转炉炼钢工艺过程...ppt

1、从材料科学的角度来看，根据炼钢魏厚培教授、转炉炼钢、转炉炼钢的特点和发展趋势、转炉冶炼五大制度、炼钢原料、转炉炼钢原理、工艺流程和设备、转炉炼钢技术发展的简要历史、目录、参考文献、历史的发展过程， 根据转炉炉衬的性质不同可分为酸性转炉和碱性转炉，根据其气体的导入位置，可分为底吹转炉、侧吹转炉、顶吹转炉的供给气体的氧化性可分为空气转炉和氧转炉。 转炉分类如下：一、钢铁冶炼技术发展简史，1856年德国人基本麦发明底吹酸性转炉炼钢法。 这种方法是近代炼钢法的开端。 1879年出现了托马斯底吹碱转炉炼钢法。 它用带碱炉衬的转炉处理高磷生铁。 法国军丁利用蓄热原理于1864年建立了平炉炼钢法，1880年

2、出现了碱平炉。 1952年在奥地利出现了纯氧顶吹转炉。 20世纪50年代初，奥地利的Voest Alpine公司将氧炼钢用于工业生产，诞生了氧顶吹转炉，也被称为LD转炉。 LD转炉在1970年以后，由于发明了用烃保护的双重管式下吹枪，出现了下吹法，各种类型的下吹法转炉(例如OBM、Q-BOP、LSW等)在实际生产中比下吹转炉优越的地方很多OBM装置是在奥地利人Dr.Edaurd等于1973年研究转炉天地回吹制钢之后，在世界各国普遍开展了转炉回吹的研究，出现了各种类型的回吹炉，从1980年代初开始正式用于生产。 上底喷吹装置，传统的转炉炼钢工艺是将来自高炉的铁水在混铁炉中混合后放入转炉，以一定的

3、比例放入废钢，然后降低水冷氧枪，以一定的供氧、枪位和造渣制度喷吹氧进行冶炼。 到达吹炼的终点时，举起枪放倒炉子，测温和检查成分，例如钢水的温度和成分达到目标值的范围时出钢。 否则，放下氧枪重新吹。 在出钢过程中，钢包加入脱氧剂和铁合金进行脱氧、合金化。 然后，钢水被送到压铸厂或连铸厂的铸块。 1951年碱性空气侧吹转炉炼钢法首先在中国唐山钢厂试验成功，1952年投入工业生产。 1954年开始工厂小型吹氧转炉炼钢的试验研究，1962年将初钢试验工厂的空气侧吹转炉改建为3t吹氧转炉，开始了工业性的试验。 在试验成功的基础上，中国第一座氧气吹转炉炼钢厂(2x30t )建成首钢，1964年12月26日

4、投入生产。 近年来，我国年产钢量，钢产量达4.89亿t，2002，钢产量首次突破2亿t，达2.234亿t，钢产量达3.5亿t，年产钢量达1.82亿t，粗钢产量达5.678亿t，2010年番号500强企业排名企业名称地区营业收入(万元) 12上海宝钢集团公司上海12041545 34首钢总公司北京4791338 49鞍山钢铁集团公司辽宁3147476 55本溪钢铁(集团)公司辽宁2948530 59武汉钢铁(集团) 公司北京2731316 6 63攀登枝花钢铁(集团)公司四川2634533 7 80广州钢铁企业集团公司广东2102981 8 83太原钢铁(集团)公司山西2073985 9 86江

5、苏沙钢集团公司江苏2040198 10 87邯郸钢铁集团公司河北2018900，炼钢原料金属材料：铁水、废钢、合金钢非金属材料：造渣剂(石灰、萤石、铁矿石)、冷却剂(废钢、铁矿石、氧化铁)、碳化剂和燃料(焦炭、石墨种类、煤块、煤块转炉炼钢的主要热源。 对铁水的要求包括： (1)成分； (2)附渣量(3)温度。1 )硅(Si )硅是重要的发热元素，铁水中的Si含量高，炉内的化学热量增加，铁水中的Si量增加0.10%，废钢的添加量提高1.3%-1.5%。 铁水Si含量高，渣量增加，有利于脱磷脱硫。 如果硅含量过高，熔渣材料和消耗增加，容易引起溅射，在降低金属收率的同时，熔渣中过剩的SiO2也加剧对

6、炉衬的侵蚀，影响石灰熔渣化速度，延长吹炼时间。 通常铁水中的硅含量优选的是0.30%-0.60%。 2 )锰(Mn )锰是一种发热元素，铁水中Mn氧化形成的MnO有效促进石灰溶解，加速熔渣形成，减少焊剂用量和衬里侵蚀。 同时由于铁水的Mn高，终点钢中的富锰高，可以减少合金化所需的锰铁合金，有利于提高钢水的清洁度。 转炉用铁水相对于锰和硅之比要求为0.8-1.0，现在大多使用低锰铁水，锰含量为0.20%-0.80%，3 )磷(p )。 磷是高发热元素，对于一般钢种来说是有害元素，因此铁水的磷含量越低越好，一般要求铁水P0.20%。 4 )硫磺(s )。 除了含硫易切削外，大多数钢种都要求除去硫这

7、种有害元素。 氧转炉单渣操作的脱硫效率仅为30%-40%。 我国炼钢技术规程要求装入铁水的硫含量在0.05%以下。 对铁水带炉渣量的要求：高炉炉渣中的硫、SiO2、Al2O3量高，过剩的高炉炉渣进入转炉内时，转炉炉渣量增大，石灰消耗增加，引起溅射，降低炉衬寿命，因此进入转炉的铁水要求带炉渣量为0.5% 对铁水温度的要求：铁水温度是铁水含量物理量的一些标志，铁水物理热占转炉热收入的50%。 要努力确保进炉铁水的温度，保证炉内热源充足，炉渣快。 我国炼钢规定的装入铁水温度必须超过1250且相对稳定。 2、废钢、转炉和电炉炼钢均使用废钢，顶氧吹转炉用废钢的量一般为总装入量的10%-30%。 转炉炼钢

8、对废钢的要求：1 )废钢的外形尺寸和块度要保证能够从炉口顺利加入转炉。 废钢的长度不得超过转炉口径的1/2以下，废钢的单重通常不得超过300kg。 国标要求废钢长度在1000mm以下，最大单品重量在800kg以下。 2 )废钢中混入铁合金，不得混入铜、锌、铅、锡等有色金属和橡胶。 封锁器，爆炸物和易燃爆炸物和有毒物品不得混合。 废钢硫、磷含量均在0.050%以下。 3 )废钢干净后，不得混入砂土、水泥、耐火材料、油物等。 4 )性质不同的废钢可以分类保管非合金钢、低合金钢废钢，合金废钢和生铁不能混合。 合金废钢要单独保管，以免冶炼困难，熔炼废品，浪费宝贵的合金元素。 3、铁合金、常用铁合金种类

9、：单纯合金： Fe-Mn、Fe-Si、Fe-Cr、Fe-V等复合脱氧剂： Ca-Si合金、Al-Mn-Si合金、【2】非金属材料、1、造渣剂(1)石灰碱炼钢方法的造渣材料，主要成分为CaO 其质量好坏主要影响吹炼技术、产品质量和炉衬寿命等。 因此，除石灰CaO含量高、SiO2和s含量低、生过烧成率低、活性高、块度适中外，石灰还应保持清洁、干燥、新鲜。 (2)萤石、萤石的主要成分为CaF2、烧成约930。 萤石易熔的特点是作用快、时间短。 但是，大量使用萤石会增加飞溅，加剧衬里侵蚀，污染环境。 (3)白云石、白云石的主要成分CaCO3.MgCO3。 经烧制成轻烧白云石，其主要成分为CaO.MgO

10、。 转炉采用生白云石或轻烧白云石代替石灰造渣的一部分。 (4)用石灰加入适量的水垢、萤石、氧化锰或其他氧化物等助熔剂，在低温下预制成形，合成炉渣剂。由于合成渣剂熔点低、碱度高、成分均匀、粒度小，且在高温下容易裂开，渣成速度快，冶金效果得到改善，转炉渣成负荷减轻。 2、碳化剂在冶炼过程中，由于原料和投入错误以及脱碳过剩等原因，钢中的碳含量有时不能满足所期待的要求，此时会使钢水中的碳增加。 常用的碳化剂有碳化生铁、电极粉、石油焦粉、木炭粉、焦炭粉。 转炉冶炼中，高碳钢种的情况下，使用杂质少的石油焦作为碳化剂。 3、氧化剂、氧是转炉炼钢的主要氧化剂，纯度达到99.5%以上，氧气压力稳定，应去除水分。

11、 氧化铁也被称为铁磷，是钢锭加热、压延和连铸过程中产生的氧化壳层，铁量约占70%-75%。 水垢也有助于炉渣化和冷却作用，所以使用时请加热烧成，保持干燥状态。 铁矿石中铁氧化物的存在形态为Fe2O3、Fe3O4及FeO，其氧含量分别为30.06%、27.64%、22.28%。 三、转炉冶炼五大制度投入制度氧气供给制度造渣制度温度制度终点控制及合金化制度，(1)、投入顺序对于使用废钢的转炉，一般先投入废钢，再投入铁水。 先加入干净的轻废钢，再加入中型和大型的废钢，保护衬里不碰到大的废钢，而且过重的废钢对铁水以后加入为好。 加入废钢后，必须立即加入铁水，以免炉衬过于骤冷。 (2)装入量装入量是指炼

12、制一炉钢时铁水和废钢的装入量，是决定转炉产量、炉龄及其他技术经济指标的主要因素之一。 装入量中铁水和废钢的配合比由热平衡校正算确定。 通常铁水的配比为70%-90% .1 .投入制度，2 .供氧制度，供氧制度的主要内容包括确定合理的喷头结构、供氧强度、供氧压力和枪位控制。 供氧是控制杂质去除速度、熔池升温速度、结渣制度、溅射去除钢中的气体和夹杂物的关键操作，关系到终点的控制和炉衬的寿命，对一炉钢冶炼的技术经济指标有重要影响。 3、造渣制度、造渣是转炉炼钢的重要操作。 造渣是通过控制装入的熔渣材料的种类和数量，使熔渣具有某种性质以满足熔池内炼钢反应的需要的工艺操作。 由于转炉冶炼时间短，必须迅速

13、结渣，才能满足冶炼工艺和强化冶炼的要求。 同时，形成矿渣直接影响飞溅的避免、金属损失的减少和衬里寿命的提高。 4、温度制度在炉钢吹炼过程中需要准确控制温度。 温度制度主要是炼钢过程的温度控制和终点温度控制。 1 .终点熔池中金属的成分和温度达到制钢种的要求时，称为终点。 2 .终点的条件吹炼达到终点的具体条件是钢中的碳达到制钢种要求的控制范围钢中的s、p低于规定下限要求一定范围的出钢温度保证能够顺利进行精炼和铸造钢种要求控制的氧含量。 3、终点控制终点控制是转炉吹炼末期的重要操作。 终点控制主要是终点的温度和成分的控制。 5 .终点控制、脱氧：钢水中添加某些脱氧元素，去除其中多馀氧的操作。 合

14、金化：为了使钢中的含量满足钢种的规格要求而添加1种或2种以上的合金元素的操作。 区别：合金元素价格通常较高，最好尽量不氧化的脱氧元素比较便宜，先加后加的合金元素要充分脱氧，以免氧化。 联系：两者在钢水中添加铁合金的同时，添加钢水的脱氧剂必然具有部分溶解于钢水中使其合金化的作用。 例如，一边使用Fe-Si、Fe-Mn脱氧，一边调整钢水的硅锰含量。 加入钢水的合金元素，由于和氧的亲和力比铁大，一部分被氧化，引起脱氧作用。 转炉的脱氧和合金化的操作常常同时进行。脱氧和合金化，四，转炉炼钢原理，工艺流程和设备，一，原理：转炉炼钢法与其他炼钢法主要不加能量，只需吹入熔池的空气或氧与生铁水中的各种元素的放

15、热氧化反应完成脱碳和杂质去除的任务，将钢水加热到出钢(1600以上)温度2、吹氧转炉的工艺流程为：“四脱”(碳、氧、磷和硫)“二脱”(脱气和脱夹杂)“二调整”(成分和温度)采用的主要技术手段是供氧、结渣、结渣，上炉出钢、结渣，检查炉衬和倾斜设备等，是必要的放下枪吹，同时放入最初的炉渣材料(最初炉内的噪音大，从炉口冒出黑烟，然后发出暗的红色火焰，35min后硅锰氧接近结束，碳氧反应逐渐激烈，炉口的火焰变大，随之亮度降低噪音变弱) 35分钟后加入第二批的矿渣材料继续吹炼(伴随吹炼钢中的碳逐渐降低，约12分钟后火焰变弱，吹制)。 把炉倒下，测温，取样，在决定吹风时间或出钢的出钢的同时(将修正后的合金

16、放入钢包中)进行脱氧合金化。吹转炉冶炼炉钢的操作过程、吹转炉冶炼映像、氧化空气和氧气吹入铁水后，生铁中容易氧化的元素开始氧化，产生的氧化物和添加的石灰形成熔渣。 各元素按照与氧结合的能力的顺序氧化。 首先氧化的是硅、锰和少量的铁。 最初由于温度低(12001300 )且石灰溶解慢，是构成低氧化钙的铁锰硅酸渣。 随着温度的上升，碳开始剧烈氧化。 随着石灰的逐渐溶解，渣变成硅酸钙渣或磷酸钙渣，磷和硫也被除去，熔池铁液中各元素的氧化优先顺序为硅、钒、锰、铬。 碳随着温度的上升分别比相关元素先。 脱氧转炉吹炼结束后，钢水中存在少量过剩的溶解氧，一般为0.010.08。 其含量主要取决于终点钢水的碳含量

17、。 但是，由于固体钢中氧的溶解度低至0.0020.003，铸造后的钢水凝固过程中氧作为FeO析出，影响钢的品质。 因此，精炼合格的钢需要脱氧。 所谓脱氧，就是利用将与氧亲和力大的元素及其合金作为脱氧剂加入钢液中，脱氧生成物不溶于钢液中而析出溶解钢液的原理，将钢液中的氧含量降低到规定限度以下。 生产中常用的脱氧元素锰、硅、铝，它们的脱氧能力依次增加。 为了提高脱氧效率，容易将脱氧生成物作为大粒子排出，脱氧剂的添加一般按照从弱到弱的顺序，即先添加锰铁，接着添加硅铁，最后添加铝(或铝铁)。 3、转炉炼钢的主要工艺设备介绍(1)转炉炉体可旋转，用于喷涂炼钢或锍的冶金炉。 转炉炉体为钢板制，呈圆筒形，内衬耐火材料，吹炼时用化学反应热加热，无需加热源，是最重要的炼钢设备，也可用于铜、镍冶炼。 (2)钢包精炼炉用电弧炉熔化炉材，然后将钢水注入钢包精炼炉，用氩气吹炼，可有效除去钢水中的气体和夹杂物，提高钢水的质量。 在钢包精炼炉的基础上发展起来的氩氧脱碳(AOD )法和真空氩氧脱碳(VOD )法是冶炼高净度钢水，特别是低碳高净度钢水的先进方法，特别适用于高强度钢、超高强度钢等钢种的生产。 AOD精炼炉：AOD即氩氧脱碳