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1、情境二情境二 转炉炼钢工艺与操作转炉炼钢工艺与操作任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料任务任务2.2铁水预处理铁水预处理任务任务2.3氧气顶吹转炉冶炼一炉钢的操作氧气顶吹转炉冶炼一炉钢的操作返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料2.1.2摇相关知识摇相关知识原材料是炼钢的基础原材料是炼钢的基础,原材料的质量对炼钢工艺和钢的质量有直接影原材料的质量对炼钢工艺和钢的质量有直接影响。原材料质量不符合技术要求响。原材料质量不符合技术要求,势必导致消耗增加、产品质量变差势必导致消耗增加、产品质量变差,有时还会出现废品有时还会出现废品,造成产品成本的增加。国内外实践证明造成产品成本的增加。国
2、内外实践证明,采用精料采用精料以及原料标准化以及原料标准化,是实现冶炼过程自动化的先决条件是实现冶炼过程自动化的先决条件,也是改善各项经也是改善各项经济指标和提高经济效济指标和提高经济效的基础。的基础。炼钢用原材料可分为金属与非金属两类。金属材料主要指铁水、废钢炼钢用原材料可分为金属与非金属两类。金属材料主要指铁水、废钢和铁合金和铁合金;非金属材料主要指造渣材料、氧化剂、冷却剂和增碳剂等。非金属材料主要指造渣材料、氧化剂、冷却剂和增碳剂等。2.1.2.1摇金属料摇金属料下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料1.铁水铁水铁水是转炉炼钢的基本原料铁水是转炉炼钢的基本原料,一般占转炉装
3、入量的一般占转炉装入量的70%100%。铁水。铁水的物理热与化学热是转炉炼钢的基本热源。因此的物理热与化学热是转炉炼钢的基本热源。因此,对入炉铁水的温度对入炉铁水的温度和化学成分必须有一定要求。和化学成分必须有一定要求。1)铁水的温度铁水的温度铁水温度的高低是带入转炉物理热多少的标志铁水温度的高低是带入转炉物理热多少的标志,铁水物理热占转炉热铁水物理热占转炉热收入的收入的50%。因此。因此,铁水的温度不能过低铁水的温度不能过低,否则热量不足会影响熔池的否则热量不足会影响熔池的升温速度和元素氧化过程升温速度和元素氧化过程,也会影响化渣和去除杂质也会影响化渣和去除杂质,还容易导致喷溅。还容易导致喷
4、溅。我国规定我国规定,入炉铁水温度应大于入炉铁水温度应大于1 250,以利于迅速成渣及减少喷溅。以利于迅速成渣及减少喷溅。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料转炉炼钢时入炉铁水还要相对稳定转炉炼钢时入炉铁水还要相对稳定,如果相邻几炉的铁水入炉温度有如果相邻几炉的铁水入炉温度有大幅度变化大幅度变化,则需要在炉与炉之间对废钢比做较大的调整则需要在炉与炉之间对废钢比做较大的调整,这对生产管这对生产管理和冶炼操作都会带来不利影响。理和冶炼操作都会带来不利影响。2)铁水的化学成分铁水的化学成分转炉能够将各种成分的铁水冶炼成钢转炉能够将各种成分的铁水冶炼成钢,但只有铁水中各元素的含
5、量适但只有铁水中各元素的含量适当和稳定当和稳定,才能保证转炉的正常冶炼及获得良好的技术经济指标才能保证转炉的正常冶炼及获得良好的技术经济指标,因此因此应力求提供成分适当并稳定的铁水。应力求提供成分适当并稳定的铁水。表表2-1所示所示为我国一些钢厂用铁为我国一些钢厂用铁水成分水成分,表表2-2 所示所示炼钢用生铁化学成分标准。炼钢用生铁化学成分标准。(1)硅硅(Si)。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料硅是转炉炼钢过程的重要发热元素之一硅是转炉炼钢过程的重要发热元素之一,铁水含硅量高铁水含硅量高,转炉热量来源转炉热量来源广广,能够提高废钢比。有人根据热平衡计算能够提高废
6、钢比。有人根据热平衡计算,认为认为SiO2 含量每增加含量每增加0.10%,废钢比可增加废钢比可增加0.13%。但铁水含硅过高。但铁水含硅过高,将增大渣量将增大渣量,引起喷溅引起喷溅,使石灰损耗量增加。同时使石灰损耗量增加。同时,由于渣中由于渣中SiO2 的增加的增加,加剧了对炉衬的侵加剧了对炉衬的侵蚀作用蚀作用,使炉龄下降使炉龄下降,还将使高炉焦比增加。还将使高炉焦比增加。铁水含硅量也不宜过低铁水含硅量也不宜过低,否则会使废钢利用率减小否则会使废钢利用率减小,而且不易成渣。渣而且不易成渣。渣量小量小,对去除硫、磷也不利对去除硫、磷也不利,所以为了快速成渣所以为了快速成渣,并能保持适当渣量并能
7、保持适当渣量,要要求铁水有适当的含硅量。通常大、中型转炉用铁水求铁水有适当的含硅量。通常大、中型转炉用铁水,硅含量可以偏下硅含量可以偏下限限;而对于热量不富余的小型转炉用铁水而对于热量不富余的小型转炉用铁水,硅含量可以偏上限。过高的硅含量可以偏上限。过高的硅含量会给冶炼带来不良后果硅含量会给冶炼带来不良后果,主要有以下几个方面主要有以下几个方面:上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料增加渣料消耗，渣量大。增加渣料消耗，渣量大。加剧对炉衬的冲蚀加剧对炉衬的冲蚀降低成渣速度，并使吹损增加。降低成渣速度，并使吹损增加。(2)锰锰(Mn)。锰是弱发热元素锰是弱发热元素,铁水中锰氧
8、化后形成的铁水中锰氧化后形成的MnO 能有效地促进石灰溶解能有效地促进石灰溶解,加快成渣加快成渣,减少助熔剂的用量和炉衬侵蚀减少助熔剂的用量和炉衬侵蚀;减少氧枪粘钢减少氧枪粘钢,终点钢中余终点钢中余锰高锰高,能够减少合金用量能够减少合金用量,利于提高金属收得率利于提高金属收得率;锰可在降低钢水硫含锰可在降低钢水硫含量和硫的危害方面起有利作用。但是高炉冶炼含锰高的铁水时将使焦量和硫的危害方面起有利作用。但是高炉冶炼含锰高的铁水时将使焦炭用量增加、生产率降低。炭用量增加、生产率降低。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料目前对转炉用铁水锰含量的要求仍存在争议目前对转炉用铁水锰
9、含量的要求仍存在争议,同时我国锰矿资源不多同时我国锰矿资源不多,因此对转炉用铁水的锰含量未作强行规定。因此对转炉用铁水的锰含量未作强行规定。(3)磷磷(P)。磷是强发热元素磷是强发热元素,会使钢产生会使钢产生“冷脆冶现象冷脆冶现象,是冶炼过程要去除的有害是冶炼过程要去除的有害元素。磷在高炉中是不可去除的元素。磷在高炉中是不可去除的,因而要求进入转炉的铁水磷量尽可因而要求进入转炉的铁水磷量尽可能稳定。铁水中磷来源于铁矿石能稳定。铁水中磷来源于铁矿石,根据磷含量的多少铁水可以分为以根据磷含量的多少铁水可以分为以下三类下三类:wP 1.50%高磷铁水。高磷铁水。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼
10、钢原材料准备炼钢原材料转炉的脱磷效率为转炉的脱磷效率为85%95%,铁水中磷含量越低铁水中磷含量越低,转炉工艺操作越简转炉工艺操作越简化化,并有利于提高各项技术经济指标。吹炼低磷铁水并有利于提高各项技术经济指标。吹炼低磷铁水,转炉可采用单渣转炉可采用单渣操作操作;中磷铁水则需采用双渣或双渣留渣操作中磷铁水则需采用双渣或双渣留渣操作;而高磷铁水就要多次造而高磷铁水就要多次造渣渣,或采用喷吹石灰粉工艺。或采用喷吹石灰粉工艺。为了均衡转炉操作为了均衡转炉操作,便于自动控制便于自动控制,应采取炉外铁水预处理脱磷应采取炉外铁水预处理脱磷,以达以达到精料要求。国外对铁水预处理脱磷的研究非常重视到精料要求。
11、国外对铁水预处理脱磷的研究非常重视,尤其是日本更尤其是日本更为突出为突出,其五大钢铁公司的铁水在入转炉前都进行了脱其五大钢铁公司的铁水在入转炉前都进行了脱Si、脱、脱P、脱、脱S 的三脱处理。的三脱处理。另外另外,对少数钢种对少数钢种,如高磷薄钢板、易切钢等如高磷薄钢板、易切钢等,还必须配加合金元素磷还必须配加合金元素磷,以达到钢种规格的要求。以达到钢种规格的要求。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料(4)硫硫(S)。除了含硫易切钢除了含硫易切钢(要求要求ws=0.08%0.30%)以外以外,绝大多数钢中硫是绝大多数钢中硫是有害元素。转炉中硫主要来自金属材料和熔剂材料有
12、害元素。转炉中硫主要来自金属材料和熔剂材料,而其中铁水的硫而其中铁水的硫是主要来源。在转炉内氧化性气氛中脱硫是有限的是主要来源。在转炉内氧化性气氛中脱硫是有限的,脱硫率只有脱硫率只有35%40%。(3)铁水除渣。铁水除渣。铁水带来的高炉渣中铁水带来的高炉渣中SiO2 含量较高含量较高,若随铁水进入转炉则会导致石灰若随铁水进入转炉则会导致石灰消耗量增多、渣量增加、喷溅加剧消耗量增多、渣量增加、喷溅加剧,从而损坏炉衬、降低金属收得率、从而损坏炉衬、降低金属收得率、损失热量等。为此铁水在入转炉之前应扒渣。铁水带渣量要求低于损失热量等。为此铁水在入转炉之前应扒渣。铁水带渣量要求低于0.50%。国外一些
13、厂家使用铁水的成分见。国外一些厂家使用铁水的成分见表表2-3。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料2.废钢废钢废钢是电弧炉冶炼的主要原料废钢是电弧炉冶炼的主要原料,是转炉炼钢的主要原料之一是转炉炼钢的主要原料之一,在转炉冶在转炉冶炼过程中炼过程中,废钢是冷却效果稳定的冷却剂废钢是冷却效果稳定的冷却剂,通常占装入量的通常占装入量的30%以下。以下。适当地增加废钢比适当地增加废钢比,可以降低转炉钢成本。可以降低转炉钢成本。废钢按来源可分类如下废钢按来源可分类如下:上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料废钢来源复杂废钢来源复杂,质量差异大质量差异大,其中
14、以本厂返回料或者某些专业性工厂返其中以本厂返回料或者某些专业性工厂返回料质量最好回料质量最好,其成分比较清楚、性质波动小其成分比较清楚、性质波动小,给冶炼过程带来的不稳给冶炼过程带来的不稳定因素小定因素小;外购废钢成分复杂外购废钢成分复杂,质量波动大质量波动大,需要适当加工和严格管理。需要适当加工和严格管理。一般根据成分、重量一般根据成分、重量,把废钢按质量分级分为优质废钢和劣质废钢。把废钢按质量分级分为优质废钢和劣质废钢。在转炉配料时在转炉配料时,应按成分或冶炼需要把优质废钢集中使用或搭配使用应按成分或冶炼需要把优质废钢集中使用或搭配使用,以提高废钢的使用价值。以提高废钢的使用价值。废钢质量
15、对转炉冶炼技术经济指标有明显影响废钢质量对转炉冶炼技术经济指标有明显影响,从合理使用和冶炼工从合理使用和冶炼工艺出发艺出发,对废钢的要求如下对废钢的要求如下:(1)不同性质废钢应分类存放不同性质废钢应分类存放,以避免贵重合金元素损失或造成熔炼废以避免贵重合金元素损失或造成熔炼废品。品。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料(2)废钢入炉前应仔细检查废钢入炉前应仔细检查,严防混入爆炸物和毒品严防混入爆炸物和毒品;严防混入易残留严防混入易残留于钢水中的某些元素如铅、锌等有色金属。于钢水中的某些元素如铅、锌等有色金属。(3)废钢应清洁干燥废钢应清洁干燥,尽量避免带入泥土沙石、耐
16、火材料和炉渣等杂质。尽量避免带入泥土沙石、耐火材料和炉渣等杂质。(4)废钢应具有合适的外形尺寸和单重。轻薄料应打包或压块使用废钢应具有合适的外形尺寸和单重。轻薄料应打包或压块使用,以以保证废钢密度保证废钢密度;重废钢应能顺利装炉并且不撞伤炉衬重废钢应能顺利装炉并且不撞伤炉衬,必须保证废钢在必须保证废钢在吹炼期全部熔化。在装入大型废钢时吹炼期全部熔化。在装入大型废钢时,对炉体衬砖有很大的冲击力对炉体衬砖有很大的冲击力,会会降低转炉装料侧的使用寿命。大量使用轻型废钢时降低转炉装料侧的使用寿命。大量使用轻型废钢时,会使废钢覆盖住会使废钢覆盖住熔池液面熔池液面,而不易开氧点火而不易开氧点火(推迟着火时间推迟着火时间)。重型废钢需破碎加工符合。重型废钢需破碎加工符合要求后再加入转炉。要求后再加入转炉。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料各厂家可根据自己的生产情况对入炉废钢外形尺寸、单重做出具体规各厂家可根据自己的生产情况对入炉废钢外形尺寸、单重做出具体规定。定。在铁水供应严重不足或废钢资源过剩的某些国外钢厂在铁水供应严重不足或废钢资源过剩的某些国外钢厂,为了大幅度增为了大
