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1、炼钢基础知识介 绍,工业用钢的分类：,一、按化学成分分类 按钢材的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。1、碳素钢按含碳量多少可分为低碳钢（C%0.25%）、中碳钢（C%=0.25%0.60%）和高碳钢（C%0.6%）三类。2、合金钢按合金元素的含量又可分为低合金钢（合金元素总量10%）三类。二、按冶金质量分类 按钢中所含有害杂质硫、磷的多少，可分为普通钢（S%0.055%，P%0.045%）、优质钢（S%、P%0.040%）和高级优质钢（S%0.030%，P%0.035%）三类。此外，按冶炼时脱氧程度，可将钢分为沸腾钢（脱氧不完全）、镇静钢（脱氧较完全）和半镇静钢三类。,三、按用途分类 按钢的
2、用途可分为结构钢、工具钢、特殊钢三大类。1、结构钢又分为工程构件用钢和机器零件用钢两部分。工程构件用钢包括建筑工程用钢、桥梁工程用钢、船舶工程用钢、车辆工程用钢。机器用钢包括调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、渗碳和渗氮钢、耐磨钢等。这类钢一般属于低、中碳钢和低、中合金钢。2、工具钢分为刃具钢、量具钢、模具钢。主要用于制造各种刃具、模具和量具，这类钢一般属于高碳、高合金钢。3、特殊性能钢分为不锈钢、耐热钢等。这类钢主要用于各种特殊要求的场合，如化学工业用的不锈耐酸钢、核电站用的耐热钢等。四、按金相组织分类 1、按钢退火态的金相组织可分为亚共析钢、共析钢、过共析钢三种。2、按钢正火态的金相组织可分为珠光
3、体钢、贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢等四种。,炼钢的基本任务:,从化学成分来看，钢和生铁都是铁碳合金，并还含有Si、Mn、P、S等元素，由于碳和其他元素含量不同，所形成的组织不同，因而性能也不一样。根据FeC相图，碳含量在0.02182.11之间的铁碳合金为钢；碳含量在2.11以上的铁碳合金是生铁(根据国家标准和国际标准规定以碳含量2为钢和铸铁的分界点)；冶标规定碳含量在0.04以下为工业纯铁。,续上页：,综上所述，炼钢的基本任务包括：脱碳、脱磷、脱硫、脱氧；去除有害气体和夹杂；提高温度；调整成分。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
4、、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。,炼钢的五大制度:,一、装入制度 装入制度就是确定转炉合适的装入量，装入量过大，将导致吹炼过程的严重喷溅，造渣困难，延长冶炼时间，吹损增加，炉衬寿命降低；装入量过少，会导致产量下降，同时熔池变浅，控制不当时炉底受氧气流股的冲击会过早损坏，甚至使炉底烧穿，进而造成漏钢事故；合适的炉容比是确定装入量的关键；炉容比是指转炉新砌完后的容积V（m）和转炉的装入量T（t）两者之间的比值，即炉容比=V/T,炼钢的五大制度:,二、供氧制度 供氧制度就是使氧
5、气流股最合适的供给熔池，创造良好的物理化学反应条件。因此，供氧制度包括合理的喷嘴结构、供氧强度、氧压和枪位操作四部分；一炼钢现使用的是四孔拉瓦尔氧枪，二炼钢使用的是五孔拉瓦尔氧枪；氧气流量Q：是指在单位时间t内向熔池供氧的数量V，即Q=V/t，供氧强度I：单位时间内每吨金属的氧耗量，即I=Q/T 吨金属氧耗量：吹炼一吨金属多需要的氧耗量；供氧时间：受装入制度、吹炼钢种等影响较大，是根据经验确定的；,炼钢的五大制度:,三、造渣制度 造渣制度就是确定合适的造渣方法、渣料的加入量和时间，以及如何加速成渣；炼钢造渣的目的就是去除磷硫、减少喷溅、保护炉衬、减少终点氧；,炼钢的五大制度:,四、温度制度 温
6、度制度主要是指过程温度控制和终点温度控制；过程温度：从温度来源看，铁水的物理热和化学热各占一半，因此转炉对铁水的温度和化学成分必须有一定的要求；终点温度主要根据所炼钢种的凝固温度、合适的浇注温度、以及出钢过程及等待过程的散温情况决定；,炼钢的五大制度:,五、脱氧及合金化制度。氧含量超标，会影响钢坯质量，降低钢的力学、电磁和抗腐蚀性能，加剧钢的“热脆”；脱氧合金化是钢冶炼过程的最后一项操作，也是炼好一炉钢的成败关键之一，如果操作不当造成废品，则前功尽弃；,主要化学反应方程式：,1、碳的氧化按下列反应进行：C+O=CO（主要）C+2O=CO2（C0.05时）2、脱磷反应：磷是易氧化元素，在转炉吹炼
7、前期发生氧化反应：2P+5(FeO)=(P2O5)+5Fe然后再与渣中（CaO）反应，生成稳定化合物。(P2O5)+n(CaO)=(nCaOP2O5)冶炼中磷的氧化去除反应为；2P+5(FeO)+n(CaO)=(nCaOP2O5)+5Fe式中n一般为4。炉渣中（FeO）和（CaO）越多，则越有利于磷的去除。（80）,续上页：,3、吹炼过程脱硫：硫使钢材产生热脆性，脱硫反应表示如下：FeS+（CaO）=(CaS)+(FeO)渣中（CaO）含量高，（FeO）含量低，有利于脱硫反应进行。但在氧气转炉炼钢中，由于熔池供氧，使炉内呈氧化气氛，故渣中（FeO）含量不低，因而使转炉的脱硫能力受到限制（40）
8、。,【冶炼过程各种元素变化情况】,转炉冶炼三阶段：,根据一炉钢冶炼过程炉内成分的变化情况，通常把冶炼过程分为三个阶段：（1）吹炼前期 吹炼初期由于铁水温度不高，S i、Mn的氧化速度比C快，开吹24min时，Si、Mn已基本上被氧化。同时，铁也被氧化形成FeO进入渣中，石灰逐渐熔解，使P也氧化进入炉渣中。Si、Mn、P、Fe的氧化放出大量热，使熔池迅速升温。吹炼初期炉口出现黄褐色的烟尘，随后燃烧成火焰，这是由于带出的铁尘和小铁珠在空气中燃烧而形成。开吹时，由于渣料未熔化，氧气射流直接冲击在金属液面上，产生的冲击噪声较刺耳，随着渣料熔化，炉渣乳化形成，而噪声变得温和。吹炼前期的任务是化好渣、早化
9、渣，以利 磷和硫的去除；同时也要注意造渣，以减少炉渣对炉衬材料的侵蚀。,（2）吹炼中期 铁水中S i、Mn氧化后，熔池温度升高，炉渣也基本化好，C的氧化速度加快。此时从炉口冒出的浓烟急剧增多，火焰变大，亮度也提高；同时炉渣起泡，炉口有小渣块溅出，这标志着反应进入吹炼中期。吹炼中期是碳氧反应剧烈时期，此间供入熔池中的氧气几乎100与碳发生反应，使脱碳速度达到最大。由于碳氧剧烈反应，使炉温升高，渣中FeO含量降低，磷和锰在渣一金间分配发生变化，产生回磷和回锰现象。但此间由于高温、低FeO、高CaO存在，使脱S反应得以大量进行。同时，由于熔池温度升高使废钢大量熔化。吹炼中期的任务是脱碳和去硫，因此应
10、控制好供氧和底气搅拌，防止炉渣返干和喷溅的发生。,（3）吹炼后期，铁水中碳含量低，脱碳速度减小，从炉口排出的火焰逐渐收缩，透明度增加。这时吹入熔池中的氧气使部分铁氧化，使渣中（FeO）和钢水中O 含量增加。同时，温度达到出钢要求，钢水中磷、硫得以去除。吹炼后期要做好终点控制，保证温度、C、P、S含量合乎出钢要求。此外还要根据所炼钢种要求，控制好炉渣氧化性，使钢水中氧含量合适，以保证钢的质量。对于复吹转炉，则应增大底吹供气流量，以均匀成分、温度、去除夹杂。若终点控制失误，则要补加渣料和补吹。,炼钢主要原料,1.1 主原料氧气顶吹转炉炼钢用主原料为铁水和废钢。1.1.1 铁水铁水一般占转炉装入量的
11、70100。铁水的物理热与化学热是氧气顶吹转炉炼钢的基本热源。因此，对入炉铁水温度和化学成分必须有一定要求。1.1.1.1 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。我国规定，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
12、带来不利影响。,1.1.1.2 铁水的化学成分氧气顶吹转炉能够将各种成分的铁水冶炼成钢，但铁水中各元素的含量适当和稳定，才能保证转炉的正常冶炼和获得良好的技术经济指标，因此力求提供成分适当并稳定的铁水。A 硅(Si)硅是炼钢过程的重要发热元素之一，硅含量高，热来源增多，能够提高废钢比。有关资料认为，铁水中si每增加0.1，废钢比可提高1.3。铁水硅含量视具体情况而定。例如美国，由于废钢资源多，所以大多数厂家使用的铁水si=0.801.05。Si氧化生成的SiO2是炉渣的主要酸性成分。因此铁水硅含量是石灰消耗量的决定因素。目前我国的废钢资源有限，铁水中si=0.500.80为宜。通常大、中型转炉
13、用铁水硅含量可以偏下限；而对于热量不富余的小型转炉用铁水硅含量可偏上限。过高的硅含量，会给冶炼带来不良后果，主要有以下几个方面：,(1)增加渣料消耗，渣量大。铁水中Si每增加0.1，每吨铁水就需多加6kg左右的石灰。有人做过统计，若铁水si=0.550.65时，渣量约占装入量的12；如果铁水中si=0.951.05时，渣量则为15。过大的渣量容易引起喷溅，随喷溅带走热量，并加大金属损失。对去除S、P也不利。(2)加剧对炉衬的冲蚀。据有的厂家统计，当铁水Si0.8%时，炉龄有下降的趋势。(3)降低成渣速度，并使吹损增加。初期渣中SiO2超过一定数值时，影响石灰的渣化，从而影响着成渣速度，也就影响
14、着P、S的脱除，延长了冶炼时间，使铁水吹损加大，也使氧气消耗增加。此外，对含V、Ti铁水提取钒时，为了得到高品位的钒渣，要求铁水硅含量要低些。,B 锰(Mn)锰是弱发热元素，铁水中锰氧化后形成的MnO能有效地促进石灰溶解，加快成渣，减少助熔剂的用量和炉衬侵蚀；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。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。因而目前对转炉用铁水锰含量的要求仍存在着争议，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。实践证明铁水中Mn/Si的比值为0.81.00时对转炉的冶炼操作
15、控制最为有利。当前使用较多的为低锰铁水，一般铁水中Mn=0.200.40。,C 磷(P)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，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，根据磷含量的多少铁水可以分为如下三类：P1.50 高磷铁水。氧气顶吹转炉的脱磷效率在8595，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。吹炼低磷铁水，转炉可采用单渣操作，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渣，或采用喷吹石灰粉工艺。如使用P1.50的铁水炼钢时，炉渣可以用作磷肥。为了均衡转炉操作，便于自动控
16、制，应采取炉外铁水预处理脱磷，达到精料要求。国外对铁水预处理脱磷的研究非常活跃，尤其日本比较突出，其五大钢铁公司的铁水在入转炉前都进行了脱Si、脱P、脱S的三脱处理。另外，对少数钢种，如高磷薄板钢、易切钢、炮弹钢等，还必须配加合金元素磷，以达到钢种规格的要求。,D 硫(S)除了含硫易切钢(要求S=0.080.30)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3540。近些年来，由于低硫s0.01的优质钢需求量急剧增长，因此用于转炉炼钢的铁水要求s0.020，有的要求甚至还更低些。这种铁水很少，为此必须
17、进行预处理，降低入炉铁水硫含量。1.1.1.3 铁水除渣铁水带来的高炉渣中SiO2含量较高，若随铁水进入转炉会导致石灰消耗量增多，渣量增大，喷溅加剧，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0.50。,一、炼钢工艺概述,铁水,混铁炉,转炉,精炼炉,连铸,钢坯,二炼钢工艺概述,铁水,倒罐间,转炉,精炼炉,连铸,钢坯,RH炉,一、炼钢工艺概述,铁水,混铁炉,转炉,精炼炉,连铸,钢坯,火车从炼铁厂运送铁水到炼钢厂,一、炼钢工艺概述,铁水,混铁炉,转炉,精炼炉,连铸,钢坯,行车吊铁水罐进入混铁炉,一、炼钢工艺概述,铁水,混铁炉,转炉,精炼炉,连铸,钢坯,行车
18、吊铁水罐进入混铁炉,一、炼钢工艺概述,铁水,混铁炉,转炉,精炼炉,连铸,钢坯,混铁炉出铁水准备入转炉,一、炼钢工艺概述,铁水,混铁炉,转炉,精炼炉,连铸,钢坯,转炉加入废钢、铁块等,一、炼钢工艺概述,铁水,混铁炉,转炉,精炼炉,连铸,钢坯,铁水兑入转炉入转炉,一、炼钢工艺概述,铁水,混铁炉,转炉,精炼炉,连铸,钢坯,转炉一次除尘工艺简图,一、炼钢工艺概述,铁水,混铁炉,转炉,精炼炉,连铸,钢坯,转炉出钢和吹氩站处理,一、炼钢工艺概述,铁水,混铁炉,转炉,精炼炉,连铸,钢坯,精炼炉冶炼,一、炼钢工艺概述,铁水,混铁炉,转炉,精炼炉,连铸,钢坯,钢水由行车吊至连铸工序、连铸工序浇铸,一、炼钢工艺概
19、述,铁水,混铁炉,转炉,精炼炉,连铸,钢坯,钢水由浇铸工序变为钢坯,1#皮带更换周期：2年 2#皮带更换周期：1年3#皮带更换周期：3年(皮带更换时间约8小时)老炉区高位料仓石灰供料为石灰窑3#、4#皮带直接供料，3#、4#皮带的使用寿命在3年左右，上述皮带检修时间均约8小时。,一炼钢上料系统示意图,二炼钢上料系统示意图,二炼钢上料系统示意图,高位料仓（43米）,转炉合金料仓（18米）,精炼料仓：,另外，皮带更换周期为2年（突发情况除外），每次皮带检修不低于8小时。,地下料仓,一炼钢钢坯管理现场区域平面图,备注：1、现场2-6#垛位按照要求，可以存放2900t钢坯，高度25层4米。2、1#垛位由于受到4#线台架高度和垛位下水管的限制。原则上存放钢坯不超过1500t。3、1#机临时垛位可以存放1#机钢坯60-80t。,旋流井,二炼钢钢坯垛位示意图,1H型钢用Q345B、Q235B允许混浇，混浇部分判Q235B。2.可连浇的钢种包括但不限于以上钢种，列表以外钢种或其他牌号品种钢的连浇需经技术中心认可后执行。,长材连浇钢种及改判参考表,板材连浇钢种及改判参考表,注：可连浇的钢种包括但不限于以上钢种，列表以外钢种或其他牌号品种钢的连浇需经技术中心认可后执行。,
