炼钢流程及合金辅料

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,炼钢工艺流程及炼钢用合金辅料知识,一、,简介,矿山,煤矿,烧结厂、球团厂,焦化厂,烧结矿、球团矿 高炉 铁水,焦炭,1.铁水 铁水预处理 转炉炼钢 钢水精炼 连铸 连铸坯,2.废钢+铁水 电弧炉 钢水精炼 连铸 连铸坯,方坯,板坯,圆坯,轧机,棒材、线材、型材,平板、厚板、薄板,无缝钢管,铁前系统,炼铁厂,炼钢厂,轧钢厂,炼钢简述,1.首先在矿山要对铁矿石和煤炭进行采选，将精炼焦煤,和品位达到要求的铁矿石，通过陆路或水运送到钢铁企业的,原料厂进行配煤或配矿、混匀、再分别在焦化厂和烧结厂炼,焦和烧结，获得符合高炉炼铁质量要求的焦炭和烧结矿。,2.高炉是炼铁的主要设备，使用的原料有铁矿石（包括,烧结矿、球团矿和块矿）、铁水送炼钢厂炼钢；高炉煤气主,要用来烧热风炉，同时供炼钢厂和轧钢厂使用；高炉渣经水,淬后送水泥厂生产水泥。,3.炼钢，目前主要有两条工艺路线，即转炉炼钢工艺流,程和电弧炉炼钢流程。通常将“高炉铁水预处理转,炉精炼连铸”称为长流程，而将“废钢电弧,炉精炼连铸”称为短流程。,4.炼钢厂的最终产品是连铸坯。按照形状，连铸坯分为,方坯、板坯和圆坯。在轧钢厂，方坯分别被棒材、线材和型,材轧机轧制成棒材、线材和型材；板坯被轧制成中厚板和薄,板；圆坯被穿孔、轧制成无缝钢管。,炼钢简述,烧结机,焦炉,转炉,高炉,电弧炉,铁水导入转炉,钢包,中间包,结晶器,二、详细介绍,1.铁前系统,（1）烧结厂,主要任务：将粉状铁矿石（包括富粉矿、精矿粉等）和钢铁厂二次含铁粉,尘，通过烧结机的烧结过程，加工成符合高炉要求的人造富块矿,烧结矿。在,烧结混合料中，通过调整加入的熔剂（如消石灰、石灰石、白云石等）和燃料,（焦粉、无烟煤粉）的数量，通过烧结可以控制烧结矿的化学成分（如碱度MgO,等）和冶金性能。通过烧结还能去除烧结原料中80%以上的硫。,（2）焦化厂,焦炭是高炉炼铁不可缺少的燃料和还原剂，生产设备为焦炉。焦炭生产过程,分为洗煤、配煤、炼焦、熄焦及煤气和化工产品回收处理等工序。炼焦的副产品,是高热值的高炉煤气及作为化工原料的焦油、粗苯等。,2.高炉炼铁,（1）主要任务：,是用铁矿石和焦炭冶炼出合格的铁水供转炉炼钢，同时,产生大量高炉煤气供炼铁厂热风炉、烧结厂、炼钢厂、轧钢厂使用。,（2）过程：,高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)，,从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷,吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化,碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水,从铁口放出。铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。,产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。,（3）主要化学反应:,Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2,Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2,2Fe2O3+3C=4Fe+3CO2,(4)造渣：,炉炼铁过程中，熔剂同矿石的脉石和焦炭的灰分相互作用，将不进入生铁,和煤气的物质溶解、汇集和熔化成液态炉渣的过程。矿石的脉石和焦炭的灰分多,系SiO2、Al2O3等酸性氧化物，它们的熔点都很高，分别为1723和2060，,不可能在高炉中熔化。由SiO2和化合物3 Al2O3,2 SiO2组成的共晶体，其熔化,温度仍然很高(约1545)，在高炉中只能形成非常黏稠的物质，难于流动，造成,渣铁不分。这样，高炉冶炼就不能进行。,为此需加入助熔物质,熔剂，如石灰,石(CaCO3)、白云石(CaCO3,MgCO)等。尽管由石灰石、白云石分解生成的碱性,氧化物CaO、MgO自身的熔化温度也很高(CaO2570，MgO2800)，但它们,与SiO2和Al2O3结合生成的低熔点(1400)化合物在高炉内能充分熔化，形成,流动性良好的熔渣，并由于密度不同(铁水6870gcm，熔渣22,32gcm)而与铁水分离，使高炉冶炼得以正常进行。,（5）脱硫：,高炉中的硫主要来自其原燃料，如矿石、烧结矿、球团,矿、焦炭和喷吹燃料等。通常硫以硫化物和硫酸盐形式存在。,硫的热脆和冷脆性对于炼钢的危害是很大的，因此炼铁必须,脱硫。,硫在铁中以FeS的形式存在,FeS+CaO=FeO+CaS（渣）,CaO就是石灰石，是一种良好的脱硫剂。,3.,炼钢,（1）铁水预处理：,铁水预处理主要是预脱硫。通常高炉铁水含硫在0.03%-0.07%，而钢水的硫,含量一般小于0.025%，有些钢种的硫要求控制在0.005%以下。铁水预处理的任务,就是将铁水进转炉前的硫含量降低到0.005%-0.010%，以减轻炼钢脱硫负担。钢厂,目前主要采用喷吹钝化石灰和钝化镁粉脱硫工艺。,铁水预处理技术,包括铁水脱硫和铁水,“,三脱,”,(脱硅、脱硫、脱磷)两大类技,术，是近十年来国外逐渐发展成熟的经济、高效和清洁的钢铁生产工艺。,技术特点：,1.采用,“,全量,”,铁水(即100%)预处理；,2、采用Mg复合脱硫剂在铁水包内实现高效脱硫预处理；,3、采用O2脱硅，提高铁水温度；,4、采用转炉实现铁水脱磷和脱硅、脱硫；,5、,“,三脱,”,铁水低氧冶炼技术。,（,2,）转炉吹炼,钢与生铁的区别：,炼钢任务：脱碳，脱磷，脱硫，升温，脱氧，合金化，去,除N、H等气体杂质元素，去除非金属夹杂凝固成型。,其中的脱硫、磷、碳、氧等就需要相应的脱硫剂、脱氧剂等冶金辅料。,元素,生铁货铸铁（%）,钢（%）,C,2.5-4.5,0.002-1.2,Si,0.3-4.0,0.01-3.0,Mn,0.4-2.0,0.3-2.0,p,0.015-0.5,0.01-0.05,s,0.01-0.1,0.0005-0.04,合金化：,一方面加入合金（像我们的硅铝铁、硅铝钡等）作为脱,氧剂使用，其中的铝、钡等金属元素与氧发生反应，达到脱氧的目的。,另一方面加入合金可改善钢的某些性能成为合金化。,C:,控制钢材强度、硬度的重要元素，每1%C可增加抗拉强度月980MPa。,Si：,也是增大强度、硬度的重要元素，每1%Si可增加抗拉强度月,98MPa。,Mn（锰）,：增加淬透性，提高韧性，降低硫的危害等。,Al：,细化钢材组织，控制冷轧钢板退火结构。,V（钒）：,细化钢材组织，增加强度、韧性。,Cr（铬）：,增加强度、韧性、耐腐蚀性能。,（,3,）精炼,精炼的基本任务是进一步脱硫、脱氧去夹杂，合金化和,温度调整，一般在钢包或其他容器中进行。根据生产品种的,不同，各厂的精炼设备不尽相同。如LF、RH、CAS等。常,用的有合金脱氧剂、渣洗料、精炼渣、脱硫剂等辅料。,（,4,）连铸,连铸的工艺流程：钢包 中间包 结晶器,将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇,注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配,到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使,铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作,用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成,一定长度的板坯。,此工艺中使用的辅料有：钢包引流剂、钢包覆盖剂、中,间包覆盖剂、结晶器保护渣等。,连铸工艺流程,（,5,）轧钢,轧钢厂是钢铁联合企业生产最终产品钢材的加工厂。,轧钢是利用旋转的轧辊与钢坯间的接触摩擦将金属咬入轧辊,缝隙间，同时在轧辊的压力作用下使金属发生塑性变形的过,程。产品一般有棒线材、型材、板材（包括中厚板、热轧薄,板、镀层板和涂层板）、钢管等。,第二部分：铁合金和辅料知识,一、铁合金,铁合金：,铁与一种或几种元素组成的中间合金，主要用于钢铁冶炼。,在钢铁工业中一般还把所有炼钢用的中间合金，不论含铁与否（如硅钙,合金），都称为,“,铁合金,”,。习惯上还把某些纯金属添加剂及氧化物添,加剂也包括在内。,铁合金一般作用：,脱氧剂。在炼钢过程中脱除钢水中的氧，某些,铁合金还可脱除钢中的其他杂质如硫、氮等。合金添加剂。按钢种成,分要求，添加合金元素到钢内以改善钢的性能。孕育剂。在铸铁浇铸,前加进铁水中，改善铸件的结晶组织。,品种用途：,作为炼钢脱氧剂，应用最广泛的是硅锰、锰,铁和硅铁。强烈的脱氧剂为铝(铝铁)、硅钙、硅锆等（见钢,的脱氧反应）。用作合金添加剂的常用品种有：锰铁、铬铁、,硅铁、钨铁、钼铁、钒铁、钛铁、镍铁、铌(钽)铁、稀土铁,合金、硼铁、磷铁等。各种铁合金又根据炼钢需要，按合金,元素含量或含碳高低规定许多等级，并严格限定杂质含量。,含有两种或多种合金元素的铁合金叫做复合铁合金，使用这,类铁合金可同时加入脱氧或合金化元素，对炼钢工艺有利，,且能较经济合理地综合利用共生矿石资源。常用的有：锰硅、,硅钙、硅锆、硅锰铝、硅锰钙和稀土硅铁等。,几种常见铁合金,1.硅钙：,硅钙合金是由元素硅、钙和铁组成的复合合金，是一种较为理想的复合脱氧剂、脱硫,剂。被广泛应用于优质钢、低碳钢、不锈钢等钢种和镍基合金、钛基合金等特殊合金的生,产当中；并适合作转炉练钢车间用的增温剂；还可以作铸铁的孕育剂和球墨铸铁生产中的,添加剂。,钙和硅与氧都有很强的亲和力。特别是钙，不仅与氧有极强的亲和力，而且与硫、氮,都有很强的亲和力。所以硅钙合金是一种较理想的复合胶氧剂、脱硫剂。硅合金不仅脱氧,能力强，脱氧产物易于上浮，易于排出，而且还能改善钢的性能，提高钢的塑性、冲击韧,性和流动性。目前硅钙合金可以代替铝进行终脱氧。被应用于优质钢。特殊钢和特殊合金,生产中。例如低碳钢、不锈钢等钢种和镍基合金、钛基合金等特殊合金,均可用硅钙合金作,脱氧剂。硅钙合金也适合作转炉练钢车间用的增温剂，硅钙合金还可用作铸铁的孕育剂和,球墨铸铁生产中的添加剂。,硅钙合金牌号及化学成份,牌号 化学成份%,Ca,Si,C,Al,P,S,Ca31Si60,31,5565,1.0,2.4,0.04,0.05,Ca28Si60,28,5565,1.0,2.4,0.04,0.05,Ca24Si60,24,5565,1.0,2.5,0.04,0.04,Ca20Si55,20,5060,1.0,2.5,0.04,0.04,2.,硅钙钡,碳化钙、二氧化硅、硫酸钡,硅钡钙是炼钢中很好的新型脱氧剂，并且有很好的脱硫、磷能力,对冶,炼含硫、磷较低的钢种起着非常重要的作用，在炼钢系统有着广阔的应用,前景。,性能与用途：,（1）硅钡钙合金是钡系合金中高效新型复合合金，是炼钢的脱氧剂、,脱硫剂、还兼有脱磷的作用；是铸造中的孕育剂和变质剂。,（,2）钡在炼钢温度范围内有效地降低钙的蒸气压，增加钙在钢液中的,溶解度。同硅钙合金相比，用硅钡钙合金作为钙源加入钢液中，加入的钙,量即使是硅钙合金加入量的一半时，钢液中的钙含量却是硅钙合金的两倍,左右，钙在钢液中也显著提高。充分显示钡在钢液中有效地保护了钙，降,低了钙的氧化，从而达到了对钢液钙处理的目的。,牌号,化学成份（%）,Si,Ba,Ca,C,S,P,Si50Ba15Ca10,50.0,15.0,10.0,0.40,0.05,0.05,Si50Ba13Ca13,50.0,13.0,13.0,0.40,0.05,0.05,Si50Ba16Ca8,50.0,16.0,8.0,0.40,0.05,0.05,Si45Ba10Ca8,45.0,10.0,8.0,0.40,0.05,0.05,Si45Ba15Ca10,45.0,15.0,10.0,0.40,0.05,0.05,主要牌号和化学成份：,3.,硅铝铁,硅铝铁合金是用于炼钢生产中的一种脱氧剂，改善夹杂,物形态减少钢液中气体元素含量，是提高钢质量、降低成本、,节约用铝的有效新技术。特别适用于连铸钢水脱氧要求，实,践证明，它不仅满足炼钢脱氧要求，还具有脱硫性能且具有,比重大，穿透力强等优点。,主要指标：,AL63%；Si25%；P0.02%；,Mn0.2%；C0.2%；S0.02%,粒度20-60mm；产品无杂质。,二、,冶金辅料,冶金辅料:,作为炼钢中的辅助产品，是炼钢过程中重要,的添加物品，在整个炼钢过程