鋼鐵冶金概述_第1頁
鋼鐵冶金概述_第2頁
鋼鐵冶金概述_第3頁
鋼鐵冶金概述_第4頁
鋼鐵冶金概述_第5頁
已閱讀5頁,還剩110頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

鋼鐵冶金概述第一章煉鐵生產(chǎn)1.1我國冶金工業(yè)發(fā)展簡史1.2高爐生產(chǎn)工藝過程及產(chǎn)品1.3高爐煉鐵原料人類社會發(fā)展史:原始社會→奴隸社會→封建社會→資本主義社會

人類使用材料的歷史:石器→青銅器→鐵器→工業(yè)化(鋼鐵)→信息社會(多種新材料)1.1我國冶金工業(yè)發(fā)展簡史中國冶金的輝煌歷史魚腸劍

據(jù)《吳越春秋》,公子姬光備辦酒席宴請吳王僚。當(dāng)時,吳王僚穿了三重鐵甲,但仍然未能防住公子姬光的精心算計,酒喝到暢快的時候,公子姬光假裝腳有毛病,出門讓專諸把魚腸劍放到烤魚的肚子里,把魚獻上去.然后,專諸擘烤魚推匕首進行刺殺行動。專諸固然是個膽大的刺客,而那柄精巧的魚腸劍竟然鋒利到了不可思議的程度,經(jīng)它一刺,吳王僚不但透胸斷骨,而且被貫穿了鐵甲,直達后背。一代梟雄隨風(fēng)而去,公子姬光上臺,這才引出了以后的吳滅楚,越亡吳的精彩故事。魚腸劍,一名魚藏劍,據(jù)傳是鑄劍大師歐冶子為越王所制,經(jīng)雨灑雷擊,得天地精華,制成了五口劍,分別是湛盧、純鈞、勝邪、魚腸和巨闕。長流程:鐵礦石—高爐—鐵水—轉(zhuǎn)爐—鋼水—澆注—鋼坯—軋鋼—鋼材短流程:廢鋼等—電爐—鋼水—澆注—軋鋼—鋼材現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的一般流程現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的一般流程鋼鐵工業(yè)發(fā)展型鋼棒線材重軌橋梁用鋼奧運鳥巢板卷冷軋鍍鋅板船板鋼鋼管1.2高爐生產(chǎn)工藝過程及產(chǎn)品1.2.1高爐生產(chǎn)工藝過程1.2.2高爐冶煉產(chǎn)品

現(xiàn)代煉鐵方法

高爐煉鐵法:以焦炭為能源基礎(chǔ)的傳統(tǒng)煉鐵方法。它與轉(zhuǎn)爐煉鋼相配合,是目前生產(chǎn)鋼鐵的主要方法。高爐煉鐵的這種主導(dǎo)地位預(yù)計在相當(dāng)長時期之內(nèi)不會改變。由于高爐煉鐵受能源焦炭的限制,在一些缺乏焦煤資源的國家和地區(qū),經(jīng)過長期的研制和實踐,也逐步形成了不同形式的非高爐煉鐵法。現(xiàn)代煉鐵方法

非高爐煉鐵法:泛指高爐以外,不用焦炭,用煤、燃油、天然氣、電為能源基礎(chǔ)的一切其它煉鐵方法。例如直接還原法,主要是指在冶煉過程中,爐料始終保持固體狀態(tài)而不熔化,產(chǎn)品為多孔狀海綿鐵或金屬化球團的方法。熔融還原法是用高品位鐵精礦粉(經(jīng)預(yù)還原)在高溫熔融狀態(tài)下直接還原冶煉鋼鐵的一種新工藝。新興的直接還原—電爐煉鋼流程,規(guī)模較小,目前還正在發(fā)展,是鋼鐵生產(chǎn)的重要補充。

寶鋼高爐全貌高爐煉鐵過程1.2.1高爐生產(chǎn)工藝過程高爐煉鐵的本質(zhì)是鐵的還原過程,即焦炭做燃料和還原劑,在高溫下將鐵礦石或含鐵原料的鐵,從氧化物或礦物狀態(tài)(如Fe2O3、Fe3O4、Fe2SiO4、Fe3O4·TiO2等)還原為液態(tài)生鐵。冶煉過程中,爐料(礦石、熔劑、焦炭)按照確定的比例通過裝料設(shè)備分批地從爐頂裝入爐內(nèi)。從下部風(fēng)口鼓入的高溫?zé)犸L(fēng)與焦炭發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生的高溫還原性煤氣上升,并使?fàn)t料加熱、還原、熔化、造渣,產(chǎn)生一系列的物理化學(xué)變化,最后生成液態(tài)渣、鐵聚集于爐缸,周期地從高爐排出。上升過程中,煤氣流溫度不斷降低,成分逐漸變化,最后形成高爐煤氣從爐頂排出。1.2.1高爐生產(chǎn)工藝過程高爐煉鐵生產(chǎn)非常復(fù)雜,除了1高爐本體以外,還包括有2上料系統(tǒng)、3送風(fēng)系統(tǒng)、4煤氣凈化系統(tǒng)、5渣鐵處理系統(tǒng)、6噴吹燃料系統(tǒng)。通常,輔助系統(tǒng)的建設(shè)投資是高爐本體的4~5倍。生產(chǎn)中,各個系統(tǒng)互相配合、互相制約,形成一個連續(xù)的、大規(guī)模的高溫生產(chǎn)過程。高爐開爐之后,整個系統(tǒng)必須日以繼夜地連續(xù)生產(chǎn),除了計劃檢修和特殊事故暫時休風(fēng)外,一般要到一代壽命終了時才停爐。

1.2.1高爐生產(chǎn)工藝過程高爐本體高爐本體是冶煉生鐵的主體設(shè)備,由耐火材料砌筑成豎式圓筒形,外有鋼板爐殼加固密封,內(nèi)嵌冷卻設(shè)備保護。高爐內(nèi)部工作空間的形狀稱為高爐爐型,從上往下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹和爐缸五個部分,該容積總和為它的有效容積,反映高爐具備的生產(chǎn)能力。高爐爐型1.2.1高爐生產(chǎn)工藝過程高爐內(nèi)主要區(qū)域根據(jù)物料存在形態(tài)的不同,可將高爐劃分為五個區(qū)域:

塊狀帶軟熔帶滴落帶風(fēng)口前回旋區(qū)渣鐵聚集區(qū)

高爐爐內(nèi)狀況風(fēng)口前碳的燃燒示意1.2.2高爐冶煉產(chǎn)品

高爐冶煉的主要產(chǎn)品是生鐵。副產(chǎn)品為爐渣和高爐煤氣。1.2.2高爐冶煉產(chǎn)品一生鐵:普通生鐵和合金生鐵。生鐵是Fe與C及其它一些元素的合金。通常,生鐵含F(xiàn)e94%左右,C4%左右。其余為Si、Mn、P、S等少量元素。普通生鐵:煉鋼生鐵和鑄造生鐵。煉鋼生鐵供轉(zhuǎn)爐、電爐煉鋼使用。鑄造生鐵則主要用于生產(chǎn)耐壓鑄件。合金生鐵:硅鐵、錳鐵。作為煉鋼的輔助材料,如脫氧劑、合金元素添加劑。普通生鐵鐵與C(2.5%-4.5%)、Si、Mn、P、S組成的合金,主要由高爐生產(chǎn)煉鋼生鐵[Si]≤1.25%鑄造生鐵1.25%≤[Si]≤4.25%1.2.2高爐冶煉產(chǎn)品一般來說,生鐵和鋼的化學(xué)成分主要差別是含碳量。鋼中含碳量最高不超過2.11%。高爐生鐵含碳量在2.5~4.5%范圍,鑄鐵中不超過5.0%(此時Fe3C含量約占75%,當(dāng)鑄鐵中Fe3C達100%時,其含碳量為6.67%)。當(dāng)鑄鐵中C>5.0%時,鑄鐵甚脆,沒有實用價值。而含碳量在1.6~2.5%之間的鋼鐵材料,由于缺乏實用性,一般不進行工業(yè)生產(chǎn)。1.2.2高爐冶煉產(chǎn)品煉鋼生鐵作為轉(zhuǎn)爐熱裝煉鋼的原料,約占生鐵產(chǎn)量的80~90%。鑄造生鐵,又稱為翻砂鐵或灰口鐵,用于鑄件生產(chǎn)。其主要特點是含硅較高,在1.25~4.25%之間。硅在生鐵中能促進石墨化,即使化合碳游離成石墨碳,增強鑄件的韌性和耐沖擊性并易于切削加工。鑄造生鐵約占生鐵產(chǎn)量的10%左右。高爐還可生產(chǎn)特殊生鐵,如錳鐵、硅鐵、鏡鐵(含10~25%Mn)、硅鏡鐵(含9~13%Si,18~24%Mn)等,主要用作煉鋼脫氧劑和合金化劑。1.2.2高爐冶煉產(chǎn)品二、高爐渣由于冶煉礦石品位、焦比及焦炭灰分的不同,我國大中型高爐的單位生鐵渣量在0.3~0.5t之間。高爐渣主要成分是Ca、Mg、Si、Al的氧化物,其工業(yè)用途廣泛。如在爐前急冷?;伤鞒伤嗪徒ㄖ牧?;酸性渣還可在爐前用蒸汽吹成渣棉,作絕熱材料。冶煉多元素共生的復(fù)合礦時,爐渣中常富集有多種元素(如稀土、鈦等)。這類爐渣可進一步利用。

1.2.2高爐冶煉產(chǎn)品三、高爐煤氣冶煉每噸生鐵可產(chǎn)生1600~3000m3的高爐煤氣,其中含有約20%~25%的CO,1~3%的H2,還有少量甲烷(CH4)等可燃氣體。從高爐排出的煤氣中含有大量的爐料粉塵,經(jīng)過除塵處理可使含塵量降到10~20mg/m3。除塵處理后的高爐煤氣發(fā)熱值約為3350~3770kJ/m3,是良好的氣體燃料。但高爐冶煉產(chǎn)生的煤氣量、成分及發(fā)熱值與高爐操作參數(shù)及產(chǎn)品種類有關(guān)。如高爐冶煉鐵合金時煤氣中幾乎沒有CO2。高爐煤氣是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的重要二次能源,主要用作熱風(fēng)爐燃料,還可供動力、煉焦、燒結(jié)、煉鋼、軋鋼等部門使用。1.3高爐煉鐵原料原料是高爐冶煉的物質(zhì)基礎(chǔ),其質(zhì)量對冶煉過程及冶煉效果影響極大。目前,煉鐵的發(fā)展趨勢之一就是采用精料。1.3.1鐵礦石分類及特性一、礦石和脈石礦石是礦物的集合體。在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)條件下,能從中經(jīng)濟合理地提煉出金屬來的礦物才稱為礦石。礦石的概念是相對的。例如鐵元素廣泛地分布在地殼的巖石和土壤中,有的比較集中,形成天然的富鐵礦;有的比較分散,形成貧鐵礦,用于冶煉既困難又不經(jīng)濟。隨著選礦和冶煉技術(shù)的發(fā)展,礦石的來源和范圍不斷擴大。如含鐵較低的貧礦,經(jīng)過富選也可用來煉鐵;過去認為不能冶煉的攀枝花釩鈦磁鐵礦,已成為重要的煉鐵原料。礦石中除了用來提取金屬的有用礦物外,還含有一些工業(yè)上沒有提煉價值的礦物或巖石,統(tǒng)稱為脈石,應(yīng)在選礦和其它處理過程中盡量去除。鐵礦全景圖鞍礦公司眼前山鐵礦鞍礦公司東鞍山鐵礦1.3.1鐵礦石分類及特性二、天然鐵礦石的分類及特征天然鐵礦石按其主要礦物分為磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦等幾種,主要礦物組成及特征見表2-1表2-1常見鐵(錳)礦石的組成及特征各類鐵礦石圖赤鐵礦磁鐵礦菱鐵礦褐鐵礦表2-2鐵礦石種類及質(zhì)量評價成分理論含鐵量%實際富礦含鐵%最低工業(yè)品位%冶煉性能磁Fe3O472.445~7020~25P,S↑難還原赤Fe2O37055~6030P,S↓易還原褐nFe2O3.mH2O55.2~66.137~5530P↑易還原菱FeCO348.230~4025P,S↓熔燒后易還原1.3.2鐵礦石的準備處理根據(jù)上述質(zhì)量要求,一般的鐵礦石很難完全滿足要求,須在入爐前進行必要的準備處理。對天然富礦(如含F(xiàn)e50%以上),須經(jīng)破碎、篩分,獲得合適而均勻的粒度。對于褐鐵礦、菱鐵礦和致密磁鐵礦還應(yīng)進行焙燒處理,以去除其結(jié)晶水和CO2,提高品位,疏松其組織,改善還原性,提高冶煉效果。對貧鐵礦的處理要復(fù)雜得多。一般都必須經(jīng)過破碎、篩分、細磨、精選,得到含鐵60%以上的精礦粉,經(jīng)混勻后進行造塊,變成人造富礦,再按高爐粒度要求進行適當(dāng)破碎,篩分后入爐。1.3.2鐵礦石的準備處理破碎篩分破碎和篩分是鐵礦石準備處理工作中的基本環(huán)節(jié),通過破碎和篩分使鐵礦石的粒度達到“小、勻、凈”的標(biāo)準。破碎的常要設(shè)備有:顎式、錐式、輥式破碎機,球磨機和棒磨機。篩分的常用設(shè)備有固定條篩、圓筒篩、振動篩等。焙燒焙燒是在適當(dāng)?shù)臍夥罩?,使鐵礦石加熱到低于其熔點的溫度,在固態(tài)下發(fā)生的物理化學(xué)過程。選礦選礦是依據(jù)礦石的性質(zhì),采用適當(dāng)?shù)姆椒?,把有用礦物和脈石機械地分開,從而使有用礦物富集的過程。粗破細破球磨機分級機磁選機輸送機1.3.3熔劑高爐冶煉條件下,脈石及灰分不能熔化,必須加入熔劑,使其與礦石脈石和灰分作用生成低熔點化合物,形成流動性好的爐渣,實現(xiàn)渣鐵分離并自爐內(nèi)順暢排出。高爐主要用堿性熔劑,如石灰石(CaCO3)、白云石(CaCO3·MgCO3)等。此外,一定堿度的爐渣,如CaO/SiO2=1.0~1.2可去除生鐵中有害雜質(zhì)硫,提高生鐵質(zhì)量。1.3.3熔劑(1)作用:形成低熔點易流動的爐渣、脫S(堿性熔劑)(2)種類:使用條件及作用堿性鐵礦中脈石為酸性氧化物,包括:石灰石、白云石、石灰酸性鐵礦中脈石為堿性氧化物,主要為:SiO2(只在爐況失常時使用—(Al2O3)≥18%或排堿時)中性高Al熔劑,主要為:含Al2O3高的鐵礦(只在降低爐渣流動性時使用)第二章高爐用燃料2.1高爐冶煉對焦炭質(zhì)量的要求2.1.1焦炭在高爐冶煉中的作用2.1.2高爐冶煉對焦炭質(zhì)量的要求2.2噴吹用燃料2.1.1焦炭在高爐冶煉中的作用(1)發(fā)熱劑(燃料):燃燒后發(fā)熱,產(chǎn)生冶煉所需熱量。(2)還原劑:焦炭中的固定碳和它燃燒后生成的CO都是鐵礦石還原所需的還原劑。(3)料柱骨架:高爐內(nèi)是充滿著爐料和熔融渣、鐵的一個料柱,焦炭約占料柱體積的1/3~1/2,對料柱透氣性具有決定性的影響。特別是在高爐下部,礦石、熔劑已經(jīng)熔化、造渣,變成液態(tài)渣和鐵,只有焦炭仍保持固態(tài),為渣、鐵滴落和煤氣上升以及爐缸內(nèi)的渣、鐵正常流通和排出提供必要條件,使冶煉過程得以順利進行。焦炭的這一作用目前尚不能為其他燃料所代替。2.1.2高爐冶煉對焦炭質(zhì)量的要求(1)含碳量高,灰分低(2)含硫等有害雜質(zhì)要少(3)成分穩(wěn)定(4)揮發(fā)分含量適合(5)強度高,塊度均勻2.1.2高爐冶煉對焦炭質(zhì)量的要求焦?fàn)t2.2噴吹用燃料向高爐內(nèi)噴吹的輔助燃料可代替部分焦炭,大幅度降低焦比。目前噴吹的燃料已占高爐全部燃料用量的10~30%,有的達40%。在日本和德國一般維持在10%左右,他們更著重于提高噴吹效率。噴吹用燃料來源廣泛,可分為固、液、氣體三種。2.2噴吹用燃料

氣體燃料天然氣的主要成分是甲烷(CH4)。有的還含有較高的重碳氫化合物CmHn(4~30%)。同空氣混合時的著火溫度為680~750℃,遇明火即發(fā)生爆炸,其發(fā)熱值在33500~50200kJ/m3之間,屬高熱值燃料,也是重要的化工原料。焦?fàn)t煤氣主要成分是H2(50~60%)和CH4(20~30%),發(fā)熱值為15500~19700kJ/m3,亦是高熱值煤氣。高爐噴吹氣體的種類和數(shù)量主要取決于當(dāng)?shù)刭Y源條件。液體燃料常用于噴吹的有重油、柴油、焦油。重油是由石油分餾提取汽油、柴油、煤油后剩下的產(chǎn)品。其中可燃物多,含碳86~89%,氫10~12%,硫、灰分、水分少。重油發(fā)熱量高40~42MJ/kg,燃燒溫度高,火焰輻射能力強,噴吹效果好,貯存方便,噴吹設(shè)備簡單,易于操作控制,是適宜高爐噴吹的優(yōu)質(zhì)燃料。國外高爐多用它,但受資源限制。2.2噴吹用燃料

固體燃料常用于噴吹的是固定碳高,發(fā)熱值高的無煙粉煤。一般認為,高爐噴吹用煤應(yīng)滿足低灰分、低硫分、低水分、適宜揮發(fā)分產(chǎn)率等質(zhì)量要求。從國內(nèi)外高爐生產(chǎn)實踐看,高爐噴吹煤種的范圍很廣,包括無煙煤、煙煤、褐煤等各煤種都可以用來噴吹。如德國蒂森公司噴吹過從揮發(fā)分為9%的無煙煤到揮發(fā)分達50%的褐煤。日本也將低揮發(fā)分無煙煤、高揮發(fā)分煙煤等不同煤種用于高爐噴吹。2.2噴吹用燃料

第三章鐵礦石造塊3.1鐵礦粉燒結(jié)生產(chǎn)3.1.1燒結(jié)生產(chǎn)3.1.2燒結(jié)生產(chǎn)的主要設(shè)備3.2球團礦生產(chǎn)富礦粉和貧礦富選后得到的精礦粉都不能直接入爐冶煉,必須將其重新造塊,燒結(jié)是最重要最基本的造塊方法之一。2003年中國生鐵總產(chǎn)量為2億噸,2005年將達2.5億噸。2003年美國鋼鐵產(chǎn)品銷售量為1.056億噸,較上年增長6.5%。中國2003年球團礦產(chǎn)量3000萬噸,現(xiàn)有63座以上豎爐,生產(chǎn)總面積超過520m2

3.1鐵礦粉燒結(jié)生產(chǎn)燒結(jié)的意義通過燒結(jié)得到的燒結(jié)礦具有許多優(yōu)于天然富礦的冶煉性能,如高溫強度高,還原性好,含有一定的CaO、MgO,具有足夠的堿度,而且已事先造渣,高爐可不加或少加石灰石。通過燒結(jié)可除去礦石中的S、Zn、Pb、As、K、Na等有害雜質(zhì),減少其對高爐的危害。高爐使用冶煉性能優(yōu)越的燒結(jié)礦后,基本上解除了天然礦冶煉中常出現(xiàn)的結(jié)瘤故障;同時極大地改善了高爐冶煉效果。燒結(jié)中可廣泛利用各種含鐵粉塵和廢料,擴大了礦石資源,又改善了環(huán)境。因此自上世紀50年代以來,燒結(jié)生產(chǎn)獲得了迅速發(fā)展。3.1鐵礦粉燒結(jié)生產(chǎn)燒結(jié)車間全貌(二)燒結(jié)料層結(jié)構(gòu)燒結(jié)點火示意圖3.1.2燒結(jié)設(shè)備(料倉)3.1.2燒結(jié)設(shè)備(風(fēng)機與風(fēng)箱)3.2球團礦生產(chǎn)

球團礦是細磨鐵精礦或其它含鐵粉料造塊的又一方法。它是將精礦粉、熔劑(有時還有粘結(jié)劑和燃料)的混合物,在造球機中滾成直徑8~15mm(用于煉鋼還要大些)的生球,然后干燥、焙燒,固結(jié)成型,成為具有良好冶金性質(zhì)的優(yōu)良含鐵原料,供給鋼鐵冶煉需要。3.2球團礦生產(chǎn)1912年瑞典A.G.安德遜(Andson)首先提出球團問題。1948年美國在小高爐上冶煉球團試驗成功,本世紀50年代在世界發(fā)展起來,形成工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模,60~70年代發(fā)展很快。1957年世界球團生產(chǎn)能力為1000萬噸,1972年為13600萬噸,1978年達26000萬噸,1985年約38000萬噸。我國只生產(chǎn)酸性球團,年生產(chǎn)能力在1300萬噸以上,1999年實際生產(chǎn)球團礦1224萬噸,僅占高爐爐料的7%左右,缺口須從國外進口。3.2球團礦生產(chǎn)

燒結(jié)和球團都是粉礦造塊的方法。但它們的生產(chǎn)工藝和固結(jié)成塊的基本原理卻有很大區(qū)別,在高爐上冶煉的效果也有各自的特點。3.2球團礦生產(chǎn)第四章煉鐵車間構(gòu)筑物與設(shè)備4.1高爐本體;4.2原料供應(yīng)系統(tǒng);4.3渣鐵處理系統(tǒng);4.4送風(fēng)系統(tǒng);4.1高爐本體-平臺構(gòu)成4.2原料供應(yīng)系統(tǒng)4.2原料供應(yīng)系統(tǒng)-上料皮帶4.2原料供應(yīng)系統(tǒng)-爐頂布料4.2原料供應(yīng)系統(tǒng)-稱量料斗4.2原料供應(yīng)系統(tǒng)-布料設(shè)備4.3送風(fēng)系統(tǒng)4.3送風(fēng)系統(tǒng)-熱風(fēng)爐第五章煉鋼生產(chǎn)現(xiàn)代煉鋼方法主要有轉(zhuǎn)爐煉鋼、平爐煉鋼和電爐煉鋼等三種。根據(jù)爐襯耐火材料的性質(zhì),各種煉鋼爐又可分為酸性能爐(爐襯的主要成分為二氧化硅)和堿性爐(爐襯的主要成分為氧化鎂、氧化鈣)兩種。目前,世界各國多采用堿性爐襯。煉鋼概述a.轉(zhuǎn)爐煉鋼法 轉(zhuǎn)爐煉鋼法是利用純氧或空氣吹入的方法,使碳、硅、錳、磷、硫等元素去除,并靠硅、錳等元素氧化時放出的熱量,升高鐵水溫度,從而得成分、溫度合格的鋼水。轉(zhuǎn)爐煉鋼法不消耗外部燃料,冶煉時間短(幾十分鐘一爐),生產(chǎn)率高,鋼的品種多、質(zhì)量好、成本低、投資少,所以被廣泛采用。b.平爐煉鋼法 平爐煉鋼法是利用煤、天然氣或重油等燃燒提供熱能,使?fàn)t料熔化,靠爐氣中的氧和加入的鐵礦石使鐵水中的碳、硅、錳、磷、硫氧化去除,獲得合格鋼水。圖1-13b為平爐示意圖。來爐煉鋼法原料條件可以放寬,冶煉過程容易控制,鋼的品種、質(zhì)量和轉(zhuǎn)爐相近,但冶煉時間長(幾小時一爐),生產(chǎn)率低。c.電爐煉鋼法 電爐煉鋼法是利用電能作熱源的煉鋼方法。常用的電爐有電弧爐和感應(yīng)爐兩種。電弧爐爐蓋上開有三個圓孔,插入石墨電極。通電時,電極與爐料之間產(chǎn)生電弧,依靠民弧發(fā)出的熱量將爐料熔化。加入鐵礦石氧化碳、硅、錳、磷、硫等元素,再用石灰石造渣清除,得到合格鋼水。煉鋼的方法煉鋼方法熱源主要原料生產(chǎn)特點主要產(chǎn)品氧氣轉(zhuǎn)爐氧化反應(yīng)的化學(xué)熱液態(tài)煉鋼生鐵、廢鋼冶煉速度快、生產(chǎn)率高、鋼的品種、質(zhì)量與平爐大致相當(dāng)碳素鋼和低合金鋼平爐煤礦氣、天然氣、重油燃燒煉鋼生鐵、廢銅容量大,冶煉時間長,工藝過程容易控制電弧爐電弧放電廢鋼、煉鋼生鐵爐料通用性大,爐內(nèi)氣氛容易控制,能冶煉難熔的合金鋼,鋼的質(zhì)量優(yōu)良合金鋼氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼轉(zhuǎn)爐示意圖平爐煉鋼

電弧爐煉鋼主要內(nèi)容5.1煉鋼基本任務(wù)及原理5.2煉鋼原料5.3模鑄法及其特點5.4連鑄法5.1

煉鋼的基本任務(wù)及原理

煉鋼的基本任務(wù)包括:1.脫碳、脫磷、脫硫、脫氧;2.去除有害氣體和夾雜;3.提高溫度;4.調(diào)整成分煉鋼過程通過供氧、造渣、加合金、攪拌、升溫等手段完成煉鋼基本任務(wù)。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼過程,主要是降碳、升溫、脫磷、脫硫以及脫氧和合金化等高溫物理化學(xué)反應(yīng)的過程,其工藝操作則是控制供氧、造渣、溫度及加入合金材料等,以獲得所要求的鋼液,并澆成合格鋼鋼錠或鑄坯。

1、反應(yīng)原理高溫下,用氧化劑把生鐵里過多的碳和其它雜質(zhì)氧化成氣體或爐渣而除去。2、目的:降碳、調(diào)硅錳、去硫磷。3、主要反應(yīng)(分三個階段)5.1煉鋼的基本任務(wù)及原理1、反應(yīng)原理高溫下,用氧化劑把生鐵里過多的碳和其它雜質(zhì)氧化成氣體或爐渣而除去。2、目的:降碳、調(diào)硅錳、去硫磷。3、主要反應(yīng)(分三個階段)5.1煉鋼的基本任務(wù)及原理

(1)氧化造渣2Fe+O2=2FeO+Q2FeO+Si=SiO2+2Fe+QFeO+Mn=Fe+MnO+QFeO+C=CO+Fe-Q生成的二氧化硅、氧化錳與造渣材料生石灰相互作用成為爐渣。主要反應(yīng)主要反應(yīng)(2)去硫、磷FeS+CaO=FeO+CaS2P+5FeO+3CaO=5Fe+Ca3(PO4)2(3)脫氧用硅鐵、錳鐵或金屬鋁來還原鋼水中含有的少量FeO2FeO+Si=SiO2+2Fe3FeO+2Al=3Fe+Al2O3FeO+Mn=Fe+MnO生成的二氧化硅等大部分形成爐渣而除去,部分的硅、錳等留在鋼里以調(diào)整鋼的成分。鋼水合格后,可以澆成鋼的鑄件或鋼錠,鋼錠可以再軋成各種鋼材。5.2煉鋼用原材料

原材料是煉鋼的基礎(chǔ),原材料的質(zhì)量對煉鋼工藝和鋼的質(zhì)量有直接影響。倘若原材料質(zhì)量不合技術(shù)要求,勢必導(dǎo)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(biāo)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(shù)經(jīng)濟指標(biāo)和提高經(jīng)濟效益的基礎(chǔ)。煉鋼用原材料一般分為主原料、輔原料和各種鐵合金。1.金屬料1)鐵水:占金屬料的(70~100%)主要要求成分:[Si]、[Mn]、[P]、[S]溫度:轉(zhuǎn)爐煉鋼重要發(fā)熱元素,[Si]↑0.1%,廢鋼比↑1.3~1.5%;[Si]過高,渣量增加,引起噴濺;渣中(SiO2)↑,爐齡↓;高爐焦比↑錳是弱發(fā)熱元素,鐵水中錳氧化后形成的(MnO)可促進石灰溶解,加快成渣;減少氧槍粘鋼,終點鋼中余錳高,能夠減少合金用量,利于提高金屬收得率;錳在降低鋼水硫含量和硫的危害方面起到有利作用。Mn/Si的比值為0.8~1.00時對轉(zhuǎn)爐的冶煉操作控制最為有利。當(dāng)前使用較多的為低錳鐵水,一般鐵水中[Mn]=0.20%~0.40%。磷是強發(fā)熱元素,磷會使鋼產(chǎn)生“冷脆”現(xiàn)象,通常是冶煉過程要去除的有害元素。磷在高爐中是不可去除的,氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的脫磷效率在85%~95%,鐵水中磷含量越低,轉(zhuǎn)爐工藝操作越簡化,并有利于提高各項技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。如使用ωP>1.50%的鐵水煉鋼時,爐渣可以用作磷肥。除了含硫易切鋼(要求ωS=0.08%~0.30%)以外,絕大多數(shù)鋼中硫是有害元素。轉(zhuǎn)爐中硫主要來自金屬料和熔劑材料等,而其中鐵水的硫是主要來源。在轉(zhuǎn)爐內(nèi)氧化性氣氛中脫硫是有限的,脫硫率只有35%~40%。由于低硫ωs<0.01%的優(yōu)質(zhì)鋼需求量增長,因此用于轉(zhuǎn)爐煉鋼的鐵水要求ωs<0.020%。這種鐵水很少,為此必須進行預(yù)處理,降低入爐鐵水硫含量。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%。因此,鐵水的溫度不能過低,否則熱量不足,影響熔池的溫升速度和元素氧化過程,也影響化渣和去除雜質(zhì),還容易導(dǎo)致噴濺。入爐鐵水溫度應(yīng)大于1250℃,以利于轉(zhuǎn)爐的熱行,成渣迅速,減少噴濺。小型轉(zhuǎn)爐和化學(xué)熱量不富裕的鐵水,保證鐵水的高溫入爐極為重要;轉(zhuǎn)爐煉鋼時入爐鐵水的溫度還要相對穩(wěn)定,如果相鄰幾爐的鐵水入爐溫度有大幅的變化,就需要在爐與爐之間對廢鋼比作較大的調(diào)整,這對生產(chǎn)管理和冶煉操作都會帶來不利影響。2)廢鋼

廢鋼是電弧爐煉鋼的基本原料,用量約70~90%;對氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼,既是主原料之一,也是冷卻效果穩(wěn)定的冷卻劑。通常占裝入量的30%以下,適當(dāng)?shù)卦黾訌U鋼比,可以降低轉(zhuǎn)爐鋼消耗和成本。廢鋼的分類:本廠廢鋼返回料(廢鋼錠、軋鋼切頭)回收料(加工廢料,報廢設(shè)備)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、車削等)鋼鐵制品的報廢件(船舶、車輛、機械設(shè)備、土建材料等)3)鐵合金

吹煉終點脫除鋼中多余的氧,并調(diào)整成分達到鋼種規(guī)格,需加入鐵合金以脫氧合金化。煉鋼常用的合金有Fe-Mn、Fe-Si、Mn-Si合金、Ca-Si合金、鋁、Fe-Al、復(fù)合脫氧劑等。其化學(xué)成分及質(zhì)量均應(yīng)符合國家標(biāo)準規(guī)定。2.輔助材料1)造渣劑石灰(CaO)螢石(CaF2)生白云石(CaMg(CO3)2

)菱鎂礦(MgCO3

)合成造渣劑錳礦石石英砂(主要成分是SiO2

)石灰是煉鋼主要造渣材料,具有脫P、脫S能力,也是用量最多的造渣材料。其質(zhì)量好壞對冶煉工藝操作,產(chǎn)品質(zhì)量和爐襯壽命等有著重要影響。特別是轉(zhuǎn)爐冶煉時間短,要在很短的時間內(nèi)造渣去除磷、硫,保證各種鋼的質(zhì)量。對石灰質(zhì)量的要求:(1)有效CaO含量高;(2)硫含量低;(3)殘余CO2少;(4)活性度高造渣加入螢石可以加速石灰的溶解,螢石的助熔作用是在很短的時間內(nèi)能夠改善爐渣的流動性,但過多的螢石用量,會產(chǎn)生嚴重的泡沫渣,導(dǎo)致噴濺,同時加劇爐襯的損壞,并污染環(huán)境。焙燒后為熟白云石,其主要成分CaO與MgO。保持渣中有一定的MgO含量,以減輕初期酸性渣對爐襯的侵蝕,提高爐襯壽命,生白云石也是濺渣護爐的調(diào)渣劑。菱鎂礦也是天然礦物,主要成分是MgCO3,焙燒后用作耐火材料,也是目前濺渣護爐的調(diào)渣劑。合成造渣劑是將石灰和熔劑預(yù)先在爐外制成的低熔點造渣材料,然后用于爐內(nèi)造渣。是改善冶煉效果的有效措施。作為合成造渣劑中熔劑的物質(zhì)有:氧化鐵、氧化錳或其它氧化物、螢石等。加入錳礦石有助于化渣,也有利于保護爐襯,若是半鋼冶煉更是必不可少的造渣材料。要求ωMn≥18%,ωP<0.20%,ωS<0.20%,粒度在20~80mm。石英砂也是造渣材料,其主要成分是SiO2,用于調(diào)整堿性爐渣流動性。對于半鋼冶煉,加入石英砂利于成渣,調(diào)整爐渣堿度以去除P、S。要求使用前應(yīng)烘烤干燥水分應(yīng)小于3%。2)冷卻劑

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼過程熱量有富余,因而根據(jù)熱平衡計算加入一定數(shù)量的冷卻劑,以準確地命中終點溫度。冷卻劑包括:廢鋼、生鐵塊、鐵礦石和氧化鐵皮、石灰石等。3)氧化劑氧氣氧化鐵皮氧氣是氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要氧化劑,要求含氧量達到99.5%以上,并脫除水分。氧壓為6~12×105Pa。工業(yè)用氧是通過制氧機把空氣中的氧氣分離、提純來實現(xiàn)的。氧化鐵皮要求雜質(zhì)含量少,不含油污和水分。鐵礦石鐵礦石要求含鐵高,P和水分低;4)還原劑和增碳劑電爐煉鋼中需要使用還原劑和增碳劑包

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論