《（2020）（生产管理知识）炼钢生产概述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（2020）（生产管理知识）炼钢生产概述（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、.*x: 7S 0Kuk) 第一节 炼钢生产概述 3W7,ir _li3cXE 钢是以铁为主要元素，含碳量一般在2以下，并含有其它元素的金属材料。在铬钢中含碳量可能大于2，但2通常是钢和铸铁的分界线。钢的一小部分用于铸造或锻造机械零部件，绝大部分经压延加工成各种钢材后使用。 qiZ%cT.G SF06.(1 钢是应用最广泛的一种金属材料。工业、农业、交通运输、建筑和国防等，都离不开钢。钢的生产对国民经济各部门的发展都有重要作用。 5?-HQoT)G X+;Gc(W 一、炼钢的原理 6j6CA?| aRMlE*yW 目前，从铁矿石到炼出钢一般是分为两步进行的，即先在以高炉为主要代表的炼铁设备中将
2、铁矿石（包括烧结矿、球团矿）冶炼成生铁（或海绵铁等），然后再在炼钢炉中将铁冶炼成钢。 aN06+KP; ?Yt5NJR 铁矿石中的铁是以氧化铁状态存在的。从铁的氧化物中提炼铁的过程叫做还原。高炉冶炼生铁，是利用焦炭燃烧以及焦炭产生的一氧化碳，在高温下将铁从铁矿石中还原出来。 k+hHCzE 0V-R/N $j- Fm:ZIA 铁水脱硫（或同时脱磷）预处理是20世纪60年代开发成功的技术，有铺撒法、摇包法、机械搅拌法和喷粉法等方法。常用脱硫剂有碳化钙、石灰、苏打、金属镁和钙，以及它们组成的多种复合脱硫剂。采用较多的方法是向铁水包或混铁车内喷人脱硫粉剂。该法设备简单、投资少、操作灵活，具有处理量大
3、、效果好、操作费用低的优点，能生产S不大于0.005、P 不大于0.01的优质钢。 k)knyEUi w (HVC （二）铁水脱硅预处理 (B NnL$ 6%EpF;T 硅虽是氧气炼钢的主要热源，但其量偏多会导致钢产量下降、渣量增加、收得率降低等不良结果。而在高炉中控制硅含量又非常困难，因此采用高炉铁水炉外脱硅。操作通常使用氧化系脱硅剂（氧化铁皮、锰矿石、烧结矿）在铁水沟或鱼雷罐中进行。为防止铁水温降过大，也有采取吹氧脱硅的。 %g:/ jGLmgJG-P （三）铁水脱磷预处理 T| +cg 4-O.i1q 铁水预脱磷通常采用向铁水中喷入苏打灰或向铁水深部喷吹FeO、CaO、CaF2 等粉剂的
4、方法。但铁水预脱磷要求先脱硅，而且处理过程铁水温降大，需要采取热补偿技术后才能广泛应用。苏打灰含大量挥发分，会产生大量烟气，目前正被石灰质脱磷剂所代替。 0Wd5sS MXVCug% 三、钢的冶炼 ; |rFP _uh fRyh 目前世界各国采用的炼钢方法主要是转炉（碱性氧气转炉为主）、电弧炉和平炉三种。 MMROMdfV -J!k|GK#MX （一）转炉炼钢 $I. C3IR/ 转炉（氧气顶吹转炉、底吹转炉、顶底复合吹炼转炉）炼钢，是利用吹入炉内的氧与铁水中的元素碳、硅、锰、磷反应放出的热量来进行冶炼的。我国转炉炼钢发展较快，近几年占钢总产量的比重已接近70。从世界主要产钢国家来看，转炉炼钢
5、也仍然占据着主要份额。虽然近年电炉钢发展很快，但转炉有着铁源来自矿石、钢质纯净等优势，在生产汽车板等钢铁工业顶级产品方面尚不能为其它工艺所代替。目前世界上每年约有60的钢是用转炉（碱性氧气转炉）生产的。 !ImtnU =dC5q 1. 氧气顶吹转炉炼钢 hzkkM/OC Y1F P | 氧气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。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转动。氧气顶吹转炉的形状如圆筒，外部是用钢板制成的炉壳，里面砌有耐火砖。关于炉衬，由于资源的不同，欧洲各国曾主要用焦油白云石砖，近年来以镁炭砖为主；美国主要用镁质砖；日本主要用含镁较高的白云
6、石砖。炼钢的原料主要是铁水、废钢和造渣剂（石灰石等）。 Yg7C3;Vt mmrdo( 冶炼时，用一支水冷喷枪将压力0.81.2兆帕、纯度99.5%以上的氧气通过炉口喷火炉内。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（1020）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。 |4FvP R *e05C:kS 氧气顶吹转炉主要的优点是： &P22dQ &sDbN S （l）生产效率高、生产能力大。一座300吨的炉子吹炼时间不到 20分钟，包括辅助时间的冶炼时间不超过一小时。一座 30吨氧气顶
7、吹转炉的年产能力超过一座500吨平炉。 A%Sx!7 G u-#wv5 （2）基建投资相当于同样生产能力的平炉车间的70，冶炼生产费用相当于平炉的50。 IPoNAi S& % G B 氧气底吹转炉炼钢法开始出现于欧洲，第一座炉子于1967年12月在联邦德国投入生产，以后在欧洲其它国家以及美国和日本都得到了一定的发展。 mpBSd+ ;Z V6Y:l9 它与氧气顶吹转炉的根本区别是在冶炼过程中吹送氧气的方式不同。氧气底吹转炉是由炉底通过带有保护措施的喷嘴向金属熔池吹送氧气。在冶炼含磷较高的铁水时，底吹转炉通常还要配备喷吹石灰粉的设施。 *9 vn Z C d)j % 由于炼钢过程所需要的氧气全
8、部是通过炉底直接吹入金属熔池的，所以在底吹转炉冶炼过程中，氧气对熔池的搅拌作用比顶吹转炉要大得多，因而使炼钢过程的各项物理化学反应比较容易趋近于平衡状态，又由于氧气流股的动能大部分为金属熔池所吸收，所以吹炼过程要比氧气顶吹转炉操作平稳，烟尘少，由炉口喷出的渣和金属也少。 y,i:BQJ )2KQZMtgm 氧气底吹转炉在我国没有得到发展。 !N- GEcH6E 3.顶底复合吹炼转炉 =l?F_ y%A!|aBu 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了顶底复合吹炼工艺。 iq_y80g8h =X6+YQ
9、所谓复合吹炼工艺，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。 Mx S 5H_%inWM 氧气顶吹转炉在冶炼过程中，对金属熔池的搅拌力主要来自熔池内部脱碳反应生成的一氧化碳气泡的上浮力与膨胀力，其次才是顶吹氧枪氧气流股对金属熔池的冲击作用。冶炼初期和冶炼低碳钢的末期由于脱碳反应缓慢，生成的一氧化碳很少，因此熔池的搅拌很弱，结果冶金反应随之减慢，很难趋近于平衡状态，这是氧气顶吹转炉炼钢法工艺本身的弱点。采用复合吹炼法后，由于有底吹气体强化了金属熔池的搅拌，
10、使冶炼反应比较容易趋近于平衡状态，从而克服了单纯顶吹的弱点。其结果是降低钢铁料消耗，并节约铁合金的用量，有利于低碳钢的冶炼和减少造渣材料的用量。 v2roG6.V D5X;hd 通常炉底供气采用喷嘴和透气砖两种方法。供气种类可选择非氧化性气体如氩、氮等，也可以选用氧化性气体如氧、空气等。在采用氧气时。只能采用喷嘴并需要使用保护性气体或液体（碳 )i- BPG)m,/b 电炉炼钢是利用电能作热源来进行冶炼的。最常用的电炉有电弧炉和感应炉两种。而电弧炉炼钢占电炉钢产量的绝大部分。一般所说电炉即是指电弧炉， z!3Zd ,gOQI S56 电弧炉可全部用废钢作金属原料。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。 V)Q4h GM Nb;D(K 电弧炉按所用的炉衬分为酸性和碱性两种。目前主要用碱性电弧炉。 iN*Z(b mqHt%RX 随着世界钢铁蓄积量的不断增加，电炉炼钢本身技术的不断发展，以及以电炉一精炼一连铸一直送轧制为特点的电炉短流程工艺的确立，使电炉钢得到很大的发展。电炉钢在世界钢产量中的比例不断提高，而且已经进入高炉一转炉流程的传统生产领域板带材市场，给传统的钢铁生产长流程带来挑战。目前世界电炉钢比在30左右。 2T5xSpC ;Waq.)
