炼钢部分培训教材详解

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1、炼钢部分培训教材（非专业版） 目录 n一、炼钢的工艺流程 n二、炼钢 n三、精炼炉 n四、连铸 n五、铁包、钢包、中间包 n六、炼钢方面的经济技术指标 一、炼钢工艺流程 我们建龙的炼钢工艺流程如下：混铁炉顶底复吹转炉 炉后喂丝精炼炉连铸热送热轧 合格废钢（ 计量后） 炼铁 900吨混铁炉 60吨氧气顶底复吹转炉 LF炉精炼吹氩+喂线 6流方坯连铸机圆坯连铸机 合格铁水 （计量后） 造渣料 一、炼钢工艺流程 二、炼钢部分 转炉部分包括混铁炉、顶底复吹转炉和炉后喂 丝机三个部分。 混铁炉的主要作用就是储存铁水，通过向混铁 炉里面喷吹煤气加热，对铁水进行保温，混 铁炉是高炉与转炉的一个缓冲器，以免炼

2、钢 或者炼铁出现一些事故而影响对方的生产， 目前唐山建龙有两座混铁炉，公称吨位各600 吨，可以储存铁水一千吨以上。 n转炉的主要形式是氧气顶吹转炉，国外称LD转 炉，美国称BOF炉。转炉在冶炼时炉子保持不 动，从上部吹氧，但在装料和出钢时可以前后 倾动。氧气顶吹转炉的形状如圆筒，外部是用 钢板制成的炉壳，里面砌有镁炭砖等耐火砖。 炼钢的原料主要是铁水、废钢。 n目前唐山建龙有两座50T顶底复吹转炉，出钢 量达到54吨； 二、炼钢部分 炼钢用原材料 炼钢用原材料分为主原料、辅原料和各种铁 合金。氧气顶吹转炉炼钢用主原料为铁水和废 钢（生铁块）。炼钢用辅原料通常指造渣剂（ 石灰、萤石、白云石、合

3、成造渣剂）、冷却剂 （铁矿石、氧化铁皮、烧结矿、球团矿）、增 碳剂以及氧气、氮气、氩气等。炼钢常用铁合 金有锰铁、硅铁、硅锰合金、硅钙合金、金属 铝等。 二、炼钢部分 n原材料是炼钢的物质基础，原材料质量的好 坏对炼钢工艺和钢的质量有直接影响。 n国内外大量生产实践证明，采用精料以及原 料标准化，是实现冶炼过程自动化、改善各 项技术经济指标、提高经济效益的重要途径 。根据所炼钢种、操作工艺及装备水平合理 地选用和搭配原材料可达到低费用投入，高 质量产出的目的。 二、炼钢部分 n转炉入炉原料结构是炼钢工艺制度的基础， 主要包括三方面内容：一是钢铁料结构，即 铁水和废钢及废钢种类的合理配比；二是造

4、 渣料结构，即石灰、白云石、萤石、铁矿石 等的配比制度；三是充分发挥各种炼钢原料 的功能使用效果，即钢铁料和造渣料的科学 利用。炉料结构的优化调整，代表了炼钢生 产经营方向，是最大程度稳定工序质量，降 低各种物料消耗，增加生产能力的基本保证 。 二、炼钢部分 氧化铁皮的作用 n氧气顶吹转炉炼钢过程的热量有富余，因而根据热 平衡计算需加入适量的冷却剂，以准确地命中终点 温度。氧气顶吹转炉用冷却剂有废钢、生铁块、铁 矿石、氧化铁皮、球团矿、烧结矿、石灰石和生白 云石等，其中主要为废钢、铁矿石。 n上述冷却剂的冷却效应从大到小排列顺序为：铁矿 石、氧化铁皮、球团矿、烧结矿、石灰石和生白云 石、废钢、

5、生铁块。 n转炉炼钢用氧化铁皮来自轧钢和连铸过程产生的氧 化壳层，其主要成分是氧化铁。因此，氧化铁皮可 改善熔渣流动性，也有利于脱磷，并且可以降温。 三、炼钢部分 石灰的作用 n石灰是炼钢主要造渣材料，具有脱硫，脱磷能力，用量也最 多。其质量好坏对吹炼工艺，产品质量和炉衬寿命等有着重 要影响。 n因此，要求石灰CaO含量要高，SiO2含量和杂质含量要低，石 灰的生过烧率要低，活性度要高，并且要有适当的块度，此 外，石灰还应保证清洁、干燥和新鲜。 nSiO2会降低石灰中有效(CaO)含量，降低石灰的有效脱硫能力 。石灰中杂质越多越降低它的使用效率，增加渣量，恶化转 炉技术经济指标。石灰的生烧率过

6、高，说明石灰没有烧透， 加入熔池后必然继续完成焙烧过程，这样势必吸收熔池热量 ，延长成渣时间；若过烧率高，说明石灰死烧，气孔率低， 成渣速度也很慢。 n石灰的渣化速度是转炉炼钢过程成渣速度的关键，所以对炼 钢用石灰的活性度也要提出要求。石灰的活性度（水活性） 是石灰反应能力的标志，也是衡量石灰质量的重要参数。 二 、炼钢部分 钢中各元素及作用 n锰：铁水锰含量高对冶炼有利，在吹炼初期形成MnO，能加速 石灰的溶解，促进初期渣及早形成，改善熔渣流动性，于脱硫 和提高炉衬寿命。铁水锰含量高，终点钢中余锰高，可以减少 锰铁加入量，利于提高钢水纯净度等。 n磷:磷是高发热元素，对大多数钢种是要去除的有

7、害元素。因 此，要求铁水磷含量越低越好，铁水中磷含量越低，转炉工艺 操作越简化，并有利于提高各项技术经济指标。铁水磷含量高 时，可采用双渣或双渣留渣操作，现代炼钢采用炉外铁水脱磷 处理，或转炉内预脱磷工艺，以满足低磷纯净钢的生产需要。 n硫：除了含硫易切削钢以外，绝大多数钢种硫也是要去除的有 害元素。氧气转炉单渣操作的脱硫效率小于40，我国炼钢技 术规范要求入炉铁水小于0.070；冶炼优质低硫钢的铁水硫 含量则要求更低，纯净钢甚至要求铁水小于0.005。因此， 必须进行铁水预处理降低入炉铁水硫含量。 n碳是转炉炼钢的主要发热元素。也是影响钢材性能的重要元素 。 三、炼钢部分 冶炼时，用一支水冷

8、喷枪将压力0 812兆帕、纯度995以上 的氧气通过炉口喷入炉内。氧气将 铁水中的硅、锰、碳、磷等元素迅 速氧化到一定的含量范围，并发出 大量的热，使加入的废钢(10一20 )熔化和使钢水温度提高到规定值 ，杂质氧化物与造渣剂反应生成炉 渣上浮，覆盖在钢水表面。去除炉 渣，即得到钢水。 二、转炉部分 氧气顶吹转炉主要的优点是生产速度快、效率高，基建投资 少，操作费用低。 转炉炼钢按照发展历史分为側吹氧气转炉、顶吹氧气转炉、 顶底复吹氧气转炉。 顶底复合吹炼转炉 n由于氧气顶吹转炉和氧气底吹转炉，在冶炼过程中存在着各自 的弱点，因此卢森堡、日本、美国于1977年开始在氧气顶吹转 炉炼钢过程中采用

9、了顶底复合吹炼工艺。 n复合吹炼工艺对氧气顶吹转炉而言，就是除了从原有的顶部氧 气喷枪保持一定距离向金属熔池喷吹氧气外，为了强化对金属 熔池的搅拌，还通过炉底向金属熔池喷吹一定量的气体，以加 快冶金反应，并使之趋近于平衡状态。 n总之，转炉顶底复合吹炼工艺是转炉炼钢的一项重大技术改革 。从转炉底部吹入适量的惰性气体进行搅拌，改善了转炉冶炼 过程的冶金条件，减少吹损，提高金属收得率，降低原材料消 耗，提高生产效率，兼具顶吹和底吹转炉的优点，因而近几年 来，这项技术在一些先进工业国家和我国发展得都很快。 三、炼钢部分 电炉炼钢 n电炉炼钢是利用电能作热源来进行冶炼的。 常用的电炉有电弧炉和感应炉两

10、种。电弧炉 炼钢占电炉钢产量的绝大部分。一般所说的 电炉即是指电弧炉，电弧炉可全部用废钢做 金属原料。为提高钢的质量，可加入一定比 例的直接还原铁或生铁；为降低电耗，有条 件的情况下也可直接兑入铁水。电炉可冶炼 对机械性能和化学成分要求严格的钢，如特 殊工具钢、航空钢及不锈钢等。 二、炼钢部分 炼钢的主要任务 炼钢的主要任务是按所炼钢种的质量要求，调整钢 中碳和合金元素含量到规定范围之内，并使P、S、H、 O、N等杂质的含量降至允许限量之下。炼钢过程实质 上是一个氧化过程，炉料中过剩的碳被氧化，燃烧成 CO气体逸出，其它Si、P、Mn 等氧化后进入炉渣中。S 部份进入炼渣中，部份则生成SO2排

11、出。当钢水成份和 温度达到工艺要求后，即可出钢。为了除去钢中过剩 的氧及调整化学成份，可以添加脱氧剂和铁合金或合 金元素。 二、炼钢部分 炼钢任务 n 脱碳并将其含量调整到一定的范围。钢中含碳量增加，则硬度、强度、脆性都 将提高，而延展性能将下降；反之，含碳量减少，则硬度、强度下降，而延展性 提高。所以，炼钢过程必须按钢种规格将碳氧化至一定范围。 n 去除杂质，主要包括； n 脱磷、脱硫：对绝大多数钢种来说，P、S均为有害杂质，P可引起钢的冷脆， 而S则引起钢的热脆，因此，要求在炼钢过程中尽量除之。 n 脱氧：由于在转炉冶炼过程中，向熔池中输入大量的氧以氧化杂质，致使钢液 中溶入一定量的氧，它

12、将大大影响钢的质量。因此，需降低钢中的含氧量。一般 是向钢液中加入比铁有更大亲氧力的元素来完成（如Al、Si、Mn等合金）。 n 去除气体和非金属夹杂物：钢中气体主要指溶解在钢中的氢和氮；非金属夹杂 物包括氧化物、硫化物、磷化物、氮化物以及它们所形成的复杂化合物。在转炉 冶炼中，主要靠碳氧反应时产生CO气泡的逸出，引起熔池沸腾来降低钢中气体 和非金属夹杂物。 n 调整钢液成份和温度。为保证钢的各种物理、化学性能，除控制钢液的碳含量 和降低杂质含量外，还应加入适量的合金元素使其含量达到钢种规格范围；为保 证钢液能顺利浇铸，根据冶炼过程的要求不断将钢液温度调整到合适的范围。 n 将钢液浇铸成质量合

13、格的钢坯。通过连铸，将钢液浇铸成各种不同断面、不同 尺寸的质量合格的钢坯。 三、炼钢部分 转炉炼钢工艺操作 n1 吹炼过程中金属和炉渣成份及温度变化 n2 装入制度 n3 供氧制度 n4 造渣制度 n5 温度制度 n6 终点控制 n7 脱氧和合金化 三、炼钢部分 吹炼过程中金属和炉渣成份及温度变化 n 吹炼前期：指Si、Mn氧化期。 n 吹炼中期：指C氧化期。 n 终点控制：在拉碳的同时，确保P、S含量 和温度符合钢种的出钢要求； n综上所述，要炼好一炉钢，首先要造好渣，才 能达到碳符合钢种要求范围，去除S、P有害元 素，以及调整到合格的出钢温度。同时要组织 好出钢，做好脱氧和合金化操作，确保

14、化学成 份符合钢种要求。 三、炼钢部分 装入制度 n装入制度是指转炉合理的装 入量和合适的铁水与废钢之 比。 n装入量的过大或过小，直接 影响到技术经济指标的好坏 。装入量过大，造成造渣困 难，导致严重喷溅，不但降 低金属收得率和炉衬寿命， 而且延长冶炼时间；装入量 过小，不仅影响产量，同时 由于装入量少，使熔池深度 变浅，加深氧气流股对炉底 的冲击作用，炉底过早被损 坏，甚至造成了炉底烧穿所 引起的穿炉事故。 三、炼钢部分 供氧制度 供氧制度是指把氧气流股最合理 地喷向熔池，使氧流与熔液间的 物理化学反应具有良好的条件。 其所研究的内容包括供氧强度， 供氧压力，枪位高低和喷嘴结构 等方面。目

15、的是为了确保正常供 氧和造渣，使铁液中的部分C、 Si、Mn等元素均匀氧化，放热 升温，化好前期渣和过程渣，达 到去除S、P有害元素。同时， 在一定炉容比的条件下，既要尽 量提高供氧强度和冶炼强度，缩 短冶炼时间，提高生产率，又要 减少喷溅，使冶炼过程正常进行 ，提高金属收得率和减少温度损 失。 造渣制度 n造渣制度是研究造渣方法，加入渣料的种类、时间和 数量，以及如何快速成渣，达到最大限度地去除钢液 中的S、P，缓和冶炼过程中的造渣速度与脱C速度之间 的矛盾，在极短的时间内造出具有一定碱度及氧化铁 含量、适当粘度和数量的炉渣的操作工艺。 n炉渣在冶炼过程中的作用：转炉炉渣必须保证有足够 的碱

16、度和流动性，以利去除金属液中的S、P；对耐材 的侵蚀程度最小；为分散的金属液滴脱C创造有利的条 件；作为热量损失的保护层和避免氧气流股强力冲击 熔池，可减少热量损失和金属喷溅；还可防止钢液从 大气中吸收N2及H2O分等有害气体；利用炉渣强力洗涤 钢液，吸附外来及内在的细小非金属夹杂物。 三、炼钢部分 温度制度 n温度制度是研究炼钢过程中的热化学和温度控制的 问题，而温度控制主要是指过程温度及终点温度的 控制。若出钢温度过低，将会造成钢包结冷钢、连 铸结流和回炉等事故；出钢温度过高，往往使钢中 气体含量和夹杂物含量增加，影响钢材质量。因此 ，控制好终点温度是转炉炼钢操作的重要环节之一 。对于过程温度的过高或过低，直接影响到成渣速 度与脱碳速度之间的关系，控制不当，造成喷溅， 增加铁的烧损，以及降低炉龄，另外，过程温度的 控制是达到理想终点温度的关键。 二、炼钢部分 终点控制 n终点控制主要是指终点的温度及成份的控制。铁水在炉 内，通过供氧、造渣之后，经过了一系列物理化学反应 ，铁水经冶炼而达到所要求的钢种时，称之为“终点” 。终点所具有