4.冶金概论-炼钢

1、冶金概论General Discussion of Metallurgy4. 炼 钢Chapter IV：Steelmaking炼钢：将铁水、废钢等炼成具有所要求化学成分的钢，并使其具有一定的物理化学性能和力学性能。三大任务：去除杂质调整钢液成分调整钢液温度硫、磷、氧、氮、氢和夹杂物炼钢主要炼钢方法炼钢炼钢方法当前情况平炉炼钢法大多数已转为转炉炼钢转炉炼钢法氧气顶吹炼钢法一部分为顶吹炼钢法，多数为顶底复吹炼钢法转炉炼钢法氧气侧吹炼钢法一部分为顶吹炼钢法，多数为顶底复吹炼钢法转炉炼钢法氧气底吹炼钢法一部分为顶吹炼钢法，多数为顶底复吹炼钢法转炉炼钢法顶底复吹炼钢法一部分为顶吹炼钢法，多数为顶底复吹

2、炼钢法电炉炼钢法广泛采用Hot Metal Pretreatment铁水预处理4.1易引起热脆，铁水脱铁水在进入转炉前，硫条件比钢水脱硫优害元素的处理过程。越减少转炉石灰消耗量，减少渣量和铁损；预脱磷的需要预脱硅：铁水沟产生盛铁水容器中喷吹氧化剂预脱磷：盛铁水容器中喷吹氧化剂铁水预处理按需要可在铁水沟、盛铁水容器(铁水包、鱼雷罐)或转炉中时行。简化炼钢过程，提高钢的质量炼钢为除去某些有预脱硫：电石、石灰、金属镁等炉外脱硫剂使钢、 冷脆性铁水预处理4.1鱼雷罐车喷吹预处理炼钢转炉炼钢4.2Converter Steelmaking以铁水和废钢为原料，向转炉熔池吹入氧气，使杂质氧化，杂质元素氧化热

3、提高钢水温度，一般在2535分钟内完成一次精炼的快速炼钢法。炼钢转炉炼钢4.2特点：钢中气体含量少Ni、Cr、Mo、Cu、Sn等残余元素含量低原材料消耗少，热效率高，成本低炼钢转炉炼钢4.2原材料适应性强基建投资少，建设速度快容易与连续铸钢相匹配炼钢转炉炼钢4.2转炉炉型 (Converter Type)转炉炉型是指转炉内部自由空间的几何形状，由耐火材料砌成。筒球型锥球型截锥型炼钢转炉炼钢4.2转炉内衬 (Converter Inner Lining)绝热层adiabatic layer永久层permanent layer填充层packing layer工作层working layer炼钢绝热

4、层adiabatic layer永久层permanent layer填充层packing layer工作层working layer转炉炼钢4.2转炉炉体 (Converter Body)炉底结构有两种类型，即固定式炉底和可拆卸式活炉底。炉壳要具有足够的强度和刚度，一般采用低合金钢容器钢板制作 。炼钢转炉炼钢4.2托圈(Backing Ring)和耳轴(Trunnion)托圈、耳轴是用以支撑炉体和传递倾动力矩的机构。转炉和托圈的全部载荷都通过耳轴经轴承座( Bearing Bed )传递给地基 。炼钢转炉炼钢倾动机构 (Tilting Arrangement)4.2能使转炉炉体倾动机构正反旋转

5、360度，在启动、旋转和制动时，能保持平稳，并能准确的停在要求的位置上，安 全 可 靠 。电动机减速装置炼钢氧枪 (Airbrush)由喷头、枪身和枪尾组成，通常吹氧装置都带两只氧枪，一只工作，一只备用。枪身由三层同心圆钢管组成，枪尾与进水管、出水管和进氧管相连。转炉炼钢4.2炼钢转炉炼钢4.2氧枪 (Airbrush)喷头(Blow Head)是将压力能转换成动能的能量转换器，目前氧枪使用的喷头多为拉瓦尔喷头。炼钢氧枪 (airbrush)喷头(Blow Head)是将压力能转换成动能的能量转换器，目前氧枪使用的喷头多为拉瓦尔喷头。 收缩段转炉炼钢4.2 喉口 扩张段炼钢转炉炼钢过程准备期炼

6、钢转炉炼钢过程准备期吹炼初期炼钢转炉炼钢过程准备期吹炼初期吹炼中期炼钢转炉炼钢过程准备期吹炼初期吹炼中期吹炼末期炼钢转炉炼钢过程准备期吹炼初期吹炼中期吹炼末期出钢炼钢转炉炼钢4.2转炉长寿技术转炉溅渣护炉技术是美国LTV公司l991年开发的一项新技术。原理：在转炉出钢后留下部分.67 万炉 ( 武钢整到适当范围，用氧枪喷吹氮气，使炉渣溅到炉壁内衬上，达到补炉目的炼钢目前我国转炉的平均炉龄已接近万炉，最高 炉 龄 已 达 到 2 终渣，将渣粘度和氧化镁含量调)转炉炼钢4.2转炉炼钢新技术模型技术：动态模型、静态模型炉气分析技术副枪技术炼钢电弧炉炼钢4.3Electric Arc Furnace

7、Steelmaking通过石墨电极向电弧炼钢炉内输入电能，以电极端部和炉料之间发生的电弧为热源进行炼钢的方法。炼钢电弧炉炼钢4.3优点：能灵活掌握温度热效率高、炉内气氛可以控制设备简单、工艺流程短炼钢电弧炉炼钢4.3缺点：电离作用使钢中氢和氮的含量高点热源使炉内温度分布不均匀炼钢直流电弧炉的超高功电弧炉炼钢4.3率化已成为世界电炉直流电弧炉发展的趋势炼钢交流电弧炉电弧炉炼钢4.3电弧炉炉体结构炼钢电弧炉炼钢4.3炉体倾动装置：出钢和流渣时实现炉体倾动。偏心炉底出钢向出钢方向能倾动1215以出尽钢水。向炉门方向能倾动10 15以利出渣。炼钢电弧炉炼钢4.3电极升降机构夹紧、放松、升降电极和输入电

8、流。炼钢电弧炉炼钢过程补炉装料熔化期氧化期还原期出钢炼钢电弧炉炼钢过程补炉装料熔化期氧化期现代电弧炉冶炼已将还原期移至炉外还原期出钢进行炼钢炉外精炼4.4Secondary Refining Process按传统工艺，将在常规炼钢炉中完成的精炼任务，如去除杂质、成分和温度的调整和均匀化等任务，部分或全部地移到钢包或其他容器中进行。又称为二次精炼或钢包冶金炼钢炉外精炼4.4作用：提高质量扩大品种的主要手段优化冶金生产流程，提高生产效率炼钢-炉外精炼-连铸-热装轧制工序衔接炼钢- - -炉外精炼4.4采用的基本手段渣 洗：脱氧、脱硫、去夹杂真 空：脱氢、脱氮、脱氧、去夹杂搅 拌：调温、混匀、净化加

9、 热：防止钢液冷却喷 吹：脱氧、脱硫、去夹杂近30年来，炉外精炼发展迅速，具体方法有30多种炼钢常用的炉外精炼方法炉外精炼4.4真空循环脱气法(RH)基本工艺原理：利用气泡将钢水不断地提升到真空室内进行脱气、脱碳等反应，然后回流到钢包中。炼钢常用的炉外精炼方法炉外精炼4.4真空循环脱气法(RH)基本工艺原理：利用气泡将钢水日本新改建的炼钢厂已明确提出全部钢水进行真空处理的发展目标气、脱碳等反应，然后回流到钢包中。炼钢不 断 地 升 到 真空 室 内 进 行 脱常用的炉外精炼方法炉外精炼4.4钢包精炼炉(LF)加热与温度控制白渣精炼工艺合金微调与窄成分控制当代最主要的炉外精炼设备炼钢常用的炉外精

10、炼方法炉外精炼4.4真空吹氧脱碳(VOD)将钢包放入真空罐内从顶部的氧枪向钢包内吹氧脱碳，同时从钢包底部向上吹氩搅拌。适应中小型钢厂和铸钢厂的多钢种、小吨位精炼生产需要炼钢连续铸钢4.5Continuous Casting连铸是通过连铸机将钢液连续地铸成钢坯，然后直接送轧钢车间轧制成钢材。连铸与传统的钢锭模浇铸相比有很大的技术经济优越性，主要表现在：简化工序炼钢简化工序连续铸钢4.5提高金属的收得率节约能量消耗改善劳动条件，易于实现自动化铸坯质量好炼钢提高金属的收得率节约能量消耗改善劳动条件，易于实现自动化铸坯质量好机型及特点应用最广泛连续铸钢4.5立式立弯式弧形连铸机的未来椭圆形水平炼钢弧形

11、连铸机( Curved Caster )主体设备炼钢钢包旋转台( Revolving Platform )旋转台可承托一个或两个钢包，一包在浇注位置时，另一包备用。采用旋转台以后，大大缩短了换包时间，为实现多炉连浇( Continuous-Continuous Casting )创造了条件。炼钢中间包( Tundish )作用:减压稳流去 渣分 流贮 钢炼钢减压稳流去 渣分 流贮 钢结晶器( Mould )作用：规定铸坯形状强制钢液迅速冷却保证形成足够强度和厚度较均匀的坯壳结晶器的冷却亦称为一次冷却( PrimaryCooling )。炼钢二次冷却系统( Secondary Cooling System )二冷装置包括冷却水喷嘴和夹辊。我国基本上都用压力喷嘴。区的长度应能使铸坯在该区内全部凝固，而铸坯温度不低于800-900。炼钢二冷拉坯矫直机( WithdrawalStraightening Machine )作用是拉坯并将铸坯矫直。浇注前，拉坯矫直机还要把引锭送到结晶器内。浇注开始后铸坯拉至切割机处时，再把