钢铁冶金培训教材

一、炼铁原材料21.铁矿石21.1 什么是铁矿石21.2 铁矿石的开采及处理31.3 铁矿石的分布及铁矿石贸易52. 熔剂63. 燃料73.1 焦炭在高炉冶炼中的作用73.2 焦炭的制备7二、炼铁工艺流程8三、炼钢工艺流程91. 钢与生铁的区别92. 炼钢的基本任务102.1除去杂质102.2调整钢的成分102.3调整钢液温度103. 转炉炼钢104.电弧炉炼钢125. 炼钢与炼铁的区别12炼钢与炼铁的区别如下表所示：12四、连续铸钢131.连续铸钢132. 连续铸钢新工艺新技术142.1高效连铸142.2 近终形连铸142.3 薄板坯连铸连轧14五、 轧钢151. 轧制基本方式152. 轧制产品的种类和规格153. 中厚板轧制164. 热轧板带165. 冷轧板带176. 型材轧制187. 线材轧制188. 管材轧制198.1 热轧无缝管198.2 焊管生产19钢铁冶金培训教材钢铁材料由于其优异的使用性能、工艺性能和价格性能比，加之回收便利等特点，钢铁仍将是21世纪最主要的结构材料和产量最大的功能材料。炼铁是指利用铁矿石、燃料、溶剂等原料通过冶炼生产合格生铁的工艺过程。通常，冶炼1t生铁需要1.52.0t铁矿石，0.20.4t焦炭，0.20.4t熔剂，总计需要23t原料。为了保证高炉生产的连续性，要求有足够的数量的原料供应。自然界中，铁绝大多数以铁的氧化物的形态存在于矿石中，比如赤铁矿、磁铁矿等。高炉炼铁就是从铁矿石中将铁还原出来，并熔炼成液态生铁。为了使铁矿石中的脉石生成低熔点的熔融炉渣并与铁分离，并须有足够的热量并需加入溶剂（主要是石灰石）。在高炉炼铁中，还原剂和热量都是燃料与鼓风提供的。目前所用的燃料主要是焦炭（个别少数地区用无烟煤等），有的高炉还从风口喷入重油、天然气、煤粉等其他燃料以代替部分焦炭。下面对钢铁生产的主要工艺流程进行介绍。主要分为如下几个部分：炼铁原材料（铁矿石、熔剂、燃料），炼铁的工艺流程、炼钢工艺流程、连续铸钢与轧钢。一、炼铁原材料1.铁矿石1.1 什么是铁矿石铁矿石是以含铁矿物为主的矿石。铁矿石按其矿物组成主要分为四大类：磁铁矿（Fe3O4）、赤铁矿(Fe2O3)俗称“红矿”、褐铁矿（2Fe2O33H2O）和菱铁矿（FeCO3）。铁矿石主要由上述含铁矿物和脉石组成，铁矿石的脉石一般含有SiO2、Al2O3、CaO、MgO等以及各种金属氧化物跟SiO2结合成的硅酸盐。含有SiO2、Al2O3较多的脉石叫酸性脉石，含CaO、MgO较多的脉石叫碱性脉石。铁矿石中铁元素的含量称为品味，矿石品味是衡量铁矿石的主要指标。工业上适用的矿石含铁量范围一般在23%70%之间。铁矿石的脉石绝大多数为酸性，SiO2含量较高。在现代高炉冶炼条件下为了得到一定碱度的炉渣就必须在炉料中配加一定数量的碱性熔剂，如石灰石。矿石中的有害元素：1）硫 硫对钢材是最有害的成分，能使钢材具有热脆性。2）磷 磷是钢材的有害成分，它使钢材具有冷脆性。3）铅和锌 容易生成硫化铅和氧化锌，会破坏炉底砖和炉衬。矿石中有益元素：1）锰 锰在钢中是有益元素，可以改善钢的机械性能，尤其是增加钢的硬度，还可以削弱硫的危害。2)铬和镍 可以增强钢的耐蚀能力及强度。1.2 铁矿石的开采及处理根据矿床埋藏深度的不同和技术经济合理性的要求,矿产开采分为露天开采和地下开采两种方式。.露天开采：成本低，利润高，主要是利用挖崛机，装载机，汽车，风钻机，炸药等。地下开采：成本较高，还需要坑道支架和通风设备，铺设矿山轨道，利用专门设备小火车运到地表。为了把从矿山开采出来的原矿变成“精料”。一般要经过破碎、筛分、混匀、焙烧、选矿、造块等准备处理工艺，主要目的是为了提高矿石品味。选矿生产线如下页图所示，由破碎机、球磨机、分级机、磁选机、浮选机、浓缩机和烘干机等主要设备组成，配合给矿机、提升机、传送机可组成完整的选矿生产线。选矿生产线生产流程如下：a) 开采的矿石先由破碎机进行初步破碎，把2501500MM的大块矿石破碎成10-25mm 的小矿石.常用的设备是各类破碎机，在破碎至合理细度后经由提升机、给矿机均匀送入球磨机，由球磨机对矿石进行粉碎、研磨。b) 经过球磨机研磨的矿石细料进入下一道工序：分级。螺旋分级机借助固体颗粒的比重不同而在液体中沉淀的速度不同的原理，对矿石混合物进行洗净、分级。c) 经过洗净和分级的矿物混合料在经过磁选机时，由于各种矿物的磁化系数不同，经由磁力和机械力将混合料中的磁性物质分离开来。d) 经过磁选机初步分离后的矿物颗粒在被送入浮选机，根据不同的矿物特性加入不同的药物，使得所要的矿物质与其他物质分离开。e) 在所要的矿物质被分离出来后，因其含有大量水分，须经浓缩机的初步浓缩，再经烘干机烘干，即可得到干燥的矿物质。选矿生产线流程图经过上面选矿得到的精矿粉，必须先造块才能够进入高炉冶炼。这是因为人造块矿过程中,除了改变矿料的粒度组成、机械强度之外,还可去除一部分对冶炼有害的元素,提高矿料质量,这样有利于强化高炉冶炼,获得良好的生产效率。经过人工造块用于冶炼的矿料称为人造矿块,也称人造富矿或熟料.人工造块的生产方法较多,但目前世界上最常用的是烧结法和球团法.烧结法是将精矿粉、燃料（焦末和无烟煤粉）和溶剂（石灰石或石灰粉）按一定比例混和，利用其中燃料燃烧产生的热量，使烧结料水分蒸发并发生一系列化学反应,使部分液相（液相：在燃料燃烧热量下熔化为液态的部分）黏结，冷却后成块,经合理破碎和筛分后得到的块矿就是烧结矿。球团法是将配有黏结剂及燃料的精矿粉,经过滚动成形,焙烧团结,冷却过筛,成为粒度均匀,强度较好的球团矿。1.3 铁矿石的分布及铁矿石贸易我国铁矿石的主要特点是“贫”、“细”、“杂”，平均铁品位32%，比世界平均品位低11个百分点。贫铁矿资源的特点决定了它的开发利用与其它矿产有所不同，采掘工程量大，产值低，利润少，资金利用率低。 目前，我国储量最大开采量最大的矿区是东北地区的鞍山矿区。世界铁矿资源丰富，据美国地质调查报告，截止2004年底，世界铁矿石储量为1600亿吨，储量基础为3700亿吨，铁金属储量为800亿吨，储量基础为1800亿吨。世界铁矿资源集中在澳大利亚、巴西、俄罗斯、乌克兰、哈萨克斯坦、印度、美国、加拿大、南非等国。国外矿石（印度、巴西、南非、澳大利亚）品位在60-70%，我国进口的矿石主要从这四个国家进口。近十多年来，国内钢铁工业迅速发展，矿石开采赶不上钢铁工业发展的速度。1993年生铁年产量为8000万吨，跃居世界第二位，1996年生铁年产量突破1亿吨，局世界第一位，2004年2亿七千万吨，2005年生铁产量3亿四千万吨，2006年4亿吨，本国铁矿的产量和质量不能满足钢铁生产的需要,近年来，铁矿石进口量大幅增长, 2000年进口7000万吨，2001年9230万吨，2002年1.1亿吨，2003年1.4亿吨，2004年2.1亿吨，2004年我国生铁产量有约50%是用进口铁矿石生产的。同时，铁矿石市场价格见涨，2004年价格上涨18.6%，2005年4月又上涨71.5%，市场竞争的压力越来越大。目前我国已经成为铁矿石的最大进口国，可见我国钢铁产业对国外铁矿石的依赖度是很高的。2004年世界铁矿石总产量为14.3亿吨，较2003年增长15%。从分布看，亚洲4.35亿吨，南美3.15亿吨，大洋洲2.32亿吨，欧洲2。46亿吨，北美0.98亿吨，非洲0.56亿吨。铁矿石产量最大的四个国家一次为中国3.1亿吨，巴西2.8亿吨，澳大利亚2.3亿吨，印度1.2亿吨，其总和占世界铁矿石总产量的67%。2004世界铁矿石贸易量也出现明显增加。2004年世界铁矿石进口总量为6.53亿吨，其中进口最多的地区集中在亚洲和欧盟15国。亚洲进口铁矿石总量为4.11亿吨，占世界铁矿石贸易量的63%。欧盟15国进口铁矿石为1.30亿吨，占世界铁矿石贸易量的20%。目前全球铁矿石供应量的70%由巴西淡水河谷，澳大利亚必和必拓公司、力拓公司三家掌握。全球铁矿石价格是基于全球三大铁矿石生产商与其购买方之间商定的合约价格确定的。当前国际铁矿石的价格谈判机制始于1981年，谈判分为亚洲市场和欧洲市场。不过在近年，谈判机制发生了一些变化。中国已经成为全球最大的铁矿石进口国，2004年起，宝钢作为中国钢铁业的代表，开始参与亚洲铁矿石价格谈判。必和必拓公司于2001年由两家巨型矿业公司BHP与英国比利登公司（Billiton）合并而成，现在已经是全球最大的采矿业公司。合并后的必和必拓公司中，BHP持股58，比利登持股42。该公司在全球20个国家开展业务，主要产品有铁矿石、煤、铜、铝、镍、石油、液化天然气、镁、钻石等。巴西淡水河谷公司(CVRD)是世界第一大铁矿石生产和出口商，也是美洲大陆最大的采矿业公司。该公司成立于1942年6月1日，除经营铁矿砂外，还经营锰矿砂、铝矿、金矿等矿产品及纸浆、港口、铁路和能源。该公司于1997年5月7日开始推行私有化并大举兼并铁矿砂企业。现在，淡水河谷铁矿石产量占巴西全国总产量的80%。其铁矿资源集中在“铁四角”地区和巴西北部的巴拉州，拥有挺博佩贝铁矿、卡潘尼马铁矿、卡拉加斯铁矿等，保有铁矿储量约40亿吨，其主要矿产可维持开采近400年。力拓矿业公司于1873年在西班牙成立。1954年，公司出售了大部分西班牙业务。1962年至1997年，该公司兼并了数家全球有影响力的矿业公司，并在2000年成功收购了澳大利亚北方矿业公司，成为在勘探、开采和加工矿产资源方面的全球佼佼者。目前该公司总部在英国，澳大利亚总部设于墨尔本。该公司的销售收入来源情况为：北美占28%，欧洲占23%，日本占22%，澳大利亚和新西兰占4%，中国占5%，其他亚洲国家为14%。2. 熔剂在高炉冶炼条件下，脉石和灰分是不能熔化的，必须加入助熔剂（即熔剂）使其与脉石、灰分作用生成低熔点化合物和共熔体（即熔渣）。这种熔渣在高炉冶炼温度下可以完全熔化为液体，并具有良好的流动性，然后借助铁水与熔渣密度不同而实现分离。除此之外，在使用碱性熔剂时，还可以除去有害杂质硫，改善生铁质量。根据铁矿石中脉石和焦炭中灰分成分的不同，高炉冶炼使用的熔剂可分为碱性、酸性和中性熔剂三种。1）碱性熔剂 当脉石成分主要为酸性氧化物时，则使用碱性熔剂。常用的碱性熔剂有石灰石（CaCO3）和白云石（CaCO3MgCO3）2）酸性熔剂 当使用含碱性脉石的铁矿石冶炼时，就需要加入酸性熔剂。酸性熔剂主要为石英（SiO2），由于铁矿石中的脉石绝大部分是酸性的，所以实际上酸性熔剂很少。3)中性熔剂 当矿石和焦炭灰分中Al2O3的量很少，渣中Al2O3含量很低，炉渣流动性很差时，须在高炉中加入高铝原料做熔剂，生产上极少遇到这种情况。3. 燃料燃料是高炉中不可缺少的基本原材料之一。现代高炉都使用焦炭作燃料。今年来，随着喷吹技术的的发展，使高炉燃料的种类和加入高炉的方式都有了变化。可以从风口喷吹燃料替代一部分焦炭，但只占全部燃料用量的10%30%(个别达40%)，其中主要是无烟煤粉，有的地方还使用天然气。因此，焦炭仍然是高炉冶炼的主要燃料。3.1 焦炭在高炉冶炼中的作用焦炭在高炉冶炼中主要作为发热剂，还原剂和料柱骨架。焦炭在风口前燃烧放出大量热量并产生煤气，煤气在上升过程中将热量传给炉料，使高炉内的各种物理化学反应得以进行。高炉炼铁过程中有70%80%的热量来自焦炭的燃烧。焦炭燃烧产生的CO及焦炭中的固定炭是铁矿石的还原剂。在高温下铁矿石被还原和熔融，只有焦炭起到料柱的骨架作用支持料柱，保护炉内有较好的透气性，特别是高炉下部区料柱的透气性完全由焦炭来维持。3.2 焦炭的制备焦炭是由采出的原煤经过洗煤、配煤、炼焦和产品处理等工序得到的高炉燃料。1. 采出的原煤在炼焦之前要进行洗煤，目的是降低煤中所含灰分和洗出其他杂质。2. 配煤是将各种结焦性能不同的煤按一定比例配合炼焦，目的是保证焦炭质量的前提下，扩大炼焦用煤的使用范围，合理利用资源，并尽可能多地得到一些化工产品。3.炼焦是当炼焦煤在隔绝空气下加热到400以后时开始成为熔融的胶质体并不断地自身裂解而放出油气(这类气体经过冷凝加工以后就成为焦炉煤气)当温度继续升高时,油气不断放出,胶质体进一步分解,部分气体析出,而胶质体逐渐固化成半焦,同时产生一些气泡,成为固定的疏孔。温度再高,半焦继续收缩,放出一些油气,最后生成焦碳。目前的炼焦炉决大多数属于(900-1000)高温炼焦炉。4.焦炭产品的处理是将由炉内推出的红热焦炭，送去熄火，并进行筛分分级，以获得不同粒度的焦炭产品，分别送往高炉及烧结用户。从目前国内外已查明的煤炭资源来看，作为炼焦用煤的煤种所占比例小，不能满足生产需求。我国煤炭储量很多，但煤种分布不均匀，钢铁生产所需的主焦煤和肥煤主要在山西省境内，受开采条件和运输能力的限制，这两种煤的生产能力不足。国内焦煤的产量已不能满足我国焦炭生产的需要，这两年已开始增加澳大利亚、新西兰的进口焦煤。二、炼铁工艺流程炼铁过程实质上是将铁从其自然形态矿石等含铁化合物中还原出来的过程。炼铁原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。高炉冶炼用的原料主要由铁矿石、燃料（焦炭）和熔剂（石灰石）三部分组成。通常，冶炼1吨生铁需要1.5-2.0吨铁矿石，0.4-0.6吨焦炭，0.2-0.4吨熔剂（石灰石），总计需要2-3吨原料。为了保证高炉生产的连续性，要求有足够数量的原料供应。工艺流程如下（可参照下页高炉结构示意图理解）：1. 把铁矿石、焦炭、石灰石按一定比例分配成炉料，从炉顶进料口分批加入炉内，同时把预热过的空气（10001300C）从炉腹底部的进风口鼓入炉内，同时喷入油、煤、天然气等燃料。 2. 因为热的气体由下上升，炉料由上下落，它们在炉内能够充分接触，使反应得以顺利进行，同时又能使炉料逐步预热，使热能得以充分利用。在进风口附近，焦炭遇热空气燃烧生成二氧化碳，并放出大量的热。3. 二氧化碳气体上升，跟炽热的焦炭反应，生成一氧化碳。 4. 一氧化碳气体上升，跟从炉顶不断装入并逐步下降的铁矿石接触。在炉身中部，绝大部分铁的氧化物被一氧化碳还原成铁。 5.在冶炼过程中，混在铁矿石里的锰、硅、硫、磷等元素也会被碳或一氧化碳从它们的化合物中还原出来。少量的碳、锰、硅、硫、磷等在高温下熔合在铁里，成为生铁。生铁的熔点（1100-1200C）比纯铁的熔点（1535C）低得多。 6. 铁矿石里除了铁的氧化物外，还含有难熔化的脉石，如果不把它们除去，就会影响生铁的冶炼。加入的石灰石是作为溶剂，用来除去脉石的。因为石灰石在高温下分解出的氧化钙，能跟脉石里的二氧化硅起反应而生成熔点较低的硅酸钙，从矿石里分离出来。高炉结构示意图铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电。高炉是炼铁的主要设备，参数为立方米，利用系数国内一般为2.0-2.5，如一个2500立的高炉，利用系数为2.0的话，每天铁的产量为5000吨，一年按360天计算，一个炉子产铁量为180万吨。高炉炼铁的特点：规模大，不论是世界其它国家还是中国，高炉的容积在不断扩大，如我国宝钢高炉是4063立方米，日产生铁超过10000吨，炉渣4000多吨，日耗焦4000多吨。目前国内单一性生铁厂家，高炉容积也以达到500左右立方米，但多数仍维持在100-300立方米之间，甚至仍存在100立方米以下的高耗能高污染的小高炉，其产品质量参差不齐，公布分散，不具有期规模性，更不能与国际上的钢铁厂相比。三、炼钢工艺流程1. 钢与生铁的区别钢与生铁的区别可以从下表看出。铁的合金生铁钢熔点/ OC1100120014501500含碳量24.3%0.032%其它杂质硅、锰、硫、磷（较多）硅、锰、硫、磷（较少）机械性能质硬而脆，无韧性坚硬、韧性大、塑性好机械加工可铸，不可锻、轧可铸、可锻、可压延由于钢具有很好的物理化学性能和力学性能，可以进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，因此钢比生铁用途广泛。除约占10%的铸造生铁用于生产铸件外，约占生铁90%的炼钢生铁要进一步冶炼成钢，以满足国民经济各行各业的需要。2. 炼钢的基本任务2.1除去杂质一般是除去钢中硫、磷、氧、氢、氮、和夹杂物。S含量高于0.020%时，钢液在凝固过程中由于偏析使得低熔点的Fe-FeS共晶体分布于晶界处，在11501200 OC的加热过程中，晶界处的共晶体熔化，钢受压时会造成晶界破裂，即发生“热脆”现象。一般情况下，P是钢中有害元素之一，磷使钢的韧性降低，可略微增加钢的强度。但有些钢种如炮弹钢、耐腐蚀钢等需要加入适量的磷元素。脱氧：炼钢是氧化还原过程，吹炼过程中，向熔池吹入了大量的氧气，到吹炼终点，钢水中会含有过量的氧，会产生氧化物非金属夹杂，降低钢的塑性和冲击韧性，使钢变脆。去氢、氮：氢会使钢产生白点（发裂）、疏松和气泡缺陷。氮以氮化物的形式存在，氮化物析出速度缓慢，逐渐改变着钢的性能，若长时间放置会变脆称“老化”或“时效”（即时效脆性）。2.2调整钢的成分为保证钢的各种物理、化学性能，应将钢的成分调整到规定的范围之内。2.3调整钢液温度 铁水温度一般只有1300C 左右，而钢水温度，必须高于1500C，才不至于凝固。钢水脱碳、脱磷、脱硫、脱氧、去气、去金属夹杂等过程都要在液态条件下进行。3. 转炉炼钢氧气转炉炼钢法就是使用转炉（Converter），以铁水作为主原料，以纯氧作为氧化剂，靠杂质的氧化热提高钢水的温度，一般在3045min内完成一次精炼的快速炼钢法。目前世界上主要的转炉炼钢法有：氧气顶吹转炉炼钢法（LD法）、氧气底吹转炉炼钢法（如Q-BOP法）和顶底复合吹炼转炉炼钢法（复合吹炼法）1) 铁水预处理工艺 铁水预处理是指铁水在进入炼钢炉前,为除去某些有害成分或回收某些有益成分而进行的处理过程,即一是铁水脱硅,脱硫,脱磷；二是铁水提取铌,钒,钨等稀有金属。2) 氧气转炉炼钢工艺氧气转炉炼钢的方法包括:顶吹转炉,底吹转炉,顶底吹转炉,斜吹和侧吹转炉等炼钢方法.目前最常用的是顶吹转炉方法,国外叫LD转炉,美国称BOF转炉.下面主要介绍顶吹转炉工艺。氧气顶吹转炉炼钢工艺示意图将炼钢的原料(主要是铁水,废钢,造渣剂)按量,按时加入到炉中,用水冷氧枪将一定压力,一定纯度的氧气从炉顶喷吹到炉内,氧气将铁水中的硅,锰,碳,磷等元素迅速氧化到一定含量范围,并产生大量的化学反应.这些元素氧化后,有的在高温下与造渣剂(石灰石等)反应生成炉渣,有的变成气体逸出,这样去除炉渣就得到了钢水.由于此钢水在炼钢过程中吸收了过量的氧,因此要用锰铁,硅铁,铝等进行脱氧.这样得到的钢水就是所需的钢水。3) 炉外精炼炉外精炼就是把转炉中初炼的钢水移到另一个容器中进行精炼的过程,也叫二次精炼.其目的是进一步脱碳,除气,脱氧,脱硫,去夹杂物和夹杂物变性处理,调整成分,控制钢水温度等.最常用的是钢包精炼法,即将钢水倒入钢包中,然后进行一系列搅拌,脱气处理等最终得到所需的钢水。国内钢铁企业炼钢目前基本为转炉，参数为吨，一般50-250吨，炼一炉钢平均需要20分钟。4.电弧炉炼钢采用电能作为热源进行炼钢的炉子，统称为电炉。常用炼钢电炉可分为：电弧炉（EAF, Electic Arc Furnace）、感应熔炼炉和电渣重熔炉等。目前世界上95%以上的电炉钢是电弧炉冶炼的，因此通常所说的电炉钢主要指电弧炉炼钢。按电流特性，电弧炉分为交流与直流电弧炉。传统交流电弧炉炼钢是以废钢为主要原料，以三相交流电作电源，利用电流通过石墨电极与金属料之间产生电弧高温来加热、熔化炉料，用来生产特殊钢和高合金钢的方法。通常用额定容量（电炉熔池的额定容钢量）、公称容量或标准容量来表示电炉的大小，也可用炉壳直径来表示。一般认为，电炉的公称容量（炉壳直径）40t（4.6m）以下的为小电炉，50t（5.2m）以上的为大电炉。目前世界上最大的电炉是美国西北钢线材公司的415t电炉。日本最大的电炉为250t，中国最大的电炉为150t。在建造大型现代电炉的同时，一些低效、高能耗的小电炉（3040t以下）将被淘汰。5. 炼钢与炼铁的区别炼钢与炼铁的区别如下表所示：炼铁炼钢目的把铁从铁矿石中提取出来降：降低含碳量除：除去硫、磷等杂质调：调节合金元素的含量原理氧化还原反应 还原剂氧化还原反应 氧化剂原料铁矿石、石灰石、焦碳、空气生铁（废钢）、纯氧（空气）氧化钙设备高炉转炉、平炉、电炉反应过程焦碳：提供热源 产生还原剂 C+O2=CO2 CO2+C=2CO原理： Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2石灰石： 作熔剂，除去脉石 CaCO3CO2+CaO CaO+SiO2=CaSiO3高炉煤气：CO、CO2、N2氧气：产生氧化剂 2Fe+O2=2FeO降碳、调硅锰C+FeO=CO+Fe Si+2FeO=SiO2+2FeMn+FeO=MnO+Fe去硫磷：FeS + CaO FeO + CaS2P + 5FeO + 3CaO 5Fe + Ca3(PO4)2脱氧： 3FeO + 2Al = 3Fe + Al2O3 Si+2FeO=SiO2+2Fe Mn + FeO = Fe + MnO（SiO2和MnO到炉渣中）棕色烟气：Fe2O3、CO四、连续铸钢1.连续铸钢经炼钢过程生产出的合格钢水,必须通过一定的凝固成型工艺才能使用并进行后续加工. 比较典型的凝固成型工艺有铸钢,钢锭浇注和连续铸钢。铸钢是将钢液注入一定形状的型腔中凝固成钢制品。钢锭浇注是液态钢经钢包注入铸模凝固成钢锭的过程。连续铸钢是通过铸机直接把钢水凝固成钢坯，从而取代模铸和初轧开坯的一种钢铁生产先进工艺，是二十世纪钢铁工业科技进步的成果。世界各国都以连铸比的高低来衡量钢铁工业生产结构优化程度和技术水平高低。此法可以合理的调节铸坯冷却条件,实现合理的冷却速度,使其结晶过程稳定,内部组织致密,杂质含量低.且大大节省成本,提高劳动生产率,及产品质量等.连铸工艺流程可结合下面弧形连铸机示意图进行学习:将炼钢的合格钢水经钢包运至浇注位置,通过中间包连续注入结晶器中,钢水在结晶器中其热量被结晶器壁的冷却介质迅速带走,形成具有一定厚度的坯壳,同时经过一系列搅拌,振动并经拉坯机拉出结晶器,进入二次冷却区直接喷水快速冷却,同时搅拌,振动使坯壳内的钢液全部凝固成钢坯后,经矫直后由切断设备切成一定的长度,最后进入轧钢工序。弧形连铸机示意图连铸机的类型有立式,立弯式,弧行,椭圆行,水平式等.目前常用的是弧行连铸机,此机具有弧行结晶器和弧行二冷段,具有高度低,拉速快的优点。2. 连续铸钢新工艺新技术2.1高效连铸高效连铸通常定义为五高：即整个连铸坯生产过程是高拉速、高质量、高效率、高作业率、高温铸坯。高效连铸是一项系统的整体技术，实现高效连铸需要工艺、设备、生产组织和管理、物流管理、生产操作以及与之配套的炼钢车间各个环节的协调统一。2.2 近终形连铸连铸坯的断面形状接近于其轧制出产品断面形状的连铸技术称为近终形连铸。近年来，近终形连铸技术在带材特别是异型材生产方面发展较为突出，在其他形状的钢材生产中也不断发展。2.3 薄板坯连铸连轧薄板坯连铸连轧工艺是指钢液经连续地铸成板坯后，为了充分利用铸坯余热及时送入轧机轧制成材的新工艺。主要有以下三种组合方式：连铸-离线热装轧制 指连铸与轧制不在同一作业中心线上，铸坯出连铸机先经切断后，热送（600-800C）加热炉均热，再进行轧制。这种组合方式多用于多流连铸共轧机的场合。连铸-直接轧制 指连铸坯出连铸机并经切断后，不经正式加热或略经均温及边角补热即直接进行轧制，是与连铸基本上同生产周期而不同步的轧制。连铸-在线同步轧制 指连铸与轧制在同一作业中心线上，铸出连铸坯后，不经切断即直接进行与注速(即拉速)同步的轧制。即一台连铸机与一套轧机相匹配，炼钢车间与轧钢车间合二为一。五、 轧钢1.轧制基本方式金属在两个旋转的轧辊之间收到压缩产生塑性变形，从而得到具有一定形状、尺寸和性能的产品的压力加工过程称为轧制。轧制分纵轧、横轧和斜轧三种基本方式。三种轧制方式简图1）纵轧是轧件在两个相互平行且旋转方向相反的轧辊之间进行塑性变形，轧件的行进方向与轧辊水平轴线在水平面上的投影相互垂直。纵轧后轧件的厚度减小，长度和宽度增加，其中以长度增加为主。纵轧在金属冷态和热态下均可进行，是轧制生产中应用广泛的轧制方法，如各种型材和板带材的轧制。2）横轧是轧件在两个旋转方向相同的轧辊之间产生塑性变形，轧件的纵向轴线与轧辊轴线平行或成一定锥角，轧制时轧件随轧辊做相应的转动。横轧主要用来轧制回转体轧件，如变断面轴坯、齿轮及车轮坯等。3）斜轧是轧件在两个轧件在两个轴线相互成一定角度且旋转方向相同的轧辊之间产生塑性变形，轧件沿轧辊交角的中心水平线方向进入轧辊，并在变形时产生螺旋运动（既有旋转，又有前进）。斜轧主要用来轧制管材和变断面型材。2.轧制产品的种类和规格轧制产品分类方法很多。根据其断面形状的特征，分为板、管、型和特殊类型等四大类。每一大类又可分为若干个品种。如板带根据产品厚度，分为特厚板、中厚板和薄板，型材根据断面尺寸大小分为大型材、中型材和小型材等。根据加工方式，轧制产品分为热轧材和冷轧材两大类。 3.中厚板轧制板带是一种宽度与厚度之比很大的扁平断面产品。按规格一般分为厚板（板厚4mm以上）、薄板带材（板厚0.24mm）和极薄带材（板厚0.2mm以下）。厚板中，厚度在420mm的为中板，2060mm的厚板，60mm以上的为特厚板。目前，生产的特厚板厚度可达500mm以上。中厚板的轧制过程大致分为除鳞、粗轧和精轧三个阶段。1）除鳞 将加热时生成的氧化铁皮（初生氧化铁皮）去除干净，以免压入板材表面产生表面缺陷的过程称为除鳞过程，它是保证板材表面质量的关键工序。除鳞的方法很多，旧式轧机多采用大立辊机架进行除鳞和轧边，现代轧机多采用造价低廉的高压水除鳞箱以及轧机前后的高压水喷头除鳞。2）粗轧 将板坯或扁锭展宽到所需要的宽度并进行大压缩延伸的过程称为粗轧。3) 精轧 粗轧与精轧阶段之间并没有明显的界限，对于双机架轧机通常吧第一架轧机称为粗轧机，第二架轧机称为精轧机。对于单机架轧机，则前期的轧制道次为粗轧，后期的轧制道次为精轧。精轧阶段的主要任务是延伸和质量控制。精轧机的厚度控制方面大多采用厚度自动控制系统（AGC）。轧辊的压下调整有电动压下和液压压下两种形式，目前液压压下是主要的厚度控制方式。一种较新的中厚板轧制方法称为MAS法，MAS(Miznshims Automotic Plan View Patten Control System)法是日本川崎制铁水岛厂钢板平面形状自动控制轧制法的简称。MAS法能根据每种尺寸的板在终轧后的桶形平面形状的变化量计算出粗轧展宽阶段坯料厚度的变化量，从而保证最终轧出的板材的平面形状矩形化。4. 热轧板带热轧板带是应用广泛的钢材之一，按其宽度分为宽带(7002300mm)和窄带（50250mm）两类。热轧板带既可以成卷交货，也可以横切成板或纵切成窄带交货。热连轧板带轧制和中厚板轧制一样，也分为除鳞、粗轧和精轧几个阶段，只是在粗轧阶段的宽度控制不但不用展宽，反而要采用立辊或定宽压力机对宽度进行压缩，以调节板坯宽度和提高除鳞效果。板坯经高压水除鳞后，进入二辊轧机轧制（此时板坯厚度大，温度高，塑性好，抗力小，故选用二辊轧机即可满足工艺要求）。随着板坯厚度的减薄和温度的下降，变形抗力增加，板型机厚度精度要求也逐渐提高，故采用强大的四辊轧机轧制。精轧是热轧板带生产的核心部分，决定着轧制产品的质量水平。为了获得高质量的优良产品，精轧机组采用了许多新设备、新技术、新工艺以及高精度的检测仪表，如板型控制设备、全液压下、最佳化剪切装置、热轧油润滑装置等。另外，为了保护设备和操作环境不受污染，在精轧机组中设置了除尘装置。5. 冷轧板带在再结晶温度（当冷变形金属加热到足够高的温度以后会在变形最剧烈的区域产生新的晶粒来代替原来的变形晶粒，这个过程称为再结晶，此时的温度称为再结晶温度）以下进行的轧制称为冷轧，一般指不加热而在室温下的直接轧制过程。冷轧板带具有尺寸精确、表面光洁、性能良好、品种多、用途广等优点，是热轧板带所无法比拟的。一般冷轧板厚度为0.150.3MM,宽度为4002000mm，冷轧极薄带厚度为0.050.001mm。需求量最大、具有代表性的冷轧板带有深冲板、涂层板、电工用硅钢板等。一般冷轧板产量占轧材总量产量的20%左右。与热轧相比，冷轧具有以下工艺特点：1）冷轧过程是冷轧与热处理相结合的过程。冷轧过程中，随着变形程度的增加，金属塑性降低，将产生塑性抗力增加的现象，及加工硬化。加工硬化的存在使金属的塑性消耗殆尽而不能进行进一步的加工。另外，加工硬化使轧制力提高，轧制变形变得困难。因此，一般的冷轧过程中，具有60%80%的变形量后，就必须对钢进行软化处理，用再结晶退火方法，使钢回复原来的硬度，然后再进行轧制。因此冷轧过程实际上是冷轧-退火-冷轧-退火交替进行的过程，一个轧制过程与一个退火过程称为一个轧程。2）冷轧是采用工艺冷却和润滑的过程。工艺冷却与工艺润滑是冷轧工艺中的另一大特点。在冷轧过程中，由于金属变形及金属轧辊间摩擦产生的变形热与摩擦热，轧辊及轧件均产生较大的温升。辊面温度过高会引起工作辊淬火层硬度下降，并有可能促使淬火层内分解组织，使辊面出现附加的组织应力；同时，辊温过高也会使冷轧工艺润滑剂失效，使润滑剂的油膜破裂，使轧制不能正常进行。另一方面，轧件温升过高会使带钢产生浪形，造成板型不良。一般说来，冷轧时带钢的正常温度希望控制在90130C。3）冷轧是带有张力的轧制。在轧制过程中，带钢的前后端分别有前张力和后张力，这是冷轧过程的又一大特点。张力对冷轧过程起着非常重要的作用，主要表现在：A. 在轧制中自动调节带钢的延伸，使之均匀化B. 降低轧制压力C. 防止轧件跑偏6.型材轧制型材是三大材（板、管、型）中种类最多的产品。不同型材相互区别最明显的特征是他们的断面形状。下图为各种型材断面示意图。型材轧机常见的有二辊式和三辊式。与板带轧制相同，毛坯在一对转向相反的轧辊间产生变形。所不同的是两个轧辊辊面在相同位置上必须切有与产品形状相吻合的孔型。由于型材的生产是从毛坯到产品断面的渐变过程，因此需要一组多个孔型以缓和金属变形量过于集中。整个