王庆祥课件教材

第一章绪论2主要内容冶金基本概念钢铁工业钢铁冶炼钢铁产品及副产品钢铁工业能耗及能源耐火材料环境保护1.11.21.31.41.51.61.72011-5-10/09:55:39231.1冶金基本概念冶金学火法冶金主要过程简介1.1.11.1.22011-5-10/09:55:39341.1.1冶金学冶金学是一门研究如何经济地从矿石或其它原料中提取金属或金属化合物，并用一定加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。由于矿石性能不同，提取金属的原理、工艺过程和设备不同，从而形成专门的冶金学科—冶金学。

冶金学研究所涉及的内容：金属的制取，金属的加工，金属性能的改进→对金属成分、组织结构、性能和相关理论的研究。

2011-5-10/09:55:3945冶金学的分类冶金学按研究的领域分：提取冶金学（化学冶金学）和物理冶金学（材料的加工成型，通过控制其组成、结构使已提取的金属具有某种性能）。

提取冶金（extractive metallurgy）：从矿石中提取金属及金属化合物的过程，因其中进行很多化学反应，又称化学冶金（chemical metallurgy）。

2011-5-10/09:55:3956提取冶金的分类按所冶炼金属类型分：

有色冶金

钢铁冶金（黑色冶金）按冶金工艺过程不同分：

火法冶金

湿法冶金

电冶金2011-5-10/09:55:39671.1.2火法冶金主要过程简介干燥：去水，温度为400~600℃。焙烧：以改变原料组成为目的的、在低于矿石熔点温度下、在特定气氛中进行的冶金过程。煅烧：在空气中以去CO2和水为目的的冶金过程。烧结与球团：以获得特定矿物组成、结构及性能的造块。熔炼：还原氧化物，提取粗金属。精炼：氧化杂质，获得纯金属。铸造：液态金属凝固成固态。

2011-5-10/09:55:39781.2钢铁工业钢铁材料钢与生铁的区别钢铁冶炼技术发展简史我国钢铁工业的发展1.2.11.2.21.2.31.2.42011-5-10/09:55:39891.2.1钢铁材料钢铁是使用最多的金属材料原因：储量大；冶炼加工容易；综合性能好；易改质处理预计未来几年钢铁产品在各行业中占的比例

2011-5-10/09:55:399101.2.2钢与生铁的区别2011-5-10/09:55:3910111.2.3钢铁冶炼技术发展简史远古至13世纪末：半熔融状态的铁块—海绵铁；13世纪末至19世纪中叶：熔融状态的生铁→粗钢，形成两步法炼钢；19世纪中期至今：

1856年英国人发明了空气底吹酸性转炉炼钢法；1864年法国人发明了平炉炼钢法；1874年发明了空气底吹碱性转炉炼钢法；20世纪初发明了电弧炉炼钢；20世纪中叶氧气顶吹转炉（LD法）。

2011-5-10/09:55:3911121.2.4我国钢铁工业的发展1996年，突破1亿吨；1999年，产量1.2亿吨，世界第一；2003年，产量2.2亿吨，世界惟一年产钢超过2亿吨的国家；2004年，产量2.8亿吨；2005年，产量3.5亿吨；2006年，产量4.2亿吨；2008年，产量5.0亿吨；2009年，产量5.6亿吨；2010年，产量6.26亿吨。

2011-5-10/09:55:391213全球部分国家和地区产量(Mt)及排名注：2010年中国大陆产量为2-16名国家产量之和。2011-5-10/09:55:3913排行国别2010200920082007200610/09(%)1中国大陆626.7567.8500.3489.3419.19.32日本109.687.5118.7120.2116.225.23美国80.658.191.498.198.638.54俄罗斯67.059.968.572.470.811.75印度66.856.655.153.149.56.46韩国58.548.653.651.548.520.37德国43.832.745.848.647.234.18乌克兰33.629.837.342.840.912.49巴西32.826.533.733.830.923.810土耳其29.025.326.825.823.314.6全球部分钢企产量(Mt)及排名企业名称2010年2009年变化名次产量名次产量安赛乐米塔尔190.6173.223.8河北钢铁集团252.9249.76.4宝钢集团344.5338.914.4鞍本钢铁集团440.3437.47.8武汉钢铁集团536.5630.320.4浦项钢铁公司635.4531.113.8新日铁734.5726.530.2JFE831.1923.830.7沙钢集团930.1826.414.0首钢集团1025.81219.532.3山东钢铁集团1223.21121.38.9河北新武安钢铁集团1418.6-16.711.4渤海钢铁集团1717.4-15.413.015700650600550500450400350300250200150100500近年来我国钢铁生产状况粗钢消费量粗钢产量年2011-5-10/09:55:3915Mt.19911992199319941995199619971998199920002001200220032004200520062007200820092010年20002001200220032004200520062007200820092010粗钢消费量,百万吨138.7169.8205.8258.9292.4349.1401.9440.1452.8565.0600.0同比增长,%2.222.421.225.812.919.415.111.92.924.86.08粗钢产量,百万吨128.5151.0182.2222.3272.8353.2419.1489.3500.9567.8626.7同比增长,%3.6717.520.722.022.728.118.616.71.1313.59.316中国钢铁工业发展目标“加强自主创新，建设创新型国家”目标下，通过结构调整和产业升级，努力使我国从钢铁大国转变为钢铁强国。2011-5-10/09:55:3916171.3钢铁冶炼磁铁矿线材赤铁矿板材钢铁冶炼的任务是把铁矿石冶炼成合格的钢。2011-5-10/09:55:391718钢铁生产的两个典型流程烧结/球团高炉—转炉—连铸机—轧机

—长流程直接还原或熔融还原—电炉—连铸机—轧机

短流程2011-5-10/09:55:3918高炉炼铁非高炉炼铁19现代钢铁冶炼的两种典型流程2011-5-10/09:55:391920钢材加工工艺流程2011-5-10/09:55:392021钢铁生产的典型工艺（长流程）2011-5-10/09:55:3921221.4钢铁产品及副产品产品

生铁

钢

副产品

炉渣

煤气

2011-5-10/09:55:392223生铁它是铁和碳及少量硅。锰、硫、磷等元素组成的合金，主要由高炉生产，按其用途可分为炼钢生铁和铸造生铁。

2011-5-10/09:55:392324炉渣炉渣是炉料在冶炼过程中不能进到生铁和钢中的氧化物、硫化物等形成的熔融体。

其主要成分是CaO、MgO、SiO2、Al2O3、MnO、FeO、P2O5、CaS等。

根据冶炼方法的不同，钢铁生产产生的炉渣分为高炉渣和炼钢渣，按炉渣中含有不

同的化学成分又可分为碱性渣和酸性渣。2011-5-10/09:55:392425煤气钢铁生产中还能获得大量的可燃气体，高炉炼铁可产生高炉煤气，转炉炼钢可获得转炉煤气，炼焦时可得焦炉煤气等。

煤气主要成分：CO、H2、CO2、N2、CH4

2011-5-10/09:55:3925261.5钢铁工业能源及能耗钢铁生产用能源钢铁工业能耗节能途径1.5.11.5.21.5.32011-5-10/09:55:3926271.5.1钢铁生产用能源 钢铁工业是能源消耗的大户，约占全国总能源消耗量的10～11％。钢铁生产所用能源主要有煤炭、燃料油(重油)、天然气、电力等。煤占钢铁生产中燃料消耗的70%，钢铁工业用煤量已超过煤炭总产量的15％。煤在钢铁企业主要用来炼焦和自备电厂发电、蒸汽机车烧煤、烧工业锅炉及部分窑炉，少部分制成粉煤用于高炉喷吹及烧结生产。

2011-5-10/09:55:3927281.5.2钢铁工业能耗我国钢铁工业的能源消耗中，钢铁冶炼是耗能最高的工序，占钢铁工业能耗的60～70％。其主要耗于炼铁系统，焦化、烧结、球团、炼铁等工序，占钢铁生产能耗的一半以上。

钢铁工业各工序耗能比例(％)2011-5-10/09:55:3928292004年重点钢铁企业工序能耗比较合能耗2011-5-10/09:55:3929指标烧结球团焦化炼铁转炉电炉轧钢吨钢综平均值66.3842.00142.21466.2026.57209.8992.91761先进值52.0619.2288.13395.41-3.77146.3153.68565落后值108.6083.30229.15591.8175.23325.44286.891103差值56.5464.08141.02196.4079.00179.23233.21538指标烧结焦化炼铁转炉电炉平均值66.38142.21466.2026.57209.891999年国际先进水平58.89128.1437.93-8.88198.6差值7.4914.1128.2735.4511.29301.5.3节能途径改进生产工艺及操作，更新和改造耗能高的设备。降低能源损失（“废料”、煤气、热能、压力能），减少生产工序。回收利用散失热量。加强企业能源管理，加强能源利用技术的研究工作，提高操作技术水平，充分发挥现有设备能力，以节能为目标合理组织生产。

2011-5-10/09:55:3930311.6耐火材料凡是耐火度高于1580℃，能在一定程度上抵抗温度骤变、炉渣侵蚀和承受高温荷重作用韵无饥非金属材料，称为耐火材料。耐火材料由耐火砂岩进入到现代科技产品，已成为独立的生产行业，其产品的60～80％消耗于冶金工业。钢铁生产对耐火材料的要求是：耐火度高；能抵抗温度骤变；抗熔渣、金属液等侵蚀能力强；高温性能和化学稳定性好。

2011-5-10/09:55:3931321.7环境保护钢铁厂产生的各种污染物有：大气污染物质

污水固体废弃物

2011-5-10/09:55:393233大气污染物质SOX：是通过原料、燃料中硫磺成分的燃烧而产生的。烧结工厂等为其主要发生源。NOX：通过燃烧后发生。烧结工厂等为其主要发生源。煤尘：通过燃烧后发生。烧结炉、各加热炉为其发生源。粉尘：从燃料原料的输送、处理过程，及储藏场中产生。炼铁、炼钢工程为其主要发生源。

2011-5-10/09:55:393334污水钢铁工业用水主要是冷却水，其次是煤气洗涤水，以及冲洗设备、地面及除尘用水等。污水中含有下列污染物：

固体悬浮物（SS）：从排气集尘、高温物质的直接冷却等过程中产生。油：由各种机械等所使用的油所发生的漏泄及冷轧工程使用轧制机的机油等原因而产生。

化学需氧量（COD）：从煤炭干馏时的氨水，及冷轧、电镀废水中产生。酸、碱：从冷轧工程的酸洗工程、电镀工程等的脱脂工程中产生。

2011-5-10/09:55:393435固体废弃物炉渣：从高炉、铁水预处理、转炉、电炉、二次精炼设备等的冶炼工程中产生。污泥：在各种水处理过程中产生。灰尘：从各种干式集尘机中产生。

2011-5-10/09:55:3935钢铁生产中产生的污染物(1)钢铁生产中产生的污染物(2)38第一章小结重点掌握内容：火法冶金及其主要工序；钢铁冶炼的任务；钢铁生产长流程生产工艺；钢铁工业能源及能耗特点；耐火材料及其要求。

2011-5-10/09:55:393839谢谢continuous)(tobe2011-5-10/09:55:3939第二章高炉炼铁2主要内容高炉冶炼用原料高炉炼铁原理高炉结构及附属设备高炉操作2.12.22.32.42010-3-28/07:29:1823高炉冶炼用原料2.1主要原料烧结球团2.1.12.1.22.1.32010-3-28/07:29:1834主要原料2.1.1高炉冶炼用的原料主要有铁矿石（天然富矿和人造富矿）、燃料（焦炭和喷吹燃料）、熔剂（石灰石与白云石等）。冶炼1t生铁大约需要1.6~2.0t矿石，0.4~0.6t焦炭，0.2~0.4t熔剂。高炉冶炼是连续生产过程，必须尽可能为其提供数量充足、品味高、强度好、粒度均匀粉末少、有害杂质少及性能稳定的原料。OOO2010-3-28/07:29:1845铁矿石赤铁矿（Fe2O3）磁铁矿（Fe3O4）褐铁矿（mFe2O3·nH2O）菱铁矿（FeCO3）2010-3-28/07:29:1856铁矿石处理工艺流程O矿石→破碎→筛分→富矿→混匀→天然块矿→高炉；O矿石→破碎→筛分→贫矿→磨矿→筛分→选矿→造块→人造富矿→高炉2010-3-28/07:29:1867燃料焦炭的作用：发热剂、还原剂及料柱骨架。O粒度：大型高炉中型高炉小型高炉40~60mm；25~40mm；15~25mm；喷吹燃料：固体（无烟煤与烟煤粉）液体（重油、煤焦油）气体（天然气或焦炉煤气）O2010-3-28/07:29:1878熔剂熔剂主要使用石灰石和白云石；O熔剂的要求：O有效成分含量高（CaO+MgO）；有害杂质S、P低；粒度均匀，强度好，粉末少。AAA熔剂的作用：O助熔，改善流动性，使渣铁容易分离；脱硫（焦炭和矿石中S）。AA2010-3-28/07:29:1889烧结2.1.2将各种粉状铁，配入适宜的燃料和熔剂，均匀混合，然后放在烧结机点火烧结。在燃料燃烧产生高温和一系列物理化学变化作用下，部分混合料颗粒表面发生软化熔融，产生一定数量的液相，并润湿其它未融化的矿石颗粒。冷却后，液相将矿粉颗粒粘结成块。这一过程叫是烧结，所的到的块矿叫烧结矿。O2010-3-28/07:29:189抽风烧结工艺流程11烧结过程示意图烧结料层有明显的分层，依次出现烧结矿层、燃烧层、预热和干燥层、过湿层，然后又相继消失，最后剩下烧结矿层。O2010-3-28/07:29:181112烧结过程的主要反应燃烧反应：C+O2，烧结废气中以CO2为主，存在少量CO，还有一些自由氧和氮。2C+O2=2CO；C+O2=CO2O分解反应：结晶水的分解：褐铁矿（mFe2O3·nH2O）高岭土（Al2O3·2SiO2·2H2O)熔剂分解：CaCO3=CaO+CO2(750℃以上)MgCO3=MgO+CO2(720℃)O2010-3-28/07:29:181213烧结过程的主要反应还原与再氧化反应：Fe、Mn等靠近燃料颗粒处：3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2;Fe3O4+CO=3FeO+CO2;远离燃料颗粒处：2Fe3O4+1/2O2=3Fe2O3;3FeO+1/2O2=Fe3O4.O气化反应：脱硫85％～95％。FeS2+11/2O2=Fe2O3+4SO22FeS+7/2O2=Fe2O3+2SO2O2010-3-28/07:29:181314烧结矿的形成烧结矿是一种由多种矿物组成的复合体。由含铁矿物和脉石矿物组成的液相粘结在一起组成。O含铁矿物有磁铁矿、方铁矿（或浮氏体）、赤铁矿O粘结相主要有铁橄榄石、钙铁橄榄石、硅灰石、硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸钙、钙铁灰石及少量反应不全的游离石英和石灰。O2010-3-28/07:29:181415烧结厂巡视2010-3-28/07:29:181516烧结机世界上90%以上烧结矿由抽风带式烧结机生产，其主要设备为烧结台车。O2010-3-28/07:29:181617烧结台车2010-3-28/07:29:181718球团2.1.3将准备好的原料(细磨精矿或其他细磨粉状物料、添加剂等)，按一定比例经过配料、混匀制成一定尺寸的小球，然后采用干燥焙烧或其他方法使其发生一系列的物理化学变化而硬化固结．这一过程即为球团生产过程．其产品即为球团矿。O球团矿生产的工艺流程一般包括原料准备、配料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、成品和返矿处理等工序。O2010-3-28/07:29:1818198球团矿生产的工艺流程2010-3-28/07:29:11920高炉炼铁原理2.22.2.12.2.22.2.32.2.42.2.52.2.6高炉冶炼过程及特点燃烧反应还原反应高炉炉渣与脱硫炉料与煤气运动高炉生产主要技术经济指标2010-3-28/07:29:1820212.2.1高炉冶炼过程及特点现代高炉生产过程是一个庞大的生产体系，除高炉本体外，还有供料、送风、煤气净化除尘、喷吹燃料和渣铁处理等系统。高炉炼铁的本质OOO2-(矿）＋CO￫CO2传质过程：矿石中的O2-O2-进入煤气中，实现铁与氧的分离传热过程：煤气携带的热量传给炉料，使炉料熔化成渣铁，实现渣铁分离2010-3-28/07:29:182122高炉生产工艺流程2010-3-28/07:29:182223高炉结构高炉是由耐火材料砌筑而成竖式圆筒形炉体，外有钢板制成炉壳加固密封，内嵌冷却器保护，炉子自上而下一次分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸五部分。炉缸部分设有风口、铁口和渣口，炉喉以上为装料装置和煤气封盖及导出管。O2010-3-28/07:29:1823247:29:18 24高炉炉内炉料状况及反应2010-3-28/025燃烧反应2.2.2炉顶加入的焦炭，其中风口前燃烧的碳量约占入炉总碳量的65%～75%，是在风口前与鼓风中的O2燃烧，17～21％参加直接还原反应，10％左右溶解进入铁水。O燃烧反应的作用：O为高炉冶炼过程提供主要热源；为还原反应提供C0、H2等还原剂；为炉料下降提供必要的空间。AAA2010-3-28/07:29:182526燃烧反应燃烧反应的机理一般认为分两步进行：O风口前碳素的燃烧只能是不完全燃烧，生成CO并放出热量。由于鼓风中总含有一定的水蒸气，灼热的C与H2O发生下列反应：OOC+H2O=CO+H2-124390kJ实际生产中的条件下，风口前碳素燃烧的最终产物由C0、H2、N2组成。O2010-3-28/07:29:18262727回旋区及燃烧带回旋区：风口前产生焦炭和煤气流回旋运动的区域称为回旋区。O回旋区和中间层组成焦炭在炉缸内进行燃烧反应的区域称为燃烧带。O实践中常以CO2降至1～2％的位置定为燃烧带界限。大型高炉的燃烧带长度在1000～1500mm左O右。2010-3-28/07:29:1828还原反应2.2.3基本概念高炉内铁氧化物的还原高炉内非铁元素的还原2.2.3.12.2.3.22.2.3.32010-3-28/07:29:1828292.2.3.1基本概念还原反应O还原剂夺取金属氧化物中的氧，使之变为金属或该金属低价氧化物的反应。A高炉炼铁常用的还原剂主要有CO、H2和固体A碳。铁氧化物的还原顺序O遵循逐级还原的原则。当温度小于570℃时，按Fe2O3→Fe3O4→Fe的顺序还原。AA当温度大于570℃时，按Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe的顺序还原。A2010-3-28/07:29:182930高炉内铁氧化物的还原2.2.3.2用CO和H2还原铁氧化物O用CO和H2还原铁氧化物，生成CO2和H2O还原反应叫间接还原。用CO作还原剂的还原反应主要在高炉内小于800℃的区域进行。用H2作还原剂的还原反应主要在高炉内800～1100℃的区域进行。AAA2010-3-28/07:29:1830用固体碳还原铁氧化物O用固体碳还原铁氧化物，生成CO的还原反应叫直接还原。在高炉内具有实际意义的只有FeO+C=Fe+CO的反应。直接还原要通过气相进行反应，其反应过程如下：AAA直接还原一般在大于1100℃的区域进行，800～1100℃区域为直接还原与间接还原同时存在区，低于800℃的区域是间接还原区。O32高炉内非铁元素的还原2.2.3.3锰的还原硅的还原磷的还原铅、锌、砷的还原OOOO2010-3-28/07:29:183233锰的还原高炉内锰氧化物的还原由高级向低级逐级还原直到金属锰，顺序为：O从MnO2到MnO可通过间接还原进行还原反应。MnO还原成Mn只能靠直接还原取得。OMnO的直接还原是吸热反应。高炉炉温是锰还原的重要条件，其次适当提高炉渣碱度，增加Mn0的活度，也有利于锰的直接还原。O还原出来的锰可溶于生铁或生成Mn3C溶于生O 铁。 2010-3-28/07:29:183334硅的还原硅的还原只能在高炉下部高温区(1300℃以上)以直接还原的形式进行：OSiO2+2C＝Si＋2CO-628297kJSiO2在还原时要吸收大量热量，硅在高炉内只有少量被还原。还原出来的硅可溶于生铁或生成FeSi再溶于生铁。较高的炉温和较低的炉渣碱度有利于硅的还原。铁水中的含硅量可作为衡量炉温水平的标志。OOOO2010-3-28/07:29:183435：磷的还原磷酸铁[(FeO)3·P2O5·8H2O]又称蓝铁矿，蓝铁矿结晶水分解后，形成多微孔的结构较易还原，反应式为O磷酸钙（主要存在形式）在高炉内首先进入炉渣，在1100～1300℃时用碳作还原剂还原磷，其还原率能达60％；当有SiO2存在时，可以加速磷的还原：O磷在高炉冶炼条件下，全部被还原以Fe2P形态溶于生铁。O2010-3-28/07:29:183536铅、锌、砷的还原还原出来的铅（密度11.34g/cm3）易沉积于炉底，渗入砖缝，破坏炉底；部分铅在高炉内易挥发上升，遇到CO2和H2O将被氧化，随炉料一起下降时又被还原，在炉内循环。O还原出来的锌，在炉内挥发、氧化、体积增大使炉墙破坏，或凝附于炉墙形成炉瘤。O还原出来的砷，与铁化合影响钢铁性能，使钢冷脆，焊接性能大大降低。O2010-3-28/07:29:183637还原反应动力学2.2.3.5反应过程模型：铁矿石的还原反应是由矿石颗粒表面向中心进行的。加快还原反应速度的措施：提高还原气体的浓度和还原温度；使用粒度较小，气孔率较大的人造矿石。OO2010-3-28/07:29:1837382.2.3.6生铁的生成与渗碳过程生铁的生成：渗碳和已还原的元素进入生铁中，得到含Fe、C、Si、Mn、P、S等元素的生铁。渗碳过程OO固体海绵铁发生渗碳过程：（渗C有限，不到1％）A在1400℃左右时，与炽热的焦炭继续进行固相渗碳。A熔化后的金属铁与焦炭发生渗碳反应：3Fe液+C焦=Fe3C液。2010-3-28/07:29:183839高炉炉渣与脱硫2.2.4高炉炉渣是铁矿石中的脉石和焦炭(燃料)中的灰分等与熔剂相互作用生成低熔点的化合物，形成非金属的液相。O高炉炉渣的成分高炉炉渣作用成渣过程生铁去硫OOOO2010-3-28/07:29:183940高炉炉渣的成分2.2.4.1高炉炉渣的来源：矿石中的脉石、焦炭(燃料)中的灰分、熔剂中的氧化物、被侵蚀的炉衬等。高炉炉渣的成分：氧化物为主，且含量最多的是SiO2、CaO、Al2O3、MgO。炉渣中氧化物的种类：碱性氧化物、酸性氧化物和中性氧化物。以碱性氧化物为主的炉渣称碱性炉渣；以酸性氧化物为主的炉渣称酸性炉渣。炉渣的碱度(R)：炉渣中碱性氧化物和酸性氧化物的质量百分数之比表示炉渣碱度：高炉炉渣碱度一般表示式：R=m(CaO)／m(SiO2)炉渣的碱度根据高炉原料和冶炼产品的不同，一般在1.0～1.3之间。OOOOOO2010-3-28/07:29:184041高炉炉渣的作用2.2.4.2分离渣铁，具有良好的流动性，能顺利排出炉外。O具有足够的脱硫能力，尽可能降低生铁含硫量，保证冶炼出合格的生铁。O具有调整生铁成分，保证生铁质量的作用。O保护炉衬，具有较高熔点的炉渣，易附着于炉衬上，形成“渣皮”，保护炉衬，维持生产。O2010-3-28/07:29:184142成渣过程2.2.4.2（1）焦炭在风口处完全燃烧，灰分进入炉渣。（2）石灰石在下降过程中，分解的CaO在滴落带，被初渣溶解，参与造渣。（3）矿石在块状带固相反应生成了低熔点的化合物沿焦炭缝隙流下，分离出初渣。随后渣中(FeO)不断还原进入铁中，至滴落带，炉渣以滴状下落，渣中FeO已降到2％～3％。（4）滴落的初渣成分不断变化，初渣开始是自然碱度，以后随着SiO2的还原，石灰石渣化并加入焦炭灰分，经过碱度波动之后形成终渣。成渣过程中，软熔带对炉内料柱透气性影响很大，习惯上把这一带叫成渣带。2010-3-28/07:29:184243生铁去硫2.2.4.3硫的来源：矿石、焦炭、熔剂和喷吹燃料中的硫分。炉料中焦炭带入的硫最多，占70％～80％。冶炼每吨生铁由炉料带入的总硫量称硫负荷。硫在煤气、渣、铁中的分配OOO炉料带入高炉内部的硫的分配：在冶炼过程中又全部转入炉渣、生铁、煤气中。硫的分配系数：渣中含硫量与铁中含硫量之比，用Ls表示。降低生铁硫含量的措施：降低硫负荷；增大硫的挥发量；加大渣量；增大硫的分配系数Ls（提高高炉炉渣的脱硫能力）。AAA2010-3-28/07:29:184344生铁去硫2.2.4.3炉渣去硫炉渣去硫反应：[FeS]+(CaO)=(CaS)+(FeO)生成的FeO在高温下与焦炭作用：(FeO)+C=[Fe]+{CO}-Q总的脱硫反应可写成：[FeS]+(CaO)+C=(CaS)+[Fe]+{CO}-QOA提高炉渣的脱硫能力必须具备条件：适当高的炉渣碱度；要有足够高的炉温；黏度小。A2010-3-28/07:29:184445生铁去硫2.2.4.3炉外脱硫OA高炉常用的炉外脱硫剂是苏打粉(Na2CO3)。反应式为：Na2CO3+FeS=Na2S+FeO+{CO2}-Q还有石灰、白云石、电石、复合脱硫剂等。实际生产中，如果选择合理的操作制度，保证充沛的炉温，生铁的含硫量是可以控制的。A2010-3-28/07:29:184546炉料与煤气运动2.2.5炉料运动煤气运动2.2.5.12.2.5.22010-3-28/07:29:1846472.2.5.1炉料运动炉料在炉内下降的基本条件：高炉内不断形成促使炉料下降的自由空间。形成炉料下降的自由空间的因素OO焦炭在风口前燃烧生成煤气。炉料中的碳素参加直接还原。炉料在下降过程中重新排列、压紧并熔化成液相，体积缩小。定时放出渣铁。AAAA2010-3-28/07:29:184748煤气运动2.2.5.2煤气的体积的变化煤气的成分的变化煤气的温度的变化煤气的压力的变化OOOO2010-3-28/07:29:184849煤气的体积的变化煤气量取决于冶炼强度、鼓风成分、焦比等因素。煤气的体积总量在上升过程中是增加的。OO2010-3-28/07:29:184950煤气成分的变化CO：煤气上升过程中，CO在高炉下部高温区开始增加，煤气中的CO含量会相应减小。OCO2：在炉缸、炉腹部位几乎为零，从中温区开始增加。H2：来源于风中H2O汽和焦炭中的有机H2和喷吹燃料OO中的挥发H2，上升过程中由于参加间接还原和生成CH4，含量逐渐减少，但由于炉料中结晶水和碳作用生成部分H2，又可适量增加煤气中H2的含量。N2：鼓风带入的N2，焦炭中的有机N2和喷吹燃料中的挥发N2，在上升过程中不参加任何反应，绝对量不变。OCH4：高温时少量焦炭与H2作用生成CH4，上升过程中又加入焦炭挥发分中CH4，但数量很少，变化不大。O2010-3-28/07:29:185051煤气温度的变化炉内热交换现象：炉缸煤气在上升过程中把热量传递给炉料，温度逐渐降低；而炉料在下降过程吸收煤气的热量，温度逐渐上升。O2010-3-28/07:29:185152煤气压力的变化压头损失(△p)的表示式△p=P炉缸-P炉喉O压头损失△p的作用增加到一定程度时，将妨碍高炉顺行。O2010-3-28/07:29:185253高炉生产主要技术经济指标2.2.6有效容积利用系数（ŋV）：高炉每立方米有效容积每天生产的合格铁水量（t/m3·d）高炉每天的合格生铁量POηV=高炉有效容积Vu入炉焦比（K）：冶炼一吨生铁消耗的焦炭量（kg/t）O每天装入高炉的焦炭量K=高炉每天出铁量2010-3-28/07:29:1853煤比（或油比）：冶炼一吨生铁消耗的煤粉量或重油（kg/t）O每天喷入高炉的煤粉量M=高炉每天出铁量燃料比＝焦比＋煤比（或油比）冶炼强度：高炉每立方米有效容积每天消耗的（干）焦炭量（焦比一定的情况下）高炉每天消耗的焦炭量OOI=高炉的有效容积ŋV=I/K生铁合格率：生铁化学成分符合国家标准的总量占生铁总量的指标。休风率：高炉休风时间（不包括计划大、中、小修）占日历工作时间的百分数。规定的日历作业时间=日历时间-计划大中修及封炉时间OO高炉休风时间×100%休风率=规定的日历作业时间休风率反映高炉操作及设备维护的水平。生铁成本：生产每吨合格生铁所需原料、燃料、材料、动力、人工等一切费用的总和，单位：元/tFe。炉龄（高炉一代寿命）：即从高炉点火开始到停炉大修之间实际运行的时间或产铁量。炉龄长，产铁多，经济效益高。OO56高炉结构及附属设备2.3高炉本体高炉附属系统2.3.12.3.2马钢2500m3高炉2010-3-28/07:29:185657高炉本体2.3.1高炉内型炉顶装料装置2.3.1.12.3.1.22010-3-28/07:29:185758高炉内型2.3.1.1高炉是一个竖立圆筒形炉子，其内部工作空间形状称为高炉内型，即通过高炉中心线的剖面轮廓。高炉内型一般由炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五段组成。O炉型设计合理，能促进高炉冶炼指标的改善和延长高炉的使用寿命，故炉型是高炉最基本的工艺参数。现代高炉向大型化发展，合理炉型总的趋势是矮胖化。O2010-3-28/07:29:185859高炉内型2.3.1.1高炉有效容积：由高炉出铁口中心线所在水平面到料线零位水平面之间的容积。用Vu表示。巨型高炉：>4000m3大型高炉：>620m3中型高炉：255~620m3小型高炉：<100m3O2010-3-28/07:29:185960炉顶装料装置2.3.1.2高炉炉顶装料设备的作用是按冶炼要求，向炉内合理布料，同时要严密封住炉内荒煤气不逸出炉外。O常用的炉顶装料设备主要有钟式炉顶和溜槽式（亦称无钟式）炉顶。O2010-3-28/07:29:186061钟式炉顶1—旋转布料器；2—煤气封盖；3—均压室；4—大料钟；5—大料斗；6—小料钟；7—受料斗2010-3-28/07:29:18616262无钟炉顶1—带式上料机；2—旋转料罐；3—驱动电动机；4—托盘式料门；5—上密封阀（放散）；6—密封料罐；7—卸料漏车；8—料流调节阀；9—下密封阀（均压）；10—波纹管；11—眼睛阀；12—气密箱；13—溜槽2010-3-28/07:29:1863溜槽布料2010-3-28/07:29:186364高炉附属设备2.3.2原料供应系统送风系统煤气净化系统渣铁处理系统2.3.2.12.3.2.22.3.2.32.3.2.42010-3-28/07:29:186465原料供应系统2.3.2.1皮带上料↓上料系统↑2010-3-28/07:29:186566原料系统总巡视2010-3-28/07:29:186667送风系统2.3.2.2高炉送风系统包括高炉鼓风机、冷风管路、热风炉、热风管路、风口以及管路上的各种阀门等。蓄热式热风炉由拱顶、燃烧室和蓄热室等几部分构成。蓄热式热风炉呈周期性工作，一个工作周期有燃烧期、送风期和切炉期三个过程。一般一座高炉有三至四座热风炉。OO2010-3-28/07:29:186768蓄热式热风炉结构2010-3-28/07:29:186869692010-3-28/07:29:18热风围管及风口由热风炉送出的热风通过热风总管送到高炉，再经热风围管和送风支管，将热风均匀的分配到每个风口，以便炉内焦炭和喷吹燃料进行燃烧。热风围管由钢结构本体、耐火内衬、吊挂装置和下部电葫芦单轨梁组成。风口装置主要由风口大套、中套和风口小套组成。OOO70煤气净化系统2.3.2.31—高炉；2—重力除尘器；3—洗涤塔；4—文氏管；5—调压阀组；6—脱水器2010-3-28/07:29:187071重力除尘和文氏除尘文氏除尘重力除尘2010-3-28/07:29:187172渣铁处理系统2.3.2.42010-3-28/07:29:187273渣铁分离器2010-3-28/07:29:1873高炉方形出铁场半岛式布置1—高炉；2—活动主沟；3、4—渣沟；5—摆动流嘴；6—泥炮；7—开口机；8—换钎机9—铁口前悬臂吊；10—天车；11—水渣粗粒分离槽；12—干渣坑；13—泥炮操作14—电磁流量计室；15—泥炮液压站；16—砂口转鼓脱水法工艺流程1—水渣沟;2—水渣槽及放散筒;3—分配器;4—脱水转鼓;5—鼓内胶带运输机6—鼓外胶带运输机;7—水渣成品贮存槽;8—集水斗;9—冷却水池;10—泵站11—脱水转鼓的细筛网;12—轴向刮板;13—吹扫用压缩空气;14—冲洗水76高炉操作2.4高炉特殊操作基本操作制度2.4.12.4.22010-3-28/07:29:187677高炉特殊操作2.4.1开炉休风停炉2.4.1.12.4.1.22.4.1.32010-3-28/07:29:1877782.4.1.1开炉建好的高炉第一次投入使用称开炉。开炉好坏对以后高炉作业和一代寿命有直接影响。开炉前的准备OO对设备进行试运转以确保完全正常可靠；对炉体、热风炉、热风管进行烘烤以排除水分；对炉料要求还原性好、杂质少，以便稳定炉渣成分，保证生铁质量。AAA由于开炉热量消耗大，开炉焦比比正常焦比高3~4倍O2010-3-28/07:29:187879休风2.4.1.2高炉生产过程中因故障临时检修或计划检修需要停止送风称休风。超过8小时称长期休风，8小时以下的称短期休风。OO短期休风时应将高炉本体与管道系统完全切断，休风期间应向高炉炉顶及煤气管道内通入蒸汽。长期休风时应在停炉前关闭炉顶蒸汽，点燃炉顶煤气，停风堵严风口，然后再继续通蒸汽，使煤气管道与大气相通，靠自然抽力驱净煤气。AA2010-3-28/07:29:187980停炉2.4.1.3高炉一代寿命终结需要大修时就要停炉，停炉要做到安全、出净残铁，以便拆卸抢修。停炉时一定从炉底预先做好的残铁口放尽残铁。停炉方法：OOO焦炭填充法：停炉开始时装湿焦块，并经炉顶喷水，直到小焦块下降到风口平面时停止送风，继续喷水至焦炭熄灭。空料线喂水法：停炉一开始停止装料，从炉顶喷水，待料面达风口平面上1~2m停止送风，继续喷水至焦炭熄灭。AA2010-3-28/07:29:188081基本操作制度2.4.22.4.2.12.4.2.22.4.2.32.4.2.42.4.2.5热制度送风制度造渣制度装料制度出渣出铁制度2010-3-28/07:29:188182热制度2.4.2.1热制度就是根据冶炼条件所炼生铁品种的需要，在争取最低焦比的前提下，选择并控制均匀稳定而热量充沛的炉温。炉温高低通常用渣铁温度（铁水1350～1500℃，炉渣温度一般高50～100℃）表示或用铁水含硅量表示。O目前我国大多数高炉生铁含硅0.4%～0.5%，铁水温度为1450～1500℃。O2010-3-28/07:29:188283送风制度2.4.2.2送风制度是指在一定的冶炼条件下，维持适宜的鼓风数量、质量和风口状态。具体来说，包括风量、热风温度与压力、鼓风湿度与含氧量、风口数目、风口直径和风口长度(伸入炉缸内的长度)、是否喷吹燃料等。送风制度的选择，应综合考虑生产任务，风机能力，热风温度水平，原燃料的数量和质量等客观条件，确定适宜的冶炼制度，然后根据高炉冶炼行程的征兆，运用下部调剂的原则来选择适宜的风口面积和风口长度，使煤气流在炉缸的初始分布达到合理。OO2010-3-28/07:29:188384造渣制度2.4.2.3所谓造渣制度，通常就是根据高炉的原料和冶炼的生铁品种等条件，选择一个流动性、粘度、熔化性温度和脱硫、排碱能力等性能适宜的终渣成分。O造渣制度包括造渣过程和终渣性能的控制，造渣制度应根据冶炼条件和生铁品种确定。而炉渣性能是选择造渣制度的依据。O2010-3-28/07:29:188485装料制度2.4.2.4装料制度是指炉料装入方法。包括装入顺序、批重大小及料线高低等。O其主要作用是通过改变装料方法，变更炉料在炉喉料面的分布，来控制煤气流的分布，达到既充分利用煤气的热能和化学能，又能保证炉料的顺利下降，为高炉稳定使用大风打开两条合理的煤气通路。O2010-3-28/07:29:188586出渣出铁制度2.4.2.5出渣出铁制度化，首先及时出净渣铁，保持炉缸渣铁在合适水平，保证炉缸工作正常进行。O其次是规定出渣出铁时间表以便按序工作。在正常情况下，一座大型高炉出铁次数增加到10～15次，每次出铁30～45分钟，多铁口转换，以至连续出铁。O2010-3-28/07:29:188687渣铁制度2010-3-28/07:29:188788第二章小结重点掌握内容：高炉炼铁原料及作用、烧结及过程；高炉结构、高炉内区域及进行反应、直接还原和间接还原、高炉炉渣作用、生铁去硫、高炉生产主要技术经济指标；高炉有效容积、炉顶装料装置、热风炉炉型及原理；高炉特殊操作、炉温。OAAAA2010-3-28/07:29:188889谢谢continuous)(tobe2010-3-28/07:29:1889第三章炼钢基本原理2主要内容炼钢的基本任务炼钢炉渣炼钢过程的基本反应3.13.23.32010-3-28/07:29:5923炼钢的基本任务3.1四脱：C、S、P、O；二去：气体、夹杂；二调整：温度、成分。浇注。OOOO2010-3-28/07:29:5934炼钢炉渣3.2炼钢炉渣的作用炼钢炉渣的来源及其组成炼钢炉渣的主要性质3.2.13.2.23.2.32010-3-28/07:29:5945炼钢炉渣的作用3.2.1作用：O通过对炉渣成分、性能及数量的调整，可以控制金属中各元素的氧化和还原过程；向钢中输送氧以氧化各种杂质；吸收钢液中的非金属夹杂物，并防止钢液吸气（H、N）。其它作用。如：稳定电弧，保护渣。AAAA副作用：侵蚀炉衬；降低金属收得率。O2010-3-28/07:29:5956炼钢炉渣的来源及其组成3.2.2炼钢炉渣的来源：加入的各种造渣材料及被侵蚀炉衬；炼钢中化学反应的产物：氧化物和硫化物；废钢带入得泥沙和铁锈；氧化物或冷却剂带入的脉石。炉渣的组成以各种金属氧化物为主，并含有少量硫化物和氟化物。炼钢炉渣的基本体系是CaO-SiO2-FeO。OAAAOO2010-3-28/07:29:5967炼钢炉渣的主要性质3.2.3碱度：R＝1.3～1.5，低碱度渣；R＝1.8～2.0，中碱度渣；OR≥2.5，高碱度渣；氧化性——炉渣向金属熔池传氧的能力，一般以渣中氧化铁（％∑FeO）含量来表示。把Fe2O3折合成FeO有两种计算方法：全氧法和全铁法。全铁法较合理。炉渣的氧化能力是个综合的概念，其传氧能力还受炉渣粘度、熔池搅拌强度、供氧速度等因素的影响。OOO2010-3-28/07:29:5978炼钢过程的基本反应3.3炼钢熔池中氧的来源及铁液中元素的氧化方式炼钢熔池中元素的氧化次序脱碳反应硅的氧化锰的氧化与还原脱磷反应脱硫反应钢的脱氧脱气3.3.13.3.23.3.33.3.43.3.53.3.63.3.73.3.83.3.93.3.10去除钢中夹杂物2010-3-28/07:29:59893.3.1炼钢熔池中氧的来源及铁液中元素的氧化方式氧的来源：直接向熔池中吹入工业纯氧（>98％）；向熔池中加入富铁矿；炉气中的氧传入熔池。OAAA铁液中元素的氧化方式有两种：直接氧化和间接氧化。O2010-3-28/07:29:59910直接氧化方式直接氧化是指氧气直接与铁液中的元素产生氧化反应。当向铁液中吹入氧气时，如果在铁液与气相界面有被溶解的元素如[Si]﹑[Mn]﹑[C],虽有大量的铁原子存在，但根据元素的氧化次序[Si]﹑[Mn]﹑[C]将优先于铁而被氧化。反应可写为：[C]+1／2｛O｝=｛CO｝[Si]+｛O2}=（SiO2）[Mn]+1／2｛O2｝＝（MnO）在氧气转炉炼钢时氧气流股冲击铁液形成一个冲击坑，氧气与铁液直接接触，易产生元素的直接氧化。OOO2010-3-28/07:29:591011间接氧化方式吹入的氧气由于动力学的原因首先与铁液中的Fe原子反应形成FeO进入炉渣同时使铁液中溶解氧[O]。炉渣中的（FeO）和溶解在铁液中的[O]再与元素发生间接氧化。O其反应为：｛O2｝+Fe=(FeO)(FeO)=Fe+［O］O如：或2［O］+[Si]=(SiO2)2(FeO)+［Si］=2Fe+(SiO2)在渣-金界面上往往产生元素的间接氧化反应。2010-3-28/07:29:591112炼钢熔池中元素的氧化次序3.3.2溶解在铁液中的元素的氧化次序可以通过与1molO2的氧化反应的标准吉布斯自由能变化来判断。O在标准状态下，反应的ΔGo负值越多，该元素被氧化的趋势就越大，则该元素就优先被大量氧化。O铁液中常规元素与氧反应的标准吉布斯自由能变化与温度的关系绘制成图。O2010-3-28/07:29:59121.Cu﹑Ni﹑Mo﹑W等元素氧化的ΔGo线都在Fe氧化ΔGo线之上。从热力学角度来说，在炼钢吹氧过程中这些元素将受到Fe的保护而不氧化。2.Cr﹑Mn﹑V﹑Nb等元素的氧化程度随冶炼温度而定。3.Al﹑Ti﹑Si﹑B等元素氧化的ΔGo线在图中位于较低的位置，它们最易氧化。在实际生产中，这些元素作为强脱氧剂使用。注意：虽然在炼钢温度下，Fe氧化的ΔGo线高于其它元素氧化的ΔGo线，但由于铁液中大多数为Fe原子，氧与Fe原子接触机会多，故在实际上Fe还是会氧化。14脱碳反应3.3.3炼钢的一个重要任务是利用氧化方法将铁液中过多的碳去除，称为脱碳。脱碳反应是贯穿于冶炼过程。O在高温下[C]主要氧化成为CO。O[C]与氧的反应有：O在渣-金界面上：［C］+（FeO）=｛CO｝+Fe［C］+［O］=｛CO｝在气-金界面上：［C］+1／2｛O2｝=｛CO｝AA2010-3-28/07:29:591415脱碳反应的作用脱碳反应除了调整钢液碳含量的作用外，其反应产物CO气体的上浮排除使得脱碳反应给炼钢带来独特的作用。O促进熔池成分﹑温度均匀；提高化学反应速度；降低钢液中的气体含量和夹杂物数量：造成喷溅和溢出：AAAA2010-3-28/07:29:591516硅的氧化3.3.4硅的直接氧化和间接氧化反应式O在气-金界面上［Si］+O2=（SiO2）A在渣-金界面上A［Si］+2［O］=（SiO2）［Si］+2（FeO）=（SiO2）+2Fe2010-3-28/07:29:591617硅的氧化对炼钢的影响[Si]氧化产生大量的化学热，是转炉炼钢的主要热量来源之一，它可使吹炼初期熔池温度能够较快升高，有利于转炉废钢加入量增加和初期渣熔化成渣。O[Si]氧化反应产物SiO2是酸性很强的氧化物，它影响到炼钢的炉渣碱度和石灰加入量。O炉渣中的SiO2易侵蚀碱性炉衬，降低炼钢炉的炉龄。O2010-3-28/07:29:591718锰的氧化与还原3.3.5铁液中的锰反应,形成在高温下是稳定的MnO。O[Mn]的氧化反应式为：O在气-金界面上［Mn］+1/2O2=（MnO）在渣-金界面上［Mn］+［O］=（MnO）［Mn］+（FeO）=（MnO）+Fe2010-3-28/07:29:591819[Mn]氧化还原对炼钢的影响[Mn]氧化产生的化学热是转炉炼钢的热源之一。O[Mn]氧化产物MnO为碱性氧化物，在冶炼初期OMnO与CaO﹑SiO2﹑FeO等形成多元系炉渣，MnO具有降低炉渣熔化性温度，帮助化渣的作用。在碱性法炼钢中，MnO的还原有利于提高钢水中的残余锰量，钢中锰可提高钢的品质，降低钢的脆性，对钢有强化作用。O2010-3-28/07:29:591920脱磷反应3.3.6氧化脱磷：O在炼钢温度下，气化脱磷反应是不能进行A的。由于Fe优先于[P]氧化，通过直接氧化反应的气化脱磷也是难以进行的。通过加入石灰造碱性渣可以将铁液中的磷A脱出到炉渣中。这是由于P2O5时是酸性氧化物，遇到碱性氧化物如CaO能生成稳定的化合物而进入炉渣。2010-3-28/07:29:592021脱磷反应式用碱性炉渣进行脱磷的反应为：O在渣-金界面A3(CaO)+2[P]+5[O]=(3CaO·P2O5)3(CaO)+2[P]+5(FeO)=(3CaO·P2O5)+5Fe在渣-金-气界面3(CaO)+2[P]+5/2O2=(3CaO·P2O5)A2010-3-28/07:29:592122脱硫反应3.3.7反应热力学O炉渣分子理论认为，脱硫反应为：［S］+（CaO）=（CaS）+［O］A分子理论解释不了纯FeO渣也能脱硫的现象，故炉渣离子理论认为，脱硫反应属于电化学反应：［S］+（O2-）=（S2-）+［O］A2010-3-28/07:29:592223炉渣脱硫原理2010-3-28/07:29:592324气化脱硫气化脱硫主要通过炉渣中硫的气化来实现，即：(S2-)+3/2{O2}={SO2}+(O2-)或写为：6(Fe3+)+(S2-)+2(O2-)=6(Fe2+)+{SO2}6(Fe2+)+3/2O2=6(Fe3+)+3(O2-)两个反应式表明，渣中的铁离子充当气化脱硫所需氧的媒介。需要明确的是，气化脱硫是以炉渣脱硫为基础的，首先硫从金属液被脱除到炉渣中，然后炉渣中的硫再被气化脱除进入炉气中。在转炉炼钢中，有约三分之一的硫是以气化脱硫的方式去除的。OAA2010-3-28/07:29:592425钢的脱氧3.3.8脱氧是向炼钢熔池或钢水中加入脱氧剂，脱氧元素与氧反应，生成的脱氧产物或进入渣中或成为气相排出。脱氧剂应具有脱氧元素与氧的亲和力大、脱氧产物易排除、成本低和来源广等的特点。根据脱氧反应发生的地点不同，脱氧方法分为沉淀脱氧﹑扩散脱氧和真空脱氧。OOO2010-3-28/07:29:5925钢种轿车面板不锈钢板轴承钢管线钢轮胎钢丝[O]/％0.0030.0040.00050.0020.00326沉淀脱氧又叫直接脱氧。把块状脱氧剂加入到钢液中，脱氧元素在钢液内部与钢中氧直接反应，生成的脱氧产物上浮进入渣中的脱氧方法称为沉淀脱氧。出钢时向钢包中加入硅铁﹑锰铁﹑铝铁或铝块脱氧就是沉淀脱氧。这种脱氧方法由于脱氧反应在钢液内部进行，脱氧速度快。但生成的脱氧产物有可能难以完全上浮而成为钢中非金属夹杂。OOO2010-3-28/07:29:592627扩散脱氧又叫间接脱氧。它是将粉状的脱氧剂如C粉﹑Fe-Si粉﹑CaSi粉﹑Al粉加到炉渣中，降低炉渣中的氧含量，使钢液中的氧向炉渣中扩散，从而达到降低钢液中氧含量的一种脱氧方法。在电炉炼钢的还原期和炉外精炼过程向渣中加入粉状脱氧剂进行脱氧操作就是扩散脱氧。其特点是：由于脱氧反应在渣中进行，钢液中的氧需要向渣中转移，故脱氧速度慢，脱氧时间长。但脱氧产物在渣相内形成，不在钢中生成非金属夹杂物。OOO2010-3-28/07:29:592728真空脱氧是利用降低系统的压力来降低钢液中氧含量的脱氧方法。它只适用于脱氧产物为气体的脱氧反应如[C]-[O]反应。这种脱氧方法常用于炉外精炼中，如RH真OO空处理﹑VAD﹑VD等精炼方法都可实现钢液的真空脱氧。真空脱氧因脱氧产物为气体，易于排除，不会对钢造成非金属夹杂的污染，故这种脱氧方法的钢液洁净度高。但需要有专门的真空设备。O2010-3-28/07:29:592829元素的脱氧能力元素的脱氧能力可用同一条件下与相同含量的脱氧元素相平衡的残余氧量来表示。O常用的脱氧元素有Mn﹑Si﹑Al,而Mn﹑Si常以OFe-Mn﹑Fe-Si铁合金的形式作为脱氧剂来使用。Al的脱氧能力最大，Si的脱氧能力次之，常用于O终脱氧和镇静钢脱氧。Mn的脱氧能力最小，常用于预脱氧和沸腾钢脱氧。2010-3-28/07:29:592930脱氧产物的特性Mn的脱氧产物为MnO，属于碱性氧化物，与酸性氧化物如SiO2相遇时，可以结合成复合的氧化物，使MnO的活度降低，从而提高了Mn的脱氧能力。由于Si的脱氧产物为SiO2，属于酸性氧化物，易与碱性氧化物结合成硅酸盐之类的复杂氧化物，使OOSiO2的活度降低，使Si的脱氧能力增加。Al的脱氧产物Al2O3是中性氧化物，它既可与酸性氧O化物结合也可与碱性氧化物相结合，因此，不论是与碱性氧化物还是与酸性氧化物相遇，均可降低Al2O3的活度，从而使Al的脱氧能力提高。正因为脱氧产物具有这样的特性，所以，对氧含量要求严格的钢常采用复合脱氧剂来进行脱氧。O2010-3-28/07:29:593031脱气3.3.9钢中气体（H、N）的来源：金属料如废钢和铁合金中含有的一定量的氢和氮。潮湿的造渣剂，加入炉内后分解，也使钢中气体增加。耐火材料用粘结剂含有8%～9%的氢。暴露在空气中的钢液，会从空气中吸收氢和氮。如果炼钢采用的氧气不纯，也能造成钢的增氮。OAAAAA气体的溶解反应为：½{H2}=[H]½{N2}=[N]O2010-3-28/07:29:593132降低钢中气体的措施提高炼钢原材料质量。如使用含气体量低的废钢和铁合金；对含水分的原材料进行烘烤干燥，采用高纯度的氧气等。尽量降低出钢温度，减小气体在钢中的溶解度。在冶炼过程，应充分利用脱碳反应产生的溶池沸腾来降低钢水中的气体含量。用炉外精炼技术，降低钢水中的气体含量。如采用钢包吹氩搅拌，真空精炼脱气，微气泡脱气等方法对钢水进行脱气处理。采用保护浇注技术，防止钢水从大气中吸收气体。OOOOO2010-3-28/07:29:593233去除钢中夹杂物3.3.10钢中夹杂物的来源钢中存在着硫﹑磷﹑氧﹑氮等杂质元素，这些元素与钢中的合金元素如硅﹑锰﹑铝﹑钛﹑钒等形成非金属化合物，如氧化物﹑硫化物﹑氮化物等。钢中的这些非金属化合物，统称为非金属夹杂物，也称为内生夹杂。在炼钢过程中，钢水与炉渣和炉衬接触，炉渣炉衬中的化合物被卷入到钢水中，也会造成非金属夹杂物，也称为外来夹杂。OAA2010-3-28/07:29:593334钢中夹杂物的分类按夹杂物的化学成分分：氧化物夹杂；硫化物夹杂；氮化物夹杂。按加工变形后夹杂物的形态分：塑性夹杂；脆性夹杂；半塑性夹杂。按夹杂物的来源分：内生夹杂和外来夹杂。OOO2010-3-28/07:29:593435降低钢中夹杂物的措施在冶炼中采取各种手段降低钢中杂质元素[O]﹑[S]﹑[N]﹑[P]等的含量，提高钢的洁净度，从根本上减少内生夹杂物。提高耐火材料质量，提高其抗冲击和耐侵蚀的能力，减少外来夹杂物数量。采用合理的脱氧制度，使脱氧产物易于聚集上浮，从钢液中排除。应用钢包冶金如真空脱氧﹑吹Ar搅拌﹑喷粉处理等和中间包冶金如采用堰、坝﹑导流板﹑过滤器﹑湍流控制器等控流装置，去除钢水中的夹杂物。采取保护浇注技术，防止钢水从周围大气环境中吸收氧﹑氢﹑氮。OOOOO2010-3-28/07:29:593536第三章小结重点掌握内容：炼钢的基本任务是什么？炉渣在炼钢中的作用，其来源及主要成分。脱碳反应的作用。脱硫、脱磷的反应式。脱氧的方法及优缺点。钢中气体来源及降低气体的措施。非金属夹杂物的来源、组成及降低其措施。AAAAAAA2010-3-28/07:29:593637谢谢continuous)(tobe2010-3-28/07:29:5937第四章转炉炼钢2主要内容炼钢用原材料铁水预处理工艺氧气转炉炼钢的发展顶底复吹转炉炼钢的设备复吹转炉吹炼工艺4.14.24.34.44.52010-3-28/07:30:56234.1炼钢用原材料4.1.1金属料铁水；废钢；铁合金；OOO4.1.2辅助材料造渣材料；氧化剂；冷却剂；还原剂和增碳剂。OOOO2010-3-28/07:30:5634铁水（或生铁块）4.1.1.1铁水是氧气转炉炼钢的基本原料，一般占金属料的70～100％；电炉只用生铁块作配碳用。O铁水成分和铁水温度是否适当和稳定，对简化和稳定转炉操作并获得良好的技术经济指标非常重要。O2010-3-28/07:30:5645铁水成分Si：发热元素，转炉热量来源。根据[p]，[Si]一般在0.4～0.8％范围内Mn：有利元素。[Mn]一般在0.2～0.4％左右P：有害元素，强发热元素。P是高炉不能去除的元素，故只能要求[P]稳定，采用铁水预处理脱磷或相应的炼钢方法来去除。S：有害元素。[S]<0.04％。采用铁水预处理脱硫，[S]<0.015％。OOOO2010-3-28/07:30:5656铁水温度铁水温度应>1200～1300℃，且保持稳定，以利于炉子热行，迅速成渣。有铁水预处理工艺，铁水温度应适当提高。OO2010-3-28/07:30:5667废钢4.1.1.2废钢是电炉炼钢的基本原料，用量占钢铁料的70％～90％。对转炉来说，既是金属料也是冷却剂。合金钢废钢应按所含合金分组堆放。应严防混入有害杂质和危险品，并减少带入的泥沙、耐火材料和炉渣等。对外形尺寸和单重过大的废钢，应预先进行解体和切割；对轻薄料要打包或压块，以缩短装料时间。OOOO2010-3-28/07:30:5678铁合金4.1.1.3炼钢中广泛使用的各种脱氧和合金化元素与铁的合金。如Fe-Mn、Fe-Si、Fe-Cr；以及复合脱氧剂，如硅锰合金、硅钙合金、硅锰铝合金；还有铝、锰、镍等金属。铁合金应合理选用以降低成本，使用前应烘烤以减少气体带入。另外要纯净，不得混有其它夹杂物，块度要适当。OO2010-3-2