì)廢鋼的要求是什么? 廢鋼的來(lái)源有自產(chǎn)廢鋼和外購(gòu)廢鋼，自產(chǎn)廢鋼是指企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)過(guò)程

7、中產(chǎn)生的廢鋼或回收的廢舊設(shè)備、鑄件等，外購(gòu)廢鋼是指從國(guó)內(nèi)或國(guó)外購(gòu)買(mǎi)的廢鋼。 轉(zhuǎn)爐煉鋼對(duì)廢鋼的要求有： (1)廢鋼的外形尺寸和塊度應(yīng)保證能從爐口順利加入轉(zhuǎn)爐。廢鋼單重不能過(guò)重，以便減輕對(duì)爐襯的沖擊，同時(shí)在吹煉期必須全部熔化。輕型廢鋼和重型廢鋼合理搭配。廢鋼的長(zhǎng)度應(yīng)小于轉(zhuǎn)爐口直徑的1/2，廢鋼的塊度一般不應(yīng)超過(guò)300kg，國(guó)標(biāo)要求廢鋼的長(zhǎng)度不大于1000mm，最大單件重量不大于800kg。 (2)廢鋼中不得混有鐵合金。嚴(yán)禁混入銅、鋅、鉛、錫等有色、金屬和橡膠，不得混有封閉器皿、爆炸物和易燃易爆品以及有毒物品。廢鋼的硫、磷含量均不得大于0.050。 廢鋼中殘余元素含量應(yīng)符合以下要求：wNi0.30、

8、wCr0.30、wCu0.30、wAs0.08。除錳、硅外，其他合金元素殘余含量的總和不超過(guò)0.60。 (3)廢鋼應(yīng)清潔干燥，不得混有泥砂、水泥、耐火材料、油物、琺瑯等，不能帶水。 (4)廢鋼中不能夾帶放射性廢物，嚴(yán)禁混有醫(yī)療臨床廢物。 (5)廢鋼中禁止混有其浸出液中pH值大于等于12.5或小于等于2.0的危險(xiǎn)廢物。進(jìn)口廢鋼容器、管道及其碎片必須向檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)申報(bào)曾經(jīng)盛裝或輸送過(guò)的化學(xué)物質(zhì)的主要成分以及放射性檢驗(yàn)證明書(shū)，經(jīng)檢驗(yàn)合格后方能使用。 (6)不同性質(zhì)的廢鋼分類(lèi)存放，以免混雜，如低硫廢鋼、超低硫廢鋼、普通類(lèi)廢鋼等。另外，應(yīng)根據(jù)廢鋼外形尺寸將廢鋼分為輕料型廢鋼、統(tǒng)料型廢鋼、小型廢鋼、中型廢鋼、

9、重型廢鋼等。非合金鋼、低合金鋼廢鋼可混放在一起，不得混有合金廢鋼和生鐵。合金廢鋼要單獨(dú)存放，以免造成冶煉困難，產(chǎn)生熔煉廢品或造成貴重合金元素的浪費(fèi)。 廢鋼按外形尺寸和重量分類(lèi)見(jiàn)表1。表1 廢鋼的分類(lèi)類(lèi)別供應(yīng)狀態(tài)外形尺寸單件重量/重型廢鋼塊、型長(zhǎng)度600寬度 400高度400厚度105-800中型廢鋼塊、條、板、型長(zhǎng)度800寬度 400高度300厚度63-600小型廢鋼塊、條、板、型長(zhǎng)度1000寬度 400高度300厚度41-400統(tǒng)料型廢鋼塊、條、板、型長(zhǎng)度1000寬度 400高度400厚度2300輕料型廢鋼塊、條、板、型，打包塊長(zhǎng)度1000寬度 400高度400厚度23005 轉(zhuǎn)爐煉鋼對(duì)入爐

10、生鐵塊的要求是什么? 生鐵塊也叫冷鐵，是鐵錠、廢鑄鐵件、包底鐵和出鐵溝鐵的總稱(chēng)，其成分與鐵水相近，但不含顯熱。它的冷卻效應(yīng)比廢鋼低，通常與廢鋼搭配使用。入爐生鐵塊成分要穩(wěn)定，硫、磷等雜質(zhì)含量愈低愈好，最好wS0.050，wP0.10。硅的含量不能太高，否則，增加石灰消耗量，對(duì)爐襯也不利，要求鐵塊wSi1.25。6 轉(zhuǎn)爐煉鋼對(duì)鐵合金有哪些要求，常用鐵合金的主要成分是怎樣的? 轉(zhuǎn)爐煉鋼對(duì)鐵合金的主要要求是： (1)鐵合金塊度應(yīng)合適，為1050mm；精煉用合金塊度為1030mm，成分和數(shù)量要準(zhǔn)確。 (2)在保證鋼質(zhì)量的前提下，選用價(jià)格便宜的鐵合金，以降低鋼的成本。 (3)鐵合金應(yīng)保持干燥、干凈。(4

11、)鐵合金成分應(yīng)符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以避免煉鋼操作失誤。如硅鐵中的鋁、鈣含量，沸騰鋼脫氧用錳鐵的硅含量，都直接影響鋼水的脫氧程度。 轉(zhuǎn)爐脫氧合金化常用的鐵合金有Fe-Mn、Fe-Si、Mn-Si合金、Ca-Si合金、鋁、Fe-Al、Ba-Ca-Si合金、BaAl-Si合金等?，F(xiàn)將常用鐵合金標(biāo)準(zhǔn)列于表2。表2 常用鐵合金成分 成分w/%鐵合金CMnSiPS其他備注高碳FeMn788.075.0-82.01.50.200.031) 電爐錳鐵2) GB/T3795-96錳鐵FeMn687.065.0-72.02.50.250.03中碳FeMn782.075.0-82.01.50.200.03錳鐵FeMn

12、821.078.0-85.01.50.200.03低碳FeMn840.780.0-87.01.00.200.02錳鐵FeMn880.285.0-92.01.01.00.02硅鐵FeSi75A0.10.474.0-80.00.0350.02GB2272-87FeSi75B0.10.474.0-80.00.040.02FeSi75C0.20.572.0-80.00.040.02硅鈣合金Ca28Si601.0Al2.455-650.040.05Ca28YB/T5051-97硅錳合金Mn68Si22/T8 轉(zhuǎn)爐煉鋼對(duì)石灰有什么要求? 石灰是煉鋼主要造渣材料，具有脫P(yáng)，脫S能力，用量也最多。其質(zhì)量好壞對(duì)

13、吹煉工藝，產(chǎn)品質(zhì)量和爐襯壽命等有著重要影響。因此，要求石灰CaO含量要高，Si02含量和S含量要低，石灰的生過(guò)燒率要低，活性度要高，并且要有適當(dāng)?shù)膲K度，此外，石灰還應(yīng)保證清潔、干燥和新鮮。 SiO2會(huì)降低石灰中有效CaO含量，降低CaO的有效脫硫能力。石灰中雜質(zhì)越多越降低它的使用效率，增加渣量,惡化轉(zhuǎn)爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。石灰的生燒率過(guò)高，說(shuō)明石灰沒(méi)有燒透，加入熔池后必然繼續(xù)完成焙燒過(guò)程，這樣勢(shì)必吸收熔池?zé)崃?，延長(zhǎng)成渣時(shí)間；若過(guò)燒率高，說(shuō)明石灰死燒，氣孔率低，成渣速度也很慢。 石灰的渣化速度是轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程成渣速度的關(guān)鍵，所以對(duì)煉鋼用石灰的活性度也要提出要求。石灰的活性度(水活性)是石灰反應(yīng)能力的標(biāo)志

14、，也是衡量石灰質(zhì)量的重要參數(shù)。此外，石灰極易水化潮解，生成Ca(OH)2，要盡量使用新焙燒的石灰。同時(shí)對(duì)石灰的貯存時(shí)間應(yīng)加以限制，一般不得超過(guò)2d。塊度過(guò)大，熔解緩慢，影響成渣速度，過(guò)小的石灰顆粒易被爐氣帶走，造成浪費(fèi)。一般以塊度為550mm或530mm為宜，大于上限、小于下限的比例各不大于10。貯存和運(yùn)輸時(shí)必須防雨防潮。 我國(guó)對(duì)轉(zhuǎn)爐入爐冶金石灰質(zhì)量的要求見(jiàn)表3。表3 冶金石灰的化學(xué)成分和物理性能類(lèi)別指標(biāo)品級(jí)化學(xué)成分w/%活性度（4mol/mL，401，10min）CaOCaO+MgOMgOSiO2SPCO2灼減不小于不大于普通冶金石灰一級(jí)90.052.50.100.0225300二級(jí)85.0

15、53.50.150.0327250鎂質(zhì)冶金石灰一級(jí)91.052.50.100.0226280二級(jí)86.053.50.150.0328230 注：活性度為4mol鹽酸對(duì)50g石灰溶水后10min的滴定毫升數(shù)。9 什么是活性石灰，活性石灰有哪些特點(diǎn)，使用活性石灰有什么好處? 通常把在10501150溫度下，在回轉(zhuǎn)窯或新型豎窯(套筒窯)內(nèi)焙燒的石灰，即具有高反應(yīng)能力的體積密度小、氣孔率高、比表面積大、晶粒細(xì)小的優(yōu)質(zhì)石灰叫活性石灰，也稱(chēng)軟燒石灰。 活性石灰的水活性度大于310mL，體積密度小，約為1.72.0g/cm3，氣孔率高達(dá)40以上，比表面積為0.51.3cm2/g；晶粒細(xì)小，熔解速度快，反應(yīng)能

16、力強(qiáng)。使用活性石灰能減少石灰、螢石消耗量和轉(zhuǎn)爐渣量，有利于提高脫硫、脫磷效果，減少轉(zhuǎn)爐熱損失和對(duì)爐襯的蝕損，在石灰表面也很難形成致密的硅酸二鈣硬殼，有利于加速石灰的渣化。1O 轉(zhuǎn)爐用螢石起什么作用，對(duì)螢石有什么要求? 螢石是助熔劑，其主要成分是CaF2。純CaF2的熔點(diǎn)為1418，螢石中還含有SiO2和S等成分，因此熔點(diǎn)在930左右；加入爐內(nèi)后使CaO和石灰高熔點(diǎn)的2CaOSi02外殼的熔點(diǎn)降低，生成低熔點(diǎn)化合物3CaOCaF22Si02(熔點(diǎn)為1362)，也可以與MgO生成低熔點(diǎn)化合物(1350)，從而改善爐渣的流動(dòng)性。螢石助熔作用快、時(shí)間短。但過(guò)多使用螢石會(huì)形成嚴(yán)重的泡沫渣，導(dǎo)致噴濺，同時(shí)

17、也加劇對(duì)爐襯的侵蝕，并污染環(huán)境。因此應(yīng)嚴(yán)格控制噸鋼螢石加入量。 轉(zhuǎn)爐用螢石wCaF285，wSiO25.0，wS0.10，wP0.06，塊度在550mm，并要干燥、清潔。 近年來(lái)，由于螢石供應(yīng)不足，各鋼廠從環(huán)保的角度考慮，試用多種螢石代用品，均為以氧化錳或氧化鐵為主的助熔劑，如鐵錳礦石、氧化鐵皮、轉(zhuǎn)爐煙塵、鐵礬土等。11 轉(zhuǎn)爐用白云石或菱鎂礦的作用是什么，對(duì)白云石和菱鎂礦有什么要求? (1)白云石是調(diào)渣劑，有生白云石與輕燒白云石之分。 生白云12 轉(zhuǎn)爐煉鋼常用哪些冷卻劑? 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程的熱量有富余，因而根據(jù)熱平衡計(jì)算需加人適量的冷卻劑，以準(zhǔn)確地命中終點(diǎn)溫度。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐用冷卻劑有廢鋼、

18、生鐵塊、鐵礦石、氧化鐵皮、球團(tuán)礦、燒結(jié)礦、石灰石和生白云石等，其中主要為廢鋼、鐵礦石。上述冷卻劑的冷卻效應(yīng)從大到小排列順序?yàn)椋鸿F礦石、氧化鐵皮、球團(tuán)礦、燒結(jié)礦、石灰石和生白云石、廢鋼、生鐵塊。13 轉(zhuǎn)爐煉鋼對(duì)鐵礦石有什么要求? 鐵礦石主要成分為Fe203或Fe304，鐵礦石的熔化和鐵被還原都吸收熱量，因而能起到調(diào)節(jié)熔池溫度的作用。但鐵礦石帶入脈石，增加渣量和石灰消耗量，同時(shí)一次加入量過(guò)多會(huì)引起噴濺和冒煙。鐵礦石還能起到氧化作用。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐用鐵礦石化學(xué)成分以wTFe56，wSiO210%，wS0.20%，塊度為10-50為宜，并要求干燥、清潔。14 轉(zhuǎn)爐煉鋼對(duì)氧化鐵皮有什么要求? 轉(zhuǎn)爐煉鋼用氧化鐵皮來(lái)自軋鋼和連鑄過(guò)程產(chǎn)生的氧化殼層，其主要成分是氧化鐵。因此，氧化鐵皮