《冶金生产知识》PPT课件.ppt

冶金生产知识,建龙钢铁控股公司二零零五年五月,目录,一炼钢基础知识二铁水预处理三转炉炼钢四炉外精炼五连续铸钢,炼钢基础知识,第一节钢中常见元素一钢中的常见元素C、Si、Mn、P、S1.Mn锰（Mn）是有益元素，碳钢一般Mn0.80%，锰合金钢一般Mn=1.0-1.6%.锰大部分溶于铁素体中形成置换固溶体,并强化铁素体;一部分溶于Fe3C中,形成合金渗碳体;锰还能增加并细化珠光体,这都提高钢的强度.另外锰与硫形成化合物MnS,减轻硫的有害作用.当锰含量不多时对钢的影响性能不大.Mn能提高钢的耐磨性能3.硅硅(Si)是有益元素.碳钢中Si0。35%。硅能溶于铁素体，形成置换固溶体，并强化铁素体；一部分形成硅酸盐夹杂。硅能提高钢的强度、硬度、弹性，降低塑性、韧性。硅含量少时对性能影响不大。4.硫硫（S）是有害元素。硫不溶于铁，以FeS形式存在。FeS与Fe形成共晶，分布于奥氏体晶界上。而FeS-Fe共晶熔点低，为989，在1000-1200时使晶界无强度，钢变脆，称“热脆”。一般要求S0.040，而MnS熔点高1620，呈粒状分布在晶粒中，所以Mn可以减轻热脆。S可以提高钢的切削性能。5磷P是有害元素，磷全部溶于铁素体，虽可提高铁素体的强度和硬度，但在室温下使钢的塑性、韧性急剧降低，钢变脆，称为冷脆。磷还降低钢的焊接性能。一般要求P0.040%.P可以提高钢的耐腐蚀性能。,第二节炼钢的基本任务和流程一钢的定义一般的钢和铁都是以铁元素为基本成份的铁碳合金。（在铁碳二元系中，把含碳小于2.11%（重量）的合金称为钢；而把含碳大于2.11%的合金称为铸铁，纯铁的密度是7.87g/cm3。）二.炼钢的定义生铁除含有较高的碳外，还含有一定量的其它杂质。所谓炼钢，就是通过冶炼降低生铁中的碳和去除有害杂质，再根据对钢性能的要求加入适量的合金元素，使其成为具有高的强度、韧性或其它特殊性能的钢。三.炼钢的基本任务1脱碳并将其含量调整到一定的范围。2去除杂质，主要包括：脱磷、脱硫；脱氧；去除气体和非金属夹杂物；3升温度。四.炼钢常见生产流程1.高炉倒罐站/混铁炉转炉吹氩站连铸2高炉倒罐站/混铁炉（铁水预处理）转炉吹氩站/精炼连铸3高炉电炉+废钢精炼模铸或连铸4废钢电炉精炼模铸或连铸,第三节钢的分类一.按化学成分分类钢根据其化学成分不同，分为非合金钢、低合金钢和合金钢三类1.非合金钢非合金钢按照质量等级又可分为普通质量非合金钢、优质非合金钢和特殊质量非合金钢。普通质量非合金钢优质非合金钢特殊质量非合金钢低合金钢低合金钢按照质量等级可分为普通质量低合金钢、优质低合金钢和特殊质量低合金钢。普通质量低合金钢优质低合金钢特殊质量低合金钢合金钢合金钢按照质量等级可分为优质合金钢和特殊质量合金钢。,二按特性及用途分类在按照钢的化学成分分为非合金钢、低合金钢和合金钢三大类的基础上，根据钢本身的特性及其用途，一般还可进一步细分。1.非合金钢包括：（l）一般碳素结构钢；（2）优质碳素结构钢；（3）碳素工具钢；（4）碳素弹簧钢；（5）电工纯铁；（6）其它非合金钢。2.低合金钢包括：（l）低合金结构钢；（2）低合金钢筋钢；（3）低合金铁道用钢；4）低合金耐大气腐蚀钢；（5）其它低合金钢。3.合金钢（含特殊合金）包括：（1）合金结构钢；（2）合金工具钢；（3）高速工具钢；（4）轴承钢；（5）合金弹簧钢；（6）不锈钢、耐蚀钢；（7）耐热钢；（8）电工用硅钢；（9）高温合金；（10）精密合金；（11）电热合金；（12）耐蚀合金；（13）其它合金钢。,三按冶炼方法分类1.转炉钢它是利用向炉内吹入的空气或氧气与铁水中的碳、硅、锰、磷反应放出的热量进行冶炼而得到的钢。根据空气或氧气的吹入方式不同，又分为顶吹、底吹、复合吹炼三种。2.电弧炉钢它是利用电能在电极与金属之间所产生电弧的热能炼成的钢。3.平炉钢它是用煤气、天然气及其它喷吹物（焦粉、重油等）作燃料，在平炉中炼成的钢。4.感应炉钢它是利用电能通过电磁感应产生的热能炼成的钢。5.重熔钢它是在电渣炉、真空自耗炉、电子轰击炉等冶金炉中，利用经初次冶炼并浇注出的锭、坯再次重熔提纯得到的钢。这种重熔钢一般不改变原钢种的化学成分，或只进行微调整。,三、按脱氧方法分类1.镇静钢镇静钢为全脱氧钢，是指在浇注前采用沉淀脱氧和扩散脱氧等方法，将脱氧剂（如铝、硅）加入钢水中进行充分脱氧，使钢中的氧含量低到在凝固过程中不会与钢中的碳发生反应生成一氧化碳气泡的钢。这种钢在浇注时钢液镇静，不呈现沸腾现象，所以叫镇静钢。这类钢成分偏析少，质量均匀，但钢的收得率低，成本比较高。优质钢和合金钢一般都是镇静钢。2.沸腾钢沸腾钢为不脱氧钢，是指在冶炼后期不加脱氧剂，浇注前没有经过充分脱氧的钢。这种不脱氧的钢，钢水中还剩有相当量的氧，碳和氧起化学反应，放出一氧化碳气体，因此钢水在锭模内呈现沸腾现象，所以叫沸腾钢。钢锭凝固后，蜂窝气泡分布钢锭中，加热轧制后，气泡焊合。这种钢含硅量低、收得率高、加工性能好、成本低，但成分偏析大、杂质多、质量不均匀、机械强度较差。这类钢主要用于普通质量低碳钢。3.半镇静钢半镇静钢为半脱氧钢，是指在脱氧程度上介于镇静钢和沸腾钢两者之间的钢。这种钢浇注时有沸腾现象，但较沸腾钢弱。钢锭结构、成本和收得率也介于沸腾钢和镇静钢之间。只是这类钢在冶炼操作上难于掌握。半镇静钢主要用于中碳钢和普通质量结构钢。,第四节炼钢技术经济指标1.转炉炼钢金属料(钢铁料)消耗是指生产1吨钢水所消耗的金属量（钢铁料）的量。转炉炼钢金属料（钢铁料）消耗量（干克吨.钢）=入炉金属料量（千克）合格钢水生产量（吨）2.转炉合金料消耗是指每冶炼一吨转炉钢所消耗的合金料量。包括脱氧剂、发热剂及作为钢中成分加入的各种合金等。其公式为：转炉合金消耗量（kg/吨.钢）=合金加入量（kg）合格钢水量（吨.钢）3.转炉日历利用系数转炉日历利用系数是指转炉在日历工作时间内每公称吨容积每日生产的合格钢产量。其计算公式为：合格钢生产量(吨)转炉日历利用系数（吨公称吨日）=转炉公称吨日历日数4.转炉日历作业率。转炉日历作业率是指转炉炼钢作业时间占日历作业时间的百分比。它反映转炉设备利用的状况。其计算公式为；转炉日历作业率（）=炼钢作业时间（时）100。炉座数日历时间（时）,5.转炉冶炼周期转炉冶炼周期是指转炉平均每炼一炉钢所需要的全部时间。即正常冶炼时，从开吹到下次开吹的时间。6.转炉平均出钢量转炉平均出钢量是指报告期转炉平均每炼一炉钢的产量。其计算公式为：转炉平均出钢量（吨）=合格钢生产量（吨）出钢炉数7.转炉炉衬寿命（炉龄）转炉炉衬寿命（炉龄）是指自转炉炉村投入使用起到更换新炉衬止一个炉役期间炼钢的炉数。其计算公式为：转炉炉衬寿命（炉）=出钢炉数(炉)/更换炉衬次数8.转炉氧气喷枪头寿命转炉氧气喷枪头寿命是指吹氧转炉炼钢每更换一次喷枪头所能炼钢的炉数。其计算公式为：转炉氧气喷枪头寿命（炉）=出钢炉数（炉）/更换喷枪头次数9.钢种比例转炉钢种比例是指转炉各类钢种(合金钢、高合金钢、低合金钢、镇静钢等)的产量各占钢总产量的百分比。其计算公式为：某钢种比例（%）=某钢种合格产量（吨）100%/合格钢生产量（吨）。,10.转炉吹损率转炉吹损率是指转炉在炼钢过程中喷溅掉和烧熔损掉的金属量占入炉金属料量的百分比。它也反映了炼钢工人技术操作水平。其计算公式为：转炉吹损率（%）=入炉金属料量（吨）出炉钢水量（吨）100%/入炉金属料量（吨）11.铁水预处理比铁水预处理比是指经过预处理的铁水量占人转炉（或其它炼钢容器）铁水量的比例。其计算公式为：铁水预处理比=预处理铁水理/入转炉铁水量100%12.计划钢种命中率：钢种命中率是指钢种合格冶炼炉数与实际冶炼的计划钢种总炉数比例。该指标反映了转炉钢种冶炼的操作水平，其计算公式：计划钢种命中率=钢种合格炉数*100%/实际冶炼的计划钢种总炉数13转炉出钢C、T双命中率转炉双命中率是指转炉出钢C、T符合计划要求的炉数与生产总炉数的比例，反映转炉终点控制水平的指标。其计算公式：转炉出钢C、T双命中率=出钢C、T符合工艺要求的炉数*100%/冶炼总炉数146.炉外精炼比炉外精炼比是指经过炉外精炼（二次冶金）工艺生产的合格钢产量占合格钢总产量的比例。其计算公式为：炉外精炼比=精炼钢合格量100合格钢生产量,二、连铸技术经济指标1.连铸坯合格率连铸坯合格率是指合格连铸坯量占连铸坯总检验量的百分比。其计算公式为：连铸坯合格率（）=连铸坯合格量（吨）100%连铸坯总检验量（吨）2.合格坯收得率合格坯收得率是指合格连铸坯占浇注连铸坯钢水量的百分比。它反映浇连铸坯钢水量的收得情况。其计算公式为：合格坯收得率（）=连铸合格坯生产量（吨）100%浇注连铸坯钢水量（吨）3.连铸比连铸比是指连铸合格坯产量占钢总产量的百分比。其计算公式为：连铸比（）=连铸合格坯生产量（吨）100合格钢生产量（吨）4.连铸机台时产量连铸机台时产量是指连铸机在每小时作业时间内产出的连铸坯数量。其计算公式为：连铸机台时产量（吨时）=连铸坯生产量（吨）连铸机实际作业时间（时）5.连铸机日历作业率连铸机日历作业率是指连铸机实际作业时间占日历时间的百分比。它反映连铸机的开动情况。其计算公式为：连铸机日历作业率（）=连铸机实际作业时间（时）100%台数日历时间（时）,6.溢漏率溢漏率指连铸过程中发生溢钢或拉漏的次数占浇铸总炉数的比率。其计算公式为：溢漏率（）=溢漏总次数（次）100浇钢炉数7.连铸机多炉连浇时间连铸机多炉连浇时间是连铸机采用多炉连浇工艺操作的平均持续时间，它反映连铸机的作业水平。其计算公式为：连浇时间（小时次）=连浇总时间（小时）连浇总次数（次）8.连铸机多炉连浇平均炉数多炉连浇炉数是指连铸机装一次引锭杆所连续浇铸钢水的炉数。此处统计的指标是连铸机采用多炉连浇工艺操作平均每次的连浇炉数，是反映连铸机作业水平的重要指标。提高连浇炉数可以减少准备时间和铸机停歇时间，从而提高产量，降低消耗，增加经济效益。其计算公式为：连浇炉数（炉/次）=连浇总炉数（炉）连浇总次数（次）中包平均寿命中包平均寿命是指单中包的平均连浇炉树，是反映中包耐材成本的指标。,三、炼钢通用技术经济指标1.炼钢工序单位能耗炼钢工序能耗包括从铁水（原料）进厂到钢锭（坯）出厂全部工艺过程所消耗的一次和二次能源。其计算公式为：（炼钢燃料消耗量十动力消耗量炼钢工序单位能耗折标煤量（千克吨）=转炉煤气等余热回收外供量）（千克）合格钢产量（吨）2.炼钢金属收得率炼钢金属收得率（）=合格钢产量（吨）100入炉金属料量（吨）,第二章铁水预处理,第一节概述铁水预处理是指高炉铁水在进入炼钢炉之前预先脱除某些杂质的预备处理过程。它包括预脱硫、预脱硅、预脱磷。其中铁水预脱硫是最先发展成熟的工艺，而铁水预脱磷则是在喷吹法铁水预脱硫基础上发展起来的。由于脱磷必先脱硅，因而近年来大力发展研究了高炉冶炼低硅生铁技术以及铁水预脱硅技术。一、铁水预处理技术发展历程六十年代，氧气顶吹炉炼钢迅速崛起，随着技术进步，派生出许多转炉炼钢法，冶炼钢种也愈来愈多，对铁水质量要求愈来愈高。另外，由于铁水炉外脱硫具有优越的热力学与动力学条件，技术上合理，经济上优越，因而得到迅速的发展。60年代中期出现了水平摇动包体，实现铁水与脱硫剂混合来达到脱硫目的的所谓摇包法(Shakingpit)，如右图，此种方法是靠水平偏心摇动，借助达到某一临界值时所产生的海浪击岸现象，使脱硫剂与铁水达到良好接触而起到脱硫作用，70年代在日本得到工业应用，此法动力消耗大，同时容量也受到一定限制。,摇包法出现不久，在联邦德国莱茵钢厂和日本广烟钢厂相继开发成功，搅拌法脱硫装置，此种方法无需容器运动，靠插入铁水内部的搅拌器，使铁水转动与脱硫剂混合接触，来实现脱硫的目的。莱茵厂烟钢厂莱茵法与KR法区别是搅拌器插入深度不同。由于搅拌法只能用机械搅拌，使脱硫剂与铁水混合，达到脱硫目的，故利用率高、消耗低，日本广烟厂经验达到90%脱硫率，CaC2消耗3kg/t,搅拌器寿命80100炉，耐材消耗0.34kg/t,武钢1976年曾引进此法。主要缺点是设备较复杂，需两次扒渣，铁水温度损失大（50），铁水罐寿命偏低。因此其发展受到限制。进入70年代以来，喷射冶金技术有了飞速发展，1975年广泛应用于铁水脱硫、脱硅、脱磷。喷吹法如下图：,由于喷射法处理铁水是靠向液体深部喷吹注入脱硫粉剂的办法达到搅动熔池，使粉剂与铁水混合而脱硫，因而设备简单，并且可以取得与容器运动和搅拌法几乎相同的效果。并且建造容易、投产小、处理量大，因而成为铁水预处理的主要方法。喷吹法脱硫率达80以上，脱硫剂消耗少、温降小、成本低、投产少。二、铁水预处理的意义铁水预处理对于优化钢的冶金工艺，提高钢材质量，发展优质钢种，提高钢铁冶金企业的综合效益起着重要作用，已经发展成为现代冶金中不可缺少的工序。铁水炉外处理，创造了最佳的冶金反应环境，既具有良好的热力学条件，又具有良好的动力学条件，即以较小的费用，获得较高效率，并将钢的冶炼工艺优化为：高炉还原分解铁矿石；铁水预处理预脱硅、磷、硫；转炉脱碳、升温；炉外精炼去夹杂、合金化；也就是使脱硅、磷、硫主要在炉外完成，这样既减轻了高炉的负担，有利于高炉稳定、顺行、降低成本；又解放了转炉，使其生产率进一步提高，为其生产优质钢和合金钢提供了条件。,三、铁水预处理技术发展及现状近年来世界各国都在致力于降低钢的含硫量，特别是发达国家，采取以提高钢材质量和附加值的以质取胜的策略。八十年代初期，欧洲钢材市场大批量产品含硫量度S0.02，少量产品S0.01；极少的优质钢S0.005，到九十年代中期约70产品S0.015，约50的产品S00l；约28的产品S0.005，约10的产品S0.002，欧洲各钢铁厂普遍对铁水进行预处理，扩大使用铁水预处理铁水，并不断改进完善设备和工艺，达到工艺技术设备成熟完善。例如：日本水岛制铁所1985年建立了铁水预处理工艺，在1988年完成了全量铁水预处理，采用的是鱼雷罐内喷粉(CaC2)脱硫。1990年英国钢铁公司的蒂塞德厂更换鱼雷罐铁水脱硫设备为铁水罐脱硫设备，并于1992年4月投产，不久便实现满负荷作业，实现计算机控制与数据管理，环境污染控制合格，脱硫剂为CaC2+Mg。国内差距较大，仍然以正S0.03定为生铁一级品标准，高炉脱硫负担重，而且造成焦比高、产量低。76年武钢引进日本KR法，79年投产，加入电石机械搅拌进行脱硫，主要用于冶炼无取向硅钢。后改为石灰粉脱硫，迄今一直在使用。处理前、后都必经扒渣(扒两次渣)，搅拌器转数为90120rmin，搅动时间13min，搅头为高铝质耐火材料，寿命为90110次，脱硫率一般均可达到90左右。太钢二炼钢1988年引进日本三脱设备，采用喷吹法脱硅、脱硫、脱磷，所采用的脱硫剂为：95%CaO+5%CaF2，脱硅剂为：铁磷粉90%+石灰粉10%，脱磷剂为：铁磷粉35%+石灰粉55%+萤石10%，脱硫率为78%，处理后S=0.007%，温降20。宝山钢铁总厂炼钢厂320吨鱼雷车顶喷脱硫，装入量290吨，CaC2+CaO脱硫剂，脱硫率73%，处理后S可达0.0010.002%，温降20。总之铁水预处理，具有下列发展趋势：1.三脱同时进行；2.KR法不再重建，以喷吹法为主；3.脱硫剂CaO系、CaC2系、Mg系并存；4.处理愈来愈普遍，目标100%,特别是对优质钢和特殊钢，这是最经济的手段。,第二节铁水预处理基本方法及原理,一、铁水脱硅铁水作为转炉冶炼的主要原料，其硅、硫、磷含量的降低，将为转炉创造更好的原料条件。特别是高炉铁水的低硅化及铁水硅处理，既减少了转炉炉渣量，又为炉外铁水脱磷创造了有利条件。一般情况下，高炉铁水中Si大约为0.30.8%，在转炉冶炼中硅氧化生成二氧化硅，且放出大量热量，因此它既是发热剂，又是化渣剂。日本研究表明，为了化渣和保证出钢温度有0.3%Si就足够了。铁水中硅高在钢铁冶炼中会产生如下不良后果：1.渣量增大和造渣材料消耗增多，进而引起喷溅增多和炉渣带走的金属损失增加；2.影响P、S的脱除，并延长了冶炼时间，尤其影响磷的脱除；3.加剧对炉衬的浸蚀；4.导致高炉焦比提高和生产率下降。可见，普通铁水脱硅的目的是为了减少转炉炼钢时的石灰消耗量、渣量和铁损，这样可以降低炼钢成本，在进行铁水同时脱磷脱硫处理之前，先进行脱硅处理，可以减少脱磷剂的用量和提高脱磷、脱硫效率。日本新日铁室兰厂开发的SMP(SlagMinimumProcess)小渣量法就是以低硅铁水为特征的。右图给出了在铁水含0.11%P和0.025%S条件下，转炉炼钢时CaO用量与铁水中%Sii的关系。CaO与铁水中%Si的关系,另外，铁水脱磷脱硫处理时，铁水%Si高，则会消耗掉脱磷的氧化剂，另外产生的SO2会使炉渣碱度下降，从而影响脱磷脱硫的效率，因此铁水脱磷、脱硫前一定要先脱硅处理。根据实验表明，用苏打脱磷时很容易形成低熔点的熔渣，故铁水中%Si最好小于0.10%；但在用石灰系熔剂脱磷时，为促进石灰的熔解和降低熔渣粘度，铁水含硅量最好控制在0.100.15%。（一）脱硅基本原理铁水中硅与氧的亲和能力很强，因此硅很容易氧化。铁水脱硅用氧化剂可以是气体（氧或空气），也可以是固体（铁磷、烧结矿、精矿铁粉或铁矿石）。硅的氧化反应可用下列各式表示：Si+O2(g)=SiO2(s)(21)G=-821780+221.16T(J/mol)Si+2/3Fe2O3(s)=SiO2(s)+4/3Fe(l)(22)G=-287800+60.38T(J/mol)Si+1/2Fe3O4(s)=SiO2(s)+3/2Fe(l)(23)G=-275860+156.49T(J/mol)Si+2(FeO)=SiO2(s)+2Fe(l)(J/mol)(24)G=-275860+156.49T(J/mol)可见硅的氧化反应均是放热反应，实际生产中气体氧化剂脱硅是放热的，可使熔池温度升高。相反，固体氧化剂脱硅是吸热的，能使熔池温度下降。井上等在100吨铁水包中试验了用淹没喷枪吹氧脱硅法和表面加固体氧化剂吹氮气搅拌脱硅法，这两种情况下熔池温度变化t与脱硅量%Si如右图：,如脱硅量为0.4%，采用氧气作氧化剂时，可使熔池温度升高120（即30/0.1%Si）；相反，采用Fe3O4作氧化剂时，可使熔池温度下降150（即-12.5/0.1%Si）。因此，我们可以通过调节气体氧化剂与固体氧化剂的比例，比较灵活地控制脱硅处理后的铁水温度，以满足炼钢工序的要求。选择脱硅剂一要考虑它的活性，二要考虑可用性，三要考虑其运输性，故轧钢铁皮和烧结矿粉被列为主要选择对象。具体成分及粒度举例如下表1-1-1和表1-1-2：表1-1-2如果只喷吹氧化剂脱硅，产生的熔粒，流动性不好，伴随铁水硅的降低将会发生脱碳反应，从而形成泡沫渣。此种泡沫渣不仅会影响铁水罐的铁水装入量，而且会增加铁损。故为改善脱硅渣的流动性，减少泡沫渣，往往配加少量石灰和萤石，使渣的碱度CaO+CaF2/SiO2=0.91.2另外，碱度SiO关系如图1，只有当碱度为1.52.0时，SiO才能达到8090%，因为此时渣中的FeO活度接近最大值，而且SiO2的活度很低。另外为了减少锰的氧化，也要保证一定的熔渣碱度，因此要配加少量石灰，图2为竹下得到的%Mn与熔渣碱度的关系。,图1碱度SiO关系图2%Mn与熔渣碱度（二）铁水脱硅的方法铁水脱硅的方法有高炉出铁沟连续脱硅法和混铁车或铁水包脱硅法。1.高炉出铁沟连续脱硅法此种方法优点是脱硅不占用作业时间，处理能力大，温度下降较少和渣铁分离方便。缺点是氧利用率较低和工作条件较差。这种方法根据脱硅剂加入方法的不同，又可以分为上置加入法与喷吹法两种，其工艺装置示意如图1和2所示：图1图2,上置法是将脱硅剂料斗设置在蔽渣器后的主沟附近，利用电磁振动给料器，向铁水沟内流动铁水表面给料，利用铁水从主沟和摆动溜槽落入铁水罐时的冲击搅拌作用使铁水与脱硅剂混合，产生脱硅反应，这种方法脱硅效率较低，一般是50%，要使Si0.1%比较困难。喷吹法是在上置法基础上，为改善脱硅效率而发展起来的，脱硅剂靠载气从喷粉罐流出，经喷枪靠气体射流作用将粉剂射入铁水内，强径4065mm，枪距铁水表面300600mm,此种方法经过两次铁流冲击混合，脱硅效果比较好，一般为7080%，脱硅剂利用率也高。2.铁水包中脱硅法这种方法优点是脱硅反应氧的利用率较高，处理能力较大和工作条件较好，缺点为脱硅占用一定的作业时间和温度降低较多。另外还需增设扒渣设备。这种方法为了保证脱磷铁水含Si要求和使含硅稳定，在炼钢车间设置脱硅工序与场所，以便进一步脱硅，补充调整硅量。铁水之中喷粉脱硅与高炉出铁沟中脱硅相比，反应条件大大改善，很容易使Si0.1%，SiO90%。另外%Mn减少也使%C减少，脱硅反应更接近反应平衡状态，过剩的氧化剂减少。采用固体氧化剂脱硅会使熔池温度降低，影响后续工序，因此常配合气体氧化剂脱硅可提高铁水温度，因此喷枪吹氧脱硅常配合使用，每氧化0.1%Si可以提高铁水温度30。二、铁水脱硫(一)脱硫原理硫能溶于液态铁中形成无限溶液。但工业生产中，硫在铁和钢中的含量约为0.0010.1%。一般认为硫以元素状态溶解于液态铁中。从铁硫系低硫端的相图可见，硫在固态铁中有一定的溶解度。在9881365之间内，Fe和Fe+L之间存在平衡；说明当铁中S大于一定值时，一定温度下铁中便会出现液相热脆。例如，当S0.02%，而温度又高于1100时，就会出现热脆现象，且硫分布集中在晶界上，晶界就会出现液相。,钢铁冶炼脱硫，就是要形成稳定的硫化物，并能与钢或铁水顺利分离，利用化学反应自由焓G与温度的关系如右图所示。由此可见，从单纯热力学角度分析，其脱硫顺序为Ca、CaC2、Na2O、Mg、Mn、MnO、CaO。而实际生产中常用的脱硫剂为石灰（CaO）、电石（CaC2）、金属镁（Mg）以及由它们组成的各种复合脱硫剂。为了定量比较三种脱硫剂的能力，有下列反应620求出平衡常数Ki进行比较，在1350的计算列于表1。根据lnKi=-G/RT式中：R=8.314J/molkT=1350+273=1623KCaO(s)+S+C=CaS(s)+CO(g)(25)G=86670-68.96T(J/mol)CaC2s)+S=CaS+2C(26)G=-359245+109.45TMg(g)+S=MgS(s)(27)G=-427367+180.67T由G可见，CaO脱硫为吸热反应，高温有利；Mg脱硫为放热反应，低温有利,表1各脱硫剂相对脱硫能力和平衡S含量（1350）上述为理论计算结果，实际中由于Mg的气化损失和CaC2硫的动力学影响，它们实际脱硫能力只比CaO高几倍到几十倍。除了解脱硫能力外，还应了解它们的脱硫限度，即脱硫反应达到平衡时金属中的平衡%S,这样可根据不同的脱硫程度要求，经济合理地选用各种脱硫剂，为此假设铁水成分为4.0%C、0.6%S、0.5%Mn、0.20%P和0.04%S。以CaO脱硫为例，并假定S0.05%，则根据反应式：CaO(s)+S+C=CaS(s)+CO(g)(25)K=Pco/fs%Sfc%C式中：fs铁水中硫的活度系数，查取为2.72；fc铁水中硫的活度系数3.78;R气体常数，为R=8.314J/molK假定Pco=1atm,1350时：lnKi=G/RT=(86679-68.961623)/(8.3141623)=1.87K=6.49并将此列于表1-1-4，由此可根据平衡常数算出：%S=Pco/fsfc%CK=1/2.723.784X6.489=3.710-3,同样也列于表1，由此可见CaC2、Mg脱硫反应平衡硫含量非常小，很容易将%S脱到0.005%，可以用于深脱硫。而用石灰脱硫，尽管理论值也能达到0.005%S以下，但由于石灰粒表面很容易形成很薄很致密的2CaOSiO2,阻碍了脱硫反应的继续进行，故通常很难脱到0.005%以下水平，因此常用于一般处理，而且常常要磨得很细（100目），另外在石灰中配加少量CaC2和Al粉有利于改善其脱硫效果。从（25）、（26）、（27）三个脱硫反应方程式及有关脱硫反应热力学研究，充分说明了铁水炉外脱硫具有很好的热力学条件，原因是铁水具有较强的还原气氛，有利于脱硫反应进行。（1）铁水中会有大量的S、C、Mn等还原性好的元素，因此，脱硫剂，特别是金属脱硫剂Mg，不会发生大量烧损，利用率高；（2）铁水中的CSi等大大地提高了S在铁水中的活度系数fs，石硫能脱到较低水平；（3）铁水中C为饱和状态，C直接参加脱硫反应，有的甚至配入少量碳粉（约10%），可以稳定脱硫反应，提高脱硫剂利用率，减少波动，提高命中率。由于铁水脱硫的动力学问题比较复杂，因此将在后面分别加以讨论。（二）铁水炉外喷粉脱硫1.钙系脱硫剂正如前述，CaC2具有非常强的脱硫能力，在1350时，铁水中的平衡%S=4.910-7。但是目前用CaC2脱硫实际上能达到的最低硫量约为0.001%左右。这比理论之高很多，看来离平衡状态较远，可能是动力学因素在起作用，需要进一步研究提高其脱硫效果。大井浩等实验研究了CaC2脱硫过程的动力学问题，因CaC2的脱硫反应是固液系反应，可有下列步骤组成：（1）铁水中的硫通过铁水侧的边界层向CaC2颗粒表面扩散；（2）在CaC2颗粒表面上进行化学反应生成CaS；（3）硫从CaC2颗粒表面向内部扩散。,在高温下，化学反应速度是很快的，故（2）不是脱硫限制性环节。同时，实验表明CaC2表面反应生成CaS是多孔疏松状的，因此，S很容易穿过反应层扩散到CaS颗粒内部继续反应，故步骤（3）也不是限制性环节，相反硫在铁水侧的边界层中的扩散是很缓慢的，它是脱硫反应的限制性环节，故脱硫速度可以由S在铁水边界层的扩散速度表示：dSdt=一(AV)(Ds)S一KS(28)式中：A和V一反应界面积和铁水体积；Ds和一硫在铁水中的扩散系数和边界层厚度；K一表面速度常数由上式可以分析，提高脱硫速率的条件有：(1)增加单位体积铁水反应界面积AV：即CaC2颗粒的表面积，故CaC2很细，一般(100目)。(2)增大S在铁水中的扩散系数Ds：即加强搅拌，提高温度，喷吹法脱硫以载气为动力搅拌。从而使脱硫速率大大提高，为脱硫创造了良好的动力学条件。(3)提高温度：尽管CaC2脱硫为放热反应，但温度升高促进S扩散，因此，总体讲提高温度有利于CaC2脱硫，温度高CaC2消耗小。喷吹CaC2用量，随原始含硫量Si与终点含硫量S不同而不同。CaC2的的消耗量又由CaC2的利用率所决定，图给出了终点硫Sf=0.010条件下，CaC2的利用率与铁水原始含硫量的关系。原始含硫量越低，CaC2的利用率就越低，一般原始含硫量0.04S，脱到终点0.005S时，要消耗约3Kgt的电石。,为了提高CaC2的利用率，可加入约10的CaC03或MgC03等反应剂，因为CaCO3在Pco2和884时发生分解反应：CaCO3(s)=CaO(s)+C02(g)(29)G168527-144.0T(Jmo1)这时产生大量的CO2气体，能使运载气体的气泡破裂，将裹在气泡中的脱硫剂释放出来，同时还能强烈地搅拌熔池，促进硫的扩散，因而提高了CaC2的利用率(见图1-1-18)。加入CaC03后可使CaC2的利用率提高约一倍，其用量可减少一半，这就可以有效地降低脱硫费用。此外CaCO3分解形成的细小而多孔的活性CaO，也有很强的脱硫能力。总之，CaC2是很强的脱硫剂，它的脱硫能力非常强，脱硫效率为8090，而且效果稳定，最低含硫量降到0.00l以下，脱硫速度也较大，此外对容器耐火材料的侵蚀也很少。但是，CaC2价格较贵(为石灰粉的10倍)。而且运输和贮存时容易吸收空气中的水分，生成乙炔气而发生爆炸，CaC2(s)+2H20=C2H2(g)+Ca(OH)2；故需要特别注意密封。此外，其脱硫渣对环境污染严重，因此，进入80年代以来，逐渐减少使用。2、灰系脱硫剂由于碳化钙系脱硫剂存在上述的缺点，80年代以来发展研究的石灰粉脱硫，目前是应用最广泛的一种。其主要优点是石灰资源丰富，价格低，减少运输和贮存的危险性以及环境污染等。但缺点是脱硫效率低，速度慢，效果不稳定，难以达到低硫(S0.005)铁水，另外石灰的吸水性很强，也存在防止水化问题。,根据前面的理论计算，CaO具有相当大的脱硫能力，在1350时铁水中的平衡含硫量可达3.710-3。因此只要创造较好的热力学和动力学条件，还是能够满足一般脱硫要求的。前面讲到当铁水中Si0.081300)时石灰粒在铁水中反应生成的反应层(CaS、2CaOSiO2)较厚，因此S通过它的扩散速度很慢，是脱硫反应的限制性环节。从上面的分析可知，为了提高CaO的脱硫效率和脱硫速度，可以采取增加反应界面，加强搅拌，加入反应促进剂和炭粉等措施外，还应该采取破坏或防止形成2CaOSiO2反应层的措施。CaF2可使2CaOSiO2反应层熔点降低，破坏该反应层，使S能继续扩散到石灰粒内部去，从而使脱硫反应速度提高。例如，宣钢采用95石灰+5萤石粉复合脱硫剂，以空气作载气对铁水进行喷粉脱硫，脱硫率达70以上。酒钢采用的是：90石灰+5萤石+5焦粉，以N2作载气喷吹，也取得了较好的效果。另外石灰粉粒微细化，借以提高粒子反应表面积，也可以提高其利用率和反应速率。对石灰来讲，粒度大小及分布对脱硫效果的影响比较大。如图1为石灰粉粒度与脱硫率关系。表1给出天津二钢石灰粉粒度分布，其粒度组成中CO平衡。O实际O平衡是确保脱碳反应进行的必要条件。为了实现脱碳反应，必须一方面向反应地点及时供碳和供氧，另一方面反应产物CO必须及时排除。因此，脱碳过程一般应由以下三个阶段组成：,1向反应地区供氧和供碳。2碳氧质点之间产生化学反应并形成一氧化碳气相。3一氧化碳分子在反应区聚集成气泡而上浮排除。(二)转炉炼钢的脱碳反应速度脱碳反应速度是指单位时间内从金属中氧化碳的重量百分数。转炉炼钢过程中，由于含碳量和炉内温度的变化，脱碳反应速度与吹炼时间的关系可分为前期、中期、后期三个阶段：吹炼前期，脱碳速度缓慢，其速度随吹炼时间的延长而几乎呈直线增加。此期脱碳反应速度慢的主要原因是CO亲和力低于SiO、MnO的亲和力，且熔池温度低，碳处于不活泼状态。供氧强度的提高，铁水中Si、Mn的降低，均会使吹炼前期缩短。吹炼中期，脱碳迅速，其速度达最大值，且几乎不变。其原因是硅、锰元素氧化基本结束，熔池温度较高，再加上熔池强烈沸腾，碳处于活泼状态，脱碳速度很快。此期限制脱碳速度的环节是供氧强度。吹炼后期，脱碳反应衰弱，其速度随吹炼时间而直线下降。熔池中C的传质速度是制约脱碳反应速度的因素。转炉炼钢，碳的氧化贯穿吹炼过程的始终。四、脱磷反应对绝大多数钢种来说，磷是有害元素。磷高时，会引起钢的冷脆(即在常温或低温条件下出现钢的脆裂或断裂现象)，降低钢的塑性和冲击韧性，增大钢的偏析度，并使焊接性能变坏，冷弯性能变差。,1炉渣成分炉渣成分对脱膦的影响主要反映在炉渣碱度和渣中(FeO)含量。提高炉渣碱度或渣中(FeO)含量，磷的分配系数增大，反应向右进行。只有高碱度、高(FeO)的炉渣才具有最大的脱磷能力。(FeO)是脱磷的必要条件，(CaO)是脱磷的充分条件。渣中(SiO2)和(Al2O3)妨碍脱磷，是脱磷的有害组元。冶炼前期放走含大量SiO2的酸性渣，有助于提高炉渣碱度，防止冶炼过程出现回磷现象。渣中(MnO)、(MgO)和(CaO)一样同属于碱性氧化物，但其脱磷作用不及CaO。当渣中因(MnO)、(MgO)的增加而降低(CaO)浓度时，对脱磷不利。2温度炼钢中脱磷反应是强放热反应，较低温度条件下，有利于脱磷反应的进行。但是温度低石灰熔解缓慢，不利于提高炉渣碱度，结果使脱磷反应无法进行。因此将温度维持在一合适范围(14501550)保证石灰基本熔化，对脱磷过程最有效。3炉渣粘度因为炼钢熔池中的脱磷反应主要是在炉渣金属界面上进行的，所以反应速度与炉渣粘度有关。炉渣粘度越小，反应速度就越快。考虑到炉渣碱度对脱磷的影响，就必须在保证脱磷所要求的炉渣碱度下，及时加入助熔剂改善炉渣的流动性，以促进脱磷反应的进行。炉渣中(MgO)含量对其粘度有较大的影响，(MgO)含量高将使炉渣变稠，这对脱磷是很不利的。4渣量增大渣量，由金属转入炉渣的总磷量也增大，从而降低了钢中磷含量。因此，大渣量可以提高脱磷效率。但采用大渣量操作，会引起熔池不易沸腾、温度不均匀、炉渣流动性不好和容易引起喷溅等问题。在实际生产中往往采用分批造渣、自动流渣并及时放出含磷较高的炉渣，使以后的脱磷在新渣下进行，以提高脱磷效率。(三)回磷在冶炼过程中，如果温度过高(1650以上)，(FeO)和炉渣碱度过低，磷也有回升现象。氧化进入炉渣中的磷重新还原进入钢液中的现象称之为回磷。回磷现象主要发生在出钢、脱氧和浇注过程中。其回磷量取决于脱氧剂的种类和加入量、出钢过程的下渣量和钢、渣的混冲时间、浇注时间即盛钢桶中炉渣与金属的接触时间。,五、脱硫反应硫对大多数钢种是有害元素。硫高时，会引起钢的热脆(热加工时，钢的晶界熔化破裂)，显著地破坏钢的焊接性能，增加钢的偏析度，降低钢的机械和耐磨性能，使钢的耐腐蚀性能显著恶化。(一)脱硫的基本反应硫在钢中是以FeS的形式存在。在炼钢过程中，脱硫主要是通过炉渣来进行的。脱硫反应是在金属和炉渣的界面上进行的。炉渣脱硫的实质就是通过渣中的碱性氧化物CaO、MnO、MgO把来自金属的硫结合成稳定的、在金属中溶解度很小的硫化物CaS、MnS、MgS，保证了硫不断由金属转入炉渣。其反应式是：FeS+(CaO)(CaS)+(FeO)（2-18）FeS+(MnO)(MnS)+(FeO)（2-19）FeS+(MgO)(MgO)+(FeO)（2-20）由于碱性炉渣的主要成分是CaO，且各种硫化物中以CaS的稳定性最强，所以炼钢的脱硫反应一般用上列三反应式中的第一反应式来表示。炉渣脱硫的效果可用渣中和金属中硫的分配系数来表示，即：Ls(CaS)FeS（2-21）硫的分配系数值越大，则金属脱硫越完全。(二)影响脱硫的主要因素从上述炉渣脱硫的反应式可以看出，炉渣成分、温度、渣量、金属成分、成渣速度和炉渣-金属搅拌等因素对脱硫有直接的影响。1炉渣成分由于钙和硫的亲和力极大，所以提高(CaO)，即增加炉渣碱度和渣中自由CaO浓度，可以促进脱硫反应向右进行，高碱度的炉渣是炼钢过程保证脱硫的最重要措施。,渣中(FeO)对脱硫反应的影响具有相互矛盾的双重性。一方面，提高(FeO)，Ls减小，脱硫能力下降；另一方面，提高(FeO)，能加速石灰的溶解，促进炉渣碱度的提高和流动性的改善，加大脱硫速度。一般炉渣中含有少量的(FeO)有利于脱硫反应的进行。此外，渣中(MnO)、(MgO)起着一定的脱硫作用。渣中(SiO2)、(Al2O3)不利于脱硫，萤石(CaF2)也能起到一定的脱硫作用。2温度提高温度可以促进脱硫过程的发展。这不仅是因为脱硫反应是吸热反应，更重要的是高温能加速石灰的渣化，增加炉渣的流动性，强化熔池沸腾，加快脱硫速度。3渣量增大渣量，可以提高脱硫的百分率。因此，大渣量有利于脱硫。在炼钢生产中，通常采用放渣和造渣的措施，以增大渣量。4金属成分元素Al、C、P、Si会使Ls增大。因而在其它条件保持相同时，钢液和铁水相比脱硫效果相差46倍。5成渣速度脱硫与成渣速度密切相关。加快成渣速度，有利于迅速提高炉渣碱度，使金属中的硫顺利地下降。6炉渣金属搅拌脱硫反应是炉渣金属界面反应。加强炉渣金属搅拌，扩大了相际界面，能加速脱硫反应的进行。,(三)硫在转炉炼钢中的变化规律转炉炼钢的脱硫主要依靠吹炼中期和后期。其变化规律为：吹炼前期从开吹到大约五分钟时间内，由于熔池温度较低，(#FeO)含量高、石灰渣化少，所以炉渣脱硫能力很低，甚至石灰带人的硫使金属中的含硫量有所提高。吹炼中期熔池温度已经升高，石灰大量熔解，炉渣碱度显著提高，碳氧反应剧烈，炉渣金属搅拌良好，(FeO)含量降低，是脱硫的最有利阶段。但是(#FeO)含量不能控制太低，否则炉渣“返干”，对脱硫有害。(#FeO)8恶化脱硫过程。吹炼后期钢中含碳量较少，脱碳速度减弱，熔池搅拌不如中期，但熔池温度高，石灰熔解快，炉渣碱度高且流动性好，对脱硫仍是有利的。第四节钢的脱氧和合金化一、钢的脱氧炼钢过程是氧化精炼过程，为了去除钢中的有害元素，必须向熔池供给大量的氧。当有害元素氧化到一定程度后，炉渣与钢液中均溶有过量的氧。钢中存在氧含量过高时，将严重影响钢的质量。因此所有钢种在冶炼最后阶段都必须进行脱氧。脱氧的任务是：根据钢种要求，将钢中溶解的氧含量降至一定的程度，并使之结合成稳定的化合物；最大限度地排除钢液中悬浮的脱氧产物；得到细晶粒结构。现代炼钢生产实践中所采用的脱氧方法，根据脱氧剂加入方法和脱氧机理的不同，主要分为三类：沉池脱氧、扩散脱氧和真空脱氧。(一)沉淀脱氧原理所谓沉淀脱氧，是指向钢液中加入脱氧剂，将溶于钢液中的氧结合成稳定的氧化物，后者与钢液分离排入渣中，从而降低了钢液中氧含量。其反应式是：XMe+yOMexOy由此可见，钢液的脱氧程度取决于脱氧元素的脱氧能力和脱氧产物从钢液中排除的条件。,1脱氧元素的脱氧能力脱氧元素的脱氧能力是以一定温度下与溶于钢液中一定量脱氧元素相平衡的钢液中氧的浓度来表示。在相同条件下，使钢液中残余的氧含量越低的元素其脱氧能力就越强。增加元素与氧的亲和力，钢液中残余氧含量就降低。2脱氧产物的排除增大脱氧产物的颗粒度、钢液和脱氧产物的比重差，提高脱氧产物与钢液的界面张力，加强钢液的运动，有利于脱氧产物的排除。(二)扩散脱氧原理扩散脱氧是以氧在金属与炉渣间的分配定律作为基础的。根据这个定律，当温度一定时氧在金属与炉渣间的分配比为一常数。即：LoOa(FeO)常数因此，只要人为地降低(FeO)，必将引起氧自金属向炉渣的扩散转移，从而达到脱除金属中氧的目的。(三)真空脱氧原理真空脱氧是真空下碳的脱氧，即根据C*OCO，只要设法降低CO的分压，就能脱除钢中的氧。二、钢的合金化为改善钢的性能，必须向钢中加入合金，这种向钢中加入一种或几种合金元素的操作，称为钢的合金化。合金化的任务必须使加入的合金元素尽快地溶解、均匀地分布并得到有较高而稳定的收得率。,(一)合金元素的溶解与均匀分布合金化时合金在钢液中的溶解与均匀分布速度取决于：合金的物理化学性质和块度大小；钢液和合金的温度；钢液的搅拌强度等因素。合金熔点越低，合金块度越小，钢液温度越高，搅拌强度越大，合金元素的溶解及成分均匀过程就进行得越快。(二)合金元素的收得率影响合金元素收得率的因素主要是出钢时的渣量，渣中(FeO)含量，合金加入次序和方法。减少出钢时的渣量，降低渣中(FeO)含量，选择合理的合金加入次序和方法，合金元素的收得率高且成分稳定。第五节钢中的非金属夹杂物和气体一、钢中的非金属夹杂物所谓非金属夹杂物，一般是指钢液在冶炼和浇注凝固过程中产生或混入的非金属相，简称夹杂物。其主要成分是氧化物和硫化物。1.夹杂物的来源钢中夹杂物的来源有两个方面，即内生夹杂物和外来夹杂物。内生夹杂物是指在冶炼过程中元素氧化所形成的化合物；脱氧时形成的脱氧产物；出钢和浇铸过程中由于温度降低而产生的化合物以及二次氧化产物；钢液凝固过程中生成的非金属化合物。当这些化合物来不及从钢液排出而残留在钢中时，则形成内生夹杂物。外来夹杂物是指在冶炼和浇注过程中，从炉体或浇注设备的耐火材料冲刷和侵蚀下来而且滞留在钢中的夹杂，炉料带入的污物，混入钢液的炉渣。2.夹杂物对钢性能的影响钢中夹杂物的存在，破坏了金属基体的连续性，使钢的力学性能，特别是钢的塑性、韧性和疲劳强度都有不同程度的下降，夹杂物多的钢还容易产生分层、发纹等缺陷。3.转炉操作中减少夹杂物的途径,(1)控制好终点，CT协调，防止钢液过氧化。钢液过氧化时，耐火材料的侵蚀严重，被侵蚀下来的耐火材料滞留在钢液中就成为夹杂物，并且钢液过氧化时，O很高，加入的脱氧剂量很大，生成大量的脱氧产物Al2O3、SiO2等，滞留在钢液中成为夹杂物。(2)在出钢过程中严禁卷渣和加炉料压渣。(3)在出钢过程中要控制合金料的加入时间，并且要先弱后强，让钢液有一定的沸腾时间，脱氧产物可以上浮较充分。合金料要干净、干燥，不能混有夹杂物。(4)保证吹氩时间，夹杂物能有时间上浮。二、钢中气体任何钢中都含有一定数量的气体元素，其中主要是氢、氮和氧。这些气体会对钢的性能和质量带来影响，是钢中的有害气体。这里只介绍氢和氮。(一)气体的来源1原材料及辅助材料中的水分；2冶炼和浇注用耐火材料中的沥青和水分；3炉气中的水汽和氮气；4氧气中的水分和氮气；5出钢和浇注时，钢流周围的气氛。(二)气体对钢质量的影响气体与其它元素相比，虽然在钢中的含量很低，但对钢的危害很大。1.氢氢会使钢材产生白点(在钢材断口试片上呈圆形或椭圆形的银白色斑点)、层状断口(钢的断口呈针状叠层结构)、氢脆、发纹等缺陷，降低钢的机械性能。,2.氮氮能引起钢的冷脆和时效(随着时间的延长，钢的性能逐渐改变)现象，恶化钢的塑性和韧性，增加钢的硬度和脆性，使钢的焊接性能变坏。(三)减少钢中气体的方法1，尽量选用干燥、清洁的原材料、辅助材料和耐火材料；2。吹炼过程中，保持熔池良好的沸腾；，3对钢液进行吹氩处理或真空处理；4出钢和浇注时采用保护措施，防止钢液吸气；5加入某些能与氢、氮形成稳定化合物的元素，消除其有害作用。,第三章炼钢原材料,原材料是炼钢的物质基础。原材料质量的好坏对炼钢操作工艺、产品质量和技术经济指标有着直接的关系。国内外生产实践证明，采用精料和原材料的标准化，能够稳定操作工艺，是实现冶炼过程自动化和改善各项技术经济指标的重要途径。第一节金属料转炉炼钢所应用的金属料主要是铁水、废钢和铁合金。一、铁水铁水是转炉炼钢的主要金属料，占金属装入量的70%以上。转炉在吹炼过程中不需要外加热源，是依靠铁水本身所具有的物理热和铁水内所含元素的化学反应热来炼钢的。因此，对铁水的化学成分和温度都必须符合一定的标准要求。(一)对铁水化学成分的要求1碳(C)碳是铁水中除铁以外含量最多的元素。铁水中碳含量一般在4.3%左右。碳的氧化不仅为转炉炼钢提供了大量的热能，而且它的氧化反应会产生大量的CO气体，CO气体逸出时形成的沸腾能起到强烈搅拌熔池的作用。2硅(Si)硅是转炉炼钢中重要的发热元素之一。铁水中含硅量高，冶炼过程中热量来源多，这样可以提高废钢比，增加钢液的收得率，对去除磷、硫有一定好处。但是，铁水中硅含量过高，会增加渣料的消耗，增加渣量，容易引起喷溅，加剧对炉衬的侵蚀，降低成渣速度，并使吹损增加。如果铁水中硅含量过低，会造成热量不足，渣量过少，不利于炉内反应的正常进行和硫、磷的去除。因此，为了加快成渣速度，并保持适当的渣量，要求铁水中含硅量在0.30.8%。,3锰(Mn)铁水中锰含量适当时，能加快石灰的熔解，促进前期早化渣，有助于提高初期渣碱度，减少萤石用量，提高炉衬寿命，有利于去硫。但是当铁水中锰含量过高时，会导致炉渣的喷溅，降低金属收得率。而当锰含量过低时，会使炉渣变得很粘，不仅不利于熔池内各种反应的正常进行，而且还会喷火花，降低炉龄。一般铁水中锰含量应0.30%。4磷(P)磷对钢质量有很大的影响，它会使钢产生“冷脆”现象，是钢中的有害元素之一。铁水中磷含量低，对冶炼有利。要求铁水含磷0.15%。5.硫(S)硫也是钢中的有害元素，它会使钢产生“热脆”现象。希望铁水中含硫越低越好。铁水中硫含量应0.03。转炉炼钢对铁水成分的要求，除了应符合有关标准外，还希望在一定条件下力求稳定，这样有利于稳定转炉炼钢的操作工艺，有助于转炉炼钢工艺的自动化控制。(二)对铁水温度的要求转炉炼钢所使用的铁水温度不应过低。铁水温度太低会使铁水带人转炉内的物理热大为减少，会使冶炼不容易顺利进行。通常要求入厂铁水温度1350，脱硫前铁水温度1280，并尽可能稳定，兑铁水应尽量不带渣渺带渣。铁水带渣量小于5kg吨铁水。二、废钢废钢是炼钢用的另一种金属料，也是转炉炼钢用的冷却剂，一般允许加入金属装入量的30以下。炼钢用废钢必须清洁、干燥、无油、严禁炮弹和密闭容器混入，也不能有锌、铅、锡等有色金属混入。废钢的块度不宜过大或过小，一般应小于炉口直径的二分之一。废钢的单重不能太大。合金废钢应按其含有合金元素的不同分类堆放，避免混杂，防止贵重元素烧损，或多余元素难以脱去而造成熔炼废品。,三、铁合金转炉炼钢吹炼到终点时，为了去除钢液中多余的氧，并使其化学成分和质量符合所炼钢种的要求，必须加入一部分铁合金，以达到脱氧和合金化的目的。转炉炼钢所应用的铁合金，化学成分应符合有关标准的要求，并按其成分仔细分类、加工成一定块度。铁合金在使用前一般都需进行烘烤。第二节非金属料转炉炼钢所应用的非金属料主要有造渣剂、冷却剂、氧化剂、增碳剂等。一、造渣剂(一)石灰石灰是炼钢的主要造渣材料，其主要成分是CaO。石灰是由石灰石烧制而成。石灰石的化学分子式是CaCO3，经过焙烧后分解产生CaO。其分解反应式：CaCO3CaO+C02个H=1778千焦摩尔（4-1）石灰在转炉炼钢过程中有很大的作用。首先，石灰加人后形成的较高碱度的炉渣，对碱性炉衬能起一定程度的保护作用，从而提高转炉炉衬的寿命；其次，石灰的加入能促使钢中S、P在冶炼过程中逐渐被去除。因此石灰质量的好坏对炼钢的操作、产品质量、炉衬寿命等影响较大。炼钢用石灰的有效氧化钙含量要高，二氧化硅和硫的含量要低，且生烧率、过烧率低，块度均匀，无受潮粉化。石灰的熔化速度是转炉炼钢快速成渣的关键。为提高石灰质量，近几年来国内外普遍采用活性石灰。也称软烧石灰或轻烧石灰。,所谓活性石灰是在9001200范围内，于回转窑或其他先进炉窑中焙烧成的石灰，它的特点是：气孔率高，达50以上，呈海绵状；体积密度小，达1.7克厘米3；比表面积大，约1.5米2克以上；石灰晶粒细小，达13微米；化学成分好，CaO90%，S0.02%，水分1%。由于活性石灰的以上特性，因而它具有易熔化、成渣快、炉渣性能好的优点，在转炉生产中得到广泛的应用。(二)萤石萤石的主要成分是CaF2，加入炉内能降低炉渣的熔点和粘度，在较短的时间内改善炉渣的流动性，帮助石灰迅速熔解于渣中。同时，萤石加入渣中不影响炉渣的碱度但却大大地提高了炉渣的反应能力。但用量过多时，将会损坏炉衬，还容易引起严重的泡沫渣。炼钢用萤石含CaF2要高，Si02要低，其化学成分为：CaF285%，SiO25%，S0.1%，P0.06%；其粒度为540mm；并且使用萤石要求干净、干燥、无泥土、废石等杂质。(三)白云石生白云石的主要成分是CaCO3MgCO3。用生白云石造渣，可以增加渣中MgO和CaO，有利于去S、P元素，保护炉衬。对生白云石的要求是：MgO19，CaO30，SiO23.5；粒度在530mm；干净、干燥、不得混有泥土、杂石等杂质。轻烧白云石是用生白云石在9001200温度下焙烧而成的。其MgO33，Si022，S0.018；灼减5；粒度在550mm；干净、干燥、杂质