《转炉炼钢基础知识》PPT课件

1、冶金生产知识，剑龙钢铁控股有限公司，2005年5月，目录，炼钢基础知识，铁水预处理，转炉炼钢，钢水精炼，连铸，炼钢基础知识，第一节钢的基本知识定义：一般钢和铁是以铁为基本成分的铁碳合金。(在铁-碳二元体系中，含碳量低于2.11%的合金称为钢；含碳量超过2.11%的合金称为铸铁，纯铁的密度为7.87克/立方厘米。钢中常见的元素，如碳、硅、锰、磷、硫、铝、氧、氮、氢、镍、铬、铜、铌、钒、钛、钼和碳，是构成钢的主要元素之一，反映了钢的机械性能。钢的许多性能用c来表示，如钢的凝固温度和裂纹敏感性指数。随着钢中碳含量的增加，钢的塑性逐渐增加，钢的韧性逐渐降低。0.5%的碳被称为高碳钢。2.锰(Mn)是有

2、益元素，碳钢一般为Mn0.80%，锰合金钢一般为Mn=1.0-1.2%。大部分锰溶解在铁素体中，形成置换固溶体，强化铁素体；一部分溶解在Fe3C中形成合金渗碳体。锰还能增加和细化珠光体，从而提高钢的强度。此外，锰和硫形成化合物MnS，这减少了硫的有害影响。当锰含量较低时，对钢的性能影响不大。3.硅是有益的元素。碳钢中的Si0。35%.硅能溶解在铁素体中，形成置换固溶体，强化铁素体；一部分形成硅酸盐夹杂物。硅可以提高钢的强度、硬度和弹性，降低塑性和韧性。当硅含量低时，对性能几乎没有影响。4.硫是一种有害元素。硫不溶于铁，以FeS的形式存在。FeS和Fe形成共晶，分布在奥氏体晶界上。然而，FeS-

3、Fe共晶具有989的低熔点，这使得晶界在1000-1200处没有强度，并且钢变脆，这被称为“热脆性”。通常要求S0。040，而锰的熔点高于1620，并且以粒状分布在晶粒中，因此锰可以减轻热脆性。5.磷是一种有害元素。磷完全溶解在铁氧体中。虽然可以提高铁素体的强度和硬度，但钢的塑性和韧性在室温下急剧下降，钢变脆，这就是所谓的冷脆性。磷还会降低钢的焊接性。一般要求为0.040%。5.氮可溶于奥氏体，但不溶于铁素体，其溶解度随温度的降低而降低。当钢水迅速冷却时，氮在铁素体沉淀之前就溶解了。当加工过热时，氮以Fe4N的形式析出，提高了钢的强度和硬度，但韧性下降，称为“蓝色脆性”或时效脆性。因此，高含氮

4、量是有害的。钢中加入了铝和钛。但是，对钢表面进行渗氮可以提高钢的表面硬度、耐磨性、疲劳强度和耐腐蚀性，所以有渗氮工艺。氢和氢对钢的性能有很大的危害，氢降低了钢的塑性和韧性，这就是所谓的“氢脆”。当氢在钢的缺陷(空隙和夹杂物)处沉淀形成分子氢时，内部微裂纹被称为“白点”。氧主要以氧化物的形式存在，这种氧化物被称为非金属夹杂物，对钢的性能有害。第二节炼钢的基本任务和工艺炼钢的定义所谓炼钢就是通过冶炼来降低生铁中的碳，去除有害杂质，然后根据钢的性能要求加入适量的合金元素，使之成为具有高强度、高韧性或其他特殊性能的钢。炼钢的基本任务是脱碳，并将其含量调整到一定范围。2清除杂质，主要包括；脱磷和脱硫；脱

5、氧；去除气体和非金属夹杂物；3.调整钢水的成分和温度。钢水被浇铸成合格的钢坯。炼钢常用生产工艺1。高炉搅拌机，转炉外部精炼和连铸2。高炉搅拌机(铁水预处理)、转炉外部精炼和连铸3。废钢外部精炼压铸或连铸4。废钢外部精炼压铸或连续铸造，第3节。钢材按化学成分分类，分为三类：非合金钢、低合金钢和合金钢。根据特性和用途，普通碳钢、优质碳钢、工具钢、弹簧钢、电工钢、轴承钢、不锈钢和耐腐蚀钢按冶炼方法分类。转炉钢、电弧炉钢、平炉钢、感应炉钢和重熔钢按脱氧方法分类。镇静钢是完全脱氧钢，这意味着在浇注前使用脱氧剂(如铝)。这种钢成分偏析少，质量均匀，但成材率低，成本较高。优质钢和合金钢通常是镇静钢。沸腾钢沸

6、腾钢是非脱氧钢，是指在冶炼后期没有脱氧剂，在浇注前没有完全脱氧的钢。这种没有脱氧的钢在钢水中有相当数量的氧，碳和氧发生化学反应释放出一氧化碳气体，所以钢水在钢锭模中沸腾，所以它被称为沸腾钢。钢锭凝固后，这种钢硅含量低，产量高，可加工性好，成本低，但成分偏析大，杂质多，质量不均匀，机械强度差。半镇静钢半镇静钢是半脱氧钢，是指镇静钢和沸腾钢之间脱氧程度不同的钢。这种钢在浇注时有沸腾现象，但比沸腾钢弱。钢锭的结构、成本和产量也在沸腾钢和镇静钢之间。半镇静钢主要用于中碳钢和普通优质结构钢。第四节炼钢转炉技术经济指标技术指标1。转炉炼钢消耗的金属材料(钢材)(干克吨)=来料金属材料(公斤)合格钢材产量(

7、吨)2。转炉日历利用系数转炉日历利用系数是指在日历工作时间内，转炉每天每吨标称产量生产的合格钢产量。其计算公式为：合格钢产量(吨)转炉历利用系数(吨标称吨)=转炉历日标称吨3。转炉吹损率是指转炉炼钢过程中飞溅和燃烧的金属占金属炉料的百分比。它也反映了钢铁工人的技术操作水平。计算公式如下：转炉吹损率(%)=入炉金属量(吨)，出钢量(吨)/入炉金属量(吨)100%。其计算公式为：铁水预处理率=铁水预处理率/100%铁水进入转炉。5.计划钢种命中率：钢种命中率是指合格冶炼炉数与实际冶炼的计划钢种总数之比。该指标反映了转炉炼钢的操作水平，其计算公式为：计划钢种命中率=合格钢种炉次*100%/实际冶炼的

8、计划钢种炉次总数。6.转炉出钢碳、吨双命中率是指满足转炉出钢碳、吨计划要求的炉数与生产的总炉数之比，反映了转炉终点控制水平的指标。其计算公式为：转炉出钢碳、铁双命中率=出钢碳、铁满足工艺要求的炉数*100%/熔炼炉总数连铸技术指标1。连铸坯合格率是指合格连铸坯占连铸坯总检验量的百分比。计算公式如下：连铸坯合格率()=连铸坯合格率(吨)100%连铸坯总检验量(吨)2。合格钢坯产量是指钢水中合格连铸坯的百分比。它反映了连铸坯的钢水产量。计算公式如下：合格方坯产量()=连铸合格方坯产量(吨)100%铸坯钢w计算公式如下：连铸机每小时产量(吨小时)=每吨连铸坯产量；连铸机实际运行时间(小时)4。连铸机

9、日历作业率是指连铸机实际作业时间占日历时间的百分比。它反映了连铸机的启动情况。计算公式如下：连铸机日历运转率()=连铸机实际运转时间(小时)100%设定日历时间(小时)5。溢流率溢流率是指连铸过程中钢水溢流或漏钢的次数与总浇铸次数之比。其计算公式为：溢漏率()=钢水浇注、铁水预处理的总溢漏次数(次)100次，第一节铁水预处理技术的发展铁水预处理技术的定义、内容和作用1钢水精炼和铁水处理统称为外处理技术2外处理技术是指在冶炼炉(高炉、转炉和电炉)生产铁水和钢水的基础上，以更经济有效的方式进行改进3。炉外处理技术包括：对高炉(或冲天炉)、铁水运输罐、鱼雷车、钢包乃至预处理转炉的铁水进行预除硅、磷、

10、硫，对某些特殊成分(如高磷铁水中的钒、钛、磷)进行富集和预处理，去除这些元素和化合物含量高的炉渣；铁水预处理技术可以进一步调节和净化钢包(或专用钢包)内钢水的温度、成分、气体、有害元素和夹杂物，达到清洁、均匀、稳定的目的；促进中间包内气体和夹杂物的上浮，在整个铸造过程中稳定钢水温度(也称为中间包冶金)；去除结晶器内钢中的夹杂物，促进形核和均匀结晶。4炉外经济有效的处理技术不仅是钢材最终质量保证的最重要基础，而且使生产过程更短、更有效，从而使其更高效、更紧凑。铁水预处理技术的发展铁水预处理的定义铁水预处理是指在进入炼钢炉之前去除一些杂质的预处理过程。它包括预脱硫、预脱硅和预脱磷。其中，铁水预脱硫

11、是最先发展和成熟的工艺，而铁水预脱磷是在喷吹铁水预脱硫的基础上发展起来的。近年来，高炉冶炼低硅生铁技术和铁水预脱硅技术得到了发展和研究。我国铁水预处理率的基本情况我国铁水预处理率存在问题，与发达工业国家相比还很低。不适应连铸生产的快速发展，已成为我国关键品种生产的瓶颈；我国中小熔炼炉占很大比重，中小钢厂铁水预处理问题尚未取得根本性突破，需要进一步研究和发展；由于软件技术的消化吸收和攻关研究，公司拥有的高水平铁水预处理设备与国外存在明显差距，不能充分发挥其功能和生产效率。4.未来十年铁水预处理技术的重点是高炉出铁口铁水“三分”；铁水脱硅脱磷技术：以转炉为主要手段的全铁水预处理；中小钢厂外处理技术

12、：无污染铁水预处理技术和工艺环保技术；第一部分是铁水预脱硫的发展。1试验期：19世纪末20世纪60年代；开发周期：70-80年；成熟期：20世纪90年代至21976年，WISCO将KR法引入到现在；1985年，宝钢引进TDS法，同期天钢、宣钢、攀钢、酒钢、鞍钢相继建成脱硫站；1988年，TISCO引进铁水脱硅、脱硫、脱磷技术；1998年，宝钢一炼钢公司从美国引进了钙镁粉复合喷射脱硫技术；宝钢二炼钢有限公司从日本川崎引进铁水三脱技术，建成铁水预处理站；同年，本钢引进加拿大和美国设备，建设石灰-镁粉复合喷射脱硫站；1999年，鞍钢第二炼钢有限公司从美国引进石灰-镁粉复合喷吹技术，并建成脱硫站；二、

13、铁水预脱硫发展的原因1。提高钢材质量和品种的需要。钢中的硫化铁和硫化锰夹杂物在热冲压温度下容易变形为扩展夹杂物，导致钢的性能各向异性；结构钢中的硫含量降低了钢的横向韧性和延展性；结构钢中的高硫增加了连铸坯的表面缺陷；高硅电工钢中硫含量的增加使磁性变差，要求钢中硫含量不高于0.005%；降低钢中硫含量可以提高产量，直接影响连铸的表面质量和内部质量。需要优化钢铁冶炼工艺，需要提高煤和焦炭的价格，降低焦炭的比成本；部分高炉原料重掺强碱，降低了高炉渣的碱度，排出强碱，使高炉顺行；提高高炉产量；它可以降低炼钢炉渣的碱度，减少石灰的加入，减少炉渣的用量，提高钢水的收得率，改善热平衡；需要降低脱硫成本：成本

14、比较铁水LF精炼脱硫高炉脱硫转炉预脱硫的脱硫成本比为1: 3: 6: 10。三种铁水脱硫方法1 KR搅拌法利用机械搅拌器使加入的脱硫剂与铁水充分接触并在铁水内部充分反应，从而达到铁水脱硫的目的。特点：脱硫效率高，脱硫剂消耗低，金属损耗低。2.喷射法的定义：通过喷枪用载气将脱硫剂吹入铁水的深部，使粉末与铁水充分接触，在上浮过程中脱除硫。技术环节：喷粉罐送出的气体和粉末流量均匀稳定；喷枪出口没有堵塞；脱硫剂粉末有足够的速度进入铁水；在反应过程中不会发生飞溅。脱硫剂石灰系统：CaO (CaF2) (CaCO3):廉价且可广泛获得。电石：其脱硫能力比石灰强，其渣量是石灰的一半，有利于减少脱硫渣和铁损。

15、未来的趋势是电石-镁和电石-石灰。镁系：镁焦石灰-镁碳化钙-镁包覆镁颗粒：低耗、渣量小、温降小、效果稳定。铁水脱硫工艺的发展重点：努力降低脱硫成本，从降低脱硫剂单耗、采用廉价的复合脱硫剂、减少渣汽提铁损、提高脱硫工艺和自动化水平等方面入手，确保深度脱硫的目标硫水平，采用镁、电石等高脱硫率脱硫剂，采取各种措施防止脱硫渣进入转炉。第三节：铁水预脱硅的发展第二种铁水预脱硅方法1铁水预脱硅分类分为处理场地：高炉出铁时连续脱硅，铁水包(或鱼雷车)处理；铁水硅含量大于0.45%-0.50%，因此应设置高炉前脱硅；铁水应先在铁水罐中进行预处理、脱磷脱硫和脱硅，硅含量应降至0.10%-0.15%。根据添加方法

16、的不同，可分为：自然下落法、铁水表面喷枪顶喷法和喷枪插入铁水的喷射法。根据搅拌方法，它分为：喷吹和搅拌，用铁水下落流搅拌，用注射气体粉末流搅拌和用叶轮搅拌。前两种方法简单，后两种方法需要相应的设备，并且具有良好的反应动力学条件。1.铁水出铁场的脱硅剂通过带式输送机或溜槽自然下落，加入铁沟，随铁水流入铁水包进行反应。铁沟内有一个落差，因此在高点处加入脱硅剂，通过落差点后一定距离处设置撇渣器，将脱硅后的炉渣分离出来。2铁水包脱硅在专门的预处理站进行，脱硅由插入铁水的喷枪进行。3.铁水出铁场脱硅与铁水包脱硅的比较：出铁场脱硅不需要增加脱硅过程时间，热损失小。处理后的温度比后者高100左右，但铁水包装料量减少了10%-30%。出铁场的硅含量、铁流大小和温度难以控制，影响脱硅效率的稳定性。从设备角度看，炉前脱硅需要更多的处理，出铁口数量多，设备成本高，但不需要新的设备，脱硅过程中的温降小。三种铁水预脱硅工艺1。铁水中适当的硅含量直接供给转炉炼钢用的铁水。不同的硅含量对炼钢过程中的指标有影响：铁矿石添加量、炉渣碱度、炉渣中的TFe含量、铁产量、锰铁合金消耗、炉渣量和溅渣损失。脱硅后铁水的硅含量应小于0.10-0.15%。2影响脱硅的因素：脱硅剂用量、原硅含