1、轉爐煉鋼培訓主要內容主要內容3.1 煉鋼的基本任務煉鋼的基本任務3.2 煉鋼爐渣煉鋼爐渣(slag)3.3 煉鋼過程的基本原理煉鋼過程的基本原理3.4 煉鋼用原材料煉鋼用原材料(raw materials)3.5 鐵水預處理工藝鐵水預處理工藝(hot metal pretreatment process)3.6 轉爐煉鋼轉爐煉鋼0:40:5123.1 煉鋼的基本任務煉鋼的基本任務p 四脫：四脫：C、S、P、O；p二去：氣體、夾雜；二去：氣體、夾雜；p二調整：溫度、成分。二調整：溫度、成分。p 澆注。澆注。0:40:5133.2 煉鋼爐渣煉鋼爐渣3.2.1 煉鋼爐渣的作用煉鋼爐渣的作用3.2.2

2、 煉鋼爐渣的來源及其組成煉鋼爐渣的來源及其組成3.2.3 煉鋼爐渣的主要性質煉鋼爐渣的主要性質0:40:5143.2.1 煉鋼爐渣的作用煉鋼爐渣的作用p 作用：作用： 通過對爐渣成分、性能及數量的調整，可以控通過對爐渣成分、性能及數量的調整，可以控制金屬中各元素的氧化和還原過程；制金屬中各元素的氧化和還原過程； 向鋼中輸送氧以氧化各種雜質；向鋼中輸送氧以氧化各種雜質； 吸收鋼液中的非金屬夾雜物，并防止鋼液吸氣吸收鋼液中的非金屬夾雜物，并防止鋼液吸氣（H、N）。）。 其它作用。如：穩定電弧，保護渣。其它作用。如：穩定電弧，保護渣。p 副作用：侵蝕爐襯；降低金屬收得率。副作用：侵蝕爐襯；降低金屬收

3、得率。0:40:5153.2.2 煉鋼爐渣的來源及其組成煉鋼爐渣的來源及其組成p 煉鋼爐渣的來源：煉鋼爐渣的來源：p 加入的各種造渣材料及被侵蝕爐襯；加入的各種造渣材料及被侵蝕爐襯；p 煉鋼中化學反應的產物：氧化物和硫化物；煉鋼中化學反應的產物：氧化物和硫化物；p 廢鋼帶入得泥沙和鐵銹；氧化物或冷卻劑帶入廢鋼帶入得泥沙和鐵銹；氧化物或冷卻劑帶入的脈石。的脈石。p 爐渣的組成以各種金屬氧化物為主，并含有少爐渣的組成以各種金屬氧化物為主，并含有少量硫化物和氟化物。量硫化物和氟化物。p 煉鋼爐渣的基本體系是煉鋼爐渣的基本體系是CaO-SiO2-FeO。0:40:5163.2.3 煉鋼爐渣的主要性質煉

4、鋼爐渣的主要性質p 堿度堿度(basicity)： R1.31.5，低堿度渣；，低堿度渣； R1.82.0，中堿度渣；，中堿度渣； R2.5， 高堿度渣；高堿度渣；p 氧化性氧化性爐渣向金屬熔池傳氧的能力，一般以爐渣向金屬熔池傳氧的能力，一般以渣中氧化鐵（渣中氧化鐵（ FeO）含量來表示。）含量來表示。p 把把Fe2O3折合成折合成FeO有兩種計算方法：全氧法和有兩種計算方法：全氧法和全鐵法。全鐵法較合理。全鐵法。全鐵法較合理。p 爐渣的氧化能力是個綜合的概念，其傳氧能力還爐渣的氧化能力是個綜合的概念，其傳氧能力還受爐渣粘度、熔池攪拌強度、供氧速度等因素的受爐渣粘度、熔池攪拌強度、供氧速度等因

5、素的影響。影響。0:40:5173.3 煉鋼過程的基本原理煉鋼過程的基本原理3.3.1 煉鋼熔池中氧的來源及鐵液中元素的氧化方式煉鋼熔池中氧的來源及鐵液中元素的氧化方式3.3.2 煉鋼熔池中元素的氧化次序煉鋼熔池中元素的氧化次序3.3.3 脫碳反應脫碳反應(decabonization)3.3.4 硅的氧化硅的氧化3.3.5 錳的氧化與還原錳的氧化與還原3.3.6 脫磷反應脫磷反應(dephosphorization)3.3.7 脫硫反應脫硫反應(desulphurization)3.3.8 鋼的脫氧鋼的脫氧(de-oxidation)3.3.9 脫氣脫氣(degassing)3.3.10 去

6、除鋼中夾雜物去除鋼中夾雜物0:40:5183.3.1 煉鋼熔池中氧的來源及鐵液中元素的氧化方式煉鋼熔池中氧的來源及鐵液中元素的氧化方式p 氧的來源：氧的來源：p 直接向熔池中吹入工業純氧（直接向熔池中吹入工業純氧（98）；）；p 向熔池中加入富鐵礦；向熔池中加入富鐵礦；p 爐氣中的氧傳入熔池。爐氣中的氧傳入熔池。p 鐵液中元素的氧化方式有兩種：直接氧化鐵液中元素的氧化方式有兩種：直接氧化(direct oxidation)和間接氧化和間接氧化(indirect oxidation)。0:40:519直接氧化方式直接氧化方式p 直接氧化是指氧氣直接與鐵液中的元素產生氧化直接氧化是指氧氣直接與鐵液

7、中的元素產生氧化反應。反應。p 當向鐵液中吹入氧氣時，如果在鐵液與氣相界面當向鐵液中吹入氧氣時，如果在鐵液與氣相界面有被溶解的元素如有被溶解的元素如SiMnC,雖有大量雖有大量的鐵原子存在，但根據元素的氧化次序的鐵原子存在，但根據元素的氧化次序SiMnC將優先于鐵而被氧化。將優先于鐵而被氧化。p 反應可寫為：反應可寫為：C+12O=CO Si+O2=（SiO2） Mn+12O2（MnO） 在氧氣轉爐煉鋼時氧氣流股沖擊鐵液形成一個沖在氧氣轉爐煉鋼時氧氣流股沖擊鐵液形成一個沖擊坑，氧氣與鐵液直接接觸，易產生元素的直接擊坑，氧氣與鐵液直接接觸，易產生元素的直接氧化。氧化。0:40:5110p 吹入的

8、氧氣由于動力學的原因首先與鐵液中的吹入的氧氣由于動力學的原因首先與鐵液中的Fe原子反應形成原子反應形成FeO進入爐渣同時使鐵液中溶解氧進入爐渣同時使鐵液中溶解氧O。爐渣中的（。爐渣中的（FeO）和溶解在鐵液中的）和溶解在鐵液中的O再與元素發生間接氧化。再與元素發生間接氧化。p 其反應為：其反應為：O2+Fe=(FeO) (FeO)=Fe+O 如：如： 2O+Si=(SiO2) 或或 2(FeO)+Si=2Fe+(SiO2)在渣在渣-金界面上往往產生元素的間接氧化反應。金界面上往往產生元素的間接氧化反應。間接氧化方式間接氧化方式0:40:51113.3.2 煉鋼熔池中元素的氧化次序煉鋼熔池中元素

9、的氧化次序p 溶解在鐵液中的元素的氧化次序可以通過與溶解在鐵液中的元素的氧化次序可以通過與1molO2的氧化反應的標準吉布斯自由能變化的氧化反應的標準吉布斯自由能變化來判斷。來判斷。p 在標準狀態下，反應的在標準狀態下，反應的Go負值越多，該元素負值越多，該元素被氧化的趨勢就越大，則該元素就優先被大量被氧化的趨勢就越大，則該元素就優先被大量氧化。氧化。p 鐵液中常規元素與氧反應的標準吉布斯自由能鐵液中常規元素與氧反應的標準吉布斯自由能變化與溫度的關系繪制成圖。變化與溫度的關系繪制成圖。 0:40:5112 1.CuNiMoW等元素氧化的等元素氧化的Go線都在線都在Fe氧化氧化Go線之上。從熱力

10、學角線之上。從熱力學角度來說，在煉鋼吹氧過程中這些元素將度來說，在煉鋼吹氧過程中這些元素將受到受到Fe的保護而不氧化。的保護而不氧化。2.CrMnVNb等元素的氧化程等元素的氧化程度隨冶煉溫度而定。度隨冶煉溫度而定。3.AlTiSiB等元素氧化的等元素氧化的Go線在圖中位于較低的位置，它們最易氧線在圖中位于較低的位置，它們最易氧化。在實際生產中，這些元素作為強脫化。在實際生產中，這些元素作為強脫氧劑使用。氧劑使用。注意：雖然在煉鋼溫度下，注意：雖然在煉鋼溫度下，Fe氧氧化的化的Go線高于其它元素氧化的線高于其它元素氧化的Go線，但由于鐵液中大多數為線，但由于鐵液中大多數為Fe原子，原子，氧與氧

11、與Fe原子接觸機會多，故在實際上原子接觸機會多，故在實際上Fe還是會氧化。還是會氧化。0:40:51133.3.3 脫碳反應脫碳反應p 煉鋼的一個重要任務是利用氧化方法將鐵液中過多煉鋼的一個重要任務是利用氧化方法將鐵液中過多的碳去除，稱為脫碳。脫碳反應是貫穿于冶煉過程。的碳去除，稱為脫碳。脫碳反應是貫穿于冶煉過程。p 在高溫下在高溫下C主要氧化成為主要氧化成為CO。p C與氧的反應有：與氧的反應有： 在渣在渣-金界面上：金界面上： C+（FeO）=CO+Fe C+O=CO 在氣在氣-金界面上：金界面上： C+12O2=CO0:40:5214脫碳反應的作用脫碳反應的作用p 脫碳反應除了調整鋼液碳

12、含量的作用外，其脫碳反應除了調整鋼液碳含量的作用外，其反應產物反應產物CO氣體的上浮排除使得脫碳反應氣體的上浮排除使得脫碳反應給煉鋼帶來獨特的作用。給煉鋼帶來獨特的作用。p 促進熔池成分溫度均勻；促進熔池成分溫度均勻； p 提高化學反應速度；提高化學反應速度；p 降低鋼液中的氣體含量和夾雜物數量：降低鋼液中的氣體含量和夾雜物數量：p 造成噴濺和溢出：造成噴濺和溢出：0:40:52153.3.4 硅的氧化硅的氧化p 硅的直接氧化和間接氧化反應式硅的直接氧化和間接氧化反應式p 在氣在氣-金界面上金界面上Si+O2=（SiO2）p 在渣在渣-金界面上金界面上 Si+2O=（SiO2）Si+2（FeO

13、）=（SiO2）+2Fe0:40:52163.3.5 錳的氧化與還原錳的氧化與還原p 鐵液中的錳反應鐵液中的錳反應,形成在高溫下是穩定的形成在高溫下是穩定的MnO。p Mn的氧化反應式為：的氧化反應式為： 在氣在氣-金界面上金界面上Mn+1/2O2=（MnO） 在渣在渣-金界面上金界面上Mn+O=（MnO）Mn+（FeO）=（MnO）+Fe0:40:52173.3.6 脫磷反應脫磷反應p 氧化脫磷：氧化脫磷：p 在煉鋼溫度下，氣化脫磷反應是不能進行的。在煉鋼溫度下，氣化脫磷反應是不能進行的。由于由于Fe優先于優先于P氧化，通過直接氧化反應氧化，通過直接氧化反應的氣化脫磷也是難以進行的。的氣化脫

14、磷也是難以進行的。p 通過加入石灰造堿性渣可以將鐵液中的磷脫出通過加入石灰造堿性渣可以將鐵液中的磷脫出到爐渣中。這是由于到爐渣中。這是由于P2O5時是酸性氧化物，時是酸性氧化物，遇到堿性氧化物如遇到堿性氧化物如CaO能生成穩定的化合能生成穩定的化合物而進入爐渣。物而進入爐渣。0:40:5218p 用堿性爐渣進行脫磷的反應為：用堿性爐渣進行脫磷的反應為：p 在渣在渣-金界面金界面 3(CaO)+2P+5O=(3CaOP2O5) 3(CaO)+2P+5(FeO)=(3CaOP2O5)+5Fe p 在渣在渣-金金-氣界面氣界面 3(CaO)+2P+5/2O2=(3CaOP2O5)脫磷反應式脫磷反應式

15、0:40:52193.3.7 脫硫反應脫硫反應p 反應熱力學反應熱力學p 爐渣分子理論認為，脫硫反應為：爐渣分子理論認為，脫硫反應為：S+（CaO）=（CaS）+O p 分子理論解釋不了純分子理論解釋不了純FeO渣也能脫硫的現渣也能脫硫的現象，故爐渣離子理論認為，脫硫反應屬于象，故爐渣離子理論認為，脫硫反應屬于電化學反應：電化學反應：S+（O2-）=（S2-）+O 0:40:5220爐渣脫硫原理爐渣脫硫原理0:40:5221氣化脫硫氣化脫硫p 氣化脫硫主要通過爐渣中硫的氣化來實現，即：氣化脫硫主要通過爐渣中硫的氣化來實現，即：(S2-)+3/2O2=SO2+(O2-)或寫為：或寫為：6(Fe3

16、+)+(S2-)+2(O2-)=6(Fe2+)+SO26(Fe2+)+3/2O2=6(Fe3+)+3(O2-)p 兩個反應式表明，渣中的鐵離子充當氣化脫硫所需兩個反應式表明，渣中的鐵離子充當氣化脫硫所需氧的媒介。氧的媒介。p 需要明確的是，氣化脫硫是以爐渣脫硫為基礎的，需要明確的是，氣化脫硫是以爐渣脫硫為基礎的，首先硫從金屬液被脫除到爐渣中，然后爐渣中的硫首先硫從金屬液被脫除到爐渣中，然后爐渣中的硫再被氣化脫除進入爐氣中。在轉爐煉鋼中，有約三再被氣化脫除進入爐氣中。在轉爐煉鋼中，有約三分之一的硫是以氣化脫硫的方式去除的。分之一的硫是以氣化脫硫的方式去除的。 0:40:52223.3.8 鋼的脫

17、氧鋼的脫氧p 脫氧是向煉鋼熔池或鋼水中加入脫氧劑，脫氧元素脫氧是向煉鋼熔池或鋼水中加入脫氧劑，脫氧元素與氧反應，生成的脫氧產物或進入渣中或成為氣相與氧反應，生成的脫氧產物或進入渣中或成為氣相排出。排出。p 脫氧劑應具有脫氧元素與氧的親和力大、脫氧產物脫氧劑應具有脫氧元素與氧的親和力大、脫氧產物易排除、成本低和來源廣等的特點。易排除、成本低和來源廣等的特點。p 根據脫氧反應發生的地點不同，脫氧方法分為沉根據脫氧反應發生的地點不同，脫氧方法分為沉淀脫氧擴散脫氧和真空脫氧。淀脫氧擴散脫氧和真空脫氧。鋼種鋼種轎車面板轎車面板不銹鋼板不銹鋼板軸承鋼軸承鋼管線鋼管線鋼輪胎鋼絲輪胎鋼絲O/0.0030.00

18、40.00050.0020.0030:40:5223沉淀脫氧沉淀脫氧p 又叫直接脫氧。把塊狀脫氧劑加入到鋼液中，又叫直接脫氧。把塊狀脫氧劑加入到鋼液中，脫氧元素在鋼液內部與鋼中氧直接反應，生成脫氧元素在鋼液內部與鋼中氧直接反應，生成的脫氧產物上浮進入渣中的脫氧方法稱為沉淀的脫氧產物上浮進入渣中的脫氧方法稱為沉淀脫氧。脫氧。p 出鋼時向鋼包中加入硅鐵錳鐵鋁鐵或鋁出鋼時向鋼包中加入硅鐵錳鐵鋁鐵或鋁塊脫氧就是沉淀脫氧。塊脫氧就是沉淀脫氧。0:40:5224擴散脫氧擴散脫氧p 又叫間接脫氧。它是將粉狀的脫氧劑如又叫間接脫氧。它是將粉狀的脫氧劑如C粉粉Fe-Si粉粉CaSi粉粉Al粉加到爐渣中，降低爐渣

19、中的氧含粉加到爐渣中，降低爐渣中的氧含量，使鋼液中的氧向爐渣中擴散，從而達到降低鋼液量，使鋼液中的氧向爐渣中擴散，從而達到降低鋼液中氧含量的一種脫氧方法。中氧含量的一種脫氧方法。p 在電爐煉鋼的還原期和爐外精煉過程向渣中加在電爐煉鋼的還原期和爐外精煉過程向渣中加入粉狀脫氧劑進行脫氧操作就是擴散脫氧。入粉狀脫氧劑進行脫氧操作就是擴散脫氧。0:40:5325p 是利用降低系統的壓力來降低鋼液中氧含量是利用降低系統的壓力來降低鋼液中氧含量的脫氧方法。它只適用于脫氧產物為氣體的的脫氧方法。它只適用于脫氧產物為氣體的脫氧反應如脫氧反應如C-O反應。反應。p 這種脫氧方法常用于爐外精煉中，如這種脫氧方法常

20、用于爐外精煉中，如RH真真空處理空處理VADVD等精煉方法都可實現鋼等精煉方法都可實現鋼液的真空脫氧。液的真空脫氧。真空脫氧真空脫氧0:40:53263.3.9 脫氣脫氣p 鋼中氣體（鋼中氣體（H、N）的來源：）的來源：p金屬料如廢鋼和鐵合金中含有的一定量的氫和氮。金屬料如廢鋼和鐵合金中含有的一定量的氫和氮。p 潮濕的造渣劑，加入爐內后分解，也使鋼中氣體增加。潮濕的造渣劑，加入爐內后分解，也使鋼中氣體增加。p耐火材料用粘結劑含有耐火材料用粘結劑含有8%9%的氫。的氫。p暴露在空氣中的鋼液，會從空氣中吸收氫和氮。暴露在空氣中的鋼液，會從空氣中吸收氫和氮。p 如果煉鋼采用的氧氣不純，也能造成鋼的增

21、氮。如果煉鋼采用的氧氣不純，也能造成鋼的增氮。p 氣體的溶解反應為：氣體的溶解反應為：H2=H N2=N 0:40:5327降低鋼中氣體的措施降低鋼中氣體的措施p 提高煉鋼原材料質量。如使用含氣體量低的廢鋼提高煉鋼原材料質量。如使用含氣體量低的廢鋼和鐵合金；對含水分的原材料進行烘烤干燥，采和鐵合金；對含水分的原材料進行烘烤干燥，采用高純度的氧氣等。用高純度的氧氣等。 p 盡量降低出鋼溫度，減小氣體在鋼中的溶解度。盡量降低出鋼溫度，減小氣體在鋼中的溶解度。 p 在冶煉過程，應充分利用脫碳反應產生的溶池沸在冶煉過程，應充分利用脫碳反應產生的溶池沸騰來降低鋼水中的氣體含量。騰來降低鋼水中的氣體含量。

22、 p 用爐外精煉技術，降低鋼水中的氣體含量。如采用爐外精煉技術，降低鋼水中的氣體含量。如采用鋼包吹氬攪拌，真空精煉脫氣，微氣泡脫氣等用鋼包吹氬攪拌，真空精煉脫氣，微氣泡脫氣等方法對鋼水進行脫氣處理。方法對鋼水進行脫氣處理。 p 采用保護澆注技術，防止鋼水從大氣中吸收氣體。采用保護澆注技術，防止鋼水從大氣中吸收氣體。0:40:53283.3.10 去除鋼中夾雜物去除鋼中夾雜物p 鋼中夾雜物的來源鋼中夾雜物的來源p 鋼中存在著硫磷氧氮等雜質元素，這些鋼中存在著硫磷氧氮等雜質元素，這些元素與鋼中的合金元素如硅錳鋁鈦釩元素與鋼中的合金元素如硅錳鋁鈦釩等形成非金屬化合物，如氧化物硫化物氮等形成非金屬化合

23、物，如氧化物硫化物氮化物等。鋼中的這些非金屬化合物，統稱為非化物等。鋼中的這些非金屬化合物，統稱為非金屬夾雜物，也稱為內生夾雜。金屬夾雜物，也稱為內生夾雜。p 在煉鋼過程中，鋼水與爐渣和爐襯接觸，爐渣在煉鋼過程中，鋼水與爐渣和爐襯接觸，爐渣爐襯中的化合物被卷入到鋼水中，也會造成非爐襯中的化合物被卷入到鋼水中，也會造成非金屬夾雜物，也稱為外來夾雜。金屬夾雜物，也稱為外來夾雜。0:40:5329鋼中夾雜物的分類鋼中夾雜物的分類p 按夾雜物的化學成分分：氧化物夾雜；硫化物按夾雜物的化學成分分：氧化物夾雜；硫化物夾雜；氮化物夾雜。夾雜；氮化物夾雜。p 按加工變形后夾雜物的形態分：塑性夾雜；脆按加工變形

24、后夾雜物的形態分：塑性夾雜；脆性夾雜；半塑性夾雜。性夾雜；半塑性夾雜。p 按夾雜物的來源分：內生夾雜和外來夾雜。按夾雜物的來源分：內生夾雜和外來夾雜。0:40:5330降低鋼中夾雜物的措施降低鋼中夾雜物的措施p 在冶煉中采取各種手段降低鋼中雜質元素在冶煉中采取各種手段降低鋼中雜質元素OSNP等的含量，提高鋼的潔凈度，從根本上減少內生夾雜等的含量，提高鋼的潔凈度，從根本上減少內生夾雜物。物。p提高耐火材料質量，提高其抗沖擊和耐侵蝕的能力，減少外來夾提高耐火材料質量，提高其抗沖擊和耐侵蝕的能力，減少外來夾雜物數量。雜物數量。 p 采用合理的脫氧制度，使脫氧產物易于聚集上浮，從鋼液中排采用合理的脫氧

25、制度，使脫氧產物易于聚集上浮，從鋼液中排除。除。 p應用鋼包冶金如真空脫氧吹應用鋼包冶金如真空脫氧吹Ar攪拌噴粉處理等和中間包冶金攪拌噴粉處理等和中間包冶金如采用堰、壩導流板過濾器湍流控制器等控流裝置，去除如采用堰、壩導流板過濾器湍流控制器等控流裝置，去除鋼水中的夾雜物。鋼水中的夾雜物。 p 采取保護澆注技術，防止鋼水從周圍大氣環境中吸收氧采取保護澆注技術，防止鋼水從周圍大氣環境中吸收氧氫氮。氫氮。 0:40:53313.4 煉鋼用原材料煉鋼用原材料3.4.1 金屬料金屬料p 鐵水；鐵水；p 廢鋼；廢鋼；p 鐵合金；鐵合金；3.4.2 輔助材料輔助材料p 造渣材料；造渣材料；p 氧化劑；氧化劑

26、；p 冷卻劑；冷卻劑；p 還原劑和增碳劑。還原劑和增碳劑。0:40:53323.4.1.1 鐵水（或生鐵塊）鐵水（或生鐵塊）p 鐵水是氧氣轉爐煉鋼的基本原料，一般占金屬鐵水是氧氣轉爐煉鋼的基本原料，一般占金屬料的料的70100；電爐只用生鐵塊作配碳用。；電爐只用生鐵塊作配碳用。p 鐵水成分和鐵水溫度是否適當和穩定，對簡化鐵水成分和鐵水溫度是否適當和穩定，對簡化和穩定轉爐操作并獲和穩定轉爐操作并獲 得良好的技術經濟指得良好的技術經濟指 標非常重要。標非常重要。0:40:5333鐵水成分鐵水成分p Si：發熱元素，轉爐熱量來源。根據：發熱元素，轉爐熱量來源。根據P，Si一般在一般在0.40.8范圍

27、內范圍內p Mn：有利元素。：有利元素。Mn一般在一般在0.20.4左左右右p P：有害元素，強發熱元素。：有害元素，強發熱元素。P是高爐不能去除是高爐不能去除的元素，故只能要求的元素，故只能要求P穩定，采用鐵水預處穩定，采用鐵水預處理脫磷或相應的煉鋼方法來去除。理脫磷或相應的煉鋼方法來去除。p S：有害元素。：有害元素。S0.04。采用鐵水預處。采用鐵水預處理脫硫，理脫硫， S12001300，且保持穩定，且保持穩定，以利于爐子熱行，迅以利于爐子熱行，迅 速成渣。速成渣。p 有鐵水預處理工藝，有鐵水預處理工藝， 鐵水溫度應適當提高。鐵水溫度應適當提高。0:40:53353.4.1.2 廢鋼廢

28、鋼p 廢鋼是電爐煉鋼的基本原料，用量占鋼鐵料的廢鋼是電爐煉鋼的基本原料，用量占鋼鐵料的7090。對轉爐來說，既是金屬料也是。對轉爐來說，既是金屬料也是冷卻劑。冷卻劑。p 合金鋼廢鋼應按所含合金分組堆放。合金鋼廢鋼應按所含合金分組堆放。p 應嚴防混入有害雜質和危險品，并減少帶入的應嚴防混入有害雜質和危險品，并減少帶入的泥沙、耐火材料和爐渣等。泥沙、耐火材料和爐渣等。p 對外形尺寸和單重過大的對外形尺寸和單重過大的 廢鋼，應預先進行解體和廢鋼，應預先進行解體和 切割；對輕薄料要打包或切割；對輕薄料要打包或 壓塊，以縮短裝料時間。壓塊，以縮短裝料時間。0:40:53363.4.1.3 鐵合金鐵合金p

29、 煉鋼中廣泛使用的各種脫氧和合金化元素與鐵煉鋼中廣泛使用的各種脫氧和合金化元素與鐵的合金。如的合金。如Fe-Mn、Fe-Si、Fe-Cr；以及復；以及復合脫氧劑，如硅錳合金、硅鈣合金、硅錳鋁合合脫氧劑，如硅錳合金、硅鈣合金、硅錳鋁合金；還有鋁、錳、鎳等金屬。金；還有鋁、錳、鎳等金屬。p 鐵合金應合理選用以降低成本，使用前應烘烤鐵合金應合理選用以降低成本，使用前應烘烤以減少氣體帶入。另外要純凈，不得混有其它以減少氣體帶入。另外要純凈，不得混有其它夾雜物，塊度要適當。夾雜物，塊度要適當。0:40:54373.4.2輔助材料輔助材料3.4.2.1 造渣材料造渣材料p 石灰（石灰（CaO）。堿性煉鋼方

30、法的基本造渣材料，）。堿性煉鋼方法的基本造渣材料，有強的脫磷、脫硫能力，對爐襯危害小。石灰要有強的脫磷、脫硫能力，對爐襯危害小。石灰要求含有效求含有效CaO大于大于8085，含，含S和和SiO2低，低，塊度小而均勻，且無細粉；生燒過燒率要小；不塊度小而均勻，且無細粉；生燒過燒率要小；不能潮解，應保持干燥、新鮮。能潮解，應保持干燥、新鮮。p 螢石（螢石（CaF2）。熔點低（）。熔點低（1418 ），能使），能使CaO熔點顯著降低，加速化渣，改善渣的流動熔點顯著降低，加速化渣，改善渣的流動性。螢石要求：性。螢石要求：CaF285%。p 白云石（白云石（MgO）。增加渣中）。增加渣中Mg含量，以減少

31、含量，以減少爐襯中爐襯中MgO向爐渣中轉移，且能促進前期化渣。向爐渣中轉移，且能促進前期化渣。0:40:54383.4.2.2 氧化劑氧化劑p 氧氣。煉鋼中氧的重要來源。一般要求氧氣純氧氣。煉鋼中氧的重要來源。一般要求氧氣純度應大于度應大于98，冶煉低氮鋼種時，應大于，冶煉低氮鋼種時，應大于99.5。還應脫除水分。還應脫除水分。p 鐵礦石、氧化鐵皮。鐵礦石、氧化鐵皮。p 鐵礦石要求含鐵高，鐵礦石要求含鐵高，SiO2、P和水分少，使用和水分少，使用前要加熱。前要加熱。p 氧化鐵皮要求雜質少，不含油污和水分，使用氧化鐵皮要求雜質少，不含油污和水分，使用前必須烘烤。前必須烘烤。0:40:54393.

32、4.2.3 冷卻劑冷卻劑p 廢鋼。冷卻效果穩定、噴濺少，價格低。廢鋼。冷卻效果穩定、噴濺少，價格低。p 富鐵礦、團礦、燒結礦和氧化鐵皮。利用它們富鐵礦、團礦、燒結礦和氧化鐵皮。利用它們所含所含FexOy氧化金屬中的雜質時，需要吸收大氧化金屬中的雜質時，需要吸收大量的熱而起到冷卻的作用。量的熱而起到冷卻的作用。p 石灰石。缺少以上冷卻劑時，可以使用，石灰石。缺少以上冷卻劑時，可以使用，CaCO3分解時吸收大量熱量。分解時吸收大量熱量。0:40:54403.4.2.4 還原劑和增碳劑還原劑和增碳劑p 電爐煉鋼使用的還原劑和增碳劑有石墨電極、電爐煉鋼使用的還原劑和增碳劑有石墨電極、木炭、焦炭、電石、

33、硅鐵、硅鈣、鋁等。木炭、焦炭、電石、硅鐵、硅鈣、鋁等。p 氧氣轉爐冶煉中、高碳鋼時，一般用含灰分很氧氣轉爐冶煉中、高碳鋼時，一般用含灰分很少的石油焦作增碳劑。少的石油焦作增碳劑。0:40:54413.5 鐵水預處理工藝鐵水預處理工藝p 鐵水預處理是指鐵水進入煉鋼爐之前對其進行鐵水預處理是指鐵水進入煉鋼爐之前對其進行脫除雜質元素或從鐵水中回收有價值元素的一脫除雜質元素或從鐵水中回收有價值元素的一種工藝。種工藝。p 鐵水預處理可分為普通鐵水預處理和特殊鐵水鐵水預處理可分為普通鐵水預處理和特殊鐵水預處理，前者有脫硫、脫硅、脫磷或同時脫磷預處理，前者有脫硫、脫硅、脫磷或同時脫磷脫硫；后者有鐵水提釩、提

34、鈮等。脫硫；后者有鐵水提釩、提鈮等。0:40:5442鐵水脫硫的優勢鐵水脫硫的優勢p 鐵水中的鐵水中的C、Si、P等元素的含量高，硫在鐵水等元素的含量高，硫在鐵水中的活度系數大；中的活度系數大；p 鐵水中氧勢低，有利于脫硫反應的進行；鐵水中氧勢低，有利于脫硫反應的進行；p 有利于直接使用一些強的脫硫劑如有利于直接使用一些強的脫硫劑如CaC2、金、金屬鎂等。屬鎂等。0:40:5443鐵水預脫硫方法鐵水預脫硫方法p 依據采用脫硫劑的種類及其攪拌方法，目前生產依據采用脫硫劑的種類及其攪拌方法，目前生產中采用的爐外脫硫方法可分為四類：中采用的爐外脫硫方法可分為四類：鐵流攪拌法、鐵流攪拌法、機械攪拌法、

35、氣體攪拌法和機械攪拌法、氣體攪拌法和插入法插入法。用得較多的。用得較多的為機械攪拌法為機械攪拌法(KR法法)和氣體攪拌法和氣體攪拌法(頂部噴吹頂部噴吹法法) 。p KR法法:用實心旋轉器攪拌鐵水，脫硫劑為用實心旋轉器攪拌鐵水，脫硫劑為CaC2和和石灰粉加石灰粉加Na2CO3。p 頂部噴吹法頂部噴吹法:以載氣（以載氣（N2）將脫硫劑經頂部噴嘴噴）將脫硫劑經頂部噴嘴噴入魚雷型混鐵車和鐵水包的鐵水中，脫硫劑為入魚雷型混鐵車和鐵水包的鐵水中，脫硫劑為CaC2、Na2CO3。0:40:5444KR法法 1脫硫劑；脫硫劑；2攪拌器；攪拌器；3至除塵至除塵頂部噴吹法頂部噴吹法1噴槍；噴槍；2脫硫劑；脫硫劑；

36、3料倉；料倉；4稱量料倉；稱量料倉；5載氣（載氣（N2）鐵水預脫硫方法鐵水預脫硫方法0:40:5445鐵水預脫硫工藝鐵水預脫硫工藝0:40:5446鐵水預脫硫扒渣工藝鐵水預脫硫扒渣工藝0:40:5447鐵水脫硫反應鐵水脫硫反應p 鐵水預處理脫硫常用的脫硫劑有鐵水預處理脫硫常用的脫硫劑有CaC2、CaO、Na2CO3、Mg以及由它們組成的各以及由它們組成的各種復合脫硫劑。種復合脫硫劑。p 脫硫劑與鐵水中的硫反應為：脫硫劑與鐵水中的硫反應為： Mg（g）+S=MgS（S） CaO（S）+S=CaS（S）+O 0:40:55483.6 轉爐煉鋼轉爐煉鋼p 3.6.1 氧氣轉爐煉鋼的發展氧氣轉爐煉鋼的

37、發展p 3.6.2 頂底復吹轉爐煉鋼的設備頂底復吹轉爐煉鋼的設備p 3.6.3 復吹轉爐吹煉工藝復吹轉爐吹煉工藝0:40:55493.6.1 氧氣轉爐煉鋼的發展氧氣轉爐煉鋼的發展p 現代轉爐煉鋼的發展大致分四個時期：現代轉爐煉鋼的發展大致分四個時期：p 1）頂吹轉爐煉鋼技術的創立）頂吹轉爐煉鋼技術的創立(19481956) 標志性技術：拉瓦爾型超音速頂吹噴槍。標志性技術：拉瓦爾型超音速頂吹噴槍。p2）頂吹轉爐煉鋼技術的成熟與完善）頂吹轉爐煉鋼技術的成熟與完善(19561967) 標志性技術：標志性技術：轉爐大型化；副槍動態控制技術轉爐大型化；副槍動態控制技術p 3）氧氣煉鋼技術的繁榮與發展）氧

38、氣煉鋼技術的繁榮與發展(19671993) 標志性技術：標志性技術：氧氣底吹轉爐煉鋼技術；氧氣底吹轉爐煉鋼技術； 轉爐復合吹煉工藝技術轉爐復合吹煉工藝技術p 4）現代轉爐煉鋼技術）現代轉爐煉鋼技術(1993) 標志性技術：標志性技術： 濺渣護爐工藝；濺渣護爐工藝； 干法除塵與煤氣回收技術干法除塵與煤氣回收技術 0:40:5550頂底復吹轉爐頂底復吹轉爐轉爐復合吹煉工藝最初是沿襲轉爐復合吹煉工藝最初是沿襲頂吹和底吹兩種吹煉工藝逐步發頂吹和底吹兩種吹煉工藝逐步發展完善：即在頂吹轉爐底部噴吹展完善：即在頂吹轉爐底部噴吹惰性氣體和在底吹轉爐上部安裝惰性氣體和在底吹轉爐上部安裝頂吹氧槍。頂吹氧槍。實踐證

39、明，復吹轉爐基本保留實踐證明，復吹轉爐基本保留了頂吹轉爐和底吹轉爐的優點，了頂吹轉爐和底吹轉爐的優點，避免各自的缺點，成為當代轉爐避免各自的缺點，成為當代轉爐的基本操作工藝。的基本操作工藝。0:40:55513.6.2 頂底復吹轉爐煉鋼的設備頂底復吹轉爐煉鋼的設備p 頂底復吹轉爐煉鋼的設備由頂底復吹轉爐煉鋼的設備由4個系統組成，每個個系統組成，每個系統又由各自的設備組成。系統又由各自的設備組成。 煉鋼容器的爐子系統；煉鋼容器的爐子系統； 提供煉鋼所需的氧氣和底部攪拌氣體的供氣提供煉鋼所需的氧氣和底部攪拌氣體的供氣系統；系統； 提供煉鋼所需的金屬料和造渣材料的供料系提供煉鋼所需的金屬料和造渣材料

40、的供料系統；統； 對高溫含塵煙氣進行降溫除塵處理，并回收對高溫含塵煙氣進行降溫除塵處理，并回收余熱和煤氣的煙氣處理系統。余熱和煤氣的煙氣處理系統。0:40:55523.6.2.1 3.6.2.1 爐子系統爐子系統p 爐子系統由轉爐托圈耳軸傾動機構組成，爐子系統由轉爐托圈耳軸傾動機構組成，是裝入原料進行吹煉的容器。它由圓臺形爐帽是裝入原料進行吹煉的容器。它由圓臺形爐帽圓筒形爐身和球缺形或截錐形爐底三部分組成在圓筒形爐身和球缺形或截錐形爐底三部分組成在爐帽與爐身連接處爐帽與爐身連接處 有出鋼口。有出鋼口。0:40:55533.6.2.2 供氣系統供氣系統p 供氧系統由制氧機儲氣罐壓氧機輸氣管供氧系

41、統由制氧機儲氣罐壓氧機輸氣管道及閥門、氧槍和底部供氣元件組成。道及閥門、氧槍和底部供氣元件組成。p 氧槍是供氧設備中的關鍵部件。由槍身和噴頭氧槍是供氧設備中的關鍵部件。由槍身和噴頭組成。組成。p 槍身是由三種不同直徑的無縫鋼管套裝而成，槍身是由三種不同直徑的無縫鋼管套裝而成，通水冷卻。通水冷卻。p 噴頭用導熱良好的紫銅制成，孔形狀一般采用噴頭用導熱良好的紫銅制成，孔形狀一般采用拉瓦爾管的形狀，大型轉爐普遍應用了三孔拉瓦爾管的形狀，大型轉爐普遍應用了三孔四孔五孔噴頭。四孔五孔噴頭。0:40:5554氧槍結構示意圖氧槍結構示意圖0:40:5555p 頂底復吹技術的關鍵部件是復吹轉爐的底部供頂底復吹

42、技術的關鍵部件是復吹轉爐的底部供氣元件。氣元件。p 底部供氣元件分為兩大類，即噴嘴型和磚型。底部供氣元件分為兩大類，即噴嘴型和磚型。底部供氣元件底部供氣元件0:40:55563.6.2.3 供料系統供料系統 1）鐵水供應）鐵水供應2）廢鋼供應）廢鋼供應3）造渣劑供應）造渣劑供應0:40:55571）鐵水供應）鐵水供應p 混鐵車（魚雷罐車）方式流程為：高爐鐵水混鐵車（魚雷罐車）方式流程為：高爐鐵水魚魚雷罐車雷罐車鐵水罐鐵水罐轉爐。轉爐。p 這種供應方式投資省鐵水溫降小和有較好的生這種供應方式投資省鐵水溫降小和有較好的生產環境。適合于大型高爐向大型轉爐（產環境。適合于大型高爐向大型轉爐（100t以

43、以上）供應鐵水。上）供應鐵水。0:40:5558p 向轉爐供應廢鋼一般采用廢鋼槽方式。向轉爐供應廢鋼一般采用廢鋼槽方式。p 流程：磁盤吊車裝槽流程：磁盤吊車裝槽橋式吊車橋式吊車+廢鋼槽廢鋼槽轉爐。轉爐。2）廢鋼供應）廢鋼供應0:40:5559p 轉爐的造渣劑采用以下的供應方式：地下儲料轉爐的造渣劑采用以下的供應方式：地下儲料倉倉膠帶運輸機膠帶運輸機高位料倉高位料倉稱量漏斗稱量漏斗匯總匯總漏斗漏斗溜槽溜槽 轉爐。轉爐。p 下圖還給出了下圖還給出了 向鋼包中加入向鋼包中加入 鐵合金的主要鐵合金的主要 設備。設備。3） 造渣劑供應造渣劑供應0:40:56603.6.2.4 煙氣處理系統煙氣處理系統p

44、 轉爐爐內的氣體稱為爐氣，爐氣離開爐口進入煙轉爐爐內的氣體稱為爐氣，爐氣離開爐口進入煙罩后稱為煙氣。罩后稱為煙氣。p 氧氣轉爐在吹煉期間產生大量含塵爐氣，其溫度氧氣轉爐在吹煉期間產生大量含塵爐氣，其溫度高達高達14001600，爐氣中含有大量，爐氣中含有大量CO和含和含鐵鐵60左右的粉塵。左右的粉塵。p 轉爐爐氣的處理方法主要有燃燒法和未燃燒法。轉爐爐氣的處理方法主要有燃燒法和未燃燒法。 未燃法是在爐口上方采用可以升降的活動煙罩，未燃法是在爐口上方采用可以升降的活動煙罩，使爐氣在收集過程中盡量不與空氣接觸，經降使爐氣在收集過程中盡量不與空氣接觸，經降溫除塵凈化后，通過風機抽入煤氣回收系統中。溫

45、除塵凈化后，通過風機抽入煤氣回收系統中。0:40:5661轉爐全濕法（轉爐全濕法（OGOG法）煙氣凈化系統法）煙氣凈化系統 0:40:56623.6.3 復吹轉爐吹煉工藝復吹轉爐吹煉工藝3.6.3.1 吹煉工藝流程吹煉工藝流程3.6.3.2 吹煉過程元素的變化吹煉過程元素的變化3.6.3.3 吹煉工藝制度吹煉工藝制度0:40:56630:40:56643.6.3.1 吹煉工藝流程吹煉工藝流程p 一爐鋼的冶煉過程是指從裝料到倒盡渣為止。一爐鋼的冶煉過程是指從裝料到倒盡渣為止。頂底復吹轉爐煉鋼的冶煉周期一般是頂底復吹轉爐煉鋼的冶煉周期一般是3040min。其中的純吹氧時間約。其中的純吹氧時間約15

46、20min。0:40:56650:40:5666轉爐操作進程轉爐操作進程0:40:56673.6.3.2 吹煉過程元素的變化吹煉過程元素的變化p 根據根據C的氧化速度不同，煉鋼過程可分為三的氧化速度不同，煉鋼過程可分為三個時期。個時期。p 氧化初期，脫碳速度由小變大。氧化初期，脫碳速度由小變大。 由于氧化初期熔池溫度低，由于氧化初期熔池溫度低，SiMn氧化量氧化量多，消耗了大部分的氧，多，消耗了大部分的氧，C的氧化受到限的氧化受到限制。制。 脫碳速度脫碳速度dC/dt=-k1t，與吹煉時間成正，與吹煉時間成正比。比。 這一時期稱吹煉初期，又叫硅錳氧化期，這一時期稱吹煉初期，又叫硅錳氧化期，時間

47、從開吹到約時間從開吹到約45min。0:40:5668p 氧化中期氧化中期 Si、Mn氧化結束，熔池溫度升高，供給的氧幾氧化結束，熔池溫度升高，供給的氧幾乎全部用于脫碳。乎全部用于脫碳。 脫碳速度達到最大且幾乎不變。脫碳速度達到最大且幾乎不變。 這一時期稱為吹煉中期，又叫碳氧化期，這一時期稱為吹煉中期，又叫碳氧化期，wc=3.0%-3.5%時進入吹煉中期。時進入吹煉中期。p 氧化后期氧化后期 隨著碳含量下降，在鋼液與氣相的邊界層中隨著碳含量下降，在鋼液與氣相的邊界層中,碳碳的濃度梯度逐漸下降，使得脫碳速度越來越小。的濃度梯度逐漸下降，使得脫碳速度越來越小。 脫碳速度由大變小。這一時期稱吹煉末期

48、，又叫脫碳速度由大變小。這一時期稱吹煉末期，又叫碳氧化后期。碳氧化后期。 除碳外其他元素變化不大，主要進行終點操作。除碳外其他元素變化不大，主要進行終點操作。當當wc0.3%-0.7%時，進入吹煉末期。時，進入吹煉末期。0:40:5669吹煉吹煉過程過程中金中金屬液屬液和爐和爐渣成渣成分的分的變化變化0:40:56703.6.3.3 吹煉工藝制度吹煉工藝制度 p 頂底復吹轉爐煉鋼，根據底吹氣體種類的不同，頂底復吹轉爐煉鋼，根據底吹氣體種類的不同，可分為底部吹入非氧化性氣體的復吹工藝和底可分為底部吹入非氧化性氣體的復吹工藝和底部吹入氧化性氣體的復吹工藝。部吹入氧化性氣體的復吹工藝。p 我國采用的

49、是前一種工藝進行復吹轉爐煉我國采用的是前一種工藝進行復吹轉爐煉鋼，即底部吹入氮氣、氬氣來攪拌熔池。鋼，即底部吹入氮氣、氬氣來攪拌熔池。p 氧氣頂底復吹轉爐煉鋼工藝包括裝料供氧氧氣頂底復吹轉爐煉鋼工藝包括裝料供氧底部供氣、造渣溫度及終點控制脫氧及合底部供氣、造渣溫度及終點控制脫氧及合金化等內容。金化等內容。 0:40:57711 裝料制度裝料制度1）裝料次序）裝料次序p 一般來說是先裝廢鋼后兌鐵水，防止加入鐵水一般來說是先裝廢鋼后兌鐵水，防止加入鐵水時造成噴濺。時造成噴濺。p 到了爐役后期，或者廢鋼裝入量比較多的轉爐，到了爐役后期，或者廢鋼裝入量比較多的轉爐，可以先兌鐵水，后加廢鋼。可以先兌鐵水

50、，后加廢鋼。2）裝入量）裝入量p 不同噸位的轉爐以及一座轉爐在不同的生產條不同噸位的轉爐以及一座轉爐在不同的生產條件下，都有其不同的合理金屬裝入量。件下，都有其不同的合理金屬裝入量。p 裝入量過小，產量低，熔池淺，氧流易直接沖裝入量過小，產量低，熔池淺，氧流易直接沖擊爐底，造成爐底破壞。裝入量過大擊爐底，造成爐底破壞。裝入量過大,熔池攪熔池攪拌不充分，吹煉時間增加，易造成噴濺。拌不充分，吹煉時間增加，易造成噴濺。0:40:57722 供氧制度供氧制度p 當氧氣射流作用在金屬熔池上時，一部分氧氣當氧氣射流作用在金屬熔池上時，一部分氧氣被金屬液吸收，參與煉鋼反應，來不及反應的被金屬液吸收，參與煉鋼

51、反應，來不及反應的氧氣沿沖擊坑表面產生反射流動，另外由氧氣沿沖擊坑表面產生反射流動，另外由C-O反應產生的反應產生的CO氣體上升排除，使沖擊坑氣體上升排除，使沖擊坑壁面附近的金屬液向上運動，造成沖擊坑四周壁面附近的金屬液向上運動，造成沖擊坑四周的金屬液不斷向沖擊的金屬液不斷向沖擊 坑底部補充，從而產坑底部補充，從而產 生了循環流動。生了循環流動。0:40:5773p 在實際吹煉中，噴頭結構氧氣工作壓力和流量在實際吹煉中，噴頭結構氧氣工作壓力和流量通常保持一定，所以可以通過控制槍位來控制吹通常保持一定，所以可以通過控制槍位來控制吹煉過程向熔池中的供氧和熔池的攪拌。煉過程向熔池中的供氧和熔池的攪拌。p 槍位指噴頭到靜止金屬熔槍位指噴頭到靜止金屬熔 池液面的距離。高槍位指池液面的距離。高槍位指 該距離大，低槍位指該距該距離大，低槍位指該距 離小。離小。p 硬吹是氧槍槍位低或氧壓硬吹是氧槍槍位低或氧壓 高時的供氧方式。高時的供氧方式。p