冶金工業(yè)行業(yè)煉鋼培訓教材課件

煉鋼培訓教材煉鋼培訓教材1煉鋼生產(chǎn)目前一般情況下，煉鋼廠主要設備是轉(zhuǎn)爐和連鑄，也有煉鋼廠使用電爐和連鑄；我們唐山建龍的煉鋼工藝流程如下：鐵水預處理→混鐵爐→頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐→爐后喂絲→精煉爐→連鑄→熱送熱軋煉鋼生產(chǎn)目前一般情況下，煉鋼廠主要設備是轉(zhuǎn)爐和連鑄，也有煉鋼2工藝流程圖合格廢鋼（計量后）高爐鐵水600噸混鐵爐50噸氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐LF爐精煉吹氬+喂線5流方坯連鑄機雙流板坯連鑄機合格鐵水（計量后）造渣料工藝流程圖合格廢鋼（計量后）高爐鐵水600噸混鐵爐50噸氧氣3（一）轉(zhuǎn)爐煉鋼1、定義：所謂轉(zhuǎn)爐煉鋼法就是使用鴨梨型的轉(zhuǎn)爐（converter），以鐵水作為原料，以空氣或者純氧作為氧化劑，靠雜質(zhì)的氧化熱提高鋼水溫度，30～45min內(nèi)完成一次精煉的快速煉鋼方法。2、分類：根據(jù)其送風形式、氧化劑及生成的渣，可分為若干種方法，如下表所示。（一）轉(zhuǎn)爐煉鋼43、原材料：轉(zhuǎn)爐煉鋼的金屬料主要是鐵水、廢鋼和鐵合金。（1）鐵水是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要金屬料，占金屬裝入量的70%以上。轉(zhuǎn)爐在吹煉過程中不需要外加熱源，是依靠鐵水本身所具有的物理熱和鐵水內(nèi)所含元素的化學反應熱來煉鋼的。因此，對鐵水的化學成分和溫度都必須符合一定的標準要求。（2）廢鋼是煉鋼用的另一種金屬料，也是轉(zhuǎn)爐煉鋼用的冷卻劑，一般允許加入金屬裝入量的30％以下。（3）轉(zhuǎn)爐煉鋼吹煉到終點時，為了去除鋼液中多余的氧，并使其化學成分和質(zhì)量符合所煉鋼種的要求，必須加入一部分鐵合金，以達到脫氧和合金化的目的。3、原材料：轉(zhuǎn)爐煉鋼的金屬料主要是鐵水、廢鋼和鐵合金。5轉(zhuǎn)爐煉鋼所應用的非金屬料主要有造渣劑、冷卻劑、氧化劑等。4、煉鋼反應（1）硅的氧化與還原[Si]+{O2}＝(SiO2)[Si]+2(FeO)＝(SiO2)+2[Fe]（2）錳的氧化與還原[Mn]+[FeO]＝(MnO)+[Fe]（3）脫碳反應[C]+[O]＝{CO}（4）脫磷反應[P]+2(FeO)=(P2O5)+2Fe2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO·P2O5)+5Fe（5）脫硫反應[FeS]+(CaO)＝(CaS)+(FeO)[FeS]+(MnO)＝(MnS)+(FeO)[FeS]+(MgO)＝(MgO)+(FeO)轉(zhuǎn)爐煉鋼所應用的非金屬料主要有造渣劑、冷卻劑、氧化劑等。6轉(zhuǎn)爐煉鋼圖片轉(zhuǎn)爐煉鋼圖片7（二）鐵水預處理1、發(fā)展歷程：鐵水預處理技術從上個世紀六、七十年代發(fā)展起來到現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應用于各國，用于提高鐵水質(zhì)量，其技術也已經(jīng)得到迅速發(fā)展，目前可用于鐵水預處理的技術不下二、三十種。2、鐵水預處理工藝方法主要有：（1）機械攪拌法；（2）吹氣攪拌法，包括頂吹噴粉法和底吹法；（3）喂絲法（二）鐵水預處理83、鐵水預處理定義鐵水預處理是指高爐鐵水在進入轉(zhuǎn)爐之前預先脫除某些雜質(zhì)的預備處理過程。它包括預脫硫、預脫硅、預脫磷。其中鐵水預脫硫是最先發(fā)展成熟的工藝，我廠鐵水預處理應用的是噴粉（鈍化鎂粉）脫硫工藝。4、噴粉脫硫工藝過程圖12—1噴粉脫硫工藝過程示意圖3、鐵水預處理定義圖12—1噴粉脫硫工藝過程示意95、鐵水脫硫過程示意圖圖12—2鐵水噴粉脫硫過程示意圖5、鐵水脫硫過程示意圖圖12—2鐵水噴粉脫硫過程10（三）二次精煉

所謂的二次精煉即是在預熔煉爐后在真空或非真空條件下對鋼水進行脫氣、脫碳、脫硫、夾雜物形態(tài)控制、合金和溫度的調(diào)整、提高鋼水的純凈度等處理的一種冶煉過程。由于二次精煉將煉鋼的一部分任務移到爐外進行，實際把煉鋼過程分為二步完成，即在初煉鋼中進行熔煉，在精煉設備中進行精煉及溫度、成份的調(diào)整。爐外精煉方法可分為以下五類：①真空脫氣；②鋼包精煉；③鋼包吹氬；④鋼包噴粉；⑤喂絲技術。（三）二次精煉11冶金工業(yè)行業(yè)煉鋼培訓教材課件12冶金工業(yè)行業(yè)煉鋼培訓教材課件13冶金工業(yè)行業(yè)煉鋼培訓教材課件14冶金工業(yè)行業(yè)煉鋼培訓教材課件15冶金工業(yè)行業(yè)煉鋼培訓教材課件16一、LF精煉爐基本功能1、均勻鋼水成份和溫度。2、精確控制鋼水成份和溫度。3、脫氧、脫硫。4、脫氣。5、去除鋼中夾雜物。6、夾雜物形態(tài)的控制。7、特殊元素的合金化。冶金工業(yè)行業(yè)煉鋼培訓教材課件17二、LF鋼包精煉爐主要設備

鋼包爐有以下主要設備組成：機械設備（包括爐下鋼包車、爐蓋及其升降裝置、電極臂及其升降裝置、電極夾持器和測溫、取樣裝置等）；液壓設備（包括液壓缸等）；喂絲機；鋼包底部吹氬裝置；電極接長裝置；散狀料加料系統(tǒng)設備；除塵系統(tǒng)設備；供電和電控系統(tǒng)設備；儀表設備。二、LF鋼包精煉爐主要設備18（四）連鑄

鋼水直接鑄成接近最終產(chǎn)品尺寸的鋼坯。這一想法經(jīng)過一百多年的努力探索，終于使該技術在上世紀70年代開始大規(guī)模用于實際，并逐步形成了今天的連鑄技術。主要設備由鋼包、中間包、結(jié)晶器、結(jié)晶器振動裝置、二次冷卻和鑄坯導向裝置、拉坯矯直裝置、切割裝置、出坯裝置等部分組成。

（四）連鑄19連鑄過程連鑄過程20連鑄鋼水的溫度要求：

鋼水溫度過高的危害：①出結(jié)晶器坯殼薄，容易漏鋼；②耐火材料侵蝕加快，易導致鑄流失控，降低澆鑄安全性；③增加非金屬夾雜，影響板坯內(nèi)在質(zhì)量；④鑄坯柱狀晶發(fā)達；⑤中心偏析加重，易產(chǎn)生中心線裂紋。鋼水溫度過低的危害：①容易發(fā)生水口堵塞，澆鑄中斷；②連鑄表面容易產(chǎn)生結(jié)皰、夾渣、裂紋等缺陷；③非金屬夾雜不易上浮，影響鑄坯內(nèi)在質(zhì)量。

連鑄鋼水的溫度要求：21連鑄平臺連鑄平臺22

第一部分基礎知識第一章、轉(zhuǎn)爐煉鋼原材料第二章、轉(zhuǎn)爐煉鋼基本概念第三章、轉(zhuǎn)爐煉鋼基本原理及各元素的化學反應第四章、造渣、槍位控制、脫氧合金化的作用第五章、轉(zhuǎn)爐煉鋼造渣制度第六章、鐵水預處理和精煉爐

第一部分基礎知識23第一部分基礎知識第一部分基礎知識24第一章轉(zhuǎn)爐煉鋼原材料

原材料是煉鋼的基礎，原材料質(zhì)量的好壞對煉鋼工藝和鋼的質(zhì)量有直接影響。倘若原材料質(zhì)量不符合技術要求，勢必導致消耗增加，產(chǎn)品質(zhì)量變差，有時還會出現(xiàn)廢品，造成產(chǎn)品成本的增加。國內(nèi)外實踐證明，采用精料以及原料標準化，是實現(xiàn)冶煉過程自動化的先決條件，也是改善各項技術經(jīng)濟指標和提高經(jīng)濟效益的基礎。當前我國許多煉鋼廠家，尤其是一些小型煉鋼廠對煉鋼用原材料質(zhì)量的重要性認識不足，重視不夠，特別是鐵水和石灰的質(zhì)量較差，給轉(zhuǎn)爐產(chǎn)帶來很大困難，使其技術經(jīng)濟指標也較落后。若不徹底扭轉(zhuǎn)這種局面，很難提高鋼的質(zhì)量，擴大鋼的品種。煉鋼用原材料一般分為主原料、輔原料和各種鐵合金。

第一章轉(zhuǎn)爐煉鋼原材料原材料是煉鋼的基礎，25

學習目標了解轉(zhuǎn)爐煉鋼對主原料、輔原料和各種鐵合金的要求標準，在生產(chǎn)中根據(jù)原料的實際情況調(diào)整冶煉操作。

知識要求1、了解轉(zhuǎn)爐煉鋼對主原料鐵水、廢鋼的要求。2、了解轉(zhuǎn)爐煉鋼對造渣材料的成分塊度要求。3、了解煉鋼用鐵合金成分標準。第一章轉(zhuǎn)爐煉鋼原材料學習目標第一章轉(zhuǎn)爐煉鋼原材料26第一節(jié)煉鋼鐵水、廢鋼及散狀料的化學成分及其表示符號一、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼用主原料為鐵水和廢鋼1、轉(zhuǎn)爐煉鋼對鐵水的要求鐵水一般占轉(zhuǎn)爐裝入量的70%～100%。鐵水的物理熱與化學熱是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的基本熱源。因此，對入爐鐵水溫度和化學成分必須有一定要求。（1）鐵水的溫度轉(zhuǎn)爐煉鋼用鐵水，絕大部分由高爐直接供應。高爐供應鐵水主要有兩種方式：一種是高爐→鐵水罐車→轉(zhuǎn)爐；另一種是高爐→混鐵爐→轉(zhuǎn)爐。由于混鐵爐供應的鐵水成分、溫度均勻、穩(wěn)定，所以絕大多數(shù)鋼廠采用后種方式。第一節(jié)煉鋼鐵水、廢鋼及散狀料的化學成分及其表示符號27（2）鐵水的化學成分鐵水中各元素的含量要求適當和穩(wěn)定，只有這樣，才能保證轉(zhuǎn)爐的正常冶煉和獲得良好的技術經(jīng)濟指標。

①硅（Si）硅是煉鋼過程的重要發(fā)熱元素之一，硅含量高，熱來源增多，能夠提高廢鋼比；鐵水硅含量是石灰消耗量的決定因素；鐵水硅含量0.50﹪－0.80﹪為宜。

②錳（Mn）鐵水錳含量高對冶煉有益，可以促進初期渣早化，改善爐渣流動性，利于脫硫和提高爐襯壽命；減少氧槍粘鋼；提高金屬收得率；終點鋼中余錳高，能夠減少合金用量。鐵水錳含量一般為0.20﹪－0.40﹪。

③磷（P）磷是強發(fā)熱元素，通常是冶煉過程要去除的有害元素。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的脫磷效率在85﹪－95﹪。鐵水中根據(jù)磷含量的多少分為三類：（2）鐵水的化學成分28Wp＜0.30﹪低磷鐵水Wp＝0.30﹪-1.0﹪中磷鐵水Wp＜1.50﹪高磷鐵水

④硫（S）硫除了易切鋼以外，絕大多數(shù)鋼中是有害元素。轉(zhuǎn)爐脫硫率為35﹪－40﹪。（3）鐵水除渣鐵水帶來的高爐渣隨鐵水進入轉(zhuǎn)爐后增加石灰消耗量，渣量增大，噴濺加劇，損壞爐襯，降低金屬收得率，損失熱量等。鐵水帶渣量要求低于0.50﹪。2、轉(zhuǎn)爐煉鋼對廢鋼的要求（1）不同性質(zhì)廢鋼應分類存放，以避免貴重合金元素損失或造成熔煉廢品。（2）廢鋼入爐前仔細檢查，嚴防混入封閉器皿、爆炸物和毒品；嚴防混入有色金屬。Wp＜0.30﹪29（3）廢鋼應清潔干燥，避免帶入泥土沙石、耐火材料和爐渣等雜質(zhì)。（4）廢鋼應具有合適的外形尺寸和單重。3、造渣材料（1）石灰①成分：要求石灰CaO含量高，Si和S含量盡可能低。a、CaO：是石灰主要成分，含量越高越好。b、SiO2:石灰中SiO2含量低，意味著石灰有效CaO含量高，有利于降低石灰消耗，減少渣量和噴濺。有效CaO（CaO有效）的概念：CaO有效=CaO石灰-SiO2*R在終點堿度為3時，石灰中SiO2含量增加1%，就使有效CaO減少約3%。（3）廢鋼應清潔干燥，避免帶入泥土沙石、耐火30c、S:石灰中含S高，使爐渣含S量增加，甚至引起爐內(nèi)增S現(xiàn)象，也意味著石灰本身脫S能力降低。d、塊度：要求石灰的塊度均勻合適。e、過大：融化速度慢，冶煉時間長，轉(zhuǎn)爐卡料。f、過?。菏胰菀妆粡U氣帶走。轉(zhuǎn)爐塊度20—50mm。

②活性：石灰與爐渣的反應能力，可用石灰的“活性”表示。a、活性石灰的氣孔率高，體積密度小，加入轉(zhuǎn)爐后，熔渣能迅速延石灰空隙滲入石灰塊內(nèi)部。b、活性石灰晶粒細小，表面積大，使液體熔渣與石灰接觸的表面積增大，加速了爐渣與石灰之間的傳質(zhì)和傳熱。

（2）白云石包括生白云石和輕燒白云石兩種。c、S:石灰中含S高，使爐渣含S量31①用途：用于提高渣中MgO含量。a、MgO促使石灰融化：MgO與爐渣形成Mg礦物，減少C2S的形成。b、保護爐襯：渣中MgO高，減少Mg碳磚中的MgO向渣中溶解；后期堿度升高，MgO溶解度下降，從渣中析出MgO，保持后期爐渣粘度，保護爐襯；前期促使石灰融化，堿度提高快，減少了前期酸性渣的侵蝕程度；配合濺渣工藝。

②使用：一般采用生白云石和輕燒白云石。a、生白云石：CaCO3.MgCO3，屬于原礦，在爐內(nèi)分解生成MgO和CaO，吸熱較大。b、輕燒白云石：CaO.MgO，生白云石低溫煅燒而成，融化速度快，吸熱少。

①用途：用于提高渣中MgO含量。32（3）冷卻劑①必要性：氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼時，元素氧化帶來的熱量除滿足化渣和升溫外，還有很大富余。必須加入適量的冷卻劑來平衡熱量，否則溫度過高。富鐵礦、球團礦②原理：這些物質(zhì)含有氧化鐵，氧化鐵脫碳反應時吸熱反應，而起到冷卻作用。③加入方式：一般放在高位料倉中，和石灰等造渣材料一樣，在冶煉過程中從爐口加入轉(zhuǎn)爐。④應用：一般用于冶煉過程中調(diào)整爐溫，加入量隨爐溫隨時確定。⑤效果：節(jié)約時間、使用方便；助溶劑，有利于化渣；容易噴濺（用量多時，帶來溫度波動和渣量增加）（3）冷卻劑33思考題1、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼用主原料是什么？2、轉(zhuǎn)爐煉鋼對鐵水的要求？3、轉(zhuǎn)爐煉鋼對廢鋼的要求？4、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐造渣材料是哪幾種？5、塊狀合金的粒度要求是多少？思考題34第二章轉(zhuǎn)爐煉鋼基本概念

學習目標通過本章的學習掌握鋼與鐵的區(qū)分標準，鋼的分類標準及常煉鋼種的化學成分及鋼號標準，有害元素對鋼材質(zhì)量的影響。

知識要求1、了解鋼與鐵的劃分標準。2、了解鋼的分類標準。3、掌握有害元素對鋼材質(zhì)量的影響。第二章轉(zhuǎn)爐煉鋼基本概念35第一節(jié)鋼和鐵的概念嚴格來說鋼和鐵并沒有一定的劃分標準，主要成分都是鐵元素，（元素符號：Fe）。根據(jù)世界工業(yè)協(xié)會的規(guī)定，以生鐵中含碳元素的的多少來劃分的。一般來說碳元素含量在0.03%--2.00%之間的為鋼，而碳元素含量在2.00%——4.30%的是鐵，主要來說鐵中含有較多的碳C，而鋼中較少。鐵是煉鋼的主要原料，煉鋼的過程，一是除去鐵中過多的碳和一些渣滓，另外再添加一些其他成分。同時，鋼有分各種用途，不同用途的鋼，會在其中加入一些特殊的添加劑，如不銹鋼中添加鉻元素為主的元素，錳鋼中主要添加錳元素等。但的總來說，化學主成分是一樣的，都具有一定的磁性。第一節(jié)鋼和鐵的概念36第二節(jié)鋼的分類，常煉鋼種的化學成分及鋼號名稱

一、鋼的分類鋼是鋼材含碳量在0.04%-2.3%之間的鐵碳合金。為了保證其韌性和塑性，含碳量一般不超過1.7%。鋼的主要元素除鐵、碳外，還有硅、錳、硫、磷等。鋼的分類方法多種鋼材多樣，其主要方法有如下七種：1、鋼材按品質(zhì)分類(1)普通鋼（P≤0.045%，S≤0.050%）(2)優(yōu)鋼材質(zhì)鋼（P、S均≤0.035%）(3)高級優(yōu)質(zhì)鋼（P≤0.035%，S≤0.030%）2、按化學成份分類(1)碳素鋼：①低碳鋼（C≤0.25%）；②中碳鋼（C≤0.25~0.60%）；③高碳鋼（C≤0.60%）。(2)合金鋼：①低合金鋼（合金元素總含量≤5%）；②中合金鋼（合金元素總含量＞5～10%）；③高合金鋼（合金元素總含量＞10%）。第二節(jié)鋼的分373、鋼材按成形方法分類：(1)鍛鋼；(2)鑄鋼；(3)熱軋鋼；(4)冷拉鋼。4、鋼材按金相組織分類(1)退火狀態(tài)的：①亞共析鋼（鐵素體+珠光體）；②共析鋼（珠光體）；③過共析鋼（珠光體+滲碳體）；④萊氏體鋼（珠光體+滲碳體）。(2)正火狀態(tài)的：①珠光體鋼；②貝氏體鋼；③馬氏體鋼；④奧氏體鋼。(3)鋼材無相變或部分發(fā)生相變的3、鋼材按成形方法分類：385、按用途分類(1)建筑及工程用鋼：①普通碳素結(jié)構(gòu)鋼；②低合金結(jié)構(gòu)鋼；③鋼筋鋼。(2)鋼材結(jié)構(gòu)鋼①機械制造用鋼：a、調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼；b、表面硬化結(jié)構(gòu)鋼：包括滲碳鋼、滲氨鋼、表面淬火用鋼；c、易切結(jié)構(gòu)鋼；d、冷塑性成形用鋼：包括冷沖壓用鋼、冷鐓用鋼。②彈簧鋼；③軸承鋼。(3)工具鋼：①碳素工具鋼；②合金工具鋼；③高速工具鋼。(4)特殊性能鋼：①不銹耐酸鋼；②耐熱鋼：包括抗氧化鋼、熱強鋼、氣閥鋼；③電熱合金鋼；④耐磨鋼；⑤低溫用鋼；⑥電工用鋼。(5)專業(yè)用鋼——如橋梁用鋼、船舶用鋼、鍋爐用鋼、壓力容器用鋼、農(nóng)機用鋼等。5、按用途分類396、綜合分類(1)普通鋼①碳素結(jié)構(gòu)鋼：a、Q195；b、Q215(A、B)；c、Q235(A、B、C)；d、Q255(A、B)；e、Q275。②低合金結(jié)構(gòu)鋼；③特定用途的普通結(jié)構(gòu)鋼。(2)優(yōu)質(zhì)鋼（包括高級優(yōu)質(zhì)鋼）①鋼材結(jié)構(gòu)鋼：a、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；b、合金結(jié)構(gòu)鋼；、c、彈簧鋼；、d、易切鋼；e、軸承鋼；f、特定用途優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼。②工具鋼：a、碳素工具鋼；b、合金工具鋼；c、高速工具鋼。③特殊性能鋼：a、不銹耐酸鋼；b、耐熱鋼；c、電熱合金鋼；d、電工用鋼；e、高錳耐磨鋼。6、綜合分類407、按冶煉方法分類(1)按爐種分①平爐鋼：a、酸性平爐鋼；b、堿性平爐鋼。②轉(zhuǎn)爐鋼：a、酸性轉(zhuǎn)爐鋼；b、堿性轉(zhuǎn)爐鋼?；騛、底吹轉(zhuǎn)爐鋼；b、側(cè)吹轉(zhuǎn)爐鋼；c、頂吹轉(zhuǎn)爐鋼。③電爐鋼：a、電弧爐鋼；b、電渣爐鋼；c、感應爐鋼；d、真空自耗爐鋼；e、電子束爐鋼。(2)鋼材按脫氧程度和澆注制度分①沸騰鋼；②半鎮(zhèn)靜鋼；③鎮(zhèn)靜鋼；④特殊鎮(zhèn)靜鋼。7、按冶煉方法分類41第三節(jié)轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)工藝流程及煉鋼過程的主要任務

一、轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)工藝流程圖2—1煉鋼廠生產(chǎn)工藝流程第三節(jié)轉(zhuǎn)爐42二、煉鋼過程的主要任務生鐵和廢鋼是煉鋼的主要原材料，而生鐵中除了含有較多碳外，還含有一定量的硅、錳、硫、磷等元素（統(tǒng)稱鋼中的五大元素），同時廢鋼中元素含量也很復雜，有些對鋼的要求性能有害，除五大元素外，鋼種還含有氮、氫、氧和非金屬雜質(zhì)物。它們在冶煉過程中隨原材料、爐氣、或反應產(chǎn)物的形式殘留在鋼液，這些物質(zhì)對鋼的性能優(yōu)重大影響，必須調(diào)整或盡量降低有害物含量。鋼的定義：用氧化的方法去除生鐵中的這些雜質(zhì)，再根據(jù)鋼種要求加入適量的合金元素，使之成為具有較高強度、韌性或其它特殊性能的鋼，這一工藝誠摯為“煉鋼”。綜上所述，可將煉鋼基本任務歸納如下：1、脫碳含碳量時決定“鐵與鋼”定義的因素，同時也是控制材料性能的最主要元素。一般采用向鋼中供氧，利用碳氧反應去除。2、脫硫、磷對絕大多數(shù)鋼種來說，硫、磷為有害元素。硫引起鋼的熱脆，而磷引起鋼的冷脆，因此要求在煉鋼過程中盡量除之。二、煉鋼過程的主要任務433、脫氧在煉鋼過程中，用氧去除鋼中雜質(zhì)后，必然殘留大量氧，給鋼的生產(chǎn)和性能帶來危害，必須脫除，一般有合金脫氧和真空脫氧兩種方法。4、去除氣體和非金屬夾雜鋼中氣體主要指溶解在鋼中的氫和氮。非金屬夾雜包括氧化物、硫化物以及其它復合化合物，一般采用CO氣泡和真空脫氧兩種方法。5、升溫煉鋼過程必須在一定高溫液態(tài)下才能完成，同時為保證鋼水能澆鑄合格鋼錠也要求鋼水有一定溫度。鐵水一般在1300℃左右。6、合金化為使鋼具有必要的性能，必須根據(jù)鋼種要求加入適量合金元素。7、澆成成錠液態(tài)鋼水必須澆注成一定形狀的固體鑄坯，采用作為軋材的原料。同時質(zhì)量符合良好。3、脫氧44第四節(jié)有害元素對鋼性能的影響一、鋼中硫：硫是鋼中主要雜質(zhì)之一1、來源：鐵水、石灰和合金料。2、對性能的影響：（1）產(chǎn)生熱脆：S的最大危害。熱脆定義：在高溫作用下富集于晶界的低熔點硫化物融化使鋼的高溫脆性增加，熱加工時容易出現(xiàn)斷裂，這種現(xiàn)象稱為熱脆。（2）形成夾雜：S在鋼水中溶解度高，以溶解態(tài)存在于鋼水中，但S在固體鋼中溶解度低，因此S在固體鋼中基本上是以硫化物夾雜的形式存在，直接危害鋼的常溫下性能。（3）改善切削性能。二、鋼中磷：磷時鋼中有害元素之一1、來源：鐵水、合金料、爐渣回磷。2、對性能的影響：（1）產(chǎn)生冷脆：隨著磷含量的增加，在低溫下鋼的韌性顯著降低，從而導致低溫脆性第四節(jié)有害元素對鋼性能的影響45（2）降低抗裂紋性：磷在凝固過程中偏析嚴重，在結(jié)晶處的富集導致晶界熔化。使高溫強度值下降。（3）影響強度和塑性：磷使鋼的韌性降低。三、鋼中氧危害：1、沸騰：在澆注中溫度降低和碳氧富集反應，在鋼中生成CO產(chǎn)生沸騰，使?jié)沧o法進行。2、鋼坯中產(chǎn)生氣泡：脫氧不太充分導致氧含量高，在連鑄過程中C、O偏析導致碳氧反應。3、影響熱脆性.4、形成夾雜物四、鋼中氮危害：1、時效：對低碳鋼的主要危害。時效定義：低碳鋼在冷加工后，其性能隨時間發(fā)生變化，即強度和硬度增加，韌性降低，這種現(xiàn)象稱為時效。（2）降低抗裂紋性：磷在凝固過程中偏析嚴重462、脆性增加。3、加劇氣泡和疏松：促使O和H產(chǎn)生氣泡的趨勢；加劇顯微疏松和中心疏松。五、鋼中氫危害：1、白點：由氫引起的內(nèi)裂紋缺陷，在鋼的縱向斷口上顯現(xiàn)為圓形或橢圓型的銀白色圓點，一般φ1-10mm。2、增加脆性。3、加重氣泡和疏松。4、擴大奧氏體。2、脆性增加。47思考題1、鋼與鐵的區(qū)分標準是什么？2、鋼材按品質(zhì)分類分為哪幾種？3、簡述我公司煉鋼生產(chǎn)工藝流程？4、簡述煉鋼過程的主要任務？5、磷、硫?qū)︿摰奈：?？思考題48第三章轉(zhuǎn)爐煉鋼基本原理及各元素的化學反應在通常的氧氣轉(zhuǎn)妒煉鋼過程中，總要根據(jù)冶煉鋼種的要求，將鐵水中的C、Si、Mn、P、S去除到規(guī)定的要求。雖然從熱力學的平衡條件來看，不論哪種煉鋼方法之間差異如何，其氣一渣一金屬相之間的反應平衡都是相同的。但是，由于各種煉鋼方法所處環(huán)境的動力學條件不同，在冶煉過程中對反應平衡的偏差程度也各有異。本章主要闡述氧氣轉(zhuǎn)爐內(nèi)各種煉鋼過程的基本反應。第三章轉(zhuǎn)爐煉鋼基本原理及各元素的化學反應49學習目標通過本章的學習了解轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中反應的基本原理，掌握各元素在冶煉過程中的化學反應過程。知識要求1、掌握轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中五大元素變化規(guī)律。2、冶煉過程去除鋼中磷、硫有害元素的條件學習目標50第一節(jié)轉(zhuǎn)爐煉鋼初期硅、錳變化的條件氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼是在十幾分鐘內(nèi)進行供氧和供氣操作，在這短短的時問內(nèi)要完成造渣、脫碳、脫磷、脫硫、去夾雜、去氣和升溫的任務，其吹煉過程的反應狀況是多變的。圖3-1是頂吹轉(zhuǎn)護吹煉過程中金屬液成分、溫度和爐渣成分的變化實例；圖3-2是復合吹煉轉(zhuǎn)爐在吹煉過程中的各成分變化實例。第一節(jié)轉(zhuǎn)爐煉鋼初期硅、錳變化的條件51一、在吹煉過程中金屬液成分，溫度和爐渣成分都是變化的。1、Si吹煉前期，一般在5min內(nèi)即被基本氧化。2、Mn在吹煉前期被氧化到很低，隨著吹煉進行而逐步回升。在復吹轉(zhuǎn)爐中，錳的回升趨勢比頂吹轉(zhuǎn)爐要快些，其終點錳含量也要高些。其原因是因為復吹轉(zhuǎn)爐爐渣中(FeO)比頂吹轉(zhuǎn)爐低些。3、P在吹煉前期快速降低，進入吹煉中期略有回升，而到吹煉后期再度降低。4、S在吹煉過程中是逐步降低的。5、C在吹煉過程中快速減少，但前期脫碳速度慢，中期脫碳速度快。6、熔池溫度在吹煉過程中逐步升高，尤以吹煉前期升溫速度快。7、爐渣中的酸性氧化物SiO2，和P2O5在吹煉前期逐漸增多，隨著石灰的熔解增加渣量增大而降低。8、吹煉過程中渣中FeO具有規(guī)律性變化，即前后期高、中期低。而復吹轉(zhuǎn)爐在吹煉后期(FeO)比頂吹轉(zhuǎn)爐更低一些。9、隨著吹煉的進行．石灰在爐內(nèi)溶解增多，渣中CaO逐漸增高，爐渣堿度也隨之變大。一、在吹煉過程中金屬液成分，溫度和爐渣成分都是變化52二、冶煉過程三個階段根據(jù)一爐鋼冶煉過程爐內(nèi)成分的變化情況，通常把冶煉過程分為三個階段：1、吹煉前期吹煉初期由于鐵水溫度不高，Si、Mn的氧化速度比C快，開吹2—4min時，Si、Mn已基本上被氧化。同時，鐵也被氧化形成FeO進入渣中，石灰逐漸熔解，使P也氧化進入爐渣中。Si、Mn、P、Fe的氧化放出大量熱，使熔池迅速升溫。吹煉初期爐口出現(xiàn)黃褐色的煙塵，隨后燃燒成火焰，這是由于帶出的鐵塵和小鐵珠在空氣中燃燒而形成。開吹時，由于渣料未熔化，氧氣射流直接沖擊在金屬液面上，產(chǎn)生的沖擊噪聲較刺耳，隨著渣料熔化，爐渣乳化形成而噪聲變得溫和。吹煉前期的任務是化好渣、早化渣，以利磷和硫的去除；同時也要注意造渣，以減少爐渣對爐襯材料的侵蝕。二、冶煉過程三個階段532、吹煉中期鐵水中Si、Mn氧化后，熔池溫度升高，爐渣也基本化好，C的氧化速度加快。此時從爐口冒出的濃煙急劇增多，火焰變大，亮度也提高；同時爐渣起泡，爐口有小渣塊濺出，這標志著反應進入吹煉中期。吹煉中期是碳氧反應劇烈時期，此間供入熔池中的氧氣幾乎100％與碳發(fā)生反應，使脫碳速度達到最大。由于碳氧劇烈反應，使爐溫升高，渣中FeO含量降低，磷和錳在渣一金屬間分配發(fā)生變化，產(chǎn)生回磷和回錳現(xiàn)象。但此間由于高溫、低FeO、高CaO存在，使脫S反應得以大量進行。同時，由于熔池溫度升高使廢鋼大量熔化。吹煉中期的任務是脫碳和去硫，因此應控制好供氧和底氣攪拌。防止爐渣返干和噴濺的發(fā)生。2、吹煉中期543、吹煉后期吹煉后期，鐵水中碳含量低，脫碳速度減小，從爐口排出的火焰逐漸收縮，透明度增加。這時吹入熔池中的氧氣使部分鐵氧化，使渣中(FeO)和鋼水中[O]含量增加。同時，溫度達到出鋼要求，鋼水中磷、硫得以去除。吹煉后期要做好終點控制，保證溫度、C、P、S含量合乎出鋼要求。此外還要根據(jù)所煉鋼種要求，控制好爐渣氧化性．使鋼水中氧含量合適，以保證鋼的質(zhì)量。對于復吹轉(zhuǎn)爐，則應增大底吹供氣流量，以均勻成分、溫度、去除夾雜。若終點控制失誤，則要補加渣料和補吹。3、吹煉后期55第二節(jié)去除鋼水中有害元素硫、磷的條件一、吹煉過程脫磷與脫硫煉鋼過程脫碳是至關重要的，對于鐵水中含有的有害元素S、P的去除則更加重要。雖然近年來鐵水預處理技術有了很大的發(fā)展，減輕了轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中的脫磷、脫硫任務，但吹煉過程中磷、硫的去除仍應引起我們高度的重視，否則將會影響鋼水質(zhì)量。1、吹煉過程脫磷磷是易氧化元素，在轉(zhuǎn)爐吹煉時期發(fā)生氧化反應：2[P]十5(FeO)＝(P205)+5Fe然后再與渣中(GaO)反應，生成穩(wěn)定化合物。(P205)+n(CaO)=(nCaO+P2O5)冶煉過程中磷的氧化去除反應為：2[P]+5(Fe0)+n(CaO)＝(nCaO+P2O5)+5Fe第二節(jié)去除鋼水中有害元素硫、磷的條件56式中n一般是3或4，爐渣(FeO)和(CaO)越多，則越有利于磷的去除。各種吹煉方法中爐渣的形成與鐵水中磷的變化情況，復合吹煉的STB和頂吹石灰粉的STB—P法比項吹轉(zhuǎn)爐的脫磷效果更好，其原因是冶煉前期化渣快，有利于生成穩(wěn)定的磷酸鈣。普通冶煉的石灰選渣具有更好的脫磷效果。吹煉到達終點時，由于鋼水溫度升高，鋼液中含碳量不同，對渣中(FeO)含量有影響，因而影響終點磷含量。在工業(yè)生產(chǎn)中，為了減少回磷現(xiàn)象，通常的辦法是保證冶煉后期爐渣為高堿度，并化好渣，適當保持一定的(FeO)含量，以穩(wěn)定去磷效果?？傊?，為了去磷，吹煉過程中應根據(jù)去磷反應的熱力學條件，首先搞好前期化渣．盡快形成高氧化性爐渣，以利在吹煉前期低溫去磷。若鐵水磷含量高，還可在化好渣的情況下倒掉部分高磷爐渣，以提高脫磷效果。而在吹煉后期，則要控制好爐渣堿度和渣中(FeO)，保證磷被穩(wěn)定在渣中，而不發(fā)生回磷現(xiàn)象。式中n一般是3或4，爐渣(FeO)和(572、吹煉過程脫硫硫使鋼材產(chǎn)生脆性，脫硫反應表示如下，(FeS)+(CaO)=(CaS)十(FeO)渣中(CaO)含量高，(FeO)含量低，有利于脫硫反應進行。但在氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼中，由于熔池供氧，使爐內(nèi)呈氧化氣氛，故渣中(FeO)含量不低，因而使轉(zhuǎn)爐的脫硫能力受到限制。轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，鐵水中硫的去除分為兩部分，—部分為氣化脫硫，其反應為〔S〕+2〔O〕=SO2（S2-）+2/3O2=SO2（O2-）（S2-）+6(Fe3+)+2（O2-）=SO2+6(Fe3+)2、吹煉過程脫硫58對以上三個反應，熱力學的分析表明，〔S〕+2〔O〕=SO2式中反應平衡時的SO2分壓為0.02Pa，反應很容易達到平衡，故可以認為鋼液中硫的氧化去除作用不大。而渣中硫的氣化反應是主要的，由（S2-）+2/3O2=SO2（O2-）、（S2-）+6(Fe3+)+2（O2-）=SO2+6(Fe3+)式可見，對于渣中硫的氣相轉(zhuǎn)移與爐渣中硫的活度與氧勢有關。硫在渣中的活度與爐渣堿度有關，堿度越高，硫的活度越低。因此，高堿度對氣化脫硫不利，但對爐渣脫硫有利。因此在氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼中，一般認為鐵水含硫量的10％左右是通過氣化脫硫去除的。另—部分為爐渣脫硫，其反應見(FeS)+(CaO)=(CaS)十(FeO)式。要實現(xiàn)爐渣脫硫，必須化好渣，沒有良好的石灰溶解，脫硫就會變成一句空話。因此要想去除硫，搞好吹煉過程中的石灰溶解成渣操作是至關重要的。對于鐵水中含硫較高時，可以在吹煉過程今依靠提高堿度或增大渣量的辦法，采取倒渣操作來提高脫硫效果。對以上三個反應，熱力學的分析表明，〔59第三節(jié)碳在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中的變化規(guī)律一、吹煉過程中碳的氧化氧氣持爐煉鋼過程中，碳的氧化按下列反應進行(3-1)(3-2)(3-3)(3-4)

第三節(jié)碳在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中的變化規(guī)律(3-1)60一般認為，在熔池中金屬液內(nèi)的C—O反應是以(3—1)式為主，只有當熔池金屬液中[C]＜0.05％時，(3—4)式才比較顯著。在氧氣射流沖擊區(qū)，碳的反應以(3—2)式為主，即鐵水中的碳與吹入的氧氣直接反應；而底吹C02氣體時，則發(fā)生(3—3)式，即CO2成為供氧體，直接參加反應。一般認為，在熔池中金屬液內(nèi)的C—O反61二、吹煉過程的脫碳速度氧氣轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，脫碳速度的變化在整個吹煉過程分為三個階段，吹煉前期，以Si、Mn氧化為主，脫碳速度由于溫度升高而逐步加快；吹煉中期以碳的氧化為主，脫碳速度達到最大，幾乎為常數(shù)；吹煉后期，隨著金屬熔池中碳含量的減少，脫碳速度逐漸降低。由此可見，整個冶煉過程中脫碳速度的變比曲線近似于梯形。根據(jù)這種梯形模型，可以對氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼過程各階段的脫碳速度寫出下列表示式：第—階段：—d〔C〕／dt＝K1t第二階段：—d〔C〕／dt＝K2第三階段：—d〔C〕／dt＝K3〔C〕式中K1、K2、K3——系數(shù)，分別受各階段主要因素影響；t——吹煉時間，min；C—一熔池含碳量，％二、吹煉過程的脫碳速度62思考題1、簡述C、Si、Mn、P、S在冶煉過程的氧化過程？2、冶煉過程去除鋼水中磷、硫的條件？3、根據(jù)一爐鋼冶煉過程爐內(nèi)成分的變化情況，通常把冶煉過程分為哪三個階段？4、磷是易氧化元素，在轉(zhuǎn)爐吹煉時期發(fā)生氧化反應式為？5、在轉(zhuǎn)爐吹煉時期脫硫反應式為？思考題63第四章造渣、槍位控制、脫氧合金化的作用學習目標通過本章的學習掌握轉(zhuǎn)爐吹煉過程中造渣過程和造渣的作用，氧槍槍位控制對冶煉過程的影響，脫氧合金化過程與作用。知識要求1、了解爐渣的組成與形成過程及造渣的作用。2、了解氧槍槍位的變化對冶煉過程的影響。3、掌握合金加入量的計算，掌握脫氧合金化的過程與作用。第四章造渣、槍位控制、脫氧合金化的作用64一、爐渣的形成爐渣一般是由鐵水中的Si、P、Mn、Fe的氧化以及加入的石灰溶解而生成，另外還有少量的其它渣料（白云石、螢石等)、帶入轉(zhuǎn)爐內(nèi)的高爐渣、侵蝕的爐襯等。爐渣的氧化性和化學成分在很大程度上控制了吹煉過程中的反應速度。如果吹煉要在脫碳時同時脫磷，則必須控制(FeO)在一定范圍內(nèi)，以保證石灰不斷溶解，形成一定堿度、一定數(shù)量的泡沫化爐渣。開吹后，鐵水中Si、Mn、Fe等元素氧化生成FeO、Si02、MnO等氧化物進入渣中。這些氧化物相互作用生成許多礦物質(zhì)，吹煉初期渣中主要礦物組成為各類橄欖石(Fe、Mn、Mg、Ca)Si04和玻璃體Si02。隨著爐渣中石灰溶解，由于CaO與Si02的親合力比其它氧化物大，CaO逐漸取代橄欖石中的其它氧化物，形成硅酸鈣。隨堿度增加而形成CaO、Si02，3CaO·2Si02)，2CaO·Si02，3CaO·Si02，其中最穩(wěn)定的是2CaO·Si02。到吹煉后期，C—O反應減弱，(FeO)有所提高，石灰進一步熔解，渣中可能產(chǎn)生鐵酸鈣。一、爐渣的形成65二、石灰的溶解爐渣的氧化性對石灰的溶解起到重要的作用，在25％的吹煉時間內(nèi)，渣主要靠元素Si、Mn、P和Fe的氧化形成。在此以后的時間里，成渣主要是石灰的溶解，特別是吹煉時間的60％以后，由于爐溫升高，石灰溶解加快使渣大量形成。石灰在爐渣中的溶解是復雜的多相反應，其過程分為三步。二、石灰的溶解66第一步，液態(tài)爐渣經(jīng)過石灰塊外部擴散邊界層向反應區(qū)遷移，并沿氣孔向石灰塊內(nèi)部遷移。第二步，爐渣與石灰在反應區(qū)進行化學反應，形成新相。反應不僅在石灰塊外表面進行，而且在內(nèi)部氣孔表面上進行，其反應為：第一步，液態(tài)爐渣經(jīng)過石灰塊外部擴散邊67第三步，反應產(chǎn)物離開反應區(qū)向爐渣熔體中轉(zhuǎn)移。爐渣由表及里逐漸向石灰塊內(nèi)部滲透，表面有反應產(chǎn)物形成。通常頂吹轉(zhuǎn)爐和底吹轉(zhuǎn)爐吹煉前期從爐內(nèi)取出的石灰塊表面存在著高熔點、致密堅硬的2CaO·Si02外殼，它阻礙石灰的溶解。但在復吹轉(zhuǎn)爐中從爐內(nèi)取出的石灰塊樣中，均沒有發(fā)現(xiàn)2CaO·Si02外殼，其原因可認為是底吹氣體加強了熔池攪撲，消除了頂吹轉(zhuǎn)爐中渣料被吹到爐膛周圍的不活動區(qū)，從而加快了(FeO)向石灰滲透作用的結(jié)果。第三步，反應產(chǎn)物離開反應區(qū)向爐渣熔體68影響石灰溶解的主要因素有。1、爐渣成分實踐證明，爐渣成分對石灰溶解速度有很大影響。有研究表明,石灰溶解與爐渣成分之間的統(tǒng)計關系為：影響石灰溶解的主要因素有。69

(FeO)對石灰溶解速度影響最大，它是石灰溶解的基本熔劑。其原因是:

(1)它能顯著降低爐渣粘度，加速石灰溶解過程的傳質(zhì)。

(2)它能改善爐渣對石灰的潤濕和向石灰孔隙中的滲透。(3)它的離子半徑不大且與CaO同屬立方晶系。這些都是有利于(Fe0)向石灰晶格中遷移并生成低熔點物質(zhì)。(4)它能減少石灰塊表面2CaO·Si02生成，并使生成的2CaO·Si02變硫疏松，有利石灰溶解。渣中(MnO)對石灰溶解速度的影響僅次于（FeO)，故在生產(chǎn)中可在渣料中配加錳礦；而使爐渣中加入6％左右的(MgO)也對石火溶解有利，因為CaO—MgO—Si02系化合物的熔點都比2CaO·Si02低。(FeO)對石灰溶解速度影響最大，它是702、溫度熔池溫度高，高于爐渣熔點以上，可以使爐渣粘度降低，加速爐渣向石灰塊內(nèi)的滲透，使生成的石灰塊外殼化合物迅速熔融而脫落成渣。轉(zhuǎn)爐冶煉的實監(jiān)已經(jīng)證明，在熔池反應區(qū)，由于溫度高而且(FeO)多，使石灰的溶解加速進行。3、熔池的攪拌加塊熔池的攪拌，可以顯著改善石灰溶解的傳質(zhì)過程，增加反應界面，提高石灰溶解速度。復吹轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)實踐業(yè)已證明，由于熔池攪拌加強，使石灰熔解速度都比項吹轉(zhuǎn)爐提高。4、石灰質(zhì)量表面疏松，氣孔率高，反應能力強的活性石灰，能夠有利于爐渣向石灰塊內(nèi)滲透，也擴大了反應界面，加速了石灰溶解過程。目前，在世界各國轉(zhuǎn)爐煉鋼中都提倡使用活性石灰，以利快成渣，成好渣。內(nèi)此可見，爐渣的形成過程就是石灰的溶解過程。石灰熔點高，高（FeO)，高溫和激烈攪拌是加快石灰溶解的必要條件。2、溫度71三、成渣途徑轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，由于熔池內(nèi)的溫度、金屬成分不斷變化，并隨著吹煉的進行加入石灰等多種造渣材料，因而爐渣的成分和性質(zhì)也不斷變化。為了盡快使爐渣具有一次堿度、流動性好、正常泡沫化并具有較高的反應能力，好要選擇合理的成渣途徑。轉(zhuǎn)爐鋼渣中，CaO、Si02，和∑FeO三者之和一般約為75—80％，它們對爐渣的物理化學性質(zhì)影響最大。其它氧化物如Mg0與CaO性質(zhì)相似，P205與Si02性質(zhì)相似，MnO與FeO性質(zhì)相似。因此可以用CaO、Si02、FeO三元相圖和把性質(zhì)相似的氧化物都考慮進去而構(gòu)成的(Ca0+MnO)(Si02+P205)—(FeO+MgO)假三元相圖Ca0’—Si02’—FeO’來近似地研究吹煉過程的成渣途徑。三、成渣途徑72高(FeO)成渣途徑是在吹煉過程中保持渣中(FeO)含量較高，通常采用高槍位或底吹供氣強度較小的操作。由圖可見，在高(FeO)成渣過程中，爐渣成分變化在低熔點區(qū)內(nèi)，始終保持良好的流動性，石灰溶解快，堿度提高迅速。這條途徑成渣快。具有良好的脫磷、脫硫效率，因而在工廠中普便采用。低(FeO)成渣途徑，通常是采用低槍位或底吹供氣強度大的操作。在整個成渣過程中，爐渣熔點比較高，石灰溶解緩慢，爐渣粘稠，因而堿度上升緩慢，脫磷、脫硫能力弱。特別是在吹煉中期，爐渣返干嚴重，影響操作。這種情況類似于底吹轉(zhuǎn)爐成渣過程。高(FeO)成渣途徑是在吹煉過程中保73另外，在轉(zhuǎn)爐留渣操作中，其成渣途徑也有所不同，圖3—5說明了這種情況。不留渣操作時，吹煉初期渣中(Si02)含量較高；采用高槍位操作時，會使渣中(FeO)增加。留渣操作時，初期渣(FeO)含量高，(Si02)含量低，因而有利石灰溶解成渣。同樣，在復吹轉(zhuǎn)爐中，初期渣使在靠近FeO區(qū)，因而靠(FeO)成渣。而頂吹轉(zhuǎn)爐初期中(Si02)含量高，是靠Si02成渣；同時渣中〔FeO)低于復吹中(FeO)量，易于形成2CaO·Si02。復吹轉(zhuǎn)爐和頂吹轉(zhuǎn)爐爐渣成分在Ca0’—Si02’—FeO’假三元相圖中的位置。1650℃時石灰在渣中的飽和曲線。對比兩種終渣成分，到終渣時爐渣都被石灰所飽和，但復吹轉(zhuǎn)爐中(FeO)明顯低些。另外，在轉(zhuǎn)爐留渣操作中，其成渣途徑也742、氧槍高度確定氧槍槍位高度的確定，主要考慮兩個主要因素，一是氧射流要有一定的沖擊面積；二是氧射流應有—定的沖擊深度，但保證不能沖擊爐底。目前，氧槍高度的確定一般是依據(jù)(4—5)式的關系，結(jié)合工廠生產(chǎn)實際而總結(jié)的經(jīng)驗公式確定氧槍高度的變化范圍，然后再根據(jù)操作效果加以校正。確定氧槍高度的經(jīng)驗公式如下:H＝bPDe(4—5)式中H—一氧槍噴頭端面距熔池被面的高度．mm；P——供氧壓力。MPa；De一噴頭出口直徑，mm；b——系數(shù)．隨噴孔數(shù)而變化。三孔噴頭b＝35—46；四孔噴頭b=45—60。2、氧槍高度確定75思考題1、影響石灰溶解的主要因素有哪些？2、泡沫渣的概念是什么?3、目前氧槍操作由哪幾種類型？4、合金加入量的計算方法？5、脫氧方法一般由哪三種？思考題76第五章轉(zhuǎn)爐煉鋼造渣制度學習目標通過本章的學習了解轉(zhuǎn)爐煉鋼對鐵水廢鋼的理化性能的要求，爐渣的性質(zhì)及渣料加入量的計算方法。

知識要求1、了解轉(zhuǎn)爐煉鋼對鐵水、廢鋼理化性能的要求。2、了解爐渣的性質(zhì)。3、掌握造渣材料加入量的計算方法。第五章轉(zhuǎn)爐煉鋼造渣制度學習目標77第一節(jié)對煉鋼用鐵水、廢鋼、造渣料等理化性能的要求原材料是煉鋼的重要物質(zhì)基礎。如果原材料質(zhì)量差，將導致原材料消耗增加、冶煉時間延長、爐齡降低、成本提高、鋼質(zhì)量下降。生產(chǎn)實踐證明，采用精料并保證質(zhì)量穩(wěn)定是顯著提高轉(zhuǎn)爐煉鋼各項技術經(jīng)濟指標的重要措施之一，是實現(xiàn)冶煉過程自動化的先決條件。保證原材料的質(zhì)量，不單是指化學成分和物理性質(zhì)要滿足技術條件，還要保證化學成分和物理性質(zhì)穩(wěn)定。煉鋼原材料分為金屬料和非金屬料兩類。金屬料通常指鐵水(生鐵)、廢鋼、鐵合金和脫氧劑；非金屬料通常指造渣劑、氧化劑、冷卻劑和增碳劑等。第一節(jié)對煉鋼用鐵水、廢鋼、造渣料等理化性能的要求78一、鐵水鐵水是氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的基本金屬料，通常占裝入量的70一100%。鐵水的化學熱和物理熱又是氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的基本熱源。因此，對鐵水的溫度和化學成分必須有一定要求。1、鐵水溫度鐵水溫度是鐵水帶入轉(zhuǎn)爐物理熱多少的標志，鐵水物理熱約占轉(zhuǎn)爐熱量收入的2／5。因此鐵水溫度不應過低，否則，爐內(nèi)熱量不足，影響熔池升溫速度和元素氧化進程，不利于化渣和雜質(zhì)的去除，還容易導致噴濺。此外，穩(wěn)定的鐵水溫度還將有利于穩(wěn)定操作和轉(zhuǎn)爐自動控制。我國規(guī)定的入爐鐵水溫度必須＞1523K。通常高爐的出鐵溫度為1623—1723K。由于我國一些鋼廠多采用鐵水罐供應鐵水，鐵水在運送和待裝過程中大量散熱降溫，很多廠目前尚不能達到規(guī)程要求的入爐鐵水溫度。與國外轉(zhuǎn)爐鋼廠相比，我國高爐出鐵溫度和入轉(zhuǎn)爐鐵水溫度偏低，例如美國高爐出鐵溫度通常為1753—1813K，由于主要采用混鐵爐和混鐵車供應鐵水，到轉(zhuǎn)爐兌鐵水時鐵水溫度損失一般僅為110K左右。一、鐵水792、鐵水成分氧氣轉(zhuǎn)爐能夠?qū)⒏鞣N成分的鐵水吹煉成鋼，適應性比較強。但只有鐵水中各元素含量適當而且穩(wěn)定．才能保證轉(zhuǎn)爐正常冶煉和獲得良好的技術經(jīng)濟指標。因此，應力求提供成分適當并穩(wěn)定的鐵水。合適的鐵水成分應根據(jù)冶煉進程需要、鋼種、經(jīng)濟效果等多方面因素綜合確定。（1）Si硅在煉鋼過程中起重要作用。它是重要的發(fā)熱元素，含硅量提高，轉(zhuǎn)爐熱量來源增加，廢鋼比可很高。根據(jù)資料，鐵水中[Si]增加0.10%，廢鋼比可提高1.3%；美國由于廢鋼多，因此大多數(shù)工廠使用含0.8-1.05%Si的鐵水操作。硅氧化生成的SiO2是渣中的主要酸性成分、因此也是決定爐渣酸度和石灰消耗量的關鍵因素。我國規(guī)范規(guī)定，鐵水含硅量應為0.3一0.8土0.15，對于以廢鋼作冷卻劑的使用平爐煉鋼鐵水的我國大中型轉(zhuǎn)爐，由于目前廢鋼資源有限，鐵水含硅以0.5-0.8％為宜。通常大中型轉(zhuǎn)爐鐵水含硅量可以偏低，熱量不富余的小型轉(zhuǎn)爐鐵水含硅量要求高些。吹煉含釩鐵水時，為了得到高品位釩渣，要求含硅量低。2、鐵水成分80對于脫磷脫硫任務較重，廢鋼裝入量較多，或熱損失較大的小型轉(zhuǎn)爐，鐵水含硅量不應過低，否則轉(zhuǎn)爐的熱量收入不足，渣量過少，成渣速度緩慢，廢鋼加入量減少并不利于脫磷和脫硫。相反，過高的鐵水含硅量將帶來許多不良后果：①渣量增大和造渣材料消耗增加，渣量過大還導致噴濺增多，隨爐渣帶走的金屬損失增加，金屬收得率降低；②加劇對爐襯的侵蝕；③初期渣中SiO2超過一定濃度時，影響石灰熔化，從而影響脫磷、脫硫并延長冶煉時間。④增加鐵水中硅含量將導致高爐焦比提高和生產(chǎn)率下降。根據(jù)資料，高爐鐵水[Si%]增加0.1，焦碳消耗增加6.5千克／噸鐵，而轉(zhuǎn)爐從硅氧化所得熱量實際上只有高爐多消耗熱量的9.69%，這對能源的利用而言是很不經(jīng)濟的。日本出于廢綱不多，大力發(fā)展低硅生鐵煉鋼。我國當前廢鋼資源有限，鐵水含硅高是不合理的。對于脫磷脫硫任務較重，廢鋼裝入量較多，81（2）錳鐵水中錳含量高，對煉鋼有益，因此，有的國家采用向高爐加錳礦的辦法，把鐵水含錳量提高到0.6-0.9%。但是，對于鐵水中的合理含錳量一直存在爭議，因為高爐冶煉高錳生鐵時，焦比顯著增高、生產(chǎn)率下降。所以，對于錳礦資源豐富的蘇聯(lián)，近幾十年來不斷進行使用低錳鐵水煉鋼的試驗研究并取得了很多經(jīng)驗。錳在轉(zhuǎn)爐冶煉中的有益作用是：①加速石灰熔解、促進化渣并顯著減少螢石用量；②由于縮短初期渣形成時間并改善爐渣流動性，減輕了頂吹噴槍的粘槍并有利于提高爐齡；③鐵水含錳量增加，終點鋼水殘錳量提高，有利于提高鋼的純潔性。因為終點鋼水殘錳高可以減少錳鐵加入量，從而減少錳鐵講入鋼中的雜質(zhì)量；（2）錳82④鐵水中的錳有脫硫效果，含錳較高的鐵水，運送過程中，隨著鐵水溫度的降低，含硫量下降。其反應式為：④鐵水中的錳有脫硫效果，含錳較高的鐵83（3）磷磷在大多數(shù)鋼種個是有害元素，通常是在煉鋼的氧化性氣氛中去除的。鐵水中磷越低，轉(zhuǎn)爐操作越簡化，并有利于提高煉鋼各項技術經(jīng)濟指標。從煉鋼出發(fā)，把生鐵按含磷量分為：①低磷生鐵，含0一0.3%P②中磷生鐵，含0.3一1.0%P③高磷生鐵，含＞1.0%P低磷生鐵脫磷采用單渣法操作，中磷鐵水常采用雙渣或雙渣留渣操作，高磷鐵水常采用多渣或噴石灰粉等法操作。使用P＞1.5%的鐵水煉鋼時，爐渣可做磷肥。鐵水中的磷來源于鐵礦石，在高爐還原性氣氛下，爐料中的磷全部還原進入鐵水，因此鐵水中的含磷量主要取決于礦石條件，應加強配礦及礦石混均工作，使鐵水中含磷量盡量穩(wěn)定。對氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐鐵水含磷量的波動規(guī)定如下：當[P]鐵＜0.2%時，前后爐波動量為土0.03%當[P]鐵0.2一0.4％時，前后爐波動量為土0.05%當[P]鐵＞0.4%時，前后爐波動量為土[P]鐵×15%（3）磷84為了減輕轉(zhuǎn)爐脫磷負擔和提高其技術經(jīng)濟指標，國內(nèi)外對防止磷進入鐵水或鐵水爐外脫磷的研究很活躍。使用高磷鐵水煉鋼，磷渣尚可利用，使用中磷鐵水則不具備這種優(yōu)點。因此，怎樣利用中磷鐵水煉鋼成了更加突出的問題。目前出現(xiàn)的解決辦法有：高爐原料磁鐵礦選礦時，把P2O5選掉；對高爐鐵水進行預脫磷處理。磷在炮彈鋼、易削鋼和高磷薄板鋼等少數(shù)鋼種中起合金元素作用，有時還要向鋼水中配加Fe—P。為了減輕轉(zhuǎn)爐脫磷負擔和提高其技術經(jīng)濟85（4）硫硫是絕大多數(shù)鋼種中的有害元素，來源于煉鋼金屬料、熔劑和燃料，其中鐵水通常是硫的主要的來源。氧氣轉(zhuǎn)爐的脫硫能力有限，在氧氣轉(zhuǎn)爐的氧化性氣氛下，可以造成活躍的熔池沸騰條件、高溫和高堿度爐渣，并采用雙渣或多渣法操作，把硫脫除到很低的水平。然而，這將使原材料消耗增加、轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)率下降、煉鋼技術經(jīng)濟指標惡化。因此，希望鐵水中含硫量應盡可能低。與轉(zhuǎn)爐的氧化性氣氛相比，在高爐的還原性氣氛條件下，爐料中的硫很容易通過爐渣和爐氣去除。因此，煉鋼對鐵水含硫量有明確的要求。我國煉鋼技術規(guī)范要求供給氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的鐵水含硫量不得超過0.05%，用于冶煉優(yōu)質(zhì)鋼的鐵水含硫量則要求更低。在少數(shù)鋼種中硫也起合金元素的作用。如易切削鋼中硫含量高達0.08—0.3%，可以改善鋼的切削加工性能。又如利用MnS作為有利夾雜可以獲得有良好電磁性能的取向性硅鋼片。（4）硫86（5）鐵水除渣高爐終渣含S和SiO2、A12O3高，過多的高爐渣進入轉(zhuǎn)爐會導致轉(zhuǎn)爐渣量大，石灰消耗多，容易造成噴濺并使金屬收得率降低影響終點命中率，降低爐齡。因此，兌入轉(zhuǎn)爐前的高爐鐵水要扒渣，鐵水帶渣量不得超過0.5％；使用化鐵爐鐵水時，要求化鐵爐采用虹吸出渣或出鐵法。（5）鐵水除渣87二、廢鋼廢鋼是氧氣轉(zhuǎn)爐金屬料之一，它還是冷卻效果比較穩(wěn)定的冷卻劑。適當增加轉(zhuǎn)爐廢鋼比，可以降低轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)成本和煉鋼材料消耗。1、廢鋼按來源可分類如下：本廠廢鋼—返回料(廢鋼錠、軋鋼切頭等)、回收料(加工廢料、報廢設備、廢軋輥等)、外購廢鋼—加工工業(yè)的廢料(機械、造船、汽車等行業(yè)的廢鋼、車屑等)、鋼鐵制品報廢件(船舶、車輛、機械設備土建材料等)，廢鋼來源復雜，質(zhì)量差異大。其中以本廠返回料或者某些專業(yè)性工廠的返回料質(zhì)量最好，成分比較清楚，性質(zhì)波動小，給冶煉過程帶來的不穩(wěn)定因素小。外購廢鋼則成分復雜，質(zhì)量波動大，需要適當加工和嚴格管理。一般根據(jù)成分、重量可以把廢鋼按質(zhì)量分級，把優(yōu)質(zhì)廢鋼和劣質(zhì)廢鋼相區(qū)分。在轉(zhuǎn)爐配料時，應按成分或冶煉需要把優(yōu)質(zhì)廢鋼集中使用或搭配使用，以提高廢鋼的使用價值。二、廢鋼882、廢鋼質(zhì)量對轉(zhuǎn)爐冶煉技術經(jīng)濟指標有明顯影響，從合理使用和冶煉工藝出發(fā)，對廢鋼的要求是：（1）不同性質(zhì)廢鋼應分類存放，以避免貴重合金元素損失或造成熔煉廢品；（2）廢鋼入爐前應仔細檢查，嚴防混入封閉器皿、爆炸物和毒品；嚴防混入易殘留于鋼水中的某些元素如鉛、鋅等有色金屬(鉛比重大，能夠沉入磚縫危害爐底)；（3）廢鋼應清潔干燥，盡量避免帶入泥土沙石、耐火材料和爐渣等雜質(zhì)；（4）廢鋼應具有合適的外形尺寸和單重。輕薄料應打包或壓塊使用，以保證廢鋼密度；重廢鋼應能順利裝爐并且不撞傷爐襯，必須保證廢鋼在吹煉期全部熔化。2、廢鋼質(zhì)量對轉(zhuǎn)爐冶煉技術經(jīng)濟指標有明顯影響，從合89三、冷鐵冷鐵是生鐵塊、廢鑄件、渣罐底鐵和出鐵溝廢鐵等的統(tǒng)稱。與鐵水相比，冷鐵沒有顯熱，但成分與鐵水相似。一般情況下很少用大量冷鐵作爐料，因為這將延長轉(zhuǎn)爐治煉時間。但鐵水不足時、也可以使用冷鐵作為輔助熱源。優(yōu)質(zhì)冷鐵還可以在轉(zhuǎn)爐冶煉終點前用于增碳和預脫氧。三、冷鐵90四、鐵合金和脫氧劑鐵合金品種多，原料來源廣，生產(chǎn)方法多樣。但都是用碳或其它金屬作還原劑，從礦石中還原金屬。其主要生產(chǎn)方法有高爐法、電熱法、電硅熱法和金屬熱法等。多數(shù)鐵合金是用電能在礦熱爐中生產(chǎn)，有的還要用金屬作還原劑，所以生產(chǎn)成本較高．1、氧氣轉(zhuǎn)爐使用鐵合金時有如下要求：（1）使用塊狀鐵合金時，塊度應合適，以控制在10一50毫米為宜，這有利于減少燒損和保證鋼的成分均勻；（2）在保證鋼質(zhì)量的前提下，選用適當牌號鐵合金以降低鋼的成本；（3）鐵合金使用前要經(jīng)過烘烤(特別是對含氫量要求嚴格的鋼)，以減少帶入鋼中的氣體。對熔點較低和易氧化的合金，如釩鐵、鈦鐵、硼鐵和稀土金屬等可在低溫(473K)下烘烤。熔點高和不易氧化的合金，如硅鐵、鉻鐵、錳鐵等應在高溫(1073K)下烘烤；（4）鐵合金成分應符合技術標準規(guī)定，以避免煉鋼操作失誤。如硅鐵中的含鋁、鈣量，沸騰鋼脫氧用錳鐵的含硅量，都直接影響鋼水的脫氧程度。四、鐵合金和脫氧劑91第六章鑄鋼（模鑄和連鑄)工藝流程一、連鑄機基本參數(shù)1、板坯連鑄機基本參數(shù)：機型：立彎式連鑄機鑄機弧型半徑：6000mm；機～流：2～2流間距：4700mm彎曲：8點彎曲矯直：6點矯直鑄機長度：19.46m定尺長度：6500m鑄機有效作業(yè)率：85%鋼水收得率：97%改造后年產(chǎn)量：110萬噸/年第六章鑄鋼（模鑄和連鑄)工藝流程922、方坯連鑄機基本參數(shù)：

機型：全弧形鑄機弧型半徑：R6000/12000mm；機～流：5～5流間距：1250mm彎曲：連續(xù)彎曲矯直：連續(xù)矯直定尺長度：3～6m鑄機有效作業(yè)率：85%鋼水收得率：96.8%設計年產(chǎn)量：80萬噸/年2、方坯連鑄機基本參數(shù)：93二、連鑄工藝流程1、轉(zhuǎn)爐冶煉的鋼水經(jīng)過脫氧合金化和溫度、成分的調(diào)整，調(diào)運到連鑄平臺，鋼液由鋼包注入中間包內(nèi)，中間包暫時儲存鋼液，再澆注到結(jié)晶器內(nèi)，鋼液在結(jié)晶器內(nèi)迅速冷卻，形成外表為凝固坯殼內(nèi)部未凝固的鋼水的鑄坯，隨著拉輥緩慢地將帶液心的鑄坯從結(jié)晶器拉出，中間包內(nèi)的鋼水也連續(xù)地注入結(jié)晶器內(nèi)，帶液芯的鑄坯在二次冷卻區(qū)接受噴水的強制冷卻，當拉到規(guī)定位置時，鑄坯內(nèi)部完卻凝固，然后將鑄坯切割成規(guī)定的尺寸，由出坯裝置送到熱軋廠進行軋制。2、連鑄機流程圖圖12—3連鑄流程示意圖二、連鑄工藝流程圖12—3連鑄流程示意圖94匯報完畢，謝謝！匯報完畢，謝謝！95煉鋼培訓教材煉鋼培訓教材96煉鋼生產(chǎn)目前一般情況下，煉鋼廠主要設備是轉(zhuǎn)爐和連鑄，也有煉鋼廠使用電爐和連鑄；我們唐山建龍的煉鋼工藝流程如下：鐵水預處理→混鐵爐→頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐→爐后喂絲→精煉爐→連鑄→熱送熱軋煉鋼生產(chǎn)目前一般情況下，煉鋼廠主要設備是轉(zhuǎn)爐和連鑄，也有煉鋼97工藝流程圖合格廢鋼（計量后）高爐鐵水600噸混鐵爐50噸氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐LF爐精煉吹氬+喂線5流方坯連鑄機雙流板坯連鑄機合格鐵水（計量后）造渣料工藝流程圖合格廢鋼（計量后）高爐鐵水600噸混鐵爐50噸氧氣98（一）轉(zhuǎn)爐煉鋼1、定義：所謂轉(zhuǎn)爐煉鋼法就是使用鴨梨型的轉(zhuǎn)爐（converter），以鐵水作為原料，以空氣或者純氧作為氧化劑，靠雜質(zhì)的氧化熱提高鋼水溫度，30～45min內(nèi)完成一次精煉的快速煉鋼方法。2、分類：根據(jù)其送風形式、氧化劑及生成的渣，可分為若干種方法，如下表所示。（一）轉(zhuǎn)爐煉鋼