冶金工业行业炼钢培训教材

炼钢培训教材炼钢消费目前普通情况下，炼钢厂主要设备是转炉和连铸，也有炼钢厂运用电炉和连铸；我们唐山建龙的炼钢工艺流程如下：铁水预处置→混铁炉→顶底复吹转炉→炉后喂丝→精炼炉→连铸→热送热轧工艺流程图合格废钢〔计量后〕高炉铁水600吨混铁炉50吨氧气顶吹转炉LF炉精炼吹氩+喂线5流方坯连铸机双流板坯连铸机合格铁水〔计量后〕造渣料〔一〕转炉炼钢1、定义：所谓转炉炼钢法就是运用鸭梨型的转炉〔converter〕，以铁水作为原料，以空气或者纯氧作为氧化剂，靠杂质的氧化热提高钢水温度，30～45min内完成一次精炼的快速炼钢方法。2、分类：根据其送风方式、氧化剂及生成的渣，可分为假设干种方法，如下表所示。3、原资料：转炉炼钢的金属料主要是铁水、废钢和铁合金。〔1〕铁水是转炉炼钢的主要金属料，占金属装入量的70%以上。转炉在吹炼过程中不需求外加热源，是依托铁水本身所具有的物理热和铁水内所含元素的化学反响热来炼钢的。因此，对铁水的化学成分和温度都必需符合一定的规范要求。〔2〕废钢是炼钢用的另一种金属料，也是转炉炼钢用的冷却剂，普通允许参与金属装入量的30％以下。〔3〕转炉炼钢吹炼到终点时，为了去除钢液中多余的氧，并使其化学成分和质量符合所炼钢种的要求，必需参与一部分铁合金，以到达脱氧和合金化的目的。转炉炼钢所运用的非金属料主要有造渣剂、冷却剂、氧化剂等。4、炼钢反响〔1〕硅的氧化与复原[Si]+{O2}＝(SiO2)[Si]+2(FeO)＝(SiO2)+2[Fe]〔2〕锰的氧化与复原[Mn]+[FeO]＝(MnO)+[Fe]〔3〕脱碳反响[C]+[O]＝{CO}〔4〕脱磷反响[P]+2(FeO)=(P2O5)+2Fe2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO·P2O5)+5Fe〔5〕脱硫反响[FeS]+(CaO)＝(CaS)+(FeO)[FeS]+(MnO)＝(MnS)+(FeO)[FeS]+(MgO)＝(MgO)+(FeO)转炉炼钢图片〔二〕铁水预处置1、开展历程：铁水预处置技术从上个世纪六、七十年代开展起来到如今曾经广泛运用于各国，用于提高铁水质量，其技术也曾经得到迅速开展，目前可用于铁水预处置的技术不下二、三十种。2、铁水预处置工艺方法主要有：〔1〕机械搅拌法；〔2〕吹气搅拌法，包括顶吹喷粉法和底吹法；〔3〕喂丝法3、铁水预处置定义铁水预处置是指高炉铁水在进入转炉之前预先脱除某些杂质的预备处置过程。它包括预脱硫、预脱硅、预脱磷。其中铁水预脱硫是最先开展成熟的工艺，我厂铁水预处置运用的是喷粉〔钝化镁粉〕脱硫工艺。4、喷粉脱硫工艺过程图12—1喷粉脱硫工艺过程表示图5、铁水脱硫过程表示图图12—2铁水喷粉脱硫过程表示图〔三〕二次精炼所谓的二次精炼即是在预熔炼炉后在真空或非真空条件下对钢水进展脱气、脱碳、脱硫、夹杂物形状控制、合金和温度的调整、提高钢水的纯真度等处置的一种冶炼过程。由于二次精炼将炼钢的一部分义务移到炉外进展，实践把炼钢过程分为二步完成，即在初炼钢中进展熔炼，在精炼设备中进展精炼及温度、成份的调整。炉外精炼方法可分为以下五类：①真空脱气；②钢包精炼；③钢包吹氩；④钢包喷粉；⑤喂丝技术。一、LF精炼炉根本功能1、均匀钢水成份和温度。2、准确控制钢水成份和温度。3、脱氧、脱硫。4、脱气。5、去除钢中夹杂物。6、夹杂物形状的控制。7、特殊元素的合金化。二、LF钢包精炼炉主要设备钢包炉有以下主要设备组成：机械设备〔包括炉下钢包车、炉盖及其升降安装、电极臂及其升降安装、电极夹持器和测温、取样安装等〕；液压设备〔包括液压缸等〕；喂丝机；钢包底部吹氩安装；电极接长安装；散状料加料系统设备；除尘系统设备；供电和电控系统设备；仪表设备。〔四〕连铸钢水直接铸成接近最终产品尺寸的钢坯。这一想法经过一百多年的努力探求，终于使该技术在上世纪70年代开场大规模用于实践，并逐渐构成了今天的连铸技术。主要设备由钢包、中间包、结晶器、结晶器振动安装、二次冷却和铸坯导向安装、拉坯矫直安装、切割安装、出坯安装等部分组成。连铸过程连铸钢水的温度要求：钢水温度过高的危害：①出结晶器坯壳薄，容易漏钢；②耐火资料侵蚀加快，易导致铸流失控，降低浇铸平安性；③添加非金属夹杂，影响板坯内在质量；④铸坯柱状晶兴隆；⑤中心偏析加重，易产生中心线裂纹。钢水温度过低的危害：①容易发生水口堵塞，浇铸中断；②连铸外表容易产生结疱、夹渣、裂纹等缺陷；③非金属夹杂不易上浮，影响铸坯内在质量。连铸平台第一部分根底知识第一章、转炉炼钢原资料第二章、转炉炼钢根本概念第三章、转炉炼钢根本原理及各元素的化学反响第四章、造渣、枪位控制、脱氧合金化的作用第五章、转炉炼钢造渣制度第六章、铁水预处置和精炼炉

第一部分根底知识第一章转炉炼钢原资料原资料是炼钢的根底，原资料质量的好坏对炼钢工艺和钢的质量有直接影响。倘假设原资料质量不符合技术要求，势必导致耗费添加，产质量量变差，有时还会出现废品，呵斥产品本钱的添加。国内外实际证明，采用精料以及原料规范化，是实现冶炼过程自动化的先决条件，也是改善各项技术经济目的和提高经济效益的根底。当前我国许多炼钢厂家，尤其是一些小型炼钢厂对炼钢用原资料质量的重要性认识缺乏，注重不够，特别是铁水和石灰的质量较差，给转炉产带来很大困难，使其技术经济目的也较落后。假设不彻底改动这种局面，很难提高钢的质量，扩展钢的种类。炼钢用原资料普通分为主原料、辅原料和各种铁合金。

学习目的了解转炉炼钢对主原料、辅原料和各种铁合金的要求规范，在消费中根据原料的实践情况调整冶炼操作。

知识要求1、了解转炉炼钢对主原料铁水、废钢的要求。2、了解转炉炼钢对造渣资料的成分块度要求。3、了解炼钢用铁合金成分规范。第一章转炉炼钢原资料第一节炼钢铁水、废钢及散状料的化学成分及其表示符号一、氧气顶吹转炉炼钢用主原料为铁水和废钢1、转炉炼钢对铁水的要求铁水普通占转炉装入量的70%～100%。铁水的物理热与化学热是氧气顶吹转炉炼钢的根本热源。因此，对入炉铁水温度和化学成分必需有一定要求。〔1〕铁水的温度转炉炼钢用铁水，绝大部分由高炉直接供应。高炉供应铁水主要有两种方式：一种是高炉→铁水罐车→转炉；另一种是高炉→混铁炉→转炉。由于混铁炉供应的铁水成分、温度均匀、稳定，所以绝大多数钢厂采用后种方式。〔2〕铁水的化学成分铁水中各元素的含量要求适当和稳定，只需这样，才干保证转炉的正常冶炼和获得良好的技术经济目的。

①硅〔Si〕硅是炼钢过程的重要发热元素之一，硅含量高，热来源增多，可以提高废钢比；铁水硅含量是石灰耗费量的决议要素；铁水硅含量0.50﹪－0.80﹪为宜。

②锰〔Mn〕铁水锰含量高对冶炼有益，可以促进初期渣早化，改善炉渣流动性，利于脱硫和提高炉衬寿命；减少氧枪粘钢；提高金属收得率；终点钢中余锰高，可以减少合金用量。铁水锰含量普通为0.20﹪－0.40﹪。

③磷〔P〕磷是强发热元素，通常是冶炼过程要去除的有害元素。氧气顶吹转炉的脱磷效率在85﹪－95﹪。铁水中根据磷含量的多少分为三类：Wp＜0.30﹪低磷铁水Wp＝0.30﹪-1.0﹪中磷铁水Wp＜1.50﹪高磷铁水④硫〔S〕硫除了易切钢以外，绝大多数钢中是有害元素。转炉脱硫率为35﹪－40﹪。〔3〕铁水除渣铁水带来的高炉渣随铁水进入转炉后添加石灰耗费量，渣量增大，喷溅加剧，损坏炉衬，降低金属收得率，损失热量等。铁水带渣量要求低于0.50﹪。2、转炉炼钢对废钢的要求〔1〕不同性质废钢应分类存放，以防止贵重合金元素损失或呵斥熔炼废品。〔2〕废钢入炉前仔细检查，严防混入封锁器皿、爆炸物和毒品；严防混入有色金属。〔3〕废钢应清洁枯燥，防止带入泥土沙石、耐火资料和炉渣等杂质。〔4〕废钢应具有适宜的外形尺寸和单重。3、造渣资料〔1〕石灰①成分：要求石灰CaO含量高，Si和S含量尽能够低。a、CaO：是石灰主要成分，含量越高越好。b、SiO2:石灰中SiO2含量低，意味着石灰有效CaO含量高，有利于降低石灰耗费，减少渣量和喷溅。有效CaO〔CaO有效〕的概念：CaO有效=CaO石灰-SiO2*R在终点碱度为3时，石灰中SiO2含量添加1%，就使有效CaO减少约3%。c、S:石灰中含S高，使炉渣含S量添加，甚至引起炉内增S景象，也意味着石灰本身脱S才干降低。d、块度：要求石灰的块度均匀适宜。e、过大：融化速度慢，冶炼时间长，转炉卡料。f、过小：石灰容易被废气带走。转炉块度20—50mm。

②活性：石灰与炉渣的反响才干，可用石灰的“活性〞表示。a、活性石灰的气孔率高，体积密度小，参与转炉后，熔渣能迅速延石灰空隙渗入石灰块内部。b、活性石灰晶粒细小，外表积大，使液体熔渣与石灰接触的外表积增大，加速了炉渣与石灰之间的传质和传热。

〔2〕白云石包括生白云石和轻烧白云石两种。①用途：用于提高渣中MgO含量。a、MgO促使石灰融化：MgO与炉渣构成Mg矿物，减少C2S的构成。b、维护炉衬：渣中MgO高，减少Mg碳砖中的MgO向渣中溶解；后期碱度升高，MgO溶解度下降，从渣中析出MgO，坚持后期炉渣粘度，维护炉衬；前期促使石灰融化，碱度提高快，减少了前期酸性渣的侵蚀程度；配合溅渣工艺。

②运用：普通采用生白云石和轻烧白云石。a、生白云石：CaCO3.MgCO3，属于原矿，在炉内分解生成MgO和CaO，吸热较大。b、轻烧白云石：CaO.MgO，生白云石低温煅烧而成，融化速度快，吸热少。

〔3〕冷却剂①必要性：氧气转炉炼钢时，元素氧化带来的热量除满足化渣和升温外，还有很大富余。必需参与适量的冷却剂来平衡热量，否那么温度过高。富铁矿、球团矿②原理：这些物质含有氧化铁，氧化铁脱碳反响时吸热反响，而起到冷却作用。③参与方式：普通放在高位料仓中，和石灰等造渣资料一样，在冶炼过程中从炉口参与转炉。④运用：普通用于冶炼过程中调整炉温，参与量随炉温随时确定。⑤效果：节约时间、运用方便；助溶剂，有利于化渣；容易喷溅〔用量多时，带来温度动摇和渣量添加〕思索题1、氧气顶吹转炉炼钢用主原料是什么？2、转炉炼钢对铁水的要求？3、转炉炼钢对废钢的要求？4、氧气顶吹转炉造渣资料是哪几种？5、块状合金的粒度要求是多少？第二章转炉炼钢根本概念学习目的经过本章的学习掌握钢与铁的区分规范，钢的分类规范及常炼钢种的化学成分及钢号规范，有害元素对钢材质量的影响。

知识要求1、了解钢与铁的划分规范。2、了解钢的分类规范。3、掌握有害元素对钢材质量的影响。第一节钢和铁的概念严厉来说钢和铁并没有一定的划分规范，主要成分都是铁元素，〔元素符号：Fe〕。根据世界工业协会的规定，以生铁中含碳元素的的多少来划分的。普通来说碳元素含量在0.03%--2.00%之间的为钢，而碳元素含量在2.00%——4.30%的是铁，主要来说铁中含有较多的碳C，而钢中较少。铁是炼钢的主要原料，炼钢的过程，一是除去铁中过多的碳和一些渣滓，另外再添加一些其他成分。同时，钢有分各种用途，不同用途的钢，会在其中参与一些特殊的添加剂，如不锈钢中添加铬元素为主的元素，锰钢中主要添加锰元素等。但的总来说，化学主成分是一样的，都具有一定的磁性。第二节钢的分类，常炼钢种的化学成分及钢号称号

一、钢的分类钢是钢材含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量普通不超越1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。钢的分类方法多种钢材多样，其主要方法有如下七种：1、钢材按质量分类(1)普通钢〔P≤0.045%，S≤0.050%〕(2)优钢材质钢〔P、S均≤0.035%〕(3)高级优质钢〔P≤0.035%，S≤0.030%〕2、按化学成份分类(1)碳素钢：①低碳钢〔C≤0.25%〕；②中碳钢〔C≤0.25~0.60%〕；③高碳钢〔C≤0.60%〕。(2)合金钢：①低合金钢〔合金元素总含量≤5%〕；②中合金钢〔合金元素总含量＞5～10%〕；③高合金钢〔合金元素总含量＞10%〕。3、钢材按成形方法分类：(1)锻钢；(2)铸钢；(3)热轧钢；(4)冷拉钢。4、钢材按金相组织分类(1)退火形状的：①亚共析钢〔铁素体+珠光体〕；②共析钢〔珠光体〕；③过共析钢〔珠光体+渗碳体〕；④莱氏体钢〔珠光体+渗碳体〕。(2)正火形状的：①珠光体钢；②贝氏体钢；③马氏体钢；④奥氏体钢。(3)钢材无相变或部分发生相变的5、按用途分类(1)建筑及工程用钢：①普通碳素构造钢；②低合金构造钢；③钢筋钢。(2)钢材构造钢①机械制造用钢：a、调质构造钢；b、外表硬化构造钢：包括渗碳钢、渗氨钢、外表淬火用钢；c、易切构造钢；d、冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷镦用钢。②弹簧钢；③轴承钢。(3)工具钢：①碳素工具钢；②合金工具钢；③高速工具钢。(4)特殊性能钢：①不锈耐酸钢；②耐热钢：包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢；③电热合金钢；④耐磨钢；⑤低温用钢；⑥电工用钢。(5)专业用钢——如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。6、综合分类(1)普通钢①碳素构造钢：a、Q195；b、Q215(A、B)；c、Q235(A、B、C)；d、Q255(A、B)；e、Q275。②低合金构造钢；③特定用途的普通构造钢。(2)优质钢〔包括高级优质钢〕①钢材构造钢：a、优质碳素构造钢；b、合金构造钢；、c、弹簧钢；、d、易切钢；e、轴承钢；f、特定用途优质构造钢。②工具钢：a、碳素工具钢；b、合金工具钢；c、高速工具钢。③特殊性能钢：a、不锈耐酸钢；b、耐热钢；c、电热合金钢；d、电工用钢；e、高锰耐磨钢。7、按冶炼方法分类(1)按炉种分①平炉钢：a、酸性平炉钢；b、碱性平炉钢。②转炉钢：a、酸性转炉钢；b、碱性转炉钢。或a、底吹转炉钢；b、侧吹转炉钢；c、顶吹转炉钢。③电炉钢：a、电弧炉钢；b、电渣炉钢；c、感应炉钢；d、真空自耗炉钢；e、电子束炉钢。(2)钢材按脱氧程度和浇注制度分①沸腾钢；②半镇静钢；③镇静钢；④特殊镇静钢。第三节转炉炼钢消费工艺流程及炼钢过程的主要义务

一、转炉炼钢消费工艺流程图2—1炼钢厂消费工艺流程二、炼钢过程的主要义务生铁和废钢是炼钢的主要原资料，而生铁中除了含有较多碳外，还含有一定量的硅、锰、硫、磷等元素〔统称钢中的五大元素〕，同时废钢中元素含量也很复杂，有些对钢的要求性能有害，除五大元素外，钢种还含有氮、氢、氧和非金属杂质物。它们在冶炼过程中随原资料、炉气、或反响产物的方式残留在钢液，这些物质对钢的性能优艰苦影响，必需调整或尽量降低有害物含量。钢的定义：用氧化的方法去除生铁中的这些杂质，再根据钢种要求参与适量的合金元素，使之成为具有较高强度、韧性或其它特殊性能的钢，这一工艺诚挚为“炼钢〞。综上所述，可将炼钢根本义务归纳如下：1、脱碳含碳量时决议“铁与钢〞定义的要素，同时也是控制资料性能的最主要元素。普通采用向钢中供氧，利用碳氧反响去除。2、脱硫、磷对绝大多数钢种来说，硫、磷为有害元素。硫引起钢的热脆，而磷引起钢的冷脆，因此要求在炼钢过程中尽量除之。3、脱氧在炼钢过程中，用氧去除钢中杂质后，必然残留大量氧，给钢的消费和性能带来危害，必需脱除，普通有合金脱氧和真空脱氧两种方法。4、去除气体和非金属夹杂钢中气体主要指溶解在钢中的氢和氮。非金属夹杂包括氧化物、硫化物以及其它复合化合物，普通采用CO气泡和真空脱氧两种方法。5、升温炼钢过程必需在一定高温液态下才干完成，同时为保证钢水能浇铸合格钢锭也要求钢水有一定温度。铁水普通在1300℃左右。6、合金化为使钢具有必要的性能，必需根据钢种要求参与适量合金元素。7、浇成成锭液态钢水必需浇注成一定外形的固体铸坯，采用作为轧材的原料。同时质量符合良好。第四节有害元素对钢性能的影响一、钢中硫：硫是钢中主要杂质之一1、来源：铁水、石灰和合金料。2、对性能的影响：〔1〕产生热脆：S的最大危害。热脆定义：在高温作用下富集于晶界的低熔点硫化物融化使钢的高温脆性添加，热加工时容易出现断裂，这种景象称为热脆。〔2〕构成夹杂：S在钢水中溶解度高，以溶解态存在于钢水中，但S在固体钢中溶解度低，因此S在固体钢中根本上是以硫化物夹杂的方式存在，直接危害钢的常温下性能。〔3〕改善切削性能。二、钢中磷：磷时钢中有害元素之一1、来源：铁水、合金料、炉渣回磷。2、对性能的影响：〔1〕产生冷脆：随着磷含量的添加，在低温下钢的韧性显著降低，从而导致低温脆性〔2〕降低抗裂纹性：磷在凝固过程中偏析严重，在结晶处的富集导致晶界熔化。使高温强度值下降。〔3〕影响强度和塑性：磷使钢的韧性降低。三、钢中氧危害：1、沸腾：在浇注中温度降低和碳氧富集反响，在钢中生成CO产生沸腾，使浇注无法进展。2、钢坯中产生气泡：脱氧不太充分导致氧含量高，在连铸过程中C、O偏析导致碳氧反响。3、影响热脆性.4、构成夹杂物四、钢中氮危害：1、时效：对低碳钢的主要危害。时效定义：低碳钢在冷加工后，其性能随时间发生变化，即强度和硬度添加，韧性降低，这种景象称为时效。2、脆性添加。3、加剧气泡和疏松：促使O和H产生气泡的趋势；加剧显微疏松和中心疏松。五、钢中氢危害：1、白点：由氢引起的内裂纹缺陷，在钢的纵向断口上显现为圆形或椭圆型的雪白色圆点，普通φ1-10mm。2、添加脆性。3、加重气泡和疏松。4、扩展奥氏体。思索题1、钢与铁的区分规范是什么？2、钢材按质量分类分为哪几种？3、简述我公司炼钢消费工艺流程？4、简述炼钢过程的主要义务？5、磷、硫对钢的危害？第三章转炉炼钢根本原理及各元素的化学反响在通常的氧气转妒炼钢过程中，总要根据冶炼钢种的要求，将铁水中的C、Si、Mn、P、S去除到规定的要求。虽然从热力学的平衡条件来看，不论哪种炼钢方法之间差别如何，其气一渣一金属相之间的反响平衡都是一样的。但是，由于各种炼钢方法所处环境的动力学条件不同，在冶炼过程中对反响平衡的偏向程度也各有异。本章主要论述氧气转炉内各种炼钢过程的根本反响。学习目的经过本章的学习了解转炉炼钢过程中反响的根本原理，掌握各元素在冶炼过程中的化学反响过程。知识要求1、掌握转炉炼钢过程中五大元素变化规律。2、冶炼过程去除钢中磷、硫有害元素的条件第一节转炉炼钢初期硅、锰变化的条件氧气转炉炼钢是在十几分钟内进展供氧和供气操作，在这短短的时问内要完成造渣、脱碳、脱磷、脱硫、去夹杂、去气和升温的义务，其吹炼过程的反响情况是多变的。图3-1是顶吹转护吹炼过程中金属液成分、温度和炉渣成分的变化实例；图3-2是复合吹炼转炉在吹炼过程中的各成分变化实例。一、在吹炼过程中金属液成分，温度和炉渣成分都是变化的。1、Si吹炼前期，普通在5min内即被根本氧化。2、Mn在吹炼前期被氧化到很低，随着吹炼进展而逐渐上升。在复吹转炉中，锰的上升趋势比顶吹转炉要快些，其终点锰含量也要高些。其缘由是由于复吹转炉炉渣中(FeO)比顶吹转炉低些。3、P在吹炼前期快速降低，进入吹炼中期略有上升，而到吹炼后期再度降低。4、S在吹炼过程中是逐渐降低的。5、C在吹炼过程中快速减少，但前期脱碳速度慢，中期脱碳速度快。6、熔池温度在吹炼过程中逐渐升高，尤以吹炼前期升温速度快。7、炉渣中的酸性氧化物SiO2，和P2O5在吹炼前期逐渐增多，随着石灰的熔解添加渣量增大而降低。8、吹炼过程中渣中FeO具有规律性变化，即前后期高、中期低。而复吹转炉在吹炼后期(FeO)比顶吹转炉更低一些。9、随着吹炼的进展．石灰在炉内溶解增多，渣中CaO逐渐增高，炉渣碱度也随之变大。二、冶炼过程三个阶段根据一炉钢冶炼过程炉内成分的变化情况，通常把冶炼过程分为三个阶段：1、吹炼前期吹炼初期由于铁水温度不高，Si、Mn的氧化速度比C快，开吹2—4min时，Si、Mn已根本上被氧化。同时，铁也被氧化构成FeO进入渣中，石灰逐渐熔解，使P也氧化进入炉渣中。Si、Mn、P、Fe的氧化放出大量热，使熔池迅速升温。吹炼初期炉口出现黄褐色的烟尘，随后熄灭成火焰，这是由于带出的铁尘和小铁珠在空气中熄灭而构成。开吹时，由于渣料未熔化，氧气射流直接冲击在金属液面上，产生的冲击噪声较刺耳，随着渣料熔化，炉渣乳化构成而噪声变得温暖。吹炼前期的义务是化好渣、早化渣，以利磷和硫的去除；同时也要留意造渣，以减少炉渣对炉衬资料的侵蚀。2、吹炼中期铁水中Si、Mn氧化后，熔池温度升高，炉渣也根本化好，C的氧化速度加快。此时从炉口冒出的浓烟急剧增多，火焰变大，亮度也提高；同时炉渣起泡，炉口有小渣块溅出，这标志着反响进入吹炼中期。吹炼中期是碳氧反响猛烈时期，此间供入熔池中的氧气几乎100％与碳发生反响，使脱碳速度到达最大。由于碳氧猛烈反响，使炉温升高，渣中FeO含量降低，磷和锰在渣一金属间分配发生变化，产生回磷和回锰景象。但此间由于高温、低FeO、高CaO存在，使脱S反响得以大量进展。同时，由于熔池温度升高使废钢大量熔化。吹炼中期的义务是脱碳和去硫，因此应控制好供氧和底气搅拌。防止炉渣返干和喷溅的发生。3、吹炼后期吹炼后期，铁水中碳含量低，脱碳速度减小，从炉口排出的火焰逐渐收缩，透明度添加。这时吹入熔池中的氧气使部分铁氧化，使渣中(FeO)和钢水中[O]含量添加。同时，温度到达出钢要求，钢水中磷、硫得以去除。吹炼后期要做好终点控制，保证温度、C、P、S含量符合出钢要求。此外还要根据所炼钢种要求，控制好炉渣氧化性．使钢水中氧含量适宜，以保证钢的质量。对于复吹转炉，那么应增大底吹供气流量，以均匀成分、温度、去除夹杂。假设终点控制失误，那么要补加渣料和补吹。第二节去除钢水中有害元素硫、磷的条件一、吹炼过程脱磷与脱硫炼钢过程脱碳是至关重要的，对于铁水中含有的有害元素S、P的去除那么更加重要。虽然近年来铁水预处置技术有了很大的开展，减轻了转炉炼钢过程中的脱磷、脱硫义务，但吹炼过程中磷、硫的去除仍应引起我们高度的注重，否那么将会影响钢水质量。1、吹炼过程脱磷磷是易氧化元素，在转炉吹炼时期发生氧化反响：2[P]十5(FeO)＝(P205)+5Fe然后再与渣中(GaO)反响，生成稳定化合物。(P205)+n(CaO)=(nCaO+P2O5)冶炼过程中磷的氧化去除反响为：2[P]+5(Fe0)+n(CaO)＝(nCaO+P2O5)+5Fe式中n普通是3或4，炉渣(FeO)和(CaO)越多，那么越有利于磷的去除。各种吹炼方法中炉渣的构成与铁水中磷的变化情况，复合吹炼的STB和顶吹石灰粉的STB—P法比项吹转炉的脱磷效果更好，其缘由是冶炼前期化渣快，有利于生成稳定的磷酸钙。普通冶炼的石灰选渣具有更好的脱磷效果。吹炼到达终点时，由于钢水温度升高，钢液中含碳量不同，对渣中(FeO)含量有影响，因此影响终点磷含量。在工业消费中，为了减少回磷景象，通常的方法是保证冶炼后期炉渣为高碱度，并化好渣，适当坚持一定的(FeO)含量，以稳定去磷效果。总之，为了去磷，吹炼过程中应根据去磷反响的热力学条件，首先搞好前期化渣．尽快构成高氧化性炉渣，以利在吹炼前期低温去磷。假设铁水磷含量高，还可在化好渣的情况下倒掉部分高磷炉渣，以提高脱磷效果。而在吹炼后期，那么要控制好炉渣碱度和渣中(FeO)，保证磷被稳定在渣中，而不发生回磷景象。2、吹炼过程脱硫硫使钢材产生脆性，脱硫反响表示如下，(FeS)+(CaO)=(CaS)十(FeO)渣中(CaO)含量高，(FeO)含量低，有利于脱硫反响进展。但在氧气转炉炼钢中，由于熔池供氧，使炉内呈氧化气氛，故渣中(FeO)含量不低，因此使转炉的脱硫才干遭到限制。转炉吹炼过程中，铁水中硫的去除分为两部分，—部分为气化脱硫，其反响为〔S〕+2〔O〕=SO2〔S2-〕+2/3O2=SO2〔O2-〕〔S2-〕+6(Fe3+)+2〔O2-〕=SO2+6(Fe3+)对以上三个反响，热力学的分析阐明，〔S〕+2〔O〕=SO2式中反响平衡时的SO2分压为0.02Pa，反响很容易到达平衡，故可以以为钢液中硫的氧化去除作用不大。而渣中硫的气化反响是主要的，由〔S2-〕+2/3O2=SO2〔O2-〕、〔S2-〕+6(Fe3+)+2〔O2-〕=SO2+6(Fe3+)式可见，对于渣中硫的气相转移与炉渣中硫的活度与氧势有关。硫在渣中的活度与炉渣碱度有关，碱度越高，硫的活度越低。因此，高碱度对气化脱硫不利，但对炉渣脱硫有利。因此在氧气转炉炼钢中，普通以为铁水含硫量的10％左右是经过气化脱硫去除的。另—部分为炉渣脱硫，其反响见(FeS)+(CaO)=(CaS)十(FeO)式。要实现炉渣脱硫，必需化好渣，没有良好的石灰溶解，脱硫就会变成一句空话。因此要想去除硫，搞好吹炼过程中的石灰溶解成渣操作是至关重要的。对于铁水中含硫较高时，可以在吹炼过程今依托提高碱度或增大渣量的方法，采取倒渣操作来提高脱硫效果。第三节碳在转炉炼钢过程中的变化规律一、吹炼过程中碳的氧化氧气持炉炼钢过程中，碳的氧化按以下反响进展(3-1)(3-2)(3-3)(3-4)

普通以为，在熔池中金属液内的C—O反响是以(3—1)式为主，只需当熔池金属液中[C]＜0.05％时，(3—4)式才比较显著。在氧气射流冲击区，碳的反响以(3—2)式为主，即铁水中的碳与吹入的氧气直接反响；而底吹C02气体时，那么发生(3—3)式，即CO2成为供氧体，直接参与反响。二、吹炼过程的脱碳速度氧气转炉吹炼过程中，脱碳速度的变化在整个吹炼过程分为三个阶段，吹炼前期，以Si、Mn氧化为主，脱碳速度由于温度升高而逐渐加快；吹炼中期以碳的氧化为主，脱碳速度到达最大，几乎为常数；吹炼后期，随着金属熔池中碳含量的减少，脱碳速度逐渐降低。由此可见，整个冶炼过程中脱碳速度的变比曲线近似于梯形。根据这种梯形模型，可以对氧气转炉炼钢过程各阶段的脱碳速度写出以下表示式：第—阶段：—d〔C〕／dt＝K1t第二阶段：—d〔C〕／dt＝K2第三阶段：—d〔C〕／dt＝K3〔C〕式中K1、K2、K3——系数，分别受各阶段主要要素影响；t——吹炼时间，min；C—一熔池含碳量，％思索题1、简述C、Si、Mn、P、S在冶炼过程的氧化过程？2、冶炼过程去除钢水中磷、硫的条件？3、根据一炉钢冶炼过程炉内成分的变化情况，通常把冶炼过程分为哪三个阶段？4、磷是易氧化元素，在转炉吹炼时期发生氧化反响式为？5、在转炉吹炼时期脱硫反响式为？第四章造渣、枪位控制、脱氧合金化的作用学习目的经过本章的学习掌握转炉吹炼过程中造渣过程和造渣的作用，氧枪枪位控制对冶炼过程的影响，脱氧合金化过程与作用。知识要求1、了解炉渣的组成与构成过程及造渣的作用。2、了解氧枪枪位的变化对冶炼过程的影响。3、掌握合金参与量的计算，掌握脱氧合金化的过程与作用。一、炉渣的构成炉渣普通是由铁水中的Si、P、Mn、Fe的氧化以及参与的石灰溶解而生成，另外还有少量的其它渣料〔白云石、萤石等)、带入转炉内的高炉渣、侵蚀的炉衬等。炉渣的氧化性和化学成分在很大程度上控制了吹炼过程中的反响速度。假设吹炼要在脱碳时同时脱磷，那么必需控制(FeO)在一定范围内，以保证石灰不断溶解，构成一定碱度、一定数量的泡沫化炉渣。开吹后，铁水中Si、Mn、Fe等元素氧化生成FeO、Si02、MnO等氧化物进入渣中。这些氧化物相互作用生成许多矿物质，吹炼初期渣中主要矿物组成为各类橄榄石(Fe、Mn、Mg、Ca)Si04和玻璃体Si02。随着炉渣中石灰溶解，由于CaO与Si02的亲合力比其它氧化物大，CaO逐渐取代橄榄石中的其它氧化物，构成硅酸钙。随碱度添加而构成CaO、Si02，3CaO·2Si02)，2CaO·Si02，3CaO·Si02，其中最稳定的是2CaO·Si02。到吹炼后期，C—O反响减弱，(FeO)有所提高，石灰进一步熔解，渣中能够产生铁酸钙。二、石灰的溶解炉渣的氧化性对石灰的溶解起到重要的作用，在25％的吹炼时间内，渣主要靠元素Si、Mn、P和Fe的氧化构成。在此以后的时间里，成渣主要是石灰的溶解，特别是吹炼时间的60％以后，由于炉温升高，石灰溶解加快使渣大量构成。石灰在炉渣中的溶解是复杂的多相反响，其过程分为三步。第一步，液态炉渣经过石灰块外部分散边境层向反响区迁移，并沿气孔向石灰块内部迁移。第二步，炉渣与石灰在反响区进展化学反响，构成新相。反响不仅在石灰块外外表进展，而且在内部气孔外表上进展，其反响为：第三步，反响产物分开反响区向炉渣熔体中转移。炉渣由表及里逐渐向石灰块内部浸透，外表有反响产物构成。通常顶吹转炉和底吹转炉吹炼前期从炉内取出的石灰块外表存在着高熔点、致密巩固的2CaO·Si02外壳，它妨碍石灰的溶解。但在复吹转炉中从炉内取出的石灰块样中，均没有发现2CaO·Si02外壳，其缘由可以为是底吹气体加强了熔池搅扑，消除了顶吹转炉中渣料被吹到炉膛周围的不活动区，从而加快了(FeO)向石灰浸透作用的结果。影响石灰溶解的主要要素有。1、炉渣成分实际证明，炉渣成分对石灰溶解速度有很大影响。有研讨阐明,石灰溶解与炉渣成分之间的统计关系为：(FeO)对石灰溶解速度影响最大，它是石灰溶解的根本熔剂。其缘由是:(1)它能显著降低炉渣粘度，加速石灰溶解过程的传质。(2)它能改善炉渣对石灰的润湿和向石灰孔隙中的浸透。(3)它的离子半径不大且与CaO同属立方晶系。这些都是有利于(Fe0)向石灰晶格中迁移并生成低熔点物质。(4)它能减少石灰块外表2CaO·Si02生成，并使生成的2CaO·Si02变硫疏松，有利石灰溶解。渣中(MnO)对石灰溶解速度的影响仅次于〔FeO)，故在消费中可在渣料中配加锰矿；而使炉渣中参与6％左右的(MgO)也对石火溶解有利，由于CaO—MgO—Si02系化合物的熔点都比2CaO·Si02低。2、温度熔池温度高，高于炉渣熔点以上，可以使炉渣粘度降低，加速炉渣向石灰块内的浸透，使生成的石灰块外壳化合物迅速熔融而零落成渣。转炉冶炼的实监曾经证明，在熔池反响区，由于温度高而且(FeO)多，使石灰的溶解加速进展。3、熔池的搅拌加块熔池的搅拌，可以显著改善石灰溶解的传质过程，添加反响界面，提高石灰溶解速度。复吹转炉的消费实际业已证明，由于熔池搅拌加强，使石灰熔解速度都比项吹转炉提高。4、石灰质量外表疏松，气孔率高，反响才干强的活性石灰，可以有利于炉渣向石灰块内浸透，也扩展了反响界面，加速了石灰溶解过程。目前，在世界各国转炉炼钢中都提倡运用活性石灰，以利快成渣，成好渣。内此可见，炉渣的构成过程就是石灰的溶解过程。石灰熔点高，高〔FeO)，高温暖猛烈搅拌是加快石灰溶解的必要条件。三、成渣途径转炉吹炼过程中，由于熔池内的温度、金属成分不断变化，并随着吹炼的进展参与石灰等多种造渣资料，因此炉渣的成分和性质也不断变化。为了尽快使炉渣具有一次碱度、流动性好、正常泡沫化并具有较高的反响才干，好要选择合理的成渣途径。转炉钢渣中，CaO、Si02，和∑FeO三者之和普通约为75—80％，它们对炉渣的物理化学性质影响最大。其它氧化物如Mg0与CaO性质类似，P205与Si02性质类似，MnO与FeO性质类似。因此可以用CaO、Si02、FeO三元相图和把性质类似的氧化物都思索进去而构成的(Ca0+MnO)(Si02+P205)—(FeO+MgO)假三元相图Ca0’—Si02’—FeO’来近似地研讨吹炼过程的成渣途径。高(FeO)成渣途径是在吹炼过程中坚持渣中(FeO)含量较高，通常采用高枪位或底吹供气强度较小的操作。由图可见，在高(FeO)成渣过程中，炉渣成分变化在低熔点区内，一直坚持良好的流动性，石灰溶解快，碱度提高迅速。这条途径成渣快。具有良好的脱磷、脱硫效率，因此在工厂中普便采用。低(FeO)成渣途径，通常是采用低枪位或底吹供气强度大的操作。在整个成渣过程中，炉渣熔点比较高，石灰溶解缓慢，炉渣粘稠，因此碱度上升缓慢，脱磷、脱硫才干弱。特别是在吹炼中期，炉渣返干严重，影响操作。这种情况类似于底吹转炉成渣过程。另外，在转炉留渣操作中，其成渣途径也有所不同，图3—5阐明了这种情况。不留渣操作时，吹炼初期渣中(Si02)含量较高；采用高枪位操作时，会使渣中(FeO)添加。留渣操作时，初期渣(FeO)含量高，(Si02)含量低，因此有利石灰溶解成渣。同样，在复吹转炉中，初期渣使在接近FeO区，因此靠(FeO)成渣。而顶吹转炉初期中(Si02)含量高，是靠Si02成渣；同时渣中〔FeO)低于复吹中(FeO)量，易于构成2CaO·Si02。复吹转炉和顶吹转炉炉渣成分在Ca0’—Si02’—FeO’假三元相图中的位置。1650℃时石灰在渣中的饱和曲线。对比两种终渣成分，到终渣时炉渣都被石灰所饱和，但复吹转炉中(FeO)明显低些。2、氧枪高度确定氧枪枪位高度确实定，主要思索两个主要要素，一是氧射流要有一定的冲击面积；二是氧射流应有—定的冲击深度，但保证不能冲击炉底。目前，氧枪高度确实定普通是根据(4—5)式的关系，结合工厂消费实践而总结的阅历公式确定氧枪高度的变化范围，然后再根据操作效果加以校正。确定氧枪高度的阅历公式如下:H＝bPDe(4—5)式中H—一氧枪喷头端面距熔池被面的高度．mm；P——供氧压力。MPa；De一喷头出口直径，mm；b——系数．随喷孔数而变化。三孔喷头b＝35—46；四孔喷头b=45—60。思索题1、影响石灰溶解的主要要素有哪些？2、泡沫渣的概念是什么?3、目前氧枪操作由哪几种类型？4、合金参与量的计算方法？5、脱氧方法普通由哪三种？第五章转炉炼钢造渣制度学习目的经过本章的学习了解转炉炼钢对铁水废钢的理化性能的要求，炉渣的性质及渣料参与量的计算方法。知识要求1、了解转炉炼钢对铁水、废钢理化性能的要求。2、了解炉渣的性质。3、掌握造渣资料参与量的计算方法。第一节对炼钢用铁水、废钢、造渣料等理化性能的要求原资料是炼钢的重要物质根底。假设原资料质量差，将导致原资料耗费添加、冶炼时间延伸、炉龄降低、本钱提高、钢质量下降。消费实际证明，采用精料并保证质量稳定是显著提高转炉炼钢各项技术经济目的的重要措施之一，是实现冶炼过程自动化的先决条件。保证原资料的质量，不单是指化学成分和物理性质要满足技术条件，还要保证化学成分和物理性质稳定。炼钢原资料分为金属料和非金属料两类。金属料通常指铁水(生铁)、废钢、铁合金和脱氧剂；非金属料通常指造渣剂、氧化剂、冷却剂和增碳剂等。一、铁水铁水是氧气转炉炼钢的根本金属料，通常占装入量的70一100%。铁水的化学热和物理热又是氧气转炉炼钢的根本热源。因此，对铁水的温度和化学成分必需有一定要求。1、铁水温度铁水温度是铁水带入转炉物理热多少的标志，铁水物理热约占转炉热量收入的2／5。因此铁水温度不应过低，否那么，炉内热量缺乏，影响熔池升温速度和元素氧化进程，不利于化渣和杂质的去除，还容易导致喷溅。此外，稳定的铁水温度还将有利于稳定操作和转炉自动控制。我国规定的入炉铁水温度必需＞1523K。通常高炉的出铁温度为1623—1723K。由于我国一些钢厂多采用铁水罐供应铁水，铁水在运送和待装过程中大量散热降温，很多厂目前尚不能到达规程要求的入炉铁水温度。与国外转炉钢厂相比，我国高炉出铁温度和入转炉铁水温度偏低，例如美国高炉出铁温度通常为1753—1813K，由于主要采用混铁炉和混铁车供应铁水，到转炉兑铁水时铁水温度损失普通仅为110K左右。2、铁水成分氧气转炉可以将各种成分的铁水吹炼成钢，顺应性比较强。但只需铁水中各元素含量适当而且稳定．才干保证转炉正常冶炼和获得良好的技术经济目的。因此，应力求提供成分适当并稳定的铁水。适宜的铁水成分应根据冶炼进程需求、钢种、经济效果等多方面要素综合确定。〔1〕Si硅在炼钢过程中起重要作用。它是重要的发热元素，含硅量提高，转炉热量来源添加，废钢比可很高。根据资料，铁水中[Si]添加0.10%，废钢比可提高1.3%；美国由于废钢多，因此大多数工厂运用含0.8-1.05%Si的铁水操作。硅氧化生成的SiO2是渣中的主要酸性成分、因此也是决议炉渣酸度和石灰耗费量的关键要素。我国规范规定，铁水含硅量应为0.3一0.8土0.15，对于以废钢作冷却剂的运用平炉炼钢铁水的我国大中型转炉，由于目前废钢资源有限，铁水含硅以0.5-0.8％为宜。通常大中型转炉铁水含硅量可以偏低，热量不富余的小型转炉铁水含硅量要求高些。吹炼含钒铁水时，为了得到高档次钒渣，要求含硅量低。对于脱磷脱硫义务较重，废钢装入量较多，或热损失较大的小型转炉，铁水含硅量不应过低，否那么转炉的热量收入缺乏，渣量过少，成渣速度缓慢，废钢参与量减少并不利于脱磷和脱硫。相反，过高的铁水含硅量将带来许多不良后果：①渣量增大和造渣资料耗费添加，渣量过大还导致喷溅增多，随炉渣带走的金属损失添加，金属收得率降低；②加剧对炉衬的侵蚀；③初期渣中SiO2超越一定浓度时，影响石灰熔化，从而影响脱磷、脱硫并延伸冶炼时间。④添加铁水中硅含量将导致高炉焦比提高和消费率下降。根据资料，高炉铁水[Si%]添加0.1，焦碳耗费添加6.5千克／吨铁，而转炉从硅氧化所得热量实践上只需高炉多耗费热量的9.69%，这对能源的利用而言是很不经济的。日本出于废纲不多，大力开展低硅生铁炼钢。我国当前废钢资源有限，铁水含硅高是不合理的。〔2〕锰铁水中锰含量高，对炼钢有益，因此，有的国家采用向高炉加锰矿的方法，把铁水含锰量提高到0.6-0.9%。但是，对于铁水中的合理含锰量不断存在争议，由于高炉冶炼高锰生铁时，焦比显著增高、消费率下降。所以，对于锰矿资源丰富的苏联，近几十年来不断进展运用低锰铁水炼钢的实验研讨并获得了很多阅历。锰在转炉冶炼中的有益作用是：①加速石灰熔解、促进化渣并显著减少萤石用量；②由于缩短初期渣构成时间并改善炉渣流动性，减轻了顶吹喷枪的粘枪并有利于提高炉龄；③铁水含锰量添加，终点钢水残锰量提高，有利于提高钢的纯真性。由于终点钢水残锰高可以减少锰铁参与量，从而减少锰铁讲入钢中的杂质量；④铁水中的锰有脱硫效果，含锰较高的铁水，运送过程中，随着铁水温度的降低，含硫量下降。其反响式为：〔3〕磷磷在大多数钢种个是有害元素，通常是在炼钢的氧化性气氛中去除的。铁水中磷越低，转炉操作越简化，并有利于提高炼钢各项技术经济目的。从炼钢出发，把生铁按含磷量分为：①低磷生铁，含0一0.3%P②中磷生铁，含0.3一1.0%P③高磷生铁，含＞1.0%P低磷生铁脱磷采用单渣法操作，中磷铁水常采用双渣或双渣留渣操作，高磷铁水常采用多渣或喷石灰粉等法操作。运用P＞1.5%的铁水炼钢时，炉渣可做磷肥。铁水中的磷来源于铁矿石，在高炉复原性气氛下，炉料中的磷全部复原进入铁水，因此铁水中的含磷量主要取决于矿石条件，应加强配矿及矿石混均任务，使铁水中含磷量尽量稳定。对氧气顶吹转炉铁水含磷量的动摇规定如下：当[P]铁＜0.2%时，前后炉动摇量为土0.03%当[P]铁0.2一0.4％时，前后炉动摇量为土0.05%当[P]铁＞0.4%时，前后炉动摇量为土[P]铁×15%为了减轻转炉脱磷负担和提高其技术经济目的，国内外对防止磷进入铁水或铁水炉外脱磷的研讨很活泼。运用高磷铁水炼钢，磷渣尚可利用，运用中磷铁水那么不具备这种优点。因此，怎样利用中磷铁水炼钢成了更加突出的问题。目前出现的处理方法有：高炉原料磁铁矿选矿时，把P2O5选掉；对高炉铁水进展预脱磷处置。磷在炮弹钢、易削钢和高磷薄板钢等少数钢种中起合金元素作用，有时还要向钢水中配加Fe—P。〔4〕硫硫是绝大多数钢种中的有害元素，来源于炼钢金属料、熔剂和燃料，其中铁水通常是硫的主要的来源。氧气转炉的脱硫才干有限，在氧气转炉的氧化性气氛下，可以呵斥活泼的熔池沸腾条件、高温暖高碱度炉渣，并采用双渣或多渣法操作，把硫脱除到很低的程度。然而，这将使原资料耗费添加、转炉消费率下降、炼钢技术经济目的恶化。因此，希望铁水中含硫量应尽能够低。与转炉的氧化性气氛相比，在高炉的复原性气氛条件下，炉料中的硫很容易经过炉渣和炉气去除。因此，炼钢对铁水含硫量有明确的要求。我国炼钢技术规范要求供应氧气顶吹转炉的铁水含硫量不得超越0.05%，用于冶炼优质钢的铁水含硫量那么要求更低。在少数钢种中硫也起合金元素的作用。如易切削钢中硫含量高达0.08—0.3%，可以改善钢的切削加工性能。又如利用MnS作为有利夹杂可以获得有良好电磁性能的取向性硅钢片。〔5〕铁水除渣高炉终渣含S和SiO2、A12O3高，过多的高炉渣进入转炉会导致转炉渣量大，石灰耗费多，容易呵斥喷溅并使金属收得率降低影响终点命中率，降低炉龄。因此，兑入转炉前的高炉铁水要扒渣，铁水带渣量不得超越0.5％；运用化铁炉铁水时，要求化铁炉采用虹吸出渣或出铁法。二、废钢废钢是氧气转炉金属料之一，它还是冷却效果比较稳定的冷却剂。适当添加转炉废钢比，可以降低转炉消费本钱和炼钢资料耗费。1、废钢按来源可分类如下：本厂废钢—前往料(废钢锭、轧钢切头等)、回收料(加工废料、报废设备、废轧辊等)、外购废钢—