炼钢流程及合金辅料ppt课件

炼钢工艺流程及炼钢用合金辅料知识,1,一、简介,矿山,煤矿,烧结厂、球团厂焦化厂,烧结矿、球团矿高炉铁水焦炭,1.铁水铁水预处理转炉炼钢钢水精炼连铸连铸坯2.废钢+铁水电弧炉钢水精炼连铸连铸坯,方坯板坯圆坯,轧机,棒材、线材、型材平板、厚板、薄板无缝钢管,铁前系统,炼铁厂,炼钢厂,轧钢厂,2,炼钢简述,1.首先在矿山要对铁矿石和煤炭进行采选，将精炼焦煤和品位达到要求的铁矿石，通过陆路或水运送到钢铁企业的原料厂进行配煤或配矿、混匀、再分别在焦化厂和烧结厂炼焦和烧结，获得符合高炉炼铁质量要求的焦炭和烧结矿。2.高炉是炼铁的主要设备，使用的原料有铁矿石（包括烧结矿、球团矿和块矿）、铁水送炼钢厂炼钢；高炉煤气主要用来烧热风炉，同时供炼钢厂和轧钢厂使用；高炉渣经水淬后送水泥厂生产水泥。,3,3.炼钢，目前主要有两条工艺路线，即转炉炼钢工艺流程和电弧炉炼钢流程。通常将“高炉铁水预处理转炉精炼连铸”称为长流程，而将“废钢电弧炉精炼连铸”称为短流程。4.炼钢厂的最终产品是连铸坯。按照形状，连铸坯分为方坯、板坯和圆坯。在轧钢厂，方坯分别被棒材、线材和型材轧机轧制成棒材、线材和型材；板坯被轧制成中厚板和薄板；圆坯被穿孔、轧制成无缝钢管。,炼钢简述,4,烧结机,焦炉,转炉,高炉,电弧炉,铁水导入转炉,钢包,中间包,结晶器,5,6,二、详细介绍,1.铁前系统（1）烧结厂主要任务：将粉状铁矿石（包括富粉矿、精矿粉等）和钢铁厂二次含铁粉尘，通过烧结机的烧结过程，加工成符合高炉要求的人造富块矿烧结矿。在烧结混合料中，通过调整加入的熔剂（如消石灰、石灰石、白云石等）和燃料（焦粉、无烟煤粉）的数量，通过烧结可以控制烧结矿的化学成分（如碱度MgO等）和冶金性能。通过烧结还能去除烧结原料中80%以上的硫。（2）焦化厂焦炭是高炉炼铁不可缺少的燃料和还原剂，生产设备为焦炉。焦炭生产过程分为洗煤、配煤、炼焦、熄焦及煤气和化工产品回收处理等工序。炼焦的副产品是高热值的高炉煤气及作为化工原料的焦油、粗苯等。,7,2.高炉炼铁（1）主要任务：是用铁矿石和焦炭冶炼出合格的铁水供转炉炼钢，同时产生大量高炉煤气供炼铁厂热风炉、烧结厂、炼钢厂、轧钢厂使用。（2）过程：高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)，从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。（3）主要化学反应:Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2Fe3O4+4CO=3Fe+4CO22Fe2O3+3C=4Fe+3CO2,8,(4)造渣：炉炼铁过程中，熔剂同矿石的脉石和焦炭的灰分相互作用，将不进入生铁和煤气的物质溶解、汇集和熔化成液态炉渣的过程。矿石的脉石和焦炭的灰分多系SiO2、Al2O3等酸性氧化物，它们的熔点都很高，分别为1723和2060，不可能在高炉中熔化。由SiO2和化合物3Al2O32SiO2组成的共晶体，其熔化温度仍然很高(约1545)，在高炉中只能形成非常黏稠的物质，难于流动，造成渣铁不分。这样，高炉冶炼就不能进行。为此需加入助熔物质熔剂，如石灰石(CaCO3)、白云石(CaCO3MgCO)等。尽管由石灰石、白云石分解生成的碱性氧化物CaO、MgO自身的熔化温度也很高(CaO2570，MgO2800)，但它们与SiO2和Al2O3结合生成的低熔点(1400)化合物在高炉内能充分熔化，形成流动性良好的熔渣，并由于密度不同(铁水6870gcm，熔渣2232gcm)而与铁水分离，使高炉冶炼得以正常进行。,9,（5）脱硫：高炉中的硫主要来自其原燃料，如矿石、烧结矿、球团矿、焦炭和喷吹燃料等。通常硫以硫化物和硫酸盐形式存在。硫的热脆和冷脆性对于炼钢的危害是很大的，因此炼铁必须脱硫。硫在铁中以FeS的形式存在FeS+CaO=FeO+CaS（渣）CaO就是石灰石，是一种良好的脱硫剂。,10,3.炼钢,（1）铁水预处理：铁水预处理主要是预脱硫。通常高炉铁水含硫在0.03%-0.07%，而钢水的硫含量一般小于0.025%，有些钢种的硫要求控制在0.005%以下。铁水预处理的任务就是将铁水进转炉前的硫含量降低到0.005%-0.010%，以减轻炼钢脱硫负担。钢厂目前主要采用喷吹钝化石灰和钝化镁粉脱硫工艺。铁水预处理技术包括铁水脱硫和铁水“三脱”(脱硅、脱硫、脱磷)两大类技术，是近十年来国外逐渐发展成熟的经济、高效和清洁的钢铁生产工艺。技术特点：1.采用“全量”铁水(即100%)预处理；2、采用Mg复合脱硫剂在铁水包内实现高效脱硫预处理；3、采用O2脱硅，提高铁水温度；4、采用转炉实现铁水脱磷和脱硅、脱硫；5、“三脱”铁水低氧冶炼技术。,11,（2）转炉吹炼,钢与生铁的区别：炼钢任务：脱碳，脱磷，脱硫，升温，脱氧，合金化，去除N、H等气体杂质元素，去除非金属夹杂凝固成型。其中的脱硫、磷、碳、氧等就需要相应的脱硫剂、脱氧剂等冶金辅料。,12,合金化：一方面加入合金（像我们的硅铝铁、硅铝钡等）作为脱氧剂使用，其中的铝、钡等金属元素与氧发生反应，达到脱氧的目的。另一方面加入合金可改善钢的某些性能成为合金化。C:控制钢材强度、硬度的重要元素，每1%C可增加抗拉强度月980MPa。Si：也是增大强度、硬度的重要元素，每1%Si可增加抗拉强度月98MPa。Mn（锰）：增加淬透性，提高韧性，降低硫的危害等。Al：细化钢材组织，控制冷轧钢板退火结构。V（钒）：细化钢材组织，增加强度、韧性。Cr（铬）：增加强度、韧性、耐腐蚀性能。,13,（3）精炼,精炼的基本任务是进一步脱硫、脱氧去夹杂，合金化和温度调整，一般在钢包或其他容器中进行。根据生产品种的不同，各厂的精炼设备不尽相同。如LF、RH、CAS等。常用的有合金脱氧剂、渣洗料、精炼渣、脱硫剂等辅料。,14,（4）连铸,连铸的工艺流程：钢包中间包结晶器将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。此工艺中使用的辅料有：钢包引流剂、钢包覆盖剂、中间包覆盖剂、结晶器保护渣等。,15,连铸工艺流程,16,（5）轧钢,轧钢厂是钢铁联合企业生产最终产品钢材的加工厂。轧钢是利用旋转的轧辊与钢坯间的接触摩擦将金属咬入轧辊缝隙间，同时在轧辊的压力作用下使金属发生塑性变形的过程。产品一般有棒线材、型材、板材（包括中厚板、热轧薄板、镀层板和涂层板）、钢管等。,17,第二部分：铁合金和辅料知识,一、铁合金铁合金：铁与一种或几种元素组成的中间合金，主要用于钢铁冶炼。在钢铁工业中一般还把所有炼钢用的中间合金，不论含铁与否（如硅钙合金），都称为“铁合金”。习惯上还把某些纯金属添加剂及氧化物添加剂也包括在内。铁合金一般作用：脱氧剂。在炼钢过程中脱除钢水中的氧，某些铁合金还可脱除钢中的其他杂质如硫、氮等。合金添加剂。按钢种成分要求，添加合金元素到钢内以改善钢的性能。孕育剂。在铸铁浇铸前加进铁水中，改善铸件的结晶组织。,18,品种用途：作为炼钢脱氧剂，应用最广泛的是硅锰、锰铁和硅铁。强烈的脱氧剂为铝(铝铁)、硅钙、硅锆等（见钢的脱氧反应）。用作合金添加剂的常用品种有：锰铁、铬铁、硅铁、钨铁、钼铁、钒铁、钛铁、镍铁、铌(钽)铁、稀土铁合金、硼铁、磷铁等。各种铁合金又根据炼钢需要，按合金元素含量或含碳高低规定许多等级，并严格限定杂质含量。含有两种或多种合金元素的铁合金叫做复合铁合金，使用这类铁合金可同时加入脱氧或合金化元素，对炼钢工艺有利，且能较经济合理地综合利用共生矿石资源。常用的有：锰硅、硅钙、硅锆、硅锰铝、硅锰钙和稀土硅铁等。,19,几种常见铁合金,1.硅钙：硅钙合金是由元素硅、钙和铁组成的复合合金，是一种较为理想的复合脱氧剂、脱硫剂。被广泛应用于优质钢、低碳钢、不锈钢等钢种和镍基合金、钛基合金等特殊合金的生产当中；并适合作转炉练钢车间用的增温剂；还可以作铸铁的孕育剂和球墨铸铁生产中的添加剂。钙和硅与氧都有很强的亲和力。特别是钙，不仅与氧有极强的亲和力，而且与硫、氮都有很强的亲和力。所以硅钙合金是一种较理想的复合胶氧剂、脱硫剂。硅合金不仅脱氧能力强，脱氧产物易于上浮，易于排出，而且还能改善钢的性能，提高钢的塑性、冲击韧性和流动性。目前硅钙合金可以代替铝进行终脱氧。被应用于优质钢。特殊钢和特殊合金生产中。例如低碳钢、不锈钢等钢种和镍基合金、钛基合金等特殊合金,均可用硅钙合金作脱氧剂。硅钙合金也适合作转炉练钢车间用的增温剂，硅钙合金还可用作铸铁的孕育剂和球墨铸铁生产中的添加剂。,20,硅钙合金牌号及化学成份,牌号化学成份%CaSiCAlPSCa31Si603155651.02.40.040.05Ca28Si602855651.02.40.040.05Ca24Si602455651.02.50.040.04Ca20Si552050601.02.50.040.04,21,2.硅钙钡,碳化钙、二氧化硅、硫酸钡硅钡钙是炼钢中很好的新型脱氧剂，并且有很好的脱硫、磷能力,对冶炼含硫、磷较低的钢种起着非常重要的作用，在炼钢系统有着广阔的应用前景。性能与用途：（1）硅钡钙合金是钡系合金中高效新型复合合金，是炼钢的脱氧剂、脱硫剂、还兼有脱磷的作用；是铸造中的孕育剂和变质剂。（2）钡在炼钢温度范围内有效地降低钙的蒸气压，增加钙在钢液中的溶解度。同硅钙合金相比，用硅钡钙合金作为钙源加入钢液中，加入的钙量即使是硅钙合金加入量的一半时，钢液中的钙含量却是硅钙合金的两倍左右，钙在钢液中也显著提高。充分显示钡在钢液中有效地保护了钙，降低了钙的氧化，从而达到了对钢液钙处理的目的。,22,主要牌号和化学成份：,23,3.硅铝铁,硅铝铁合金是用于炼钢生产中的一种脱氧剂，改善夹杂物形态减少钢液中气体元素含量，是提高钢质量、降低成本、节约用铝的有效新技术。特别适用于连铸钢水脱氧要求，实践证明，它不仅满足炼钢脱氧要求，还具有脱硫性能且具有比重大，穿透力强等优点。主要指标：AL63%；Si25%；P0.02%；Mn0.2%；C0.2%；S0.02%粒度20-60mm；产品无杂质。,24,二、冶金辅料,冶金辅料:作为炼钢中的辅助产品，是炼钢过程中重要的添加物品，在整个炼钢过程中，利用不同来源的氧来氧化炉料所含有的复杂金属。采用各种复杂的工艺，利用好冶金炉料来去除硅、磷、碳、脱氧和合金化物等。常用的冶金炉料产品有：脱氧剂、覆盖剂、脱硫剂、脱碳剂、脱磷剂等。,25,1、增碳剂,主要分炼钢用增碳剂（中华人民共和国黑色冶金行业标准，YB/T192-2001炼钢用增碳剂）和铸铁用增碳剂，以及其他一些添加材料也有用到增碳剂，增碳剂属于外加炼钢、炼铁增碳原料。优质增碳剂是生产优质钢材必不可少的辅助添加剂。增碳剂的原料有很多种，生产工艺也各异，主要有煅烧煤、石油焦、石墨类,26,石油焦增碳剂,石油焦增碳剂采用生石油焦煅烧提纯等加工而成，外观成圆粒或多棱形。其特点高碳、低硫，低灰是冶金化工、机械、电力等行业理想的加碳材料和反应中间体，得到广泛应用。石油焦的煅烧，是为了除去硫、水分、和挥发分。将生石油焦于12001350煅烧，可以使其成为基本上纯净的碳。,27,28,技术要求：所谓增碳剂，就是要在加入后可以有效提高铁液中碳的含量，所以增碳剂的固定碳含量一定不能太低，否则要达到一定的含碳量，就需要加入相比高碳的增碳剂更多的样品，这样无疑增加了增碳剂中其他不利元素的量，使铁液不能获得较好的收益。低的硫、氮、氢元素是防止铸件产生氮气孔的关键，这样就要求增碳剂的含氮量越低越好。增碳剂的其他指标，诸如水分、灰分、挥发分的量越低的固定碳量就越高，所以高的固定碳量，这些有害成分的含量一定不会高。转炉冶炼中、高碳钢种时，使用含杂质很少的石油焦作为增碳剂。对顶吹转炉炼钢用增碳剂的要求是固定碳要高，灰分、挥发分和硫、磷、氮等杂质含量要低，并要干燥，干净，粒度要适中。其固定碳wC96，挥发分1.0，wS0.5，水分0.5，粒度在15mm；粒度太细容易烧损，太粗加入后浮在钢液表面，不容易被钢水吸收。,29,2、埋弧渣,用途：应用于电加热的精炼炉，具有埋弧、发泡、保温等作用。该精炼埋弧渣能够及时、持续、稳定发泡，在电极加热期间始终具有良好的埋弧效果。技术特点：1.满足精炼埋弧工艺，降低炉衬烧损，延长电炉使用寿命。2.有效提高LF炉加热效率，防止电极烧损。3.减小精炼电弧噪音。使用方法：1.电弧炉偏心炉底出钢后，送到LF工位2.给LF炉加入精炼渣后给电加热融化3.加入埋弧渣前，进入LF炉的初炼渣应控制在100mm左右的厚度。技术指标：CaO：35-45%；Al2O3：10-20%SiO2：5-10%；MgO：1-5%CaF2：2-6%；Al2%Si：5-8%；烧失量25粒度：1-10mm；水份0.5,30,3、覆盖剂,特点：适合钢包钢水表面覆盖保温，其显著优点是加入钢包后能自动粉碎在钢水表面能迅速铺展，达到对钢水的全覆盖，形成三层熔融结构，防止钢水二次氧化和热辐射，吸附钢液表面有害夹杂物。不挂渣，不增碳，不浸蚀衬，不结壳，延长钢包使用寿命，使用简单，减轻工人劳动强度。1、保温效果好，钢水温降小于0.5min2、比重小，加入时无钢水飞溅，作业环境良好，无污染，安全，对钢水质量无不良影响。3、圆形颗粒，游动性好，加入后呈松散状态，铺展性好，能迅速全面覆盖钢水，加入时无灰尘飞扬，不污染环境。4、浇注无结壳现象。,31,化学成分：,物理性能：,32,性能和使用方法,本产品适合钢包钢水表面覆盖保温，在钢水表面能迅速铺展，形成三层结构，防止钢水二次氧化和热辐射，吸附钢液表面有害夹杂物。不挂渣，不浸蚀包衬，不结壳，延长钢包使用寿命，使用简单，减轻工人劳动强度。使用方法：钢水注满后投放覆盖剂，吨钢水用量11.5kg。,33,中间包覆盖剂的作用,中间包覆盖剂的功能是：1.)绝热保温防止散热；2.)吸收上浮的夹杂物(如Al2O3、钙铝酸盐)；3.)隔绝空气，防止空气中的氧进入钢水，杜绝二次氧化。在中间包加炭化稻壳，可完成上述第1和第3两个作用。而稻壳灰不能在钢液面形成液渣层，故不能完成第2个作用。然而，对于产品质量要求严格的钢种，必须降低钢中非金属夹杂物含量，尤其是Al2O3夹杂，以防止产品出现裂纹和黑线等缺陷。为此中间包衬采用碱性耐火材料(镁质绝热板或镁质涂层)，中间包采用双层覆盖渣，即钢水面上熔融保护渣子发挥吸收Al2O3等夹杂的作用，再加稻壳灰起绝热保温作用。,34,4、精炼剂,炉外精炼用粉剂(seconciaryrefiningRowders)是炉外精炼，特别是喷射冶金和钢包喷粉法所用的主要材料之一。精炼用粉剂有金属型粉剂：CaSi，Mg，B，Al，CaC2，CaCN，CaCl2，CaSiBa，CaSiBaAl，稀土金属(RE)等；非金属型粉剂：CaO，CaO-CaF2，CaO-A12O3，CaO-CaF2-A12O3等；混合型粉剂(金属型与非金属型混合)：CaO-CaF2-