冶金质量分析第一章 常规炼钢法及质量控制ppt课件

1、第一章 常规炼钢法及质量控制 众所周知，炼钢的目的是获得一定成分和一定结晶组织的钢锭资料。利用常规的炼钢设备，经过相应的工艺操作把生铁等原料冶炼成各种牌号的钢有其共同之处，这就是先要在炼钢炉内把生铁、废钢等炉料熔化成液体 ，接着参与氧化剂，并造好炉渣，把高温铁水中多余的碳元素氧化掉，到达规定范围。还要除掉硅锰硫磷等，使它们也到达规范要求。当然，为了获得性能优良的合金钢，冶炼后期还要进展合金化操作。 炼钢是复杂的高温物理化学反响过程，受很多的要素影响和制约，同时，它们也直接影响钢材的质量。对提高钢材的性能是极为重要的。 本章引见常用炼钢设备及相应的工艺过程，比较、分析常规炼钢法的特点及冶炼过程中

2、质量控制要点和炼钢方法的选用原那么。.第一节 炼钢的根本义务及原料 炼钢，就是利用不同来源的氧如空气、氧气来氧化炉料普通主要是生铁所含的碳硅锰磷硫等。目前从铁矿石到炼出钢是分为两步进展的。即先在高炉中将铁矿石炼成生铁，然后在炼钢炉内将生铁冶炼成钢。前者是复原反响过程，后者主要是氧化反响过程。所以炼钢过程的根本义务就是把生铁中的碳氧化到规定的范围内，当然脱碳并非是氧化反响独一的义务。不仅如此，炼钢过程中还要参与一些合金元素，以提高钢的物理和力学性能，这就是冶炼合金钢的目的。所以冶炼的钢越纯真，化学成分越均匀，质量就越好。 .一、 炼钢的根本义务 工业用钢铁所含的合金元素，有 金属与非金属的，并区

3、分为普通元素与合金元素。普通元素指C、Si、Mn、S、P，它们在最常用的钢铁中的通常质量分数如下：元素CSiMnPS生铁（%）3.04.50.22.00.22.50.020.50.010.5普钢（%）0.081.20.010.30.30.80.010.050.010.05. 由此看出，从生铁到钢，要降低各种含量。简单的说，炼钢的根本义务有三条：1降低C到规定范围。2除去杂质Si、Mn、S、P。3添加合金元素进展合金化。 综合前面章节内容可知：钢铁冶炼过程是将含铁原料经过物理化学的冶金操作和复杂的反响变化，炼制成用于各种形状钢制品的原资料粗钢坯的工艺过程。可见，炼钢的根本原理就是复杂的氧化过程。

4、概括的讲，它包含C、Si、Mn等杂质的氧化；造渣去S、P；脱氧和合金化以及出钢，浇铸四个根本环节。其中关键是除掉钢液中的杂质和气体，这样，到达一定成分、温度的钢水用钢锭模铸成钢锭或用连铸机铸成钢坯。普通所说的钢产量就是指合格的钢锭及连铸坯的产量。二、炼钢原料及质量要求 炼钢原料有金属原料和非金属原料两大类。金属原料包括生铁、废钢、合金资料;非金属原料包括氧化剂和造渣资料等。.(一)金属原料及质量要求 1生铁 生铁是碳的质量分数大于2. 6%的铁碳合金，此外还含有少量的Si, Mn, P, S等元素。生铁是用复原的方法从铁矿石中制获得来的，矿石的复原过程就是使氧化铁从高价变为低价，最后成为金属铁

5、的过程，其顺序是Fe2O3Fe3O4FeO-Fe。可见，炼铁的根本义务就是采用铁矿石、焦碳、石灰石及大量的热空气，在高炉内从氧化铁中把铁复原出来。其原理过程可简单地写成归纳式为:氧化铁+碳-铁+二氧化碳。详细讲就是把固体原料按一定比例组成一批一批的炉料批料)，经上料和装料系统将批料送入高炉。炉料在高炉内构成料柱，料柱下部的焦炭被高炉下部鼓进的热风熄灭生成煤气(CO )。上升的煤气把热量传送给炉料，使矿石和熔剂不断熔化而下降。随温度的上升，先后进展复原作用、造渣作用和渗碳作用;经渗碳并溶解少量的在高炉下部复原出来的硅、锰、硫、磷等杂质后构成生铁。. 炼钢生铁的化学成分能否稳定，对于炼钢操作和产质

6、量量有较大影响。普通除要求炼钢生铁中碳的质量分数在4.0%左右，对于生铁中其他元素的质量分数也作了规定，不同炼钢法亦有不同的要求。如平炉对Mn不作规定，但要求Si0.85%, S0.03%, P 0.15%;而氧气顶吹转炉法要求Mn 0.6% ， Si0.8%，其S, P与平炉法一样。 2.废钢 废钢是电弧炉炼钢的主要原料，平炉也可以全部运用废钢，转炉运用的金属原料中废钢比例普通小于30%。 废钢的物理形状和化学成分是很复杂的，为了保证炼钢的技术、经济目的和钢的质量，对炼钢所用的废钢必需严厉分类和合理运用。.废钢的来源有两个方面，一种是炼钢厂本厂的废钢，其中包括炼钢车间的废钢锭、浇道、中注管、

7、注余和包底等以及轧钢车间的废品、切头、切尾、切边等。这类废钢易于分类，质量好，成分清楚。另一种是外来废钢，包括金属加工的切屑、边角余斜、残次品及运用后报废的钢铁制品等，这类废钢来源广泛，成分复杂，质量不易掌握。 废钢按其外形分为轻废钢和重废钢。轻废钢该当预先打包或压成块状，重废钢应设法破碎，配料时轻重废钢应合理搭配运用。 废钢该当是少锈或无锈，其中不应混入锡、铅、锌、锑、铜等有色金属，并不应粘附有泥沙和油类，防止易爆品混入。 按照化学成分，废钢可分碳素废钢和合金废钢。各类废钢应进展化学成分的检验，作为分类管理的根据。特别是合金废钢，分类愈细愈好，最好按钢种或钢类分别管理。. 3. 合金资料 炼

8、钢过程中，为了使钢液脱氧、脱硫和合金化，需求向熔池中或钢包中参与合金资料，合金资料有单一金属、铁合金或复合合金等方式。经常运用的有金属铬、金属铝、电解镍、火法镍和各种不同碳的质量分数的锰铁、铬铁、硅铁、钛铁、钨铁、铝铁、硼铁、铌铁、锆铁、硅锰合金、钙硅合金、硅锰铝合金、稀土合金等。 目前世界上对上述合金资料尚无一致规范，但对炼钢所运用的合金资料的根本 要求是一致的，即要求合金资料含量高，熔炼低碳钢时希望 碳的质量分数低；含有害杂质少，不应有夹渣和其他非金属夹杂物；具有一定块度。 运用合金资料时要仔细计算用量和准确称量，并且在烘烤后运用。.二 非金属原料及质量要求 为了造渣，炼钢过程中运用非金属

9、原料，并根据炉内熔池中的情况随时调整炉渣成分，以便有效地去除金属原料中的杂质元素。炼钢常用的非金属原料主要有以下几种。 1.石灰 石灰是由石灰石经800-1000焙炼而成，它是碱性炼钢炉渣中CaO的主要来源。普通要求石灰石有如下成分质量分数： CaO80-85%，SiO24.5%，MgO4.5%，S0.2%，其中未烧透的石灰石数量应小于10%。 石灰的缺陷是易于潮解成粉末状，加在熔池后对渣况及炉衬寿命有不利影响，并使钢液中含氢量添加。因此，炼钢中普通都运用新烧石灰，此外，电弧炉炼钢运用的石灰在入炉前还要烘烤，石灰的运用块度普通以20-80mm为宜。 2.萤石 萤石的主要成分是CaF2，熔点为9

10、35。在碱性渣中参与萤石可改善渣的流动性，但并不影响其碱度，萤石稀渣的作用在于降低了炉渣的熔点。但用量不能过多，尤其是电炉炼钢时炉渣太稀将会降低炉子寿命。萤石运用前要烘烤，其块度普通为15-60mm。. 3.铁矾土 铁矾土的化学成分大致为：Al2O3为 40-57%，SiO2 为10-17%，Fe2O3为12-26%，H2O、CaO和MgO少量。 炼钢过程中参与铁矾土可调理碱性渣中的Al2O3浓度以及降低石灰熔点，促使尽快构成高碱度炉渣。铁矾土的稀渣作用不如萤石，且用量过多时会降低炉渣碱度，所以它的参与量普通不超越金属炉料质量的0.5%。铁矾土中水分含量较高，运用前应烘烤去水。 4.粘土块 粘

11、土块是钢锭浇注系统中运用过的各种流钢砖，所以也称为火砖块。粘土块的化学成分大致是： SiO2 为58-72%， Al2O3为 27-35%，Fe2O3为1.2-2.2%。 粘土块的作用也是稀渣，尤其对含MgO较多的炉渣其稀释作用较萤石强，另外利用部分粘土块替代萤石也较经济。 粘土块在运用前应破碎并去除其他物质和氧化铁，入炉前还应枯燥。粘土块运用过多会降低炉渣碱度，影响去磷和去硫效果，故要合理运用。.5.氧化剂 炼钢主要表现为氧化过程。为了完成并加速炼钢过程中的氧化精炼义务，炼钢操作中必需运用各种氧化剂，经常运用的氧化剂主要有以下几种。 1)铁矿石 作为氧化剂来运用的铁矿石是选用铁质量分数高的富

12、矿，其中有害杂质磷硫含量和水分越少越好，所含脉石SiO2也应尽量的少。 普通在平炉和转炉中运用的铁矿石所含水分要求不大于4%，在电弧炉中运用的铁矿石那么要求水分小于0.5%，故铁矿石在入炉前应烘烤去水。铁矿石中铁含量越高，其密度越大。普通要求其运用块度为50-200mm，这样在铁矿石参与炼钢熔池后，能较快构成炉渣，并与金属液发生反响，氧化效果好，而铁矿石中的铁也能大部分被复原进入金属液体。. 2氧化铁皮 氧化铁皮是钢锭和钢坯在加热以及锻、轧过程中，由于外表被氧化而构成的氧化物零落后的产物。主要成分是Fe2O3，其Fe的质量分数大于70-75%，用于稀释炉渣，改善炉渣流动性，还可加速石灰溶解等。

13、由于氧化铁皮经常含有水分和油渍，所以入炉前应烘烤枯燥。 3锰矿 其Mn的质量分数不小于35-45%，SiO2的质量分数不大于12%，是弱氧化剂，平炉主要是用来添加Mn含量。 4氧气 现代炼钢法已全部或部分运用工业纯氧作为氧化剂，以加速氧化精炼过程。为了保证炼钢质量，炼钢用的工业纯氧的质量分数要求大于99%，水分含量应小于0.07g/m3，经常运用的任务压力为304-1216KPa。.总之炼钢的主要原料是铁水生铁与废钢等。但不同炼钢法采用的原料不尽一样，选择适量的原料配比对充分发扬不同炼钢法的冶炼特点是很重要的。如LD转炉正常操作时废钢比以0-30%为宜，希望铁水中的Si的质量分数稳定在适宜的范

14、围内，这是冶炼顺利进展的保证。平炉的主要原料与转炉本质上是一样的，其废钢比40%左右最适宜，由于所用燃料中含S，那么必需控制原料中S的质量分数。而电路由于去除S、P容易，所以对原料，特别是废钢不用过分挑剔，但严防Pb、Sn等有害元素混入。.第二节 常规炼钢法的分类 一、炼钢法的分类1.炼钢方法分为直接炼钢法和间接炼钢法两种 1间接炼钢法：铁矿中复原出生铁，再将某些元素氧化掉，最后冶炼成钢铁 2直接炼钢法：从铁矿中一步冶炼成钢铁，但目前尚处于起步阶段.2.间接炼钢法的分类 1按操作温度可分为： a.固态精炼法：1250 b.半熔融精炼法：12501450 c.熔融精炼法：1550主要运用的方法

15、2按炉渣可分为： a.酸性炼钢法：石英砂 b.碱性炼钢法：镁砂，白云石.二、氧气转炉炼钢法的特点 氧气转炉炼钢法，如今主要是指氧气顶吹转炉炼钢法LD法)，它是1952年由奥地的林茨(Linz)和多纳维茨(Donariz)两钢厂首先采用而得名。60年代起LD炼钢法已在全世界迅速开展，一跃而成为近代主要炼钢方法之一，已有取代平炉炼钢之势， 最近新的氧气底吹转炉炼钢法也已投入运用。还有采用侧吹氧气或复合吹氧气、氩气等操作方式的冶炼设备。其主要特点如下：1氧气顶吹转炉炼钢不需求外加热源和燃料 根据物料的热平衡计算，以铁水的物理热和吹炼过程中熔池的化学反响热为氧气转炉的主要热收入，除用于熔化炉渣和提高金

16、属液体温度及各项热损失外，还有剩余热量，常用参与一定量废钢和铁矿石冷料来一同熔炼。.2精炼时间短 在氧气顶吹转炉冶炼过程中，以超音速吹入熔池的高压氧气流与铁水界面处发生氧气金属反响，而炉渣与铁水界面处发生渣一金属反响。由于气流冲击和脱碳反响加快.熔化搅动猛烈.反响面积增大。使得各种冶金反响迅速进展，因此精炼时间短。 (3) 氧气转炉炼钢法最大优点之一是消费效率高 按一样容量比较，不用氧气的平炉消费率只是转炉的1/10. (4)吹炼时烟尘大 由于氧气顶吹转炉吹炼时供氧量大.压力高，熔池反响猛烈，使大量含有铁尘埃的烟气生成。据计算，烟尘量约为装炉原料质量的0.8-1.3%。例如炉容量150t的转炉

17、，平均每大产生33-52t烟尘。因此消烟除尘对氧气转炉炼钢是非常重要的。. 当前在我国运用的转炉容量多是30100t的小中型炉体。世界上氧气转炉炼钢运用最多、钢产量最大的是日本。其最大容量已超越400t，而且炼钢技术也到达世界最高程度。 三、平炉炼钢法的特点 平炉炼钢法从1864年诞生后，在近100年的时间里，不断是世界上的主要炼钢方法。在1955年前，平炉钢产量约占世界粗钢年产量的85%，但在本世纪50年代出现了氧气顶吹转炉炼钢法之后，使平炉炼钢在消费率、本钱、基建投资以及自动控制程度等方面均无法与其抗衡。因此，有些国家(如日本)已全部淘汰了平炉。但在我国平炉钢产量仍占一定比例。特别是经过挖

18、潜改造，采用碱性炉顶，汽化冷却，广泛运用氧气来强化冶炼，大量运用天然气炼钢，扩展炉子容积等。采用这些重要的措施改造了熔炼和浇注工艺，使平炉消费率大为提高，并改善了钢的质量。现将平炉炼钢法的特点列举如下。.(1)对金属原料的配比无限制 也就是说平炉炼钢炉料可采用任何配比的废钢、铁水或生铁来冶炼。可见，平炉装料适用性强，具有能顺应获得原料难易和价钱高低的灵敏性。(2)冶炼过程中炉气一直具有氧化特性 为了使燃料在熔池上面完全熄灭，必需同时供应超越实际计算所需的空气量，所以炉气中含有过剩的氧。另外废气中的CO2和H2O也是强氧化性气体。因此平炉炉膛一直坚持氧化性炉气。熔炼过程中不断从氧化性气氛中传送氧

19、到钢水中去，并且在炉渣的共同作用下除去钢水中的杂质元素比较容易。. (3)热效率低 平炉因炉体庞大，散热面积大，热效率低。还由于平炉炼钢时传热和传氧是经过炉渣完成的，为了扩展炉气炉渣金属液体之间的接触面积而采用浅碟性熔池。平炉冶炼时间长，消费效率不高。 (4)炉膛容量大，一次可产钢数百t，例如前苏联建有900t容量的平炉。由于工艺成熟，冶炼速度慢，温度和成分易干调理，所以质量较稳定，可以熔炼的钢种范围亦较宽。.四、电炉炼钢法的特点 电炉炼钢法是利用电能冶炼的方法，它出现于19世纪末期。电炉炼钢主要包括电弧炉和感应炉两种方法，但通常习惯把电弧炉法简称为电炉法。电弧炉又有交流、直流之分，交流电弧炉

20、是用三相交流电源的电极，与金属炉料间产生高温电弧，熔化炉料和造渣等来炼钢的。现推行运用的直流电弧炉是用一个高压电极与金属炉料起弧，发热熔化炉料炼钢。感应电炉那么是在炉料内经过感生电流发热熔炼炉料，它又分高频、中频和工频感应炉，在规模消费中主要采用常压感应炉炼钢法。下面就电弧炉和常压感应炉炼钢法的特点分别作以下引见。. (一)电弧炉炼钢法的特点 1)利用电能为热源，其本身清洁，无污染，而且能量易干调理，便干控制熔池温度。 2)同平炉、氧气转炉相比，电炉炉体密封性好，所以热效率高，约为65%以上。而且电弧区温度大于3000，能熔化高熔点合金元素，可冶炼各种特殊用途的钢种。 3)电弧炉冶炼的独特之处

21、是有复原期，其炉内气氛可以根据冶炼需求来控制，不仅能构成氧化性气氛，也能构成复原性气氛，这是平炉和氧气转炉不能比较的。因此，电炉具有去除磷、硫等杂质的有利条件。在冶炼合金钢时，其成分较易控制，合金元素烧损少，脱氧完全，纯真度高。. 4)电炉可以采用合金废钢前往冶炼，这对节约贵重元素，提高经济效益非常有利。 5)与平炉比较，电炉设备简单，基建费用低，投产快，消费率高。还可以间歇消费。 按照传统的观念，转炉和平炉主要用来大量消费普碳钢，假设配上炉外精炼，它们也可以消费优质合金钢。而电弧炉是用来消费优质钢和特殊钢的，但近年来由于炉子容量增大，消费效率提高，在消费普碳钢方面也遭到凝视。但是，目前消费中

22、还存在一些问题，主要是消费本钱较高，即电能、电极等耗费大和消费率比转炉低。此外，由于电弧使空气和水蒸气离解出大量的氢和氮，使钢中气体含量常比转炉钢和平炉钢为高。.(二)感应炉炼钢法的特点 1)由于电磁搅拌钢液，改善了反响的动力学条件，促使钢液化学成分和温度均匀化。 2)感应炉冶炼没有其他设备中所存在的污染源，可获得较纯真的钢及合金。 3)冶炼过程中对功率和温度的调理简一方便，即可快速升温，又能准确控温。.4)冶炼过程钢液增碳少，合金化过程易于控制，使合金元素回收率高且稳定。5)感应炉电、热效率和消费率较高，设备占地面积小，劳动条件较好等。 上述特点是在电弧炉熔炼的根底上归纳出来的，但感应炉炼钢

23、也存在一些问题。首先是炉衬较薄，运用寿命不长;其次是由于炉渣导电性不良，致使反响才干也较低。它主要用于消费特殊用途的合金钢及合金。.第三节 常规炼钢法的设备、工艺过程及质量控制一、氧气转炉炼钢法 根据吹氧方式的不同，转炉可分顶吹、底吹、侧吹及复吹等几种类型。氧气顶吹转炉LD转炉炼钢法是常见的，故以此为代表表达转炉炼钢主要设备、操作工艺过程和质量控制。.(一)氧气转炉炼钢法的主要设备1.炉体和倾动设备 大多数转炉的炉体以其中心线为对称外形，从纵剖面看炉体成梨形。炉体外壳用钢板焊接而成。炉体内衬耐火资料分为酸性和碱性两大类。酸性炉衬资料主要含SiO2;而碱性炉衬资料用的是镁砂和白云石。要求炉衬耐火

24、资料要能接受高温金属液体和炉渣的浸蚀及装料时块状物的碰撞。氧气顶吹转炉的吹氧口设于炉体顶部，在炉体帽口部位设有出钢、出渣口，见图3-2所示。. 转炉炉体的倾动由电动机驱动。电动机及传动机构可方便地将炉体向正、反两个方向倾斜，炉体倾斜时可流出钢水，又可使炉体完成倾斜出渣、装料等功能。转炉普通以二吹一，即一座吹炼炼，另一座维修。或三吹二的作业方式来有效地利用各种设备。.2.吹氧设备 置于炉体上部的氧气枪向炉内放射氧气，氧枪的位置由升降机控制。 氧气转炉炼钢就是靠喷枪向熔池吹喷高纯度高压氧气进展的。氧枪的主体构造如图3-3所示。氧枪下端在吹炼时被急剧加热，因此把氧枪制成水冷构造维护，所以氧枪是具有三

25、层套管的构造。从中心管起依次是供氧、进水和出水通道。 氧枪的端部有一个用铜制成的三孔喷头，它能把高压氧气的压力有效地转成动能，喷出的氧气流到达超音速，而使熔池内钢液搅动均匀，反响顺利。除三孔喷头外，也有采用四孔、五孔等多孔喷头的情况。.3.供料设备 氧气顶吹转炉车间设有包括铁水、废钢、铁合金及造渣资料等供料设备。 转炉的主要原料供应是高温铁水。来自高炉的铁水成分和温度都不同，而且转炉每天可以吹炼几十炉次。为了储存、保温暖混匀高炉铁水，在转炉车间都安装有混铁炉或混铁车。也可运用铁水包短时间储存铁水。. 废钢通常用电磁吊车先装入料槽中，然后，采用吊车吊起料槽从炉前装入转炉内。 添加造渣及铁合金资料

26、的设备是散料供应设备。因转炉运用的这些散料种类多，参与时间和数量要求准确，所以在转炉上部设各有标明散料称号的料仓，需求参与时，在炉前操作盘上进展远程控制，使散料从料仓出来经称量后，经水冷溜槽进入炉内。.4.废气处置设备 氧气顶吹转炉在吹炼过程中排出大量的高温废气，废气中CO的质量分数占90%。CO与空气接触后生成CO2，这种反响是发热量很高的放热反响。另外转炉内生成大量极细微的铁粉混夹于废气中，所以必需进展除尘处置，以防止对环境的严重污染。. 目前的除尘安装要求废气温度在300以下。因此废气处置设备包括冷却和除尘。冷却设备常用空气冷却法、水冷法、汽化冷却法和不熄灭法等。除尘设备包括文氏管洗涤器

27、，湿式电除尘设备、干式电除尘设备及袋式过滤器等。依实践情况来选用。由于转炉烟尘中含铁量高达60%以上，所以除尘得到的尘埃可以作为高铁精矿粉来炼铁或作为造渣剂。.(二)氧气顶吹转炉的工艺过程 氧气顶吹转炉炼钢是向炉膛内的铁水不低于1200)和适量废钢放射氧气，由大量的氧气和炉料中的C、Si、Mn、P等发生氧化反响，消费的化学热进一步熔炼钢水，同时熔化散料成渣。操作过程主要有升温、降碳、去杂质、脱氧和合金化等高温物化反响过程。操作重点是控制供氧量、造渣、温度、成分，脱氧程度和合金资料的参与等。.1.装料操作 前一炉出钢倒渣后，迅速检查并修补好炉体，堵住出钢口，就可装料。其顺序普通为先装少量废钢和矿

28、石，其量小于总装料量的30%。后兑入称量好的有一定温度的铁水.作为炼钢反响不可短少的热源。.2，吹炼 当金属原料装入炉内后，把炉体摇直，下降氧气喷枪，并参与第一批造渣资料。当喷枪下降到开氧点时，供氧阀门自动翻开，吹氧开场。喷枪下降到一定高度时，停顿下降，吹炼继续进展，吹炼过程大致可分为三期。 吹炼初期为硅、锰氧化期。高速氧气流冲击熔池外表，并剧烈搅拌熔池。如图3-5所示。氧气流与熔池面接触时，首先发生铁、硅、锰的氧化反响，原料中的Si、Mn含量即可到钢水规定的极限值。而且被氧化的Fe成为FeO等构成炉渣浮于铁水面上，铁水温度升高，在此阶段从炉口喷出亮度较暗较短的黑色火焰。 . 吹炼中期为碳的猛

29、烈氧化期。铁水温度升高后，即开场发生猛烈的去碳氧化反响。去碳反响猛烈时，因产生放热反响生成CO，熔池温度又上升，使废钢完全熔化。在此阶段从炉口喷出的火焰加大、加长、加亮。二次渣料的参与使渣中FeO比例降低。吹炼中期应留意控制喷氧量及喷枪高度，防止过激反响发生的喷溅。 脱碳反响根本终了时，吹炼过程已进入后期精炼期。随CO生成量的减少，炉口出烟量逐渐减弱，火焰变短、变暗，因烟气中夹带Fe2O3颗粒而呈褐色。当分析验证钢液含量和温度是规定值时，应立刻提枪停顿吹氧。吹炼后期主要是冶炼成合格的钢水。.3.测温、取样 当氧枪完全提起后。向装料侧倒炉至接近程度为止，从炉口用插人式热电偶测温并用样勺取样。对有

30、副枪的转炉，可自动进展测温暖取样操作，当确认终点碳含量(普通在规格值的下限)和温度(普通为1580 1650)符合要求时，立刻出钢。.4.出钢、放渣 在钢液温度和成分都符合要求后，将炉体摇向出钢侧，钢液由出钢口流入盛钢桶内。必需尽量不使炉渣流入盛钢桶内，以防回磷发生。出钢后，再次将炉体摇向装料侧，从炉口向渣罐放渣。.三氧气顶吹转炉炼钢法的质量控制1.装入量的控制 顶吹转炉的装入量是指每炉装入铁水和废钢的数量。由于吹炼过程中炉衬被侵蚀，转炉容积随着炉龄的增长逐渐扩展，所以装入量也要相应地添加，以保证合理的炉容比(即转炉内型空间容积与装入量的比值)。这种装入制度有利于稳定操作和维护炉底，同时可充分

31、发扬设备潜力以提高产量。. 当装入一定量的废钢时，对于控制冶炼时的炉温有着非常重要的作用，但不同密度的废钢对造渣、去杂质元素和钢材成分有直接影响。例如不同密度的废钢对熔化温度影响差别很大。轻质废钢熔化迅速，使炉温快速升高，而且轻质废钢非金属夹杂物含量较高，可导致渣系过氧化。废钢密度的不同，还影响杂质元素去除。废钢运用时要留意合理配比。普通先参与轻质废钢构成高温脱硫，而后由于重质废钢的熔解降低温度，添加炉渣碱度，而进展脱磷操作。.2吹氧过程的控制 氧气顶吹转炉吹炼过程中，炉内压力高，熔池中大量CO气泡逸出时，带走钢液中的许多氧和氮，使转炉钢的脆性倾向低于其他炼钢法的产品，故可炼出含氧量很低(平均

32、0.0037%)的钢。 高压氧气流以一定速度冲击熔池面，使熔池产生搅拌，搅拌程度与供氧压力和氧枪高度有关。氧压和枪位对流股冲击压力的影响如图3-15所示。由于流股的冲击压力直接影响炉内的搅拌条件和氧流与熔池接触的形状，所以可经过调理氧压和枪位来控制炉内反响。. 总的看来，添加氧压或降低氧枪高度，熔池产生猛烈的循环和搅拌，从而加速钢液熔池的氧化，提高脱碳速度，但此时渣中氧化铁含量低，对化渣不利。因此高压低位吹氧只适用于冶炼初期。反之，降低氧压或高位吹氧，熔池循环搅拌作用降低，从而钢液的氧化减慢，脱碳速度降低，但在这神情况下，炉渣氧化铁含量提高，有利于化渣。 .3.炉渣控制 顶吹转炉炼钢过程控制炉

33、渣的内容包括:成渣速度、炉渣碱度、炉渣氧化性和渣量等。通常，点火后的46min炉渣曾经构成，渣中CaO的质量分数可达25%30%。在普通情况下，顶吹转炉炉渣碱度可控制在3. 04. 5的范围内，如铁水含硫或磷较高时，碱度可控制在4. 5以上。通常，吹炼低碳钢时终渣氧化性(FeO)控制在12%15 %;而吹炼中碳钢那么控制在8%12%。正常情况下，顶吹转炉渣量以控制在金属装入量的10%12%为宜。.4.温度控制 炼钢过程是在高温下进展的，温度对吹炼过程、炉内反响和钢质量均有直接的影响。 当吹炼温度较低时，虽然对脱磷反响和炉衬寿命有利，但是脱碳速度慢，石灰难以熔化，影响成渣速度和炉渣碱度的提高，对

34、脱硫反响等均有不利的影响。假设吹炼前期炉温过低，有能够使炉渣和金属中均集聚大量的氧，一旦温度提高，会出现迸发性的碳氧反响，引起炉内大喷景象。相反，当吹炼温度过高时，炉内脱磷困难，炉衬浸蚀严重，钢中气体和非金属夹杂物含量将添加，从而使钢质量变坏。.5.转炉计算机控制 氧气顶吹转炉炼一炉钢的时间为3040min，吹氧时间是非常短的，在20min以内。所以控制吹炼使成分和温度符合钢种要求，就成为最重要的操作。但影响成分和温度的要素很多而且各种要素之间又不是简单的关系，所以在吹炼过程中作出综合判别是困难的。近几年来电子计算机在转炉炼钢中得到很好的运用，既能使炼钢反响科学地进展，又能顺应自动化的开展。.

35、 转炉吹炼的控制方法有静态控制和动态控制两种。静态控制是以物料平衡和热平衡为根底，从实际上组成数学模型，并利用上炉数据加以修正进展控制的方法。动态控制是经过冶炼过程的废气分析，测定钢水温度和成分，进展直接控制的方法。目前对转炉炼钢的计算机控制工程，主要是吹炼终点的成分和温度及相关要素的控制，近年来开展的快速多元素分析或炉内钢液成分分析，对指点炼钢操作，及时调整工艺，提高冶炼质量将起重要作用。.四氧气转炉冶炼钢的质量特点1.钢中气体少上浮的CO气泡带走大量N和H2.外来元素少 很少运用成分变化大的外来废钢3.性能好 化学成分和纯度所具有的特点，所以它的性能好.二、平炉炼钢法 平炉Open Hea

36、rch炼钢法有近130年的历史，由于它的致命弱点，现逐渐被氧气转炉所取代。但近年来有些国家为了发掘平炉潜力及发扬工艺成熟之优点，对平炉设备及工艺进展了一些改造，如增添吹氧设备及用氧强化冶炼等，对提高产量和质量都有明显效果。.一)平炉设备 1、平炉根本设备 平炉是一种有蓄热室的反射炉，炉体主要分成效果不同的上部构造和下部构造。上部作为反射炉，主要构造是炉膛，它犹如一个浅的平碟盛着金属炉料。炉膛上部喷出的预热燃料和空气生成高温火焰，熔化金属炉料并发生冶炼反响。在上部炉膛内还开有出钢口。. 平炉下部是利用烟气热量预热空气和煤气等燃料的蓄热室。设置蓄热室是平炉的一大特点。蓄热室的外形及格子砖的砌筑方式

37、，对热交换和性能影响很大。所以平炉下部构造主要由蓄热系统和排气系统所组成。平炉任务时，燃料和空气的预热过程如图3-6所示。可见平炉加热的根本原理为蓄热原理，就是利用高温废气来预热燃料和空气，以致如此循环进展来完成炼钢过程。. 平炉按构造分类，有固定式的也有少数可倾动式的。倾动式平炉容易采取换渣操作工艺，故对炉料成分顺应性强。且可以用两个以上的钢包盛接钢液，具有能采用小型容量浇注的优点。但倾动式平炉构造复杂，且热效率低于固定式平炉。所以固定式平炉现运用为多。. 此外，平炉按炉衬可分为酸性和碱性两大类。酸性平炉衬是以SiO2为主的石英砂作成，除S、P效果差，现很少运用。而目前大量运用碱性平炉，其炉

38、衬采用镁砂或白云石制造，运用炉料范围宽。2.其他设备 除上述设备外，还有去除烟气中灰尘的除尘器、排出烟气的烟道和烟囱、熄灭燃料用的烧嘴及出钢槽。如今平炉也用吹氧设备等，在此不再赘述。.(二)平炉炼钢的工艺过程 碱性平炉根据原料的配比可分为:全铁水炼钢、铁水一废钢炼钢、全废钢炼钢等工艺。目前，铁水一废钢配料法运用广泛，其炼钢工艺操作可分为补炉、装料、熔化、精炼、脱氧、合金化和出钢。1.补炉 为了维持正常熔池外形，保证熔炼顺利进展，在出完钢后通常要进展补炉操作。要做到高温、正压、准确、快速，以保证衬炉资料被良好地烧结。.2.装料 装料有金属料(废钢、铁水)和散装料(矿石、石灰、石灰石等)，装料前必

39、需进展各种原料的配比计算。 炉料的装人顺序普通是先用石灰石或生石灰铺在熔池底部，然后装矿石。在散装料之上先加轻废钢，难熔的大块废钢放在高温区。冷料装完后，等熔化到一定程度，即在炉内周围泛起一些初渣后，再兑入铁水，以保证熔池沸腾活泼，并顺利放出初渣，缩短熔化时间。.3.熔化 从兑毕铁水到炉料完全熔化，约占熔炼时间的30%40%。为了缩短熔化期，可采用吹氧和紧缩空气强化助熔。 炉料中铁水比高或含有较多Si, P, S时，在熔化期必需放渣。否那么当熔池内碳氧反响加强，大量CO会使炉渣泡沫性强，碱度低。而放出初渣，不仅使渣层减薄，改善炉气向熔池传热和传氧，减少炉衬浸蚀，而且会因FeO含量较高，温度较低

40、，利于脱磷反响的进展。. 熔化中后期熔池温度和炉渣碱度逐渐提高。在炉料下层的石灰上浮后，应参与助熔剂铁矾土、萤石等促进石灰熔化，使熔毕炉渣有良好的流动性和较高碱度，要求碱度1. 8，为精炼阶段发明条件。4.精炼 自炉料熔毕到钢水脱氧这段时间称为精炼期。主要义务是去除钢液中气体和非金属夹杂物。控制成分及调理温度。通常精炼过程分为矿石沸腾和纯沸腾两个阶段。. 精炼阶段熔池内具有适宜的碳氧反响是保证精炼质量的重要条件，为此，向熔池内参与铁矿石，促进碳氧反响和熔池沸腾，此为矿石沸腾，这对传热、造渣、去除原料中磷和硫、排除气体、均匀钢液成分起重要作用。 从最后一批铁矿石参与到脱氧前，坚持熔池均匀沸腾这段

41、时间称为纯沸腾期。纯沸腾期的主要义务是加热熔池，使钢液到达出钢温度，并经过熔池均匀沸腾，进一步去除气体和非金属夹杂物。实践阐明，保证一定的纯沸腾时间对于提高钢质量是必要的。. 由于纯沸腾期较短且不再进展造渣操作，所以为了防止由于回磷呵斥钢液中磷的质量分数超标，要求纯沸腾开场时钢液中磷的质量分数比规定低50%以上，硫的质量分数也应比规定低一些。5.脱氧和出钢 纯沸腾期终了后，钢液的主要成分和温度到达要求，即可进展炉内沉淀脱氧。出钢后，可进一步经过炉外脱氧来降低钢液中氧的质量分数。.三、电弧炉炼钢法 电弧炉(Electric Arc Funaces)炼钢(EF)法分为酸性电弧炉炼钢和碱性电弧炉炼钢

42、，由于酸性电弧炉炼钢局限性大，运用面窄，这里只引见碱性电弧炉炼钢。.(一)电弧炉炼钢的主要设备1.电弧炉炉体电弧炉炉体简图如图3-7所示，包括炉壳、炉门、炉盖、倾动机构和电极密封圈等。(1)炉壳 炉壳包括圆桶形炉身、炉底和上部加固圈三个部分。炉壳通常用12 30mm的普通钢板焊成，其厚度根据炉容量和炉壳直径而定，普通选为炉壳外径的1/200左右。.(2)炉门 炉门的作用是补炉，炼钢过程中加料、扒渣、吹氧操作和察看熔池情况等。对炉门的要求是其密封性好，这样可以减少炼钢熔池的热损失，减少冷湿空气进人炉内，对复原期坚持良好的复原气氛非常重要。(3)炉盖 炉盖由炉圈和砌在炉盖圈内的耐火砖组成。炉盖圈通

43、常用钢板或型钢焊接而成。为了防止受热变形，大多采用循环水冷。.(4)倾动机构 电弧炉的倾动机构多采用液压传动，即经过柱塞液压缸推进倾炉摇架使炉体向前或向后倾动，普通向出钢方向可倾动4045，向出渣方向可倾动1015(5)电极密封圈 为使电极能根据需求自在升降，炉盖上的电极孔径普通要比电极直径大40 50mm。为减少炉气外流，降低热损失，必需运用电极密封圈。.2.炉用变压器 电弧炉用的变压器输出端要求低电压大电流，所以变压器的作用是把工业电网中的“高电压小电流变为“低电压大电流，使石墨电极与金属炉料之间产生电弧，以提供电弧炉炼钢所需的热能。.3.石墨电极 石墨电极是普遍运用的将变压器输入的电流引

44、入熔炼室的导体，它的性能如何直接影响着钢的质量、本钱和消费率。对石墨电极的要求是体积密度大，电阻系数小，导热系数大，热膨胀系数小，弹性模量小并有足够的机械强度、不易氧化等。.4.电极升降机构 电极升降机构由电极夹持器、横臂、立柱等组成。常用的有电动升降机构和液压传动机构。电极夹持器是电极升降机构中最重要的关键部分，其作用一是作为电极的支架把电极夹持住;二是把电流传导到电极上。电流调理安装和电极升降机构组合在一同，有液压式和电动式两种。. (二)碱性电弧炉炼钢的工艺过程 1.补炉 母炉出钢后普通都要及时补炉。补炉的要求是“高温、快补、薄补。补炉资料有镁砂和自云石，只需在高温时才干与原有的炉衬很好

45、地烧结一在一同。因此除在补炉资料中，参与一定量的沥青协助补炉资料烧结外，还必需趁炉体在高温形状时迅速完成补炉澡作。普通要求补炉后炉膛内温度不低于1200 ,否那么起不到补炉的作用，反而会影响下一炉钢的炉渣成分。为了保证烧结良好、补炉资料不能一次投入太厚。普通在1 025mm为宜。.2.装料 日前大多是采用移开炉盖从炉顶装料，即将全部炉料按一定次序预先装入料篮内，用吊车将其吊至炉体之上，下降到一定高度后翻开篮底将料装入。这样快速装料。可以减少炉膛温度下降。节约电能和缩短冶炼时间。装料要求是“快装、严密、布料合理。. 实践操作中，为了减轻炉料对炉底的冲击和提早成渣，普通先在炉底铺上一层石灰约为装料

46、量的1.5%2 .0 % 石灰之上铺小块金属料。其量约为小块料总量的1/2。小块料之上装大块料和难熔料，布置在高温电弧区，以便于熔化。中块料普通装在大块料的周围或上面，以填充大块料周围的空隙。炉料的最上面铺上剩余的小块料。这样，熔化初期电弧就能很快“穿井.减少弧光对炉盖的热辐射。.3.熔化期 在不损伤耐火资料的情况下，在能得到稳定电弧的范围内，应尽能够采用高压在短时间内使炉料熔化。熔化期应去除炉料带入的磷，尽量减少和防止熔化中的金属吸气和元素蒸发，并将全属加热到开场氧化精炼所需的温度。熔化过程如图3-8所示。 . 在高温电弧的作用下，电极下面的小料先开场熔化，构成比电极直径约大30%40%的熔

47、井(图3-8a和b)随着电极不断下降，在炉料中构成三个液体“井。经1525min后，电极到达允许的最低位置(图3-8c)。在容量较大的炉子上.，“穿井比较明显。对容量小的炉子来讲，“井不太明显，因电极间的炉料同时熔化，连成一片。构成一个较浅的熔池。熔井构成后，熔井附近的炉料也开场不断熔化，熔池液面逐渐升高，电极也随之开场上升，直到全部沪料熔化为止(图3-8d)。与此同时，熔池外表上也构成了一层炉渣，它有稳定电弧、保温暖阻止钢液从炉气中吸收气体的作用。 . 熔化后期，在炉门和出钢口两侧以及接近炉坡的炉料因温度低熔化较慢，所以应及时用人工将其推入熔池中以加速熔化。 为了坚持金属液体和炉渣有较好的流动性，使金属一炉渣界面的传质和反响才干加强。促进冶金反响，应根据冶炼的不同钢种，适当控制熔化期的熔池温度。在消费中，炼低碳钢时控制在1550左右，中