炼钢工艺流程及典型案例介绍.ppt

1、炼钢训练课程，1，目录，第一章：炼钢的主要任务，反应原理及工艺流程第二章：氧转炉的主要任务，附属设备第三章：精炼炉第四章：连铸(铁包，钢包，中间包)第五章：氧转炉的飞溅控制，2，炼钢的主要任务是铁水，废钢等由于具有一定的物理化学性能和力学性能，主要任务是“四脱、二去、二调整”、“四脱”:脱碳、脱硫、四脱”和“二去”:去除有害气体，去除有害杂质“两调整”:调整钢水温度，调整合金材料成分。 脱碳，将其含量调整到一定范围。 钢中碳含量增加时，硬度、强度、脆性提高，延展性降低，相反，碳含量减少时，硬度、强度降低，延展性提高。 因此，炼钢工艺必须按钢种标准把碳氧化到一定范围内。 要除去杂质，主要有脱磷、

2、脱硫：对大多数钢种来说，p、s是有害的杂质，p引起钢的脆性，s引起钢的脆性，因此要求在炼钢过程中尽可能地除去。 第一章炼钢的主要任务是硫、磷、氧、氮和夹杂物，3，脱氧：转炉冶炼过程中向熔池投入大量的氧，使杂质氧化，钢水中溶解一定量的氧，因此对钢的质量影响很大。 因此，有必要降低钢中的氧含量。 一般来说，可以通过在钢水中加入比铁具有更大的求氧能力的元素(Al、Si、Mn等合金)来完成。 气体和非金属夹杂物的去除：钢中的气体主要是指钢中溶解的氢和氮的非金属夹杂物包括氧化物、硫化物、磷化物、氮化物及它们形成的复杂化合物。 转炉冶炼主要通过碳-氧反应时产生的CO气泡的脱出，引起熔池沸腾，减少钢中的气体

3、和非金属夹杂物。 调整钢水的成分和温度。 为了保证钢的各种物理、化学性能，除了抑制钢水的碳含量和杂质含量外，还必须添加适量的合金元素，以保证钢水能顺利铸造，因此要根据冶炼过程的要求继续将钢水温度调整到适当的范围内。 将钢水铸造成质量合格的钢坯。 通过连续铸造，将钢水铸造成各种截面、不同尺寸品质合格的钢锭。 炼钢工艺通过供氧、炉渣形成、合金化、升温、搅拌等手段完成了炼钢的基本任务，第一章炼钢的主要任务，第四章炼钢的主要任务，第五，1.2炼钢反应的原理炼钢的化学反应： (1)硅的氧化和还原 si O2 =(SiO2) si (2)锰的氧化和还原Mn FeO=(MnO) Fe (3)脱碳反应C O=

4、CO (4)脱磷反应 p 2(FeO )=(p2o5) 2fe2 p 5(FeO )4(Cao )=(4Cao p2o5) 5fe (5)脱硫反应 FeS (MnO )=(MnS ) (FeO )=(MgO ) (FeO )，6，1.3钢和生铁的主要差异在于碳含量不同，钢中的碳含量2 %，生铁的碳含量2%。 7，1.4炼钢生产流程和主要设备流程图，8，工艺流程图，1.5炼钢生产流程，9，第二章氧转炉的主要任务，氧转炉的主要任务：以铁水和废钢为原料向转炉熔池中吹入氧，使杂质氧化，提高杂质元素的氧化热，一般2 包括混铁炉、上底吹转炉和炉后进料三部分。 特点：钢中气体含量少，Ni、Cr、Mo、Cu、

5、Sn等残留元素含量低，原材料消耗少，热效率高，成本低，10，2.1氧转炉的主要设备，混铁炉：高炉和转炉之间的炼钢辅助设备。 主要用于调整和均衡高炉和转炉之间的铁水供求的设备，确保无中断地供给转炉所需的铁水，铁水在混铁炉中储藏和混合铁水成分和均匀的温度，对转炉炼钢非常有利。铁出生铁炉、转炉对铁、11、2.1氧转炉炉的炉体构造(本体构造)、12、炉底构造分为固定式炉底和可拆卸式炉底两种。 炉壳必须具有足够的强度和刚性，一般用低合金钢容器钢板制成。 圆环、耳轴是支撑炉体和传递扭矩的机构。 转炉和圆环的所有负荷通过耳轴通过轴承箱传递到地基炉底的结构，有固定式和拆卸式生底两种。2.2氧转炉炉体构造、13

6、、2.2氧转炉体构造(倾动机构)、倾动机构：能够使转炉体正反旋转360度，在启动、旋转、制动时稳定，能够正确地停止在要求的位置，安全且可靠。 电动机减速装置内衬：隔热层，永久层，填充层，工作层，14，2.3氧转炉的主要设备(氧枪)，氧枪由喷头，枪管和枪尾组成，通常，氧气喷涂装置有两支氧枪，一把工作，一把备用。 枪身由三重同心圆钢管构成，枪尾与水管、水管、氧气供给管相连。 淋浴头：是把压力能量转换成动能的能量器，现在氧枪使用的淋浴头多是橡胶淋浴头。 氧枪：氧转炉炼钢的主要工艺设备之一，15，2.4氧转炉的辅助设备，喷气辅机的驱动电动机通过减速机使搅拌机旋转，搅拌料斗内的辅炉材料，压缩空气，充分搅

7、拌，使之均匀混合。 在输送软管的出口连接钢管，混入了通过的辅助炉材的高速空气流使水雾化，湿的辅助炉材从压缩空气喷射到需要修补衬材的部位。 拆卸炉机：转炉衬在吹炼过程中，因机械、化学和热的作用而逐渐被侵蚀变薄，必须停止吹炼，直到不能修补为止。 此时，转炉结束一个炉役的使用周期，称为一个炉役期间，只有修改炉衬才能继续炼钢。 修理炉的操作包括冷却炉衬、拆除旧炉衬、建造新炉衬等，炉材维修、16，2.4氧转炉辅助设备、铁水锅、鱼雷铁包车、炉渣盆、铁(钢)包车的作用是，装载钢包，接收钢包，搬运钢包，1 工业用氧是通过用制氧机分离、精制空气中的氧来实现的。 炼钢用氧由制氧厂供给，用管道输送到炉前。 要求氧气

8、压力稳定，满足吹炼要求的最低压力，安全。 二、氮气和氩气的氮气和氩气是氧气制造机构取氧过程的副产品，氮气和氩气的沸点比氧气低，因此在加热精馏液体空气时，通过不同的分离塔正确控制精馏温度和压力就可以得到工业氮气和氩气氩气和氧气的沸点非常接近，制造氩气更难。 18，2.5氧转炉的气体，五，液化天然气是地下蕴藏的烃和非烃气的混合物，通常天然气指油、气田气。 大部分天然气的主要成分是甲烷，其含量达到80% - 90%以上，是可燃性气体。 19、2.6氧转炉附属设备，四、一氧化碳一氧化碳为可燃性气体，其广泛应用于气体。 要求纯度高。 转炉煤气回收要求：氧含量不足2% (公司执行不足1.2% )一氧化碳含

9、量超过20%，主要问题是防止爆炸和中毒，必须慎重处理。 20、2.6氧转炉附属设备、转炉煤气盘：储存转炉煤气，平衡管网压力。 21、2.7氧转炉主要原料，转炉冶炼操作铁水的转炉炼钢主要是以液态生铁为原料的炼钢方法。 其主要特征是，通过转炉内的液态生铁的物理热和生铁内的各成分(例如碳、锰、硅、磷等)与送入炉内的氧的化学反应所产生的热，金属可以达到钢所要求的成分和温度。转炉冶炼的炉材主要是铁水、造渣材(石灰、石英、萤石等)、铁合金(硅铁、锰铁等)、脱氧剂(硅化铁等)和碳化剂(碳粉等)，为了调整温度，可加入废钢和少量的冷铁块和矿石等。 转炉炼钢的原材料分为金属材料、非金属材料和气体。 金属材料包括铁

10、水、废钢、铁合金，非金属材料包括炉渣形成材料、焊剂、冷却剂，气体包括氧、氮、氩、二氧化碳等。 22、2.7氧转炉的主要原料(铁水)，一、炼钢用原材料炼钢用原材料分为主要原料、辅助原料和各种铁合金。 氧气吹上转炉炼钢用的主要原料是铁水和废钢(生铁块)。 炼钢用辅助原料通常是指造渣剂(石灰、萤石、白云石、合成造渣剂)、冷却剂(铁矿石、镀锡、烧结矿、球团矿)、碳化剂及氧、氮、氩等。 作为炼钢常用的铁合金，有锰铁、硅铁、硅锰合金、硅钙合金、金属铝等。 另一方面，铁水是转炉炼钢的主要原料，一般占入炉量的70%-100%。 铁水的物理热和化学热是转炉炼钢的基本热源，应保证进炉铁水的温度超过1300，炉内热

11、源充足，是炉渣的快速铁水成分：硅是重要的发热元素之一。 锰是弱发热元素，磷是强发热元素，铁水带炉渣量高的炉渣中s、A2o3量多，过多的高炉渣进入转炉内，转炉炉渣量多，石灰消耗增加，容易引起溅射，衬里寿命降低。 因此，加入转炉的铁水的炉渣量不得超过0.5%。23、2.7氧转炉金属材料(废钢)、二、废钢目前我国钢铁累计量达到6亿吨，循环期“9”年计算，每年有废钢)为三千万吨，废钢回收利用率按八十%计算，可使用的废钢为二千四万吨。 近年来，为了降低转炉炼钢的能耗，提高转炉废钢的添加量是其主要措施之一。 特别是天地复合吹炼转炉技术的出现，进一步提高了废钢的添加量。 用普通起重机装废钢，把起重机的主钩和

12、副钩吊在废钢槽上，像铁水一样，用主钩和副钩的共同动作把废钢装入转炉。 24，2.7氧转炉的合金材料(块材料)，转炉中常用的铁合金是锰铁、硅铁和铝。 其他铁合金有钒铁、钛铁、硼铁、镍铁、铬铁、钼铁、钨铁等。 这些基本要求是成分、数量正确，粒度适度(一般为15-50mm )，没有干燥、杂质。 决不允许将不明成分的铁合金放入仓库。 冶炼优质钢和高合金时添加的铁合金需要加热。25、2.7氧转炉的非金属材料(本体材料)、轻烧石灰、废钢粒、轻烧白云石、26、2.8氧转炉的非金属材料(本体材料)，根据转炉厂的不同，还设计了向钢水罐中添加液态铁合金的系统。 向钢水箱投入液态铁合金的系统包括投入机构、熔化合金的

13、电炉和运送铁合金的自行式铁合金台车。 一些钢厂为了钢种的铝添加量多，改善铝的分布，正确控制钢中的铝含量，在钢水箱上设置了专用的铝插入机。 铝线直径为5-20mm，铝线插入速度为10-30米，在加入铝的同时向钢水中吹入惰性气体。27，2.8氧转炉的工艺过程，重要的工艺节点：向铁原料吹氧的钢渣，28，2.8氧转炉的工艺过程，4转炉的废钢，1，混铁炉的铁水，2，混铁炉的生铁，3转炉的铁水，29，2.8氧转炉的工艺过程2.8氧气转炉的工艺，1、吹炼工艺控制吹炼前期、也称硅锰氧化期的吹炼中期、也称碳氧化期的终点，确保温度、成分、最终渣。 2、转炉冶炼五大制度冶炼过程分为五大制度：装入制度供氧制度、造渣制

14、度、温度制度、终点控制和脱氧合金化制度。 3、氧气供给制度a、喷嘴的类型和特征根据喷嘴的孔数分为单孔喷嘴和多孔喷嘴。大型转炉一般不使用单孔氧枪，多孔氧枪有三、四、五、六孔等类型。 b、供氧制度中的一些工艺参数氧流量和供氧强度、氧压力、枪位等c，供氧操作定压枪操作定压枪变压操作，31，2.8氧转炉的工艺，4，造渣制度造渣必须决定合适的造渣方法，渣材料的添加量和时间及快速造渣方法。 转炉炼钢渣的目的是去除磷、硫，减少飞溅，保护衬里，减少终点的氧含量。 1、炉渣形成方法有单渣法、双渣法、残渣操作等。 2、炉渣添加量的确定石灰添加量(t)=铁氧化铝的添加量：冶炼低碳钢时的铁氧化铝添加量为1.0吨以下冶

15、炼中的高碳钢的情况下，铁氧化铝的添加量为1.5吨以下。32、2.8氧转炉工艺、5、温度制度温度制度主要是过程温度控制和终点温度控制，过程温度是确保终点温度合格的关键。 a、热源氧喷转炉热的主要来源是铁水的物理热和化学热。 b、出钢温度的确定终点钢水温度主要根据以下原则确定：1)钢种的凝固温度； 2 )浇注温度3 )钢水温下降数值4 )浇注方式5 )二次精炼方式和时间。 6、终点控制钢水达到钢种成分和温度要求的时间点，称为“终点”。 1 )钢中的碳含量满足制钢种的控制要求2 )钢中的p、s含量低于规格以下的一定范围3 )出钢温度能够保证精炼和铸造4 )钢水对沸腾钢应具有一定的氧化性。 另外，最终

16、炉渣粘度、(FeO )含量、碱度等也必须控制在合理的范围内。 33、2.8氧转炉的工艺、终点控制方法的终点控制方法有一次拉碳法、拉碳法和高拉补吹法三种。 人工判断方法观察碳的判断火焰，看到火花，钢样温度的判断火焰的判断，采样的判断，氧气枪冷却水的判断，根据炉膛状况判断铁水、原材料的温度和成分，将副枪和质量分析装置取得的数据输入到转炉炼钢模型后，计算机自动冶炼终点7、脱氧及合金化制度为了使钢水中的氧含量超过标准，影响钢坯的质量，降低钢的性能，促进钢的热脆化，钢水必须脱氧，边调整钢水成分边进行脱氧合金化。 1、脱氧方法：沉淀脱氧、扩散脱氧和真空脱氧现在一般采用沉淀脱氧，可以利用单独脱氧法和复合脱氧法。 2、脱氧合金的添加原则：脱氧剂条件、添加脱氧剂原则：弱后强3、脱氧操作钢包内脱氧合金化、真空精炼炉内脱氧合金化、34、2.8氧转炉的工序8、炼钢的基本反应1 .渣形成过程 si o (SiO2) Fe o (FeO ) Mn (MnO )。 2 .脱磷反应2 p 5(FeO ) n (Cao )(NC AOP2o5)5Fe3.脱硫反应 FeS (cas ) (FeO )4.脱碳反应 c =co c 2 o =co 25 .脱氧反应35、采用的基本手段，渣洗：脱氧、脱硫、脱夹真空：脱氢、脱氧、脱夹搅拌：温度调节、混炼、净化加热：钢水冷却吹风：脱氧、脱硫、防止脱夹近30年来，炉外精炼的发展