钢铁冶金概论课件

冶金概論1第一部分:緒論1.1冶金的基本概念1.2冶金的相關學科1.3冶金工業發展史1.4現代冶金過程1.5鋼鐵產品及副產品1.6鋼鐵資源與能耗1.7冶金中的耐火材料1.8鋼鐵工業發展現狀1.9環保、迴圈經濟與鋼鐵可持續發展21.1冶金的基本概念1)冶金的概念：

冶金是研究如何經濟地從礦石或其他原料中提取金屬或金屬化合物，並採用各種加工方法製成具有一定性能的金屬材料的科學。32）冶金分類

提取冶金：

物理冶金：4研究提取金屬，存在化學反應研究金屬材料成型過程1.2冶金學的支撐學科5冶金學(理論基礎)物理學流體力學化學物理化學(提供技術材料及研究課題)電子技術電腦技術1.3冶金工業發展歷史人類社會發展史：原始社會→奴隸社會→封建社會→資本主義社會

6人類使用材料的歷史：石器→青銅器→鐵器→工業化(鋼鐵)→資訊社會(多種新材料)中國冶金的輝煌歷史71.4現代冶金過程—冶煉過程8現代冶金過程—軋鋼過程91.5鋼鐵產品及副產品1)鋼鐵冶煉產品10（1）生鐵：鐵與C、Si、Mn、P、S組成的合金，主要由高爐生產煉鋼生鐵[Si]≤1.25%鑄造生鐵1.25%≤[Si]≤4.25%11（2）鋼：含[C]≤2%，並含有其他元素的Fe-C合金按冶煉方法分：去氧程度：沸騰鋼、鎮靜鋼、半鎮靜鋼按化學成分分：碳素鋼：低、中、高碳合金鋼：低、中、高合金按品質分：按用途分：普通碳素鋼優質碳素鋼高級優質鋼結構鋼工具鋼特殊性能鋼冶煉設備：轉爐鋼、電爐鋼12（3）鐵合金：鐵與一種或幾種元素組成的中間合金，用於煉鋼去氧及合金化

(1)爐渣

爐料冶煉過程中不能進到金屬中的S-化物,O-化物等形成的熔融體,主要成分:

CaO,MgO,SiO2,Al2O3,MnO,FeO,P2O5,CaS

等。爐渣分類：13由冶煉方法不同分為：高爐渣和煉鋼渣按化學成分不同分為：鹼性渣和酸性渣2)鋼鐵副產品爐渣的用途：

（高爐渣）水泥、隔熱材料、填料；（轉爐渣）燒結、煉鐵、水泥、築路、富集提取稀有金屬

(2)煤氣：焦爐煤氣、高爐煤氣、轉爐煤氣14CO(5~7%)+H2(50~60%)+CO2(2~5%)+N2(5~10%)+CH4(20~30%)發熱量15000~19000kJ/Nm3CO(26~30%)+H2(1~3%)+CO2(10~14%)+N2(56~58%)+CH4(0.2~0.60%)發熱量3300~4200kJ/Nm3CO(50~70%)+H2(0.5~2.0%)+CO2(14~15%)+N2(10~20%)發熱量7500~11000kJ/Nm31.6鋼鐵資源與能耗1）我國主要自然資源現狀15我國的四類基本資源中，耕地、淡水人均佔有量只分別相當於世界平均水準的1/3和1/4，森林和草地只分別相當於世界平均水準的1/7和1/3；能源資源中，煤炭、石油和天然氣的人均探明儲量分別只有世界平均水準的1/2、1/10和1/20。礦產資源人均佔有量只有世界平均水準的58%，排世界第53位;

在13種主要金屬原料的地區分佈前五位排名上，我國除錫（占14.8%）和鉬（占6.0%）外，其餘都榜上無名。162）我國主要自然資源使用現狀

我國是資源和能源利用率較低的國家之一。我國最終產品量僅占原料投入量的20%——30%，60%以上的原料變成了廢棄物，資源回收率比世界平均水準低20%。173）我國能源使用情況

據資料統計,我國的能源開採回收率只有32%,能源加工、轉換和儲存的效率為70.3%,終端能源利用率平均為42%,這表示所生產能源中得到利用的只占29%。184）我國單位產值能耗

據資料統計，我國每百萬美元的單位產值能耗為1172噸油當量，遠高於日本（162）、德國（229）、英國（292）和美國（384）等發達國家的數值，也遠高於世界平均水準（397）。19

每萬元GDP的能耗從1980年的7.98噸標煤降低到2002年的2.63噸標煤,減少了近2/3;每噸標煤所創造的GDP從1980年的2335元提高到2000年的6880元。20噸標煤創造產值（元）每萬元GDP能耗（噸標煤）5）我國能源消耗增長率

近三十年，我國GDP年平均增長率為9.5%，而相應的能源消耗增長率僅為4.2%,不到GDP年平均增長率的一半（44%）。

216）鋼鐵工業能源消耗比例

鋼鐵工業是能源和資源密集型產業,例如能源消耗約占世界總能耗的10%。我國鋼鐵工業在上世紀七十年代時占全國總能耗的13%—14%，從八十年代起有所降低，但也在10%以上。227）鋼鐵工業在降低能耗方面的成績

近20年來鋼鐵工業在降低資源消耗和環境負荷方面已作出很大努力並取得顯著的成績，大幅降低了噸鋼綜合能耗和大中型企業噸鋼可比能耗。23

例如噸鋼綜合能耗從1980年的2040公斤標煤降低到1999年的1083公斤標煤，大中型企業噸鋼可比能耗從1980年的1285公斤標煤降低到1999年的833.0公斤標煤。24噸鋼可比能耗（公斤標煤）噸鋼綜合能耗（公斤標煤）1.7

耐火材料1）什麼是耐火材料2）鋼鐵冶金過程為什麼要使用耐火材料25耐火材料是耐火度不低於1580℃的材料，一般是指主要由無機非金屬材料構成的材料和製品。耐火度是指材料在高溫作用下達到特定軟化程度的溫度，它標誌材料抵抗高溫作用的性能。鋼鐵冶金過程大多是高溫反應，冶煉新技術的發展依賴優質高效耐火材料的開發；此外，耐火材料在節能方面起到重要作用。（電極的噴塗料）3）耐火材料的種類26化學特性耐火度製造工藝及形態酸性（如：SiO2質）中性（如：C質、Al2O3、Cr2O3質）鹼性（以CaO、MgO為主）普通1580~1770℃

高級1770~2000℃特殊＞2000℃定型（燒成、不燒成等）不定型（耐火泥漿、塗層材料等）分類：抵抗高溫熱負荷作用，不軟化，不熔融；（高耐火度）體積不收縮、僅有均勻膨脹（體積穩定性）；抵抗高溫熱負荷和重負荷共同作用，不喪失強度，不發生蠕變和坍塌（抗蠕變性）；抵抗溫度急劇變化或受熱不均影響，不開裂，不剝落（耐熱震性）；抵抗化學侵蝕，不變質，不蝕損（抗渣性）；抵抗火焰和爐料、爐塵的沖刷、撞擊和磨損（常溫、高溫的耐磨性）抵抗高溫真空作業和氣氛變動的影響，不揮發，不損壞（化學穩定性）274）耐火材料的基本要求5）耐火材料的生產工藝過程28結合劑添加劑原料包裝不定型耐材焦油結合熱處理成型乾燥燒成燒成磚混合粉碎配料混練添加劑不燒成磚配料混料電熔鑄造冷卻加工熔鑄磚1.8鋼鐵工業發展現狀1）目前鋼鐵材料的無法替代性；2）世界主要產鋼國家過去百年(1901-2000)的發展情況；3）中國目前是世界第一產鋼大國；4）中國鋼鐵工業技術裝備已躋身世界先進水準29301）鋼鐵仍然是不可替代的功能性、結構性基礎性材料∵①生產能力、效率、資源的優勢

②性能價格比優勢∴不可完全替代

世界主要產鋼國家過去100年

(1901~2000)的發展情況31

國家專案世界美國蘇聯（獨聯體）日本德國中國1．100年鋼產量（億噸）335.3570.955.938.3423.7619.482．鋼產量達到1億噸（年數）>554128(1.3~1.6億噸18年)26>0.4億噸31年5中國目前是世界第一產鋼大國324.1878億噸1.2579億噸2.201億噸中國鋼鐵工業技術裝備已躋身

世界先進水準高爐：大型化、長壽化、大噴煤、利用係數轉爐：生產效率、爐齡、負能煉鋼連鑄：高效化、緊湊化軋鋼：全自動連軋自控：檢測、智能化

33

1.9環保、迴圈經濟與鋼鐵工業

的可持續發展34

進入新世紀後人類社會發展發展呈現知識型經濟和迴圈型經濟兩大趨勢。知識型經濟要求加強經濟過程中智力資源對物質資源的替代，實現經濟活動的知識化轉向；迴圈型經濟要求以環境友好的方式利用自然資源和環境容量，實現經濟活動的生態化轉向。1)工業化進程對環境和生態造成的負面影響2)環保投資與效果3)中國鋼鐵工業實施迴圈經濟的戰略構想4)未來鋼鐵工業的原料結構與能源結構5)利用貧礦資源的全新工藝路線351)工業化進程中對環境和生態造成的負面影響

在過去的一個世紀，全球眾多國家因經濟高速增長帶來的嚴重污染和生態破壞，導致了一系列震驚世界的環境公害事件。這在很大程度上是由於當今世界上的能源體系所造成的。當前大量消耗的化石類能源均為碳氫化合物，使用後釋放出大量的溫室氣體——CO2以及SO2、NOX等有害氣體，還有粉塵等影響環境品質的物質。世界人口的急劇增長、工業膨脹發展、森林過度砍伐、常規能源無節制使用等因素都對環境生態系統構成嚴重威脅。361)工業化進程中對環境和生態造成的負面影響

每天向空氣排放的CO2有1750萬噸；每天的地球表土損失為6480萬噸；每天沙漠化的土地有100多平方公里；僅占地球水源6%的淡水每天都在遭受污染；每天有140個物種遭滅絕；…………37

長期以來，鋼鐵工業一直作為能耗和污染大戶受到批評，據報導，鋼鐵工業的固體粉塵、二氧化硫和煙塵排放分別列行業第二、第三和第四位，其中粉塵排放約占工業總排放量的五分之一。38工業化進程中對環境和生態造成的負面影響

七五——十五計畫期間我國環保費用占GDP的0.69%——1.3%,環保產業“十五”投資達到7000億元人民幣，雖然與發達國家相比在總量和比例上都是較低的(例如美國1990年環保費用為1200億美元，占GDP2.8%),但已成為政府和企業的承重負擔，而且治理效果也不盡人意，說明走“末端治理”的道路,雖然化費了很大的代價，卻未能收到理想的效果。

392)環保投資與效果

金屬材料的發現開創了人類物質文明的新紀元，幾千年來大規模的應用又加速了人類社會發展的歷史進程，金屬材料和其他材料一起構成了人類社會的四大支柱之一。但是隨著地球表殼資源的日益貧化，金屬礦產資源已迅速枯竭。據專家估計，地球上金屬礦產的開採只能維持100至300年，其中，鐵只能開採100——160年，而鈦、銅、銀的開採將不足50年。

403)中國鋼鐵工業實施迴圈經濟的戰略構想中國已探明鐵礦儲量

我國的礦產資源相對不足，已探明鐵礦總儲量僅530億噸左右，按目前的生產規模只可穩定供應約20年。除了資源問題以外，環境生態保護也日益向鋼鐵材料的生產提出更高要求。41鋼鐵材料在歷史和未來的地位

儘管蓬勃發展的各種新型材料將會在很多領域逐漸取代傳統材料，但由於其高性價比和高迴圈使用率，鋼鐵材料不僅是迄今人類文明發展的“鋼筋鐵骨”，在未來人類社會的材料使用中還必將長期佔據重要的地位。當然，其原料和能源結構以及生產形式也必然會發生根本的變化。42

大量消耗天然資源，大量排放爐渣、廢熱和廢氣的傳統的鋼鐵材料生產方式必將逐步被取代。原材料和能源充分迴圈利用、高效率、低排放甚至零排放的新型生產方式應得到發展和推廣。這種生產方式的細節尚不十分清晰，但從迴圈經濟的要求和技術積累的層面分析，應該包含以廢鋼迴圈為主的原料結構和以氫能源為主體的能源結構，包含對排氣、廢水和廢渣的回收和綜合利用,以此從根本上保證可持續發展的需要。

434)未來鋼鐵工業的原料與能源結構—高效低排放的新型生產方式未來鋼鐵工業實施迴圈構想

44構想的物質基礎：

具有最高的迴圈使用率的鋼鐵材料

目前世界上年產8億噸左右的粗鋼中，有近40%來自廢鋼的回爐熔煉。廢鋼的迴圈，有利於人類社會的可持續發展，而且最終將成為地球上鋼鐵材料唯一的原料來源。45具有最高的迴圈使用率的鋼鐵材料

與其它人工材料如玻璃、紙張、塑膠等相比，鋼鐵材料具有最高的迴圈使用率。

46迴圈存在的兩大難題47有害雜質在廢鋼迴圈中富集的難題

有害雜質在迴圈中的富集是廢鋼完全迴圈利用的一大障礙。估計目前每年無法再利用的廢鋼約占廢鋼總量的7%，到2015年，其累計量將達到2億噸。將來隨著廢鋼迴圈次數的累加和社會需求對鋼鐵產品的品質要求的進一步提高，對鋼鐵產品中殘存元素含量的限制也將會越來越嚴格，而在現代技術條件下無法回收利用的廢鋼數量還會急劇增長。因此，以普通廢鋼為原料生產高純淨鋼將是未來必須解決的難題。

48用普通廢鋼生產高純淨鋼的難題

為了解決以普通廢鋼為原料生產高純淨鋼的難題。近年來已有不少針對鋼液中脫除銅、錫、砷、銻、鉍等殘存元素的技術研究。幾年前上海大學提出渣化還原、逆向提取的技術思路並正在對這一問題作了初步的研究和探討。

49渣化還原法工藝流程的示意圖

50以普通廢鋼為原料生產

高純淨鋼的需求

在某些鋼鐵產量已達平衡、廢鋼資源充裕的發達國家，以普通廢鋼為原料生產高純淨鋼的需求已初見端倪。在中國，由於歷來的高鐵鋼比和廢鋼資源不足，目前似乎還未感覺到這種迫切性。但是，近年來鋼鐵產量異乎尋常的快速擴張和進口廢鋼量的增長，再考慮到我國鋼材消費強度必然要降低的趨勢，鋼鐵生產和消費平衡的到來很可能會比預期的要早。51化石燃料在一次能源

中的使用比例將受到限制

在傳統的以礦石為原料的煉鋼流程中，碳是主要的還原劑，同時，煤炭在不少國家和地區也超過石油、天然氣和電力成為鋼鐵生產過程中主要的能源。本世紀後期世界各國將面臨石油資源枯竭的問題，煤炭資源雖然能維持更長的時間，但是由於溫室氣體排放問題已經受到全球的關注，因此限制化石燃料在一次能源中的使用比例是勢在必行的。

52氫取代碳作為還原劑的

綠色冶金方向

氫作為理想的未來能源日益引起重視，與天然氣、煤和石油不同,氫燃燒時高效、清潔，僅產生水蒸氣而不會產生污染物或溫室氣體。可以展望以氫取代碳作為還原劑的綠色冶金方向。53氫的經濟、安全和有效利用

為使人類能應用氫這一高效、清潔的能源，科學家們正在做不懈的努力，以便利用太陽能、水能、風能、核能等能源制氫，氫的經濟、安全和有效利用問題也引起強烈的關注，“氫經濟”的概念呼之欲出。在未來，當解決了利用再生能源大量生產和儲存廉價氫源的問題時，則其廣泛應用將成為可能。

54能量和物質的迴圈利用和回收

按照迴圈經濟中企業內部迴圈、生產之間迴圈、社會整體迴圈、物質能量迴圈四大循環和資源的節約（Reduce）、回收(Recycle)和再利用(Reuse)的三大原則，在未來鋼鐵生產流程中各種能量和物質的迴圈利用和回收以及與上下游產業的交融是鋼鐵工業實施迴圈經濟戰略的重要課題題。555).利用貧礦資源的全新工藝路線

由於經濟性原因，傳統的鋼鐵生產流程適合於使用富礦作為原料。作為未來以廢鋼為主的原料結構的補充，還需要採用全新的工藝利用地球上的貧礦資源來補償金屬迴圈中的損耗。

56①地球上的貧礦資源

地球上的貧礦資源佔有不小的比例，例如我國的鐵礦資源中貧礦占97.8%，此外還存在著多組元共生和嵌布粒度細等缺點，目前我國堆積鐵尾礦已超過5億立方米，許多有價金屬殘留於尾礦和棄渣中。

57②鐵礦的單體分離技術

鐵礦嵌布粒度在1-10μm範圍內，如果將鐵礦破碎到該粒徑範圍，則通過合適的選分技術可實現鐵礦和脈石的完全分離，獲得純淨的鐵礦。從目前的破碎技術來看，用電-磁-機械力協同作用磨礦可實現鐵礦的單體分離。58③低溫氫還原鐵礦微粉—多物理場下成型工藝流程的設想

為此有人提出低溫氫還原鐵礦微粉—多物理場下成型工藝流程的設想。採用高能破碎，鐵礦經過電-磁-機械力的協同作用破碎到1-10μm，實現鐵礦單體分離，通過選分後獲得純淨的鐵礦微粉，加入到低溫還原反應器還原。

59④多種物理場下的成型

該金屬微粉經過脫氫處理後，在多種物理場的作用下高速成型。生產常規的管、線板材；也可直接製成大型的金屬結構件（如螺旋槳等）。採用低溫還原，固態成型，完全避免了凝固過程中產生的成分和結構的偏析。60低溫氫還原鐵礦微粉—多物理場下成型流程示意圖

61

這種反應和成型工藝方法完全不同於以高溫多相反應為特徵的近代鋼鐵冶金工藝路線,使產品接近於最終用途，是最佳性能的製備方法。也會從根本上改變現行的以大規模、高能耗、高污染為特點的生產模式。有利於環境保護，有利於資源的充分利用，也有利於使產品接近於最終用途和最佳性能，符合綠色工業和可持續發展所提出的要求。62冶金概論

------電爐煉鋼63主要內容一電弧爐發展概況二電弧爐車間生產模擬三電弧爐生產工藝冶煉基本原理電爐煉鋼設備64一電弧爐發展概況1.電爐發展概況652.直流電爐的發展1.電爐發展概況

電弧爐煉鋼至今有百年歷史，最先使用的電弧爐為直流電弧爐，由於爐容的擴大，當時很難提供大功率整流電源，因此出現了三相交流電弧爐，並長期佔據主導地位。主要用於高合金鋼和特殊鋼，由於速度慢、能耗低，上世紀60年代後，首先採用吹氧代替礦石，使之可以利用廢鋼較低成本的生產線材、棒材用鋼。

66

隨著超高功及二次精煉、連鑄技術的發展，至上世紀90年代，冶煉週期縮短至1h以下，電耗＜410KWh/t，電極消耗2.0kg左右，使“短流程”可與“長流程”相抗衡。並逐步開發了直流電弧爐技術，截止目前，大型直流電弧爐已成為短流程的主體設備。2.直流電爐的發展交流電弧爐的缺點：1）穩定性差、噪音大、功率因素低、引起電網閃爍；2）三相負荷不均勻，形成熱點，造成耐火材料損失嚴重。因此，隨著大功率閘管技術發展，重新開始直流電弧爐的研究。672.直流電爐的發展交流電弧爐的缺點：1）穩定性差、噪音大、功率因素低、引起電網閃爍；2）三相負荷不均勻，形成熱點，造成耐火材料損失嚴重。因此，隨著大功率閘管技術發展，重新開始直流電弧爐的研究。68第一階段：實驗直流電弧爐的建造（70~80年代）；第二階段：中小型電弧爐的建造（80年代中期）；第三階段：大型工業支流電弧爐的建造（90年代）直流電弧爐的優點：1）對電網衝擊小，無需動態補充裝置；2）石墨電極消耗低，是交流的1/2；3）冶煉週期短，熔化時間短10~20%，電耗低50%；4）耐材與金屬消耗低，環境污染小，投資回收週期短。二電弧爐車間生產模擬（設備巡視）69電弧爐車間生產模擬（生產模擬）70三電弧爐生產工藝71裝料制度供電制度造渣制度供氧制度偏心底出鋼電弧爐冶煉中的各項操作制度裝料制度爐料種類返回料、廢鋼、生鐵、直接還原鐵、造渣材料等。廢鋼準備分類管理,化學成分為已知,大塊需切割。布料順序輕料→重廢鋼→中型廢鋼→輕型廢鋼,另需配入一定的增碳劑(爐料的最下部),防止碳在熔化中氧化。裝料次數與方式以廢鋼隊比重確定裝料次數,由爐頂裝入。72供電制度目的:獲得高的熔化速率、低物耗、低能耗。供電方式：低檔供電—對應起弧階段，採用低檔位電壓；高檔供電—對應“穿井”，採用長電弧大電流；中檔供電—對應熔清，用中級電壓，減少輸入功率至出鋼。73造渣制度造渣材料：石灰、螢石、白雲石、火磚塊、氧化鐵皮；造渣制度：為保護爐襯和去P，採用提前造渣，起弧後加石灰，形成熔池後調整；泡沫渣操作：通過吹O2噴C生成大量CO2實現，可降低噪音，減輕侵蝕，降低電極消耗；流渣操作：為最大限度脫P，將富P氧化渣排出，爐子向出渣方向傾動。74供氧制度目的:

熔化期供氧切割爐料、助熔、化渣，氧化精煉期脫C、升溫、攪拌熔池；方式：自耗氧槍、水冷C-O噴槍、爐門供氧；制度：自耗氧槍流量4000~5000Nm3/h，壓力10-12bar，C-O噴槍流量6000~8000Nm3/h，壓力12bar75偏心底出鋼目的：實現無渣出鋼，加速下爐料熔化，為早期脫P創造條件，保護耐材；操作：留鋼10~15%和全部氧化渣；合金化：出鋼時鋼包中預合金化，精調在LF內完成。76四冶煉基本原理77二次燃燒脫磷脫碳脫碳礦石脫C：在鋼液溫度高於1480~1520℃時利用礦石脫C的反應為（Fe2O3）+[Fe]=3（FeO）（FeO）+[C]=[Fe]+{CO}吹氧脫C：直接脫C反應2[C]+{O2}=2{CO}間接脫C反應2Fe+{O2}=2（FeO）（FeO）=[O]+Fe[C]+[O]={CO}78脫磷鹼性渣脫P反應：2[P]+5[O]+3（CaO）=（3CaO.P2O5）脫P條件：高鹼度、高氧化性、低溫和大渣量。79二次燃燒概念:

爐氣中含有CO、H2、CH4等氣體，通過熔池上方氧槍向爐氣中提供過量的氧，CO在爐內燃燒成CO2，將化學能轉變為熱能；機理：2CO+O2=2CO2方式：使用水冷PC槍完成；影響因素：充足的O2供應、低爐氣溫度、一定限度燃燒，防止電極過氧化，可通過O2流量線上控制實現。80五電爐煉鋼設備811.供電系統2.機械設備3.除塵系統4.加料系統5.供氧設備1.供電系統82⑴整流變壓器⑵整流器⑶電抗器⑷電極夾持器⑸底電極⑴整流變壓器結構：芯式和殼式兩種；特點：二次電流大，較寬的二次電壓調節範圍，連續的滿負荷電流；電壓調節：變壓器二次電流大幅度調節時需借助感應器完成。83⑵整流器結構：大型直流爐採用12脈動的雙橋式整流電路，整流元件為晶閘管；要求：足夠的高溫機械強度；滿足高速、大範圍控制；晶閘管與電極升降協調性好；對高電壓有保護與絕緣。84⑶電抗器作用：當電弧爐發生短路時，將短路電流限制在整流器可以接受的範圍內，減輕電弧負載波動；數量：每6個脈衝整流單元配置一台數百微亨的直流電抗器。85⑷電極夾持器作用：裝卡石墨電極的裝置；結構：前夾頭、後夾頭、推杆機構、氣動壓緊裝置組成；動作：電極鬆開是通過汽缸驅動推杆將後夾頭後移鬆開電極，汽缸排壓，電極加緊。86⑸底電極

水冷金屬棒型底電極通常採用3根直徑為200~250mm銅鋼複合結構，上部為鋼棒，下部為水冷銅棒。872.機械設備88⑴爐體⑵爐體傾動裝置⑶爐蓋⑷電極升降裝置⑴爐體爐殼：鋼板結構件,分段式,圓桶形.上部水冷爐壁,下部圓柱和平底焊接結構;內襯為耐火材料,爐底450~600mm鎂磚永久層,鎂砂打結工作層;爐門：開在爐殼前方,一組水冷鋼管組成,電機帶動鏈條實現爐門開關;偏心底機構：在爐殼後方,由平板閥和彈簧壓緊裝置組成;平板閥通過液壓將彈簧壓緊而打開,反之關閉;小爐底：是直流爐爐底電極固定專用設備,由水冷鋼棒底電極及其聯接部件、耐材、底部法蘭組成.89⑵爐體傾動裝置

在爐底兩側設置一對圓弧軌道，通過液壓裝置驅動爐體傾動；加料冶煉時靠機械設備維持爐子在水準位置；出鋼和流渣時實現爐體傾動。90⑶爐蓋水冷爐蓋：用於關閉電爐，由鋼結構框架和管式冷卻盤組成；爐蓋提升：通過四點連接件與提升爐蓋的懸臂梁相連，通過電動卷揚或液壓缸帶動連杆機構提升盧蓋。91⑷電極升降裝置

由支撐橫臂的立柱、導向裝置、電極升降液壓缸、鎖定裝置組成。控制電極升降是由電極升降調節系統的比例閥調節，從而控制冶煉電流。923.除塵系統93⑴強制冷卻器⑵布袋除塵器⑶重力除塵器⑴強制冷卻器作用：將第二孔除塵的高溫爐氣高速自然風冷卻；組成：進氣孔、風機、熱交換器、出氣孔；冷卻控制：根據進入冷卻器煙氣溫度自動控制吹風機開啟台數。94⑵布袋除塵器組成：布袋房、集塵倉、進出氣孔、反清倉管組成；工作原理：含塵氣體經集塵倉後通過聯合管板進過濾布袋。粉塵和氣體通過濾袋分離，淨化氣體經氣孔排出，再關閉進氣孔，打開反吹風閥門，使粉塵進入集塵倉。95⑶重力除塵器效率：可去除粒徑＞30μ的大顆粒灰塵，效率80%，出口含塵2~10g/m3；工作原理：粉塵隨高速氣體進入集塵器，管徑變大，氣流速度降低，粉塵彙集於集塵器底部，淨化氣體從上部排出。964.加料系統97⑴裝料罐⑵高位料倉⑴裝料罐作用：用於將從廢鋼坑裝入的廢鋼吊裝入電弧爐；結構與操作：鋼板焊接成圓桶形，以蛤式最廣泛。料罐無料和開門鋼繩放鬆時底門自行關閉。料罐靠爐料重量將底門自動關閉，開門鋼繩拉動後底門打開。98⑵高位料倉

電爐及其爐後處理的輔助材料主要由地下受料倉、皮帶運輸機、爐頂料倉及其振動給料機、稱量鬥、投料斗組成。爐頂料倉20~25個,裝入CaO、CaF2、C等。上料通過液位計發出指令由地下料倉輸送。995.供氧設備100⑴自耗式氧槍⑵水冷碳氧噴槍⑴自耗式氧槍用途：熔化初期用於切割費鋼，為使用水冷碳氧槍造泡沫渣創造條件；組成：一個旋轉橫臂、二根氧槍的給進裝置、一個氣動控制櫃、一個電動機、軟管和軟管捲筒。工作原理：由PLC控制，支撐柱旋轉由電動機驅動。槍桿的給進通過直線傳動補償損耗，槍桿由加緊裝置加緊，可進入或退出。給進裝置的水準和垂直活動範圍為整個爐門。供氧管線由軟管捲筒、軟管與相關的強管通過快速接頭連接。101⑵水冷碳氧噴槍功能：水冷碳氧噴槍的功能是自耗式氧槍打通從爐門到電極的通道後，水冷碳氧噴槍通過爐門進行操作。通過向電爐吹氧和碳粉混合物來造泡沫渣。工作原理：水冷碳氧噴槍是旋轉橫臂式，包括回轉臺裝置和一個橫臂旋轉驅動裝置，用帶力矩限位的齒輪電動機驅動。槍管有三層同心管和一個銅噴嘴組成，同心管外二層腔內通冷卻水。同心管的中心管是由不銹鋼製成的吹氧管，銅噴頭是雙拉瓦爾式的，碳氧槍通過氣動還可垂直、左右移動。102鋼鐵冶金概論

-------非高爐煉鐵103主要內容一、概述二、非高爐煉鐵的特點三、非高爐煉鐵分類四、直接還原法五、熔融還原法六、非高爐煉鐵技術經濟指標104一、概述1.概念非高爐煉鐵法是高爐法之外，不用焦炭煉鐵的各種工藝方法的統稱。2.發展史

1770年第一個直接還原法專利誕生→1857年提出完整的近代直接還原（Chenot）構思→1873建成第一座非高爐裝置→上世紀20年代電爐（礦熱爐）煉鐵→70年代具備一定規模→近期又重新成為研究熱點105二、非高爐煉鐵的特點1.不使用焦炭，焦煤僅占煤總儲量5%，且現行技術只能開採30-40%，高爐法面臨缺乏焦煤的困境；2.反應溫度與還原程度關係與高爐法明顯不同；3.非高爐法鋼鐵廠投資少、週期短、靈活性強、適應性強；4.目前規模較小、方法多、未形成強勢流程，處於完善研究及發展中。106非高爐與高爐工藝溫度與還原度關係比較高爐流程：礦石A在高爐內升溫、還原、熔化為鐵水B→[C]已達到飽和→在煉鋼過程脫C→再去除多餘氧成為成品鋼液；非高爐流程：礦石被升溫、還原為海綿鐵→在電爐中熔化還原未還原部分→得到成品鋼液107鋼鐵生產過程產品中氧量、碳量的變化

傳統方法生產工藝中冶金反應重複，高爐煉鐵過程將鐵、氧分離的同時還會使C、Si、Mn等元素進入鐵水，必須精煉，精煉後再次去氧，因此，工藝複雜，造成能源與原材料的消耗；非高爐方法具備了一步法的特徵，減少了因高溫冶煉對設備和耐火材料等方面的一系列困難。108三、非高爐煉鐵分類1.按還原裝置分類：109固定床法回轉窯法豎爐法流化床法2.按還原劑分類：固體還原劑氣體還原劑3.按生產方式分類：預還原法直接煉鋼法熔融還原法原子能煉鐵法四、直接還原法1.概念：以氣體燃料、液體燃料或非焦煤為能源，在鐵礦石（或鐵團塊）呈固態的軟化溫度以下進行還原獲得金屬鐵的方法。由於還原溫度低，產品呈多孔低密度海綿狀結構，含碳低、未排除脈石雜質的金屬鐵產品，稱直接還原鐵（DRI），或稱海綿鐵。1102.使用固體還原劑舉例(SL-RN法)工藝過程:

次煙煤+粗選鐵砂→多層爐內不完全燃燒800℃→煤幹餾鐵砂預還原→從回轉窯尾加入→加熱950-1000℃→鐵砂被還原至金屬化率90%→料人水冷筒冷卻至120℃→磁選機分選→海綿鐵送煉鋼車間1113.使用氣體還原劑舉例(Midrex法)工藝過程:天然氣+淨化爐頂氣(300-400℃)→混合室→重整爐(Ni催化劑)→900-950℃反應:CH4+H2O=CO+3H2CH4+CO2=2CO+2H2還原氣→豎爐(爐料爐頂加入)→停留6h→冷卻帶N2冷卻至100℃→爐料排出112五、熔融還原法1.概念：以非焦煤為能源，在高溫熔融狀態下進行鐵氧化物還原，渣鐵能完全分離，得到類似高爐的含碳鐵水，其目的在於不使用焦炭。1132.一步法-Dored法工藝介紹一步法：是在一個反應器中完成礦石還原熔煉的全過程；優缺點：工藝流程短，設備簡單，實際應用中存在能耗高及高FeO渣嚴重侵蝕爐襯的難題，至今尚未得到解決。1143.二步法-KR法(COREX法)工藝介紹二步法：將熔融還原過程分為固相預還原及熔態終還原並分別在兩個反應器中完成；優點：改善了能量利用，降低了渣中FeO濃度。115六、非高爐煉鐵技術經濟指標1.單位容積利用係數：每立方米反應器有效容積每天的產品量，即η=Q/Vu，t/（m3.d）2.單位容積出鐵率：每立方米反應器每天生產產品中金屬鐵量，即ηFe=η.ηm，tFe/（m3.d）ηm-金屬化率，%1163.煤氣利用率：參與還原反應的氣體與還原反應生成氣體之比，即ηg=（CO2+H2O）/（CO+H2+CO2+H2O），%4.產品金屬化率：所得產品中金屬鐵量與含全鐵量之比，表示產品被還原到金屬鐵的程度，即ηM=Fe0/TFe，%5.產品還原度：表示在還原過程中總失氧率，即R=（失去氧量）/（礦石中鐵氧化物總氧量）117冶金概論

---連鑄118主要內容一、概述二、生產模擬三、生產工藝四、連鑄設備五、工藝參數119一、概述1.連鑄的發展概況2.連鑄機的特點3.連鑄機的機型1201.連鑄的發展概況連鑄是將成分、溫度合格的鋼液通過連鑄機直接鑄成鋼坯的工藝。鋼液凝固成型有兩種方法：模注—獲得鋼錠

連鑄—獲得鋼坯

一般鋼材的生產工藝是：若采用模注

钢锭—軋製或鍛壓—鋼坯—軋製—鋼材

若採用連鑄

钢坯—軋製—鋼材121連鑄的特點1）節省工序縮短流程

2）提高金屬收得率

3）降低能量消耗

4）機械化和自動化程度高

5）產品品質提高

122

連鑄液體金屬是19世紀提出的。最初只能用於澆鑄低熔點的有色金屬。1933年現代連鑄之父容漢斯提出連鑄振動系統，1943年建成第一臺實驗性連鑄機。80年代後世界各國連鑄技術迅速發展。

目前國外對於中低碳鋼、普通高碳鋼、沸騰鋼代用鋼、低合金鋼、彈簧鋼、軸承鋼等已實現連鑄。

1232連鑄工藝流程

打開鋼包底部的滑動水口—鋼水從鋼包流入中間包—當中間包裏的鋼液面達到一定高度時打開中間包底部的滑動水口—鋼水流入到強制水冷的結晶器—當結晶器內鋼液面達到一定高度時並且鋼液四周已凝固成具有一定厚度的坯殼—啟動拉矯機咬住引錠杆向下移動—因鋼水與引錠杆黏結一起故鋼水被拉出結晶器—鋼坯進入二冷區—因坯殼很薄內部是鋼液故噴水冷卻—完全凝固的鋼坯經矯直切成所需長度。124

我國於1957年開始連鑄試驗研究，80年代採用自行研製開發和引進相結合的方法，使連鑄技術得到很快發展，目前我國轉爐煉鋼連鑄比100%，電爐煉鋼連鑄比近70%。1253.連鑄機的機型立式連鑄機：鋼水從結晶器內開始凝固到鑄坯完全凝固後切成定尺，鑄坯始終沿直線運動，中間包、結晶器、導輥、拉坯輥和切割機都沿直線佈置。優點：四周冷卻均勻，不易產生內部和表面裂紋，有利於夾雜物上浮；缺點：設備高度大，投資費用高，鑄坯斷面和定尺長度及拉速受到限制。126立彎式連鑄機：可適應較長定尺的要求（2m），鋼水從結晶器開始凝固，完全凝固後進入彎曲段，在水準方向出坯，鑄機的中間包、結晶器、導輥、引錠杆沿垂線佈置，拉矯機、切割機沿水準佈置。缺點：高度比立式下降，但由於增加了一次彎曲和矯直，易造成裂紋。127弧型連鑄機：設備高度明顯下降，能夠適應提高拉速和加大斷面的要求又分為:直弧型連鑄機:

採用直結晶器從結晶器下保留2m直線段,然後為弧型段,鑄坯由直變彎,最後通過拉矯機將弧形坯矯直;優點:夾雜物易上浮,且比立彎式高度低;全弧型連鑄機:

鑄坯的運動軌跡是一條弧線.結晶器,二冷段全為弧型,拉矯機、切割機和出坯系統佈置在水平線上.128橢圓連鑄機：又稱帶有多點矯直的弧型連鑄機，又稱超低頭連鑄機。它分段依次改變圓弧部分的曲率半徑，使結晶器和二冷段夾棍佈置在1/4橢圓上。這種結構的機型除了弧形區是採用多半徑外，其他基本特點與弧型連鑄機相同。該機型與純淨鋼水的生產技術相結合，可生產無缺陷鑄坯。129水準連鑄機：

其主要設備結晶器、二冷裝置、拉矯機和切割設備等均不止在水平線上，水準連鑄機的結晶器和中間包是緊密相連的，在中間包水口和結晶器連接處安裝有分離環。此外，拉坯時結晶器不振動，而是拉坯機帶著鑄坯作“拉-反推-停”不同組合的週期運動。130二、生產模擬131連鑄工位全景連鑄生產模擬三、連鑄生產工藝132中間包更換上引錠杆開澆啟車拉矯脫引錠杆切割鋼包更換停車1.上引錠杆

油缸驅動→引錠杆放到中間軌道→送入拉矯機引錠杆經二冷段→入結晶器上100-150mm→反向至結晶器下口150mm處→拉矯機引錠杆夾緊定位→完成安裝操作.1332.開澆

精煉處理後鋼水→連鑄回轉臺→加保溫蓋→轉至澆注工位→中間包小車至澆注工位→中間包基座下降→水口與結晶器對中→開大包水口→中間包加保溫劑→開中間包滑動水口→實現開澆1343.啟車拉矯啟車:

從中間包開澆到拉矯機啟動時間為10-15s,開始拉坯速度為0.5m/min。2min後達正常速度,之後根據鋼水過熱度調整拉速,啟動拉矯機同時結晶器振動,二冷噴水;加保護渣:

中間包開澆後加保護渣,勤加少加,均勻覆蓋;0.5-0.6kg/t;拉坯:結晶器液面波動80-120mm±3mm;矯直:

鑄坯在高溫下通過拉矯機連續矯直,使弧形坯變成直線鑄坯.1354.脫引錠杆

引錠杆頭部凹槽與注入結晶器鋼水接觸凝固成凸臺，將鑄坯與引錠杆掛接一起，拉出拉矯機後，將引錠頭抬起，實現鑄坯與引錠杆分離。1365.切割

鑄坯切割長度由PLC系統自動調節，當滿足用戶和下部工序要求時，夾鉗夾住鑄坯並與之同步，切割槍開始工作，切割完畢，夾鉗鬆開，切割機複位。1376.鋼包更換

根據回轉臺上重力感測器指示的鋼水狀態，在澆注近結束時控制滑動水口開度，根據大包下渣檢測裝置測定下渣情況，關閉水口。大包提起，脫長水口，回轉180°，將待澆鋼包旋至中間包上方，實現多爐連澆。1387.中間包更換

根據包襯和浸入式水口壽命決定，一般10-15次。更換過程：大包長水口關閉後，提升並脫長水口，至中間包液面高度200mm時，關中包滑動水口並停拉矯，中包升起至待機位，另一預熱好的中包開到澆鋼位，機座下降，對中水口，按開澆操作進行。1398.停車

大包和中包滑動水口關閉。當中包水口關閉時向結晶器內加冷鋼，以加速尾坯凝固。降低拉速到0.5m/min，同時二冷強度下降。待尾坯凝固後，將其拉出。140四、連鑄設備141中間包及中間包車鋼包及回轉臺等離子加熱裝置結晶器及振動臺電磁攪拌設備二冷段拉矯機切割機引錠杆存放裝置1.鋼包及回轉臺作用：存儲鋼水，並將鋼水運輸至連鑄機，同時底部設吹Ar管起精煉作用；結構與功能：由本體、滑動水口連接板、透氣磚、傾翻吊環組成；滑動水口：由上、下滑板、彈性壓緊裝置、開關驅動機構及座磚組成。142回轉臺作用：運載鋼包並支撐鋼包進行澆注；結構與功能：鋼結構、旋轉裝置、鎖定裝置、升降裝置組成；設置在鋼水跨和澆注跨之間，向中包提供鋼水。1432.中間包及中間包車中間包作用：介於大包和結晶器之間，接受來自大包的鋼水，並向結晶器分流，起到減壓、穩流、除渣、儲鋼分流、均勻溫度和成分的作用；結構：呈“T”型，由包體、包蓋組成，底部設有滑動水口機構，浸入式水口及夾持裝置，並設溢流槽。144中間包車作用：將中間包從預熱位置運到澆注位置，澆注完畢從澆注位置運回預熱位置，澆注時支撐中間包。1453.等離子加熱裝置加熱原理：通過高壓能將氣體電離成離子，通過離子運動形成電弧，經中間包鋼水，返回電極形成電流回路，電弧將熱量通過輻射加熱中間包鋼水，調整等離子槍的功率，控制中間包鋼水的溫度。1464.結晶器及振動臺作用：使澆注到結晶器的鋼水凝固成均勻的坯殼，以便承受鋼水靜壓力，使鑄坯順利拉出，防止漏鋼；結構及功能：結晶器本體由結晶器銅管、外水套、內水套、電磁攪拌裝置和冷卻水系統組成，足輥用於支撐導向坯殼很薄的鑄坯。147振動臺作用：振動使結晶器內壁獲得良好潤滑，減少摩擦力，防止內壁粘結；結構：採用偏心四連杆機構；振動臺驅動裝置：由電機通過齒輪箱驅動偏心機構，產生正弦振動，並通過四連杆機構將運動傳動到振動臺，使結晶器上下振動。1485.電磁攪拌設備作用：改善鑄坯表面和內部品質，擴大連鑄鋼種，主要安裝在結晶器、二冷區、凝固末端，減少表面和皮下氣泡，改善偏析、疏鬆；原理：應用移動磁場在凝固前沿的液體產生對流運動，通過電磁攪拌的離心作用使夾雜物離開壁面而聚集，同時打斷柱狀晶晶梢，防止疏鬆。1496.二冷段作用:

鑄坯拉出結晶器時,坯殼很薄,內部為液態,為使其凝固,在結晶器和足輥後設置了二次冷卻導向裝置,採用直接噴水和氣水冷卻兩種方式冷卻;結構:

由活動導向段和弧形導向段組成。1507.拉矯機作用：根據工藝選擇拉坯速度，在允許變形條件下，進行多點矯直並在水準方向將鑄坯送至切割機；結構：主框架、上輥、下輥、壓下定位裝置和主傳動裝置組成。1518.切割機作用：根據要求將矯直後的鑄坯切割成定尺或倍尺；結構：主框架、切割小車、切割槍、驅動系統和供水系統組成。1529.引錠杆存放裝置作用：引錠杆與鑄坯脫離後，應及時將引錠杆存放起來，並在下次澆注前通過與拉輥配合，將其送入結晶器；結構：引錠杆由引錠杆頭和引錠杆本體組成；各節之間由銷軸聯接；材質為高強度合金鋼。153五、工藝參數154澆注溫度的確定拉速確定一冷確定二冷確定1.澆注溫度的確定概念：指中間包鋼水溫度，由合適的過熱度+鋼種的液相線溫度確定；在一包鋼水澆注1/4時過熱度最大，澆注結束時最低。過熱度高，拉速低則漏鋼危險增加，柱狀晶發達，中心偏析重；過熱度低，拉速高，漏鋼幾率減少，中心偏析輕，夾雜上浮困難。1552.拉速確定拉速的概念：指每分鐘拉出的鑄坯長度；確定原則：拉速高，鋼水在結晶器內停留時間短，坯殼薄；反之，形成厚坯殼。出結晶器時坯殼厚度應為12-14mm；拉速分為：起步拉速和工作拉速1563.一冷確定一冷作用：指結晶器冷卻作用，是確保在其中形成一定厚度的坯殼；結晶器內坯殼厚度：δ=kt1/2k-凝固係數，t-凝固時間；確定原則：根據經驗確定，結晶器進出水溫差＜8℃，供水量2L/min，壓力0.4-0.6Mpa1574.二冷確定二冷作用：指出結晶器的鑄坯在二冷段的冷卻過程。根據不同鋼種冷卻使其完全凝固；冷卻方式：噴霧冷卻和水-汽噴霧冷卻；冷卻強度：1.0-1.2L/kg鋼（低合金鋼）0.6-0.8L/kg鋼（中高碳鋼）158冶金概論

------爐外精煉159主要內容一.概述二.RH、LF及VD法簡介160一、概述1.爐外精煉的概念和目的2.爐外精煉的發展3.爐外精煉的分類4.爐外精煉的共同特點1611.爐外精煉的概念及目的概念：爐外精煉就是將轉爐（或電爐）中初煉的鋼水移到另一反應器中進行精煉的過程，也稱二次精煉。目的：把傳統的煉鋼方法分為兩步，即初煉+精煉。初煉—在氧化性氣氛下進行爐料的熔化、脫P、脫C和合金化。精煉—在真空、惰性氣體或可控氣氛的條件下進行深脫C、去氣、去氧、去夾雜物和夾雜物變性處理，調整成分，控制鋼水溫度等，從而優化工藝和產品結構、開發高附加值產品、節能降耗、降低成本增加經濟效益。1622.爐外精煉的發展20世紀30年代16320世紀40年代20世紀50年代20世紀60,70年代20世紀80年代20世紀90年代-今使用高鹼度合成渣進行脫S以提高鋼水品質；在低真空度下對鋼水進行脫氣處理；大抽速蒸汽噴射泵問世,DH、RH真空法用於鋼水脫氣,減少了雜質數量；在真空脫氣基礎上，VOD、VAD、ASEA、LFV、RH-OB蓬勃發展;出現合金包絲線喂絲法,不同功能精煉設備的組合使用;多種形式發展，廣泛應用的有迴圈真空處理（RH，RH-OB）,提升真空處理（DH）,合金微調及溫度處理（CAS,CAS-OB）,LF鋼包精煉爐,真空吹氬去氧（VD）,真空吹氧脫碳（VOD）,鋼包噴粉（KIP、TN、SL）,喂絲法、氬氧精煉（AOD）等.3.爐外精煉的分類1)按精煉手段分類164常壓下處理法真空精煉法真空和加熱法：渣洗法：合成渣洗、同爐渣洗合金添加和噴粉法：彈丸發射法、喂絲法、噴粉法Ar精煉法：Gazal、CAB、AOD、CLU脫氣為主:鋼包除氣法、DH、RH脫C、O、氣為主:VOD、RH-OB、RH-PIASEA-SKF、VAD、LF2)按精煉的主要用途分類1653）DH、RH,不同形式的流滴去氣法和真空吹Ar法,可脫除鋼中氣體、氧和夾雜,但無加熱設備,適應於普通鋼和中低合金鋼的真空脫氣處理;4）同爐渣洗法主要用於電爐出鋼過程中對鋼水脫S、脫O和去除夾雜。2）桶爐，VAD（VHD）和LF具備加熱攪拌功能對溫度控制靈活,可去氣、去氧、去除夾雜和合金化;1）AOD、CLU、VOD、RHOB和VODC適合冶煉低碳和超低碳鋼;4.爐外精煉方法的共同特點①理想的精煉氣氛條件，通常應用真空、惰性氣氛或還原氣氛；②攪動鋼水，採用電磁力、惰性氣體或機械攪拌的方法；③為補償精煉過程的鋼水溫度損失，採用加熱設施有電弧加熱、等離子加熱或增加鋼水中的化學熱等。166二.RH、LF及VD法簡介167RH法LF法VD法1.真空迴圈脫氣法（RH法）1）RH的功能與特點2）生產過程模擬3）RH設備簡介4）RH過程工藝原理5）RH的主要功能與工藝參數1681）RH的功能與特點

以小部分鋼水進入真空環境，經受真空處理，在不同程度上增大了鋼—氣接觸面積，提高了精煉脫氣效果。特點：①脫氣效果好；②適用於大量的鋼液處理；③處理過程溫降小；④脫C能力強，適用於低碳鋼的生產1692）生產過程模擬1703）RH設備簡介171①真空室②鋼包車①真空室結構：真空室由鋼板焊接的圓柱形容器，內砌耐火材料。為直接結合MgO-Cr2O3磚，一部分為MgO-C磚。功能：是脫氣系統的重要組成部分，有足夠的容積，保證鋼水在真空脫氣過程中有較大的脫氣表面，提高脫氣效果，同時在脫氣過程中熱損失小。172②鋼包車功能：用鋼包車將煉鋼車間的鋼水送到澆注工段；沿鋪設的寬軌鐵路線運行，是自行臺車，有兩套直流電機驅動的運行機構。1734）RH過程生產工藝原理

當真空室抽真空後，插入管插入鋼液中，Ar經鋼液加熱膨脹，形成向上流動的氣泡，使上升管內的鋼液隨之上升進入真空室。氣泡在真空室下突然膨脹，使鋼液濺成極細微粒呈噴泉狀，增加了鋼液與真空接觸面積，使鋼液充分脫氣。脫氣後的鋼液彙集在真空室底部，在密度差的作用下不斷地從下降管回到鋼包中。如此迴圈多次，達到精煉鋼液的目的。1745)RH的主要功能與工藝參數功能:①脫H:對完全去氧鋼液脫氫效率≮60%,對未完全去氧鋼液,由於C-O反應劇烈,＞70%.脫氣時間15~20min,[H]＜2ppm.②脫N:N易形成N-化物,脫氮效率0~10%;③脫O:∑[O]0.002~0.005%④脫碳:對初始[C]有要求,處理15min,可使[C]＜0.002%;⑤脫S:效率50~75%;⑥減少非金屬夾雜:改善鋼水純淨度;⑦成分微調:合金元素控制精度為±0.003~0.010%175工藝參數:①處理容量:鋼包鋼水重量,≮30t;②脫氣時間:鋼水在真空下脫氣的處理時間,20~30min;③迴圈因數:鋼包內的鋼水通過真空室的次數,等於5;④迴圈流量:單位時間通過真空室的鋼水量;⑤真空度:真空室內的壓力.RH處理67~134Pa,RH-OB處理,20000~33000Pa1762.埋弧加熱桶爐法（LF法）1)LF概述2)LF生產模擬3)LF工藝原理4)LF生產工藝5)LF相關設備1771)LF概述

LF是日本大同制鋼公司於1971年開發，特點是將電弧爐煉鋼還原期任務移到專用的鋼包內進行。在利用電弧加熱鋼水的同時，向鋼液內吹入惰性氣體（Ar），以實現在非氧化性氣氛下精煉，從而達到鋼液脫硫、去氧、去氣、去夾雜物的效果。經LF處理的鋼水，鋼中[O]10-30ppm、[N]20ppm、[H]1.5-2.5ppm。1782)LF生產模擬179工部全景生產模擬3)LF工藝原理180①脫氧②脫硫③去夾雜①脫氧目的:

鋼中過剩氧與[C]反應產生氣泡,將造成凝固組織不致密;沉澱去氧:Fe-Si和Al等去氧劑與鋼中[O]反應,去氧產物上浮,達到去氧的目的.因產物在鋼液內部以沉澱形態產生,故稱沉澱去氧.優點:去氧速度快,操作簡單,缺點:部分去氧產物成為非金屬夾雜;擴散去氧:C、Si、Mn等去氧元素以粉末狀加入渣中,與渣中（FeO）、（MnO）、（Fe2O3）及[O]在鋼渣介面進行反應,使[O]降低，去氧產物直接溶於渣中,不污染鋼液；181去氧劑選擇:

去氧元素對氧的親和力＞鐵對氧的親和力；去氧產物在鋼液中的溶解度盡可能小；殘留鋼中的去氧元素對鋼性能不產生壞的影響；去氧元素應在鋼液中溶解快、均勻並經濟。②脫硫目的:S在鋼中產生”熱脆”並降低鋼的抗腐蝕性、延展性和韌性；原理:（FeS）+（CaO）=（FeO）+（CaS）條件:

高鹼度、還原氣氛、高溫、大渣量182③去夾雜來源：去氧產物、澆注及凝固反應產物，混入熔渣及耐材；危害：破壞鋼的組織連續性；措施：減少外部帶入；強化冶煉；提高耐材質量；出鋼過程強化非金屬夾雜排除1834)LF生產工藝184供電制度吹氬制度造渣制度成分調整①供電制度

初期低功率供電造渣;泡沫渣造好後高功率埋弧精煉;連續加熱10~15min後,停止加熱2~5min,使鋼液溫度均勻,加熱時間約30min,升溫速度為2-4℃/min185②吹氬制度原則:

鋼包到位後,採用中等吹Ar量,均勻成分和溫度;

化渣時採用大流量吹Ar以儘快化渣;

加合金時,採用大流量吹Ar,加速合金熔化,提高收得率;

通電時,採用小流量吹Ar,均勻溫度又不引起大的液面波動.186③造渣制度目的:

脫S、脫O、去夾雜；提高爐襯壽命；防止鋼水二次氧化，提高合金收得率。基本制度:

渣料加入量8-10Kg/t;

分批加入,出鋼過程加40-50%,其餘待化渣後分2-3次加入;

爐渣過稠加CaF2,爐渣過稀加CaO.常用渣系：

CaO-CaF2；CaO-Al2O3；鹼度4-6187④成分調整粗調：根據電爐鋼水成分分析確定合金加入量；細調：在白渣後進行，此時鋼液中各元素充分均勻和平衡，合金收得率穩定，易於命中目標。1885)LF相關設備189供電系統鋼包及臺車爐蓋提升裝置事故攪拌裝置測溫取樣裝置加料系統喂絲裝置①供電系統組成：電爐變壓器和導電短網組成，實現低電壓大電流輸入至熔池；參數（150t）：變壓器功率：22MVA；二次電壓：335-315V；三相交流：50Hz；二次電流：48KA；電極直徑：457mm；極心圓直徑：750mm；升溫速度：2-4℃/min。190②鋼包及臺車爐體：

LF爐體為電弧爐出鋼用鋼包；鋼包車：鋼板焊接結構，由鋼包支架、二臺電動機、電纜線、調速器、防熱罩構成。191③爐蓋提升裝置結構：爐蓋主要用於保溫，保持還原氣氛，減少電極氧化。內圈為耐材，外圈為水冷管；電極孔周圍為耐材和絕緣材料；爐蓋提升裝置：提升液壓缸安裝在立柱下，液壓缸外殼與爐蓋立柱相固定，可實現爐蓋升降。192④事故攪拌裝置作用：在透氣磚不能工作情況下，惰性氣體通過頂槍吹入鋼包，進行事故攪拌；結構：頂槍安裝在支撐框架上，支撐框架安裝在爐蓋側面，頂槍通過電動機和捲筒實現上下；參數：頂槍壓力：0.6-1.6MPa；流量（max）：600NL/min193⑤測溫取樣裝置

取樣裝置由固定鋼結構支撐，取樣槍插入鋼包預定深度，停留數秒後抽出。取樣槍可使用鋼水取樣探頭和測溫熱電偶，也可使用測溫和測氧含量的混合型探頭。194⑥加料系統組成：高位料倉皮帶、儲料斗、溜槽和固定料槽；動作：造渣材料和合金由上位料倉經溜槽和固定料槽進入鋼包。料倉共16個，分別為鐵合金、去氧劑、造渣料和增碳劑。195⑦喂絲裝置目的：借助喂絲機將易氧化、易揮發合金製成包芯線輸入鋼液，達到去氧、脫S等目的；喂絲設備：松卷裝置、喂絲器、導向系統構成；喂絲操作：

Al絲在成分調整時喂入，Si、Ca-Si絲在LF處理後喂入。喂絲時弱吹Ar攪拌，可自動設定也可手動。1963.鋼包真空脫氣法（VD法）1)VD概述2)VD生產模擬3)VD生產工藝4)VD相關設備1971)VD概述

20世紀50年代由德國首先應用，用於生產低碳鋼，可嚴格控制成分和溫度。具有以下功能：①有效的脫氣，減少[H]、[N]；②去氧，通過C+[O]=CO去除[O]；③通過鹼性頂渣去[S]；④通過合金微調及吹Ar控制化學成分和溫度；⑤通過吹Ar使夾雜無聚集上浮。

VD主要與電弧爐和LF配合，用於生產管線鋼，[S]＜10ppm；[H]＜1.5-2ppm；[N]＜40ppm；[O]＜20ppm。1982)VD生產模擬199工部全景生產模擬3)VD生產工藝200基本原理真空處理吹Ar制度基本原理201真空脫氣吹Ar精煉真空脫氣原理：基於H、N在鋼液中溶解服從平方根定律，當VD抽真空時，真空室內壓力降低，使[H]、[N]隨之降低，達到去除目的。脫氣產物為氣體，向溶液中析出的去氧產物CO和吹Ar氣泡內擴散而一起去除。202吹Ar精煉

通過鋼包底部的多孔塞將Ar吹入鋼液，Ar在上升中形成小氣泡，對H、N而言為真空室，因此向其中擴散並帶走。此外，吹Ar利於去除夾雜、均勻成分和溫度，避免鋼液二次氧化。203真空處理工作順序：排氣→連續壓縮→（6min後）達設計真空度→保持達到VD處理要求→反抽氣破壞真空。204吹Ar制度

鋼包到工位即吹Ar，不吹破渣面，防止透氣磚堵塞；加合金採用大流量吹Ar，吹開渣面，使合金直接進入鋼液，提高收得率；高真空處理時小流量吹Ar，防噴濺；喂絲時，小流量吹Ar，防止增[N]和二次氧化。2054)VD相關設備206加料系統自動測溫裝置喂絲設備真空罐蓋臺車真空罐真空罐組成：鋼板製成的圓桶、法蘭、密封座和平板；典型參數：直徑6000-7000mm

高度6000-7000mm

鋼板壁厚20-40mm

鋼包距罐頂距離200-300mm。207真空罐蓋臺車罐蓋：鋼結構加工件，上設觀察孔、工業電視孔、合金投料斗、托架、防熱罩吊掛裝置；臺車：由型鋼焊接的結構架和4個車輪組成，由電極驅動。208加料系統

帶真空閥門的真空料倉接受高位料倉輔助料，再把輔助料加入真空料倉，料倉佈置在真空罐蓋的上面並一起運動。閥門的開閉由汽缸操作。209自動測溫裝置

其固定在真空罐臺車上。取樣槍插入預定深度，停留數秒，然後抽出，槍頭使用探頭及熱電偶。210喂絲設備組成：

松卷裝置、喂絲機和導向裝置構成；絲線直徑：5-18mm喂絲速度：3-300m/min211