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1、2013年12月06日,二炼钢学习工作汇报,主 讲：赵 斌,钢铁生产的典型工艺（长流程）,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。,二炼钢主要车间,1 装入制度 2 供氧制度 3 造渣制度 4 温度制度 5 终点控制 6 脱氧和合
2、金化,一.转炉炼钢,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。,1.炼钢用原材料,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。
3、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。,2.供氧制度,3.造渣制度,含义：所谓的造渣，是指通过控制入炉渣料的种类和数量，使炉渣具有某些性质，以满足熔池内有关炼钢反应需要的工艺操作。 目前钢渣主要有：氧化渣和还原渣。二者均为碱性渣，不同的是他们对FeO的含量要求不同。 炉渣在冶炼过程中的作用：转炉炉渣必须保证有足够的碱度和流动性，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；
4、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。,氧化渣造渣方法： 单渣法：自始至终就造一种渣，去硫率30%-40%，去P率90% 双渣法：中途倒一次渣，去硫率50%-60%，去P率92%-95 双渣留渣法：将上一炉高碱度、高温度和较高FeO含量的终渣 留下，再加点新渣。去硫率60%-70%，去P率95% 还原渣 目的：降低钢液含氧量，以减少调整钢液成分时所加合金元素的烧损。二是更有效的去硫，且其脱硫效果更好， 还原渣FeO含量不大于0.5%,3.造渣制度,4.温度制度,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
5、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。,5.终点控制,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”。终点所具有的特点是： 钢中含C量达到所炼钢种的控制范围； 钢中含S、P量均低于
6、规格下限所要求的值； 终点温度能达到确保顺利浇铸的温度。 冶炼终点主要根据钢水的含C、S、P量及温度来确定。 钢水质量取决于钢水成分、温度、流动性和夹杂物含量。钢水流动性随温度的提高和夹杂物的降低而提高。,6.脱氧和合金化,氧气顶吹转炉在吹炼过程中向熔池提供了大量的氧，以供一系列的氧化反应，同时有一部分氧溶解于钢液中，在出钢时若不脱氧，则钢液在浇铸过程中，随着温度的下降，引起与碳的再氧化，生成的CO气泡使铸坯产生皮下气泡。另外，钢中的氧能使钢变脆，塑性下降，所以在冶炼终点时要进行脱氧。把钢液中的氧去除过程，称之为“脱氧”。 合金化：在炼钢的终点，与脱氧操作的同时，按钢种规定成份范围配加一定量的
7、合金元素，称之为合金化。脱氧和合金化在炼钢过程中是同时完成的。 炼钢常用合金的脱氧能力顺序是：CaAlSiMn 钢水的成分主要包括CSiMnSP五大元素,二.炉外精炼,钢包精炼炉（RH）,LF炉具有的主要冶金功能有： 钢水升温、调温及保温功能 强化脱氧、脱硫功能 合金微调功能 采用的精炼手段有： 吹氩搅拌 埋弧加热 造强还原气氛 造碱性合成渣,R H 真空精炼的冶金功能,脱气,精炼,脱氢,脱氮,脱氧,自然脱碳,板材、线材,电磁材料及 低碳钢等,温度和成分调整,用于轧制薄板 厚板的碳素钢,吹氧,喷粉,脱硫,升温,强制脱碳,脱气,去除夹杂,脱氧,脱磷,不锈钢、IF钢等极低碳钢,高合金钢、不锈钢,1
8、）真空脱碳在25min处理周期内可生产出C0.002的超低碳钢水。 2）真空脱气可生产H0.00015，N0.002的纯净钢水。 3）脱硫RH附加喷粉装置（RH-PB）处理后可生产出S0.001的超低硫钢水。 4）脱磷经RH喷粉处理（RH-PB），可生产出P0.002的超低磷钢。 5）升温采用RH-KTB技术，可降低转炉出钢温度26；采用RH-OB法加铝吹氧提温，钢水最大升温速度可达8min。 6）均匀钢水温度可保持连铸中间包钢水温度波动不大于5。 7）均匀钢水成分和去除夹杂物生产出TO0.0015的超纯净钢。,钢水循环原理 钢液真空循环原理类似于气泡泵的作用，当两个插入管插入钢液一定深度后，
9、启动真空泵，真空室被抽成真空，由于真空室内外的压力差，钢液从两个插入管上升到与压差相等的高度H（循环高度约1470mm），与此同时，上升管输入驱动气体，驱动气体由于受热膨胀，以及由于气体上升压力降低引起等温膨胀，因此钢液与气体混合密度逐渐降低，而驱动钢液如喷泉一般涌入真空室，使真空室内钢液压力平衡遭到破坏，为了保持平衡，一部分钢液从下降管流回钢包内。这样钢水受压差和驱动气体作用不断的从上升管涌入真空室，并从下降管流回钢包内，周而复始，实现钢液循环。,生产工艺路径 普通钢种：Q235B系列、Q345B系列、含B钢（A36B系列、SS400系列）、耐候钢（SPA-H）、车轮大梁钢（410L、510
10、L等）、SPHC、船板钢（CCSA等）、低级别管线钢（X42、X60、L415MB等） 低碳低硅钢：SPHD系列、RGMR2 高级别管线钢：L485MB 超（极）低碳钢：SPHE、IF50、IF30、RGW800,硅锰的氧化：二者与氧具有将强的亲和力，在转炉吹炼过程，大部分被氧化。Si+2O=SiO2 Mn+2O=MnO2 碳氧反应及脱碳工艺： 1.碳氧反应在炼钢中的作用： 一氧化碳的溢出具有搅拌作用，促使成分温度均匀。 加快反应速率。 促使夹杂物上浮，提高质量。 是炉渣泡沫化，钢液浮化，加速反应。 2.吹炼中的脱碳速度及其控制：分为前期 中期 后期 前期：虽然钢水中含有大量碳，但是由于熔池平
11、均温度不超过1500，碳处于不活泼状态，此时主要以硅锰的氧化为主。当硅含量约为0.1%时，脱碳反应速率达到最大值，进入中期。 中期：此时有充分的碳与氧发生反应，一段时间内梵音速率不变，如果提高氧的量将增加反应速率，不过应该指出的是，渣中氧化铁含量不高，为此抢位不要过低，防止炉渣返干 后期：碳含量减少，反应速率也降低,脱P：不同钢种对P的含量要求不同，普通碳素钢要求P含量低于0.045%、优质碳素钢P含量低于0.035%、高级优质钢P含量低于0.030% P在钢液中能够无限溶解，氧化后溶解度很小。P+O= P2O5 炉渣脱磷：P2O5在环境中不稳定，所以在后期加入氧化钙使其生成稳定性产物：P+F
12、eO+CaO=Fe+CaO.P2O5 去P的合适温度范围是1450-1550 脱S：硫在钢中存在形式是FeS,在锰含量较高时还会以MnS形式存在。转炉脱硫就是靠碱性氧化渣来完成的：S+CaO=O+CaS S+MnO=MnS+O 炉渣碱度在2.5-3.0时脱硫效果最好，FeO含量越低脱硫效果越好。目前常用的脱硫剂主要有电石、石灰粉、石灰石等。 钢中氧的危害性：产生夹渣 形成气泡 增加硫的危害 脱氧剂排序：Re-Zr-Ca-Al-Ti-B-Si-C-P-Nb-V-Mn-Cr-W.Fe.Mo-Co-Cu,在脱氧剂的使用上一般采用多种合用，因为大颗粒的脱氧产物是由小颗粒的碰撞合并产生的，其中以液态产物
13、合并最为牢固。因此希望脱氧产物是低熔点液态产物，以利于聚集长大。 常用的脱氧方法： 沉淀脱氧：脱氧剂有锰铁高碳锰铁7.0-7.5%、中碳锰铁1.0-2.0.%、低碳锰铁0.2-0.7%，硅铁、铝、硅锰合金、硅钙合金。 炉渣脱氧：将粉状脱氧剂撒在渣面上，还原渣中FeO，降低含氧量，使钢中的氧向渣中扩散，也称作扩散脱氧。 喷粉脱氧：以氩气作为载体，向钢水喷吹合金粉末或精炼粉剂，已达到脱氧、脱硫、成分控制，去除夹杂等目的 喂线脱氧：把有炼钢添加剂的合金芯线或者铝线加入到待处理钢液中。,三.板坯连铸,将高温钢水浇注到一个个的钢锭模内，然后钢水连续不断地浇到一个或几个用强制水冷带有“活底”的铜模内也就是
14、结晶器内，钢水很快与结晶器凝结在一起，待钢水凝固成一定厚度的坯壳后，就从结晶器的下端拉出坯壳，这样已凝固成一定厚度的铸坯就会连续地从水冷结晶器内被拉出来，在二次冷却区继续喷水冷却。带有液芯的铸坯，一边走一边凝固，直到完全凝固。待铸坯完全凝固后，用火焰切割机把铸坯切成一定尺寸的钢坯。 作用：连铸是连接炼钢和轧钢的中间环节，是炼钢厂的重要组成部分。连铸生产的正常与否，不但影响到炼钢生产任务的完成，而且也影响到轧材的质量和成材率。此外，连铸技术自身的发展还会带动冶金系统其他技术的发展，它对企业结构和产品结构的简化和优化，有着重要的促进作用。, 回转台。 中间包。 中包车。 结晶器：钢液在结晶器内要凝
15、固成坚固的硬壳，形成所需断面的铸坯。 结晶器的振动机构。 负滑脱（或称负滑动）:当结晶器下振的速度大于拉坯速度时，铸坯对结晶器的相对运动为向上，即逆拉坯方向的运动，这种运动称负滑脱或称负滑动。 二次冷却系统。 拉坯矫直机。如果采用多辊拉矫机时，二冷区的部分夹辊本身又是驱动辊，起到拉坯的作用。 (9)切割机，切割方法有两种：火焰切割和机械剪切。火焰切割具有设备简单、维护费用低的优点得到广泛应用，但它切割时间长、有切损并对环境有污染。,a,b,ab : 液相线,ab : 固相线,L,L + S,S,L : 液相区,S : 固相区,L+S:液固共存区,（1）表面缺陷 包括 表面纵裂纹、横裂纹、网状裂纹、皮下夹渣、皮下气孔、表面凹陷,（2）内部缺陷 包括中间裂纹、中心裂纹、皮下裂纹、压下裂纹、夹杂和偏析,（3）形状缺陷 包括方坯菱变、板坯鼓肚,Thank you,
