高炉炼铁生产流程.doc

高炉炼铁生产流程 高炉炼铁的本质是铁的还原过程，即焦炭做燃料和还原剂，在高温下将铁矿石或含铁原料的铁，从氧化物或矿物状态（如Fe2O3、Fe3O4、Fe2SiO4、Fe3O4TiO2等）还原为液态生铁。冶炼过程中，炉料（矿石、熔剂、焦炭）按照确定的比例通过装料设备分批地从炉顶装入炉内。从下部风口鼓入的高温热风与焦炭发生反应，产生的高温还原性煤气上升，并使炉料加热、还原、熔化、造渣，产生一系列的物理化学变化，最后生成液态渣、铁聚集于炉缸，周期地从高炉排出。上升过程中，煤气流温度不断降低，成分逐渐变化，最后形成高炉煤气从炉顶排出。块状带：炉料中水分蒸发及受热分解，铁矿石还原，炉料与煤气热交换；焦炭与矿石层状交替分布，呈固体状态；以气固相反应为主。软熔带：炉料在该区域软化，在下部边界开始熔融滴落；主要进行直接还原反应，初渣形成。滴落带：滴落的液态渣铁与煤气及固体碳之间进行多种复杂的化学反应。回旋区：喷入的燃料与热风发生燃烧反应，产生高热煤气，是炉内温度最高的区域。渣铁聚集区：在渣铁层间的交界面及铁滴穿过渣层时发生渣金反应。高炉冶炼的主要产品是生铁。炉渣和高炉煤气为副产品。炼钢钢与生铁的区别首先是碳的含量，理论上一般把碳含量小于2.11%称之钢，它的熔点在1450-1500，而生铁的熔点在1100-1200。在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体，随着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲击韧性降低。 炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。归纳为：“四脱”（碳、氧、磷和硫），“二去”（去气和去夹杂），“二调整”（成分和温度）。采用的主要技术手段为：供氧，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作。磷（以Fe3P或Fe2P存在）钢中磷的含量高会引起钢的 “冷脆”，即从高温降到0以下，钢的塑性和冲击韧性降低，并使钢的焊接性能与冷弯性能变差。磷是降低钢的表面张力的元素，随着磷含量的增加，钢液的表面张力降低显著，从而降低了钢的抗裂性能。硫（以FeS的形式存在）钢中硫含量高，会使钢的热加工性能变坏，即造成钢的“热脆”性。Fe与FeS组成的共晶体的熔点只有985。在1150-1200的热加工过程中，晶界处的共晶体熔化，钢受压时造成晶界破裂，即发生“热脆”现象。如果钢中的氧含量较高，FeS与FeO形成的共晶体熔点更低（940），更加剧了钢的“热脆”现象的发生。氧如不脱氧，在出钢、浇铸中，温度降低，氧溶解度降低，促使碳氧反应，钢液剧烈沸腾，使浇铸困难，得不到正确凝固组织结构的连铸坯。 钢中氧含量高，还会产生皮下气泡，疏松等缺陷，并加剧硫的热脆作用。在钢的凝固过程中，氧将会以氧化物的形式大量析出，会降低钢的塑性，冲击韧性等加工性能。锰锰的作用是消除钢中硫的热脆倾向，改变硫化物的形态和分布以提高钢质；锰是一种非常弱的脱氧剂，在碳含量非常低、氧含量很高时，可以显示出脱氧作用，协助脱氧，提高他们的脱氧能力； 锰还可以略微提高钢的强度，并可提高钢的淬透性能，稳定并扩大奥氏体区，硅硅是钢中最基本的脱氧剂。硅能提高钢的机械性能，增加了钢的电阻和导磁性。铝铝是终脱氧剂，铝加到钢中将与氧发生反应生成Al2O3，在出钢、镇静和浇铸时生成的Al2O3大部分上浮排除，在凝固过程中大量细小分散的Al2O3还能促进形成细晶粒钢。铝是调整钢的晶粒度的有效元素，它能使钢的晶粒开始长大并保持到较高的温度。 气体氢在固态钢中溶解度很小，在钢水凝固和冷却过程中，氢会和CO、N2等气体一起析出，形成皮下气泡中心缩孔、疏松、造成白点和发纹。 钢中的氮是以氮化物的形式存在，它对钢质量的影响体现出双重性。氮含量高的钢种长时间放置，将会变脆，这一现象称为“老化”或“时效”。钢中氮含量高时，在250-4500C温度范围，其表面发蓝，钢的强度升高，冲击韧性降低，称之为“蓝脆”。按加工性能，夹杂物可分为：塑性夹杂，它是在热加工时，沿加工方向延伸成条带状；脆性夹杂，它是完全不具有塑性的夹杂物，如尖晶石类型夹杂物，熔点高的氮化物；点状不变性夹杂，如SiO2超过70%的硅酸盐，CaS、钙的铝硅酸盐等。连铸连铸机机型示意图 1立式连铸机；2立弯式连铸机；3直结晶器多点弯曲连铸机 4直结晶器弧形连铸机；5弧形连铸机； 6多半径弧形（椭圆形）连铸机；7水平式连铸机 同步运动结晶器机机型1双辊式连铸机；2单辊式连铸机 3双带式连铸机；4单带式连铸机；5轮带式连铸机v 连铸过程：1钢包通过滑动水口开启、关闭来调节注流的流量。 滑动水口由上水口、上滑板、下滑板、下水口组成部分2长水口又称保护套管，用于钢包与中间包之间保护注流，避免了注流的二次氧化、飞溅以及敞开浇注带来的卷渣问题。3中间包是位于钢包与结晶器之间用于钢液浇注的装置，起着减压、稳流、去渣、贮钢、分流及中间包冶金等重要作用。中间包用塞头与水口相配合来控制注流。目前除了部分小方坯连铸机外，都采用了浸入式水口加保护渣的保护浇铸。4结晶器是连铸机非常重要的部件，称之为连铸设备的“心脏”。钢液在结晶器内冷却初步凝固成一定坯壳厚度的铸坯外形，并被连续地从结晶器下口拉出，进入二冷区。结晶器振动起到了“脱模” 的作用。v 保护渣的作用（1）绝热保温（2）防止氧化（3）吸收夹杂物（4）润滑和改善传热5二次冷却系统装置：带液心的铸坯从结晶器中拉出后，需喷水或喷气水直接冷却，使铸坯快速凝固，以进入拉矫区；6拉坯矫直装置 ：因为铸坯的运行需要外力将其拉出。拉坯机实际上是具有驱动力的辊子，也叫拉坯辊。带液心铸坯矫直多采用多点连续矫直7引锭装置：引锭杆是结晶器的“活底”；开浇前用它堵住结晶器下口；浇铸开始后，结晶器内的钢液与引锭杆头凝