炼钢第一讲(1)概述详解

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1、1 炼钢第一讲：概论 2 炼钢实景图 炼钢的发展过程 I 现代钢铁生 产工业流程 II 中国钢铁工业发展 状况及发展趋势 III 概论 3 概论 坩埚法 贝塞麦法 马丁炉法 托马斯法。 LD法 底吹氧转炉炼钢法 转炉顶底复合吹炼法 全氧侧吹转炉炼钢法 1740 1856 1865 1878 1952 1967 1978 1972 4 炼钢的发展过程 5 最早出现的 炼钢方法是 1740年出现 的坩埚法 炼钢方法 炼钢的发展过程 它是将生铁和废铁装入由石墨和粘土制成的坩埚内， 用火焰加热熔化炉料，之后将熔化的炉料浇成钢锭。 此法几乎无杂质元素的氧化反应。 定义： 坩埚法 坩埚法是人类历史上第一种

2、生产液态钢的方法。 C+FeO=CO+Fe 反应原理 ： 可除去钢中氧；夹杂物也能从液态钢中上浮去除，所以优于 当时的各种金属材料。 成本高，产量低。 坩埚法 优点： 缺点： 8 1856年英国人亨利贝塞麦发明了酸性 空气底吹转炉炼钢法，也称为贝塞麦法 。 贝塞麦 炼钢法 主要内容 1历史背景 2原理与工艺流程 3技术与设备 4炼钢方法比较 9 贝塞麦 炼钢法 历史背景 贝塞麦： 19世纪英国科学家，先后完 成了玻璃制造和镀银及包装 、铁路机车和机厢以及蔗糖 制造和提纯等方面的系列发 明。 10 贝塞麦 炼钢法 历史背景 他最大的成就是发明了转炉炼钢，又称 为贝塞麦炼钢法（酸性底吹转炉炼钢法

3、），并因此于1856年取得专利。1860年 ，贝塞麦的可动式（可倾斜式）转炉在 舍费尔德他自己的炼钢厂里首次投入运 行，并获得了专利权。 11 贝塞麦 炼钢法 历史背景 1855年英国人贝塞麦试验成功将空气吹入铁水以炼成液态 钢的方法，并由同一时期的英国人马希特、美国人凯利将 其完善。从1870年到1908年的30年间，贝塞麦法成为世界 上的主要炼钢方法。 12 在19世纪中叶，欧洲资本主义工业蓬勃发展，当时已有的 普德林法和坩埚法等古代炼钢方法已无法满足社会对钢日 益增长的需要。 贝塞麦 炼钢法 主要内容 1历史背景 2原理与工艺流程 3技术与设备 4炼钢方法比较 13 贝塞麦 炼钢法 原理

4、与工艺流程 将空气由酸性炉衬的转炉炉底吹 入铁水以氧化其中的杂质元素并 发生大量的热，借以炼成钢水。 它巧妙地利用鼓风的动力学作用 使金属、炉渣和空气处于高度乳 化的弥散状态，冶金反应得以高 速进行的原理。 14 原理： 贝塞麦 炼钢法 原理与工艺流程 Phase 1Phase 2Phase 3 上炉出钢、倒 渣，检查炉衬 和倾动设备， 并进行修补。 倾炉，加废钢 、兑铁水，摇 正炉体（垂直 位置） 降枪开吹，同 时加入第一批 渣料 15 35min后 加入第二 批渣料 继续吹炼 出钢，（加入 合金)进行 脱氧合金化 倒炉、测温、 取样，并确 定补吹时 间和出钢 贝塞麦 炼钢法 原理与工艺流程

5、（续） 16 贝塞麦 炼钢法 主要内容 1历史背景 2原理与工艺流程 3技术与设备 4炼钢方法比较 17 贝塞麦 炼钢法 技术与设备 铁成分要求，贝塞麦法不能去磷、 硫，故要求生铁中磷、硫含量低于 成品钢。 如正常吹炼时，铁水中各元素成分 为：Si 0.80%1.40%；Mn 0.60%0.90%；P0.07%； 铁水温度要求：铁水温度在 12501350即可获得平稳吹炼。 18 技术要求： 贝塞麦 炼钢法 技术与设备 贝塞麦法最大的技术特点在于其吹炼方法，当 温度、成分正常时，吹炼操作可分三步： 硅、锰氧化期； 碳氧化期； 冒烟期，主要是铁的氧化。 19 技术特点： 第一次解决了用铁水直接冶

6、炼钢水的难题，从而使炼钢的 质量得到提高。 具有不需燃料； 极高的生产率； 低的成本。 优点： 此法要求铁水的硅含量大于0.8%； 不能脱硫； 贝塞麦发明的转炉是酸性转炉，在酸性转炉环境中， 磷很难被氧化除掉。 缺点： 贝塞麦 炼钢法 技术与设备 贝塞麦转炉由炉帽、炉身和炉底构成，整个 炉体在支承架上，可以转动；炉身为圆筒形 ，上接截锥形炉帽，炉口有偏口和正口两种 ；炉底有风嘴与下部风箱连接，空气由此送 入炉内；炉底可拆卸以便修理更换；炉子内 部砌以硅砖或以石英砂打结而成。 21 贝塞麦 炼钢法 主要内容 1历史背景 2原理与工艺流程 3技术与设备 4炼钢方法比较 22 贝塞麦 炼钢法 炼钢方

7、法比较 从最原始的炼钢方法到现在先进的炼钢技术 ，钢铁工业的发展经历了一个漫长的过程。 如在贝塞麦法之前主要应用的炼钢方法就有 普德林法及坩埚炼钢法，在贝塞麦法之后又 兴起了平炉炼钢法。 23 贝塞麦 炼钢法 炼钢方法比较 普德林法：炉的构造和平炉相近，只是没有下部的蓄热室。燃料 燃烧后形成的长火焰送入炉内，靠炉顶的反射作用加热生铁，炉 底用铁的氧化物砌筑，由于火焰中的过剩氧和炉底中大量的氧使 生铁中的碳和磷经氧化去除。 坩埚炼钢法：在石墨黏土坩埚中熔化金属料成为钢水的方法。他 将渗碳铁料切成小块置于封闭的黏土坩埚中，在坩埚外面加热， 铁料继续吸收石墨中的碳而熔化成为高碳钢水，浇铸成小锭后锻

8、打成所需的形状。 平炉炼钢法：用平炉以煤气或重油为燃料，在燃烧火焰直接加热 的状态下，将生铁和废钢等原料熔化并精炼成钢液的炼钢方法。 24 贝塞麦 炼钢法 炼钢方法比较 项目原理优点缺点 普德林法靠炉顶的反射作用加 热生铁 磷经氧化可以脱除 到很低 劳动条件恶劣和 熟铁品质差 坩埚法石墨黏土坩埚中熔化 金属料成为钢水 钢中氧可以去除， 各种夹杂物也能从 液态钢中上浮去除 生产量极小，成 本高 贝塞麦法空气由酸性炉衬的转 炉炉底吹入以氧化杂 质 极高的生产率和低 的成本，钢质量优 越 无法去除生铁中 的磷、硫；原料 来源受到限制 平炉炼钢法用燃烧火焰加热，将 生铁和废钢等原料熔 化并精炼成钢液

9、有效的去除磷、硫 ；提高产量 冶炼时间长；燃 料耗损大；基建 投资和生产费很 高。 25 26 1865年德国人马丁利用蓄热室原理发明了以铁水、 废钢为原料的酸性平炉炼钢法，即马丁炉法。1880 年出现了第一座碱性平炉。 马丁炉法 优点：成本低、炉容大，钢水质量优于转炉，同时原料的 适应性强。 缺点：设备复杂、庞大；燃料消耗大（煤气和重油）；冶 炼时间长、生产效率低（10小时左右，才出一次钢）。 马丁炉法 28 1878年英国人托马斯发明了碱性炉 衬的底吹转炉炼钢法，即托马斯法 。 托马斯法 又称碱性贝塞麦法 优点：用碱性炉渣解决了脱磷和脱硫的问题被应用于 平炉和氧气转炉。 缺点：炉子寿命底，

10、钢水中氮的含量高，品质差。 30 1952年奥地利的林茨城(Linz)和多纳维 兹城(Donawitz)先后建成了30吨的氧气 顶吹转炉车间并投入生产，所以此法也 称为LD法。 31 1965年加拿大液化气公司研制成双层管氧气喷 嘴，1967年西德马克西米利安钢铁公司引进此 技术并成功开发了底吹氧转炉炼钢法， 32 1978-1979年成功开发了转炉顶底复合 吹炼工艺，即从转炉上方供给氧气（ 顶吹氧），从转炉底部供给惰性气体 或氧气。 33 LD- Q- BOP 34 35 我国首先在1972- 1973年在沈阳第一炼 钢厂成功开发了全氧 侧吹转炉炼钢工艺。 并在唐钢等企业推广 应用。 36

11、1899年出现了完全依靠废钢为原料的电弧 炉炼钢法(EAF)，解决了充分利用废钢炼钢 的问题，此炼钢法自问世以来，一直在不断 发展，是当前主要的炼钢法之一，由电炉冶 炼的钢目前占世界总的钢的产量的30-40% 。 37 经济起飞 和加速阶段 稳定发 展阶段 成熟发 展阶段 人均钢消费量 近似直线增长 人均钢消费量 增长速度开始 逐渐减慢 增长速度继续减慢 甚至出现负增长 1 远古至13世 纪末，称作 海绵铁。 2 13世纪末至 19世纪中叶 ，得到熔融状 态的生铁。 3 19世纪中期至 今天，以生铁 为原料，在高 温下精炼成钢 。 海绵铁液态生铁 钢铁分为 二步冶炼法 38 炼钢的发展过程 I

12、 现代钢铁生 产工业流程 II 中国钢铁工业发 展状况及发展趋势 III 概论 39 现代钢铁生产工艺-长流程 原料 液态 铁水 钢材 高炉冶炼转炉吹炼 钢水 连铸 轧制 铁水预 处理 40 41 42 炼钢的发展过程 I 现代钢铁生 产工业流程 II 中国钢铁工业发 展状况及发展趋势 III 概论 43 近几年中国年产钢量 钢产量达到3.5亿t 2002 2003 钢产量首次突破2 亿t，达到2.234亿t 2004 钢产量达到2.74亿t 2005 年产钢量为1.82亿t 2003 2006 粗钢产量达到 4.188亿t 44 我国很早就掌握了炼铁的冶炼技术，东汉时就 出现了冶炼和锻造技术

13、，南北朝时期就掌握了 灌钢法，曾在世界范围内处于领先地位。但旧 中国钢铁工业非常落后，产量很低，从1890年 建设的汉阳钢铁厂至1948年的半个世纪中，钢 产量累计到200万吨，1949年只有15.8万吨。 45 新中国成立后，特别是改革开放以来，我国的钢铁 事业得到迅速发展，1980年钢产量达到3712万吨， 1990年达到6500万吨，1996年首次突破1亿吨大关 ，成为世界第一产钢大国，2005年产量达到3.4亿吨 ，占世界产量的1/3。 我国粗钢产量的变化情况 46 中国钢铁工业的发展战略 重在增加高附加值的产品， 提高质量 重在提高产业集中度 重在降低消耗 三个重在 钢铁大国向钢铁强 国的的根本转变 三个重在，一个根本转变 47 钢铁工业发展的高效化、连续化、自动化。 节约资源、能源、降低制造成本，以增加钢铁 生产在市场经济中的竟争力。 发展高新技术所需的新材料。 连铸技术特别是高效连铸及终形连铸。 21世纪是智能和信息的时代，钢铁企业将实现计 算机集成系统管理及流程的人工智能控制 48 Thank You!