文档介绍：转炉炼钢
主讲:孙丽娜教授
冶金工程系
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主要内容
一炼钢的基本任务
二炼钢用原材料
三转炉炼钢原理与工艺
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一、炼钢的基本任务
炼钢的基本任务包括:
、脱磷、脱硫、脱氧;
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炼钢过程通过供氧、造渣、加合金、搅拌、升温等手段完成炼钢基本任务。氧气顶吹转炉炼钢过程,主要是降碳、升温、脱磷、脱硫以及脱氧和合金化等高温物理化学反应的过程,其工艺操作则是控制供氧、造渣、温度及加入合金材料等,以获得所要求的钢液,并浇成合格钢钢锭或铸坯。
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二、炼钢用原材料
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响。倘若原材料质量不合技术要求,势必导致消耗增加,产品质量变差,有时还会出现废品,造成产品成本的增加。国内外实践证明,采用精料以及原料标准化,是实现冶炼过程自动化的先决条件,也是改善各项技术经济指标和提高经济效益的基础。
炼钢用原材料一般分为主原料、辅原料和各种铁合金。
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1)铁水:占金属料的(70~100%)
主要要求
成分:[Si]、[Mn]、[P]、[S]
温度:
转炉炼钢重要发热元素,[Si]↑%,废钢比↑~%; [Si]过高,渣量增加,引起喷溅;渣中(SiO2)↑,炉龄↓;高炉焦比↑
锰是弱发热元素,铁水中锰氧化后形成的(MnO)可促进石灰溶解,加快成渣;减少氧枪粘钢,终点钢中余锰高,能够减少合金用量,利于提高金属收得率;锰在降低钢水硫含量和硫的危害方面起到有利作用。Mn/~。当前使用较多的为低锰铁水,一般铁水中[Mn]=%~%。
磷是强发热元素,磷会使钢产生“冷脆”现象,通常是冶炼过程要去除的有害元素。磷在高炉中是不可去除的,氧气顶吹转炉的脱磷效率在85%~95%,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。如使用ωP>%的铁水炼钢时,炉渣可以用作磷肥。
除了含硫易切钢(要求ωS=%~%)以外,绝大多数钢中硫是有害元素。转炉中硫主要来自金属料和熔剂材料等,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,脱硫率只有35%~40%。由于低硫ωs<%的优质钢需求量增长,因此用于转炉炼钢的铁水要求ωs<%。这种铁水很少,为此必须进行预处理,降低入炉铁水硫含量。
铁水温度的高低是带入转炉物理热多少的标志,铁水物理热约占转炉热收入的50%。因此,铁水的温度不能过低,否则热量不足,影响熔池的温升速度和元素氧化过程,也影响化渣和去除杂质,还容易导致喷溅。入炉铁水温度应大于1250℃,以利于转炉的热行,成渣迅速,减少喷溅。小型转炉和化学热量不富裕的铁水,保证铁水的高温入炉极为重要;转炉炼钢时入炉铁水的温度还要相对稳定,如果相邻几炉的铁水入炉温度有大幅的变化,就需要在炉与炉之间对废钢比作较大的调整,这对生产管理和冶炼操作都会带来不利影响。
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2)废钢
废钢是电弧炉炼钢的基本原料,用量约70~90%;对氧气顶吹转炉炼钢,既是主原料之一,也是冷却效果稳定的冷却剂。通常占装入量的30%以下,适当地增加废钢比,可以降低转炉钢消耗和成本。
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废钢的分类:
本厂废钢
返回料(废钢锭、轧钢切头)
回收料(加工废料,报废设备)
外购废钢
加工工业的废料
(机械、造船、汽车等行业的废钢、车削等)
钢铁制品的报废件
(船舶、车辆、机械设备、土建材料等)
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3)铁合金
吹炼终点脱除钢中多余的氧,并调整成分达到钢种规格,需加入铁合金以脱氧合金化。
炼钢常用的合金有Fe-Mn、Fe-Si、Mn-Si合金、Ca-Si合金、铝、Fe-Al、复合脱氧剂等。其化学成分及质量均应符合国家标准规定。
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1)造渣剂
石灰(CaO)
萤石(CaF2)
生白云石(CaMg(CO3)2 )
菱镁矿(MgCO3 )
合成造渣剂
锰矿石
石英砂(主要成分是SiO2 )
石灰是炼钢主要造渣材料,具有脱P、脱S能力,也是用量最多的造渣材料。其质量好坏对冶炼工艺操作,产品质量和炉衬寿命等有着重要影响。特别是转炉冶炼时间短,要在很短的时间内造渣去除磷、硫,保证各种钢的质量。
对石灰质量的要求:
(1)有效CaO含量高;(2) 硫含量低; (3) 残余CO2少;(4) 活性度高
造渣加入萤石可以加速石灰的溶解,萤石的助熔作用是在很短的时间内能够改善炉渣的流动性,但过多的萤石用量,会产生严重的泡沫渣,导致喷溅,同时加剧炉衬的损坏,并污染环境。
焙烧后为熟白云石,其主要成分CaO与MgO。保持渣中有一定的MgO含量,以减轻初期酸性