炼钢工艺流程图定稿版
炼钢工艺流程图
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炼钢工艺流程
1炼钢厂简介
炼钢厂主要将铁水冶炼成钢水，再经连铸机浇铸成合格铸坯。现有5座转炉，5台连铸机，年设计生产能力为500万吨，现年生产钢坯400万吨。其中炼钢一分厂年生产能力达到240万吨；炼钢二厂年生产能力为160万吨。
2炼钢的基本任务
钢是以Fe为基体并由C、Si、Mn、P、S等元素以及微量非金属夹杂物共同组成的合金。
炼钢的基本任务包括：脱碳、脱磷、脱硫、脱氧去除有害气体和夹杂，提高温度，调整成分，炼钢过程通过供氧造渣，加合金，搅拌升温等手段完成炼钢基本任务，“四脱两去两调整”。
3氧气转炉吹炼过程
氧气顶吹转炉的吹氧时间仅仅是十分钟，在这短短的时间内要完成造渣，脱碳、脱磷、脱硫、去气，去除非金属夹杂物及升温等基本任务。
由于使用的铁水成分和所炼钢种的不同，吹炼工艺也有所区别。氧气顶吹转炉炼钢的吹炼过程，根据一炉钢吹炼过程中金属成分，炉渣成分，熔池温度的变化规律，吹炼过程大致可以分为以下3个阶段：
（1）吹炼前期。（2）吹炼中期。（3）终点控制。
炼好钢必须抓住各阶段的关键，精心操作，才能达到优质、高产、低耗、长寿的目标。
3.1装入制度
装入制度是保证转炉具有一定的金属熔池深度，确定合理的装入数量，合适的铁水废钢比例。
3.1.1装入量的确定
装入量是指转炉冶炼中每炉次装入的金属料总重量，它主要包括铁水和废钢量。目前国内外装入制度大体上有三种方式：
（1）定深装入；（2）分阶段定量装入；（3）定量装入
3.2.2装入次序
目前永钢的操作顺序为，钢水倒完后进行溅渣护炉溅渣完后装入废钢，然后兑入铁水。
为了维护炉衬，减少废钢对炉衬的冲击，装料次序也可以先兑铁水，后装废钢。若采用炉渣预热废钢，则先加废钢，再倒渣，然后兑铁水。如果采用炉内留渣操作，则先加部分石灰，再装废钢，最后兑铁水。
3.2供氧制度
制订供氧制度时应考虑喷头结构，供氧压力，供氧强度和氧枪高度控制等因素。
3.2.1氧枪喷头
转炉供氧的射流特征是通过氧枪喷头来实现的，因此，喷头结构的合理选择是转炉供氧的关键。氧枪有单孔，多孔和双流道等多种结构。永钢使用的是4孔拉瓦尔喷头形式喷枪。
3.2.2氧气压力控制
氧气压力控制受炉内介质和流股马赫数的影响。经测定，炉内介质压力一般为
0.12—0.13Mpa，流股马赫数在1.8—2.2之间。因此目前在转炉上使用的工作压力为
0.6—1.2MPa，视各种扎容量而定。一般说来，转炉容量大，使用压力越高。
3.2.3氧气流量和供氧强度
（1）氧气流量：
氧气流量Q 是指单位时间内向熔池供氧的数量，其量钢为m 3/min 或m 3/h 。氧气流量是根据冶炼中炉内金属料所需要的氧气量，金属装入量和吹氧时间等因素来确定。在实际生产中，由于供氧压力的波动和氧枪喷头加工尺寸的误差，有的工厂以氧气流量作为供氧制度的控制参数。
氧气流量Q=）
吹氧时间（）每吨金属需氧量（min /3t m ×装入量t （2）供氧强度：
供氧强度是指单位时间内每吨金属的供氧量，其量钢为m 3/t·min。
供氧强度I=）
装入量（）氧气流量（t m min /3 供氧强度的大小，主要受炉内喷溅的影响，通常在不影响喷溅的情况下可使用较大的供氧强度。国内15-50吨炉的供氧强度控制在2.8～4.0m 3/t·min。
3.2.4氧枪枪位
目前氧枪操作有两种类型，一种是恒压变枪操作，就一炉钢的吹炼过程，其供氧压力基本保持不变，通过氧枪枪位高低变化来改变氧气流股与熔池的相互作用，以控制吹炼过程。另一类型是恒枪变压，即在一炉钢吹炼过程中，氧枪枪位基本不动，通过调节供氧压力来控制过程。目前一般都采用恒压变枪操作。
3.3造渣制度
3.3.1造渣方法
根据铁水成分和冶炼钢种要求来确定造渣方法，目前常用的造渣方法有以下几种。
(1)单渣法，在吹炼过程中所选的渣不倒出，直至吹炼终点。
(2)双渣法，双渣法就是换渣操作，即在吹炼过程中停止吹炼，倒出部分炉渣，然后重加渣料造渣。
(3)双渣留渣法，双渣留渣法是将上一炉冶炼的终渣在出钢后留一部分在转炉内，供下一炉冶炼操作部分初期渣使用。
3.4温度制度
氧气顶吹转炉炼钢的一个显着特点是无需外加热源，炼钢的热源来自于铁水的物理热和化学热。
温度制度主要是指吹炼过程熔池温度和终点钢水温度的控制。前者是保证吹炼过程顺利进行，后者是保证合适的出钢温度。只有控制好过程温度，才能为直接命中终点温度提供保证。因此，温度制度也是氧气顶吹转炉冶炼操作的重要工艺制度之一。温度控制的目标是希望吹炼过程均衡升温。吹炼终点时钢水温度和化学成分同时达到出钢要求。因为氧气顶吹转炉炼钢的热量有富余。所以，温度控制就是根据转炉冶炼的具体条件确定冷却剂的种类，用量和加入时间。
3.5终点控制及脱氧合金化制度
在吹炼过程中，由于钢中同时存在着碳氧平衡和铁氧平衡。在一定温度下，钢中实际氧含量大于碳氧平衡计算值，小于铁氧平衡计算值。常炼的钢种Q235B和16Mn的终点氧含量一般为0.02%～0.30%。
氧含量超过限度，影响铸坯（锭）质量；降低钢的力学，电磁和抗腐蚀等性能；加剧钢的“热脆”。脱氧合金是钢冶炼过程的最后一项操作，也是炼好一炉钢的成败关键之一，如果操作不当造成废品，则前功尽弃。
3.5.1按钢的脱氧程度分类
按钢的脱氧程度不同可分为镇静钢、沸腾钢和半镇静钢三大类。对于同一牌号的钢种，镇静钢的强度比沸腾钢要高一些，但生产镇静钢的铁合金消耗多，而且钢锭头部有集中的缩孔。只有镇静钢才能浇注成连铸坯。
3.5.2脱氧方法
常用的脱氧方法有：沉淀脱氧，扩散脱氧和真空脱氧等。
3.5.3合金的加入原则
（1）脱氧剂加入的原则
在常压下脱氧加入的顺序有两种，一种是先加脱氧能力弱的，后加脱氧能力强的脱氧剂。这样既能保证钢水的脱氧程度达到钢种的要求又使脱氧产物易于上浮，保证质量合乎钢种的要求。因此，冶炼一般钢种时脱氧剂加入的顺序是：锰铁，硅铁，铝。
（2）合金加入量的确定
各种铁合金的加入量可按下列公式计算：
合金加入量=
%%%合金元素吸收率铁合金中合金元素含量终点残余成分钢种规格中限?-×1000 钢种规格中限%=2
%%钢种规格下限钢种规格上限+ 合金增碳量=1000
%%碳吸收率合金碳含量合金加入量??×100% 4转炉炼钢用原材料
4.1金属料
4.1.1铁水（生铁）
永钢供应铁水有两种方式：一种是高炉→铁水罐车→转炉。另一种是高炉→铁水罐车→混铁炉→转炉。由于混铁炉供应的铁水成分，温度比较均匀稳定，带入的高炉渣少，因而在国内广泛采用。但使用混铁炉增加了耐火材料和燃料消耗的附加费用（永钢的混铁炉暂没使用）。
4.1.2废钢
废钢是电弧炉炼钢的基本原料，用量约占钢铁料的70%-90%。氧气顶吹转炉用铁水吹炼时，由于热量富余，可以加入多达30%的废钢，作为调整吹炼温度的冷却剂。
4.1.3铁合金
铁合金是炼钢生产中不可缺少的金属料，主要用作脱氧剂。在转炉炼钢生产中，常用的铁合金有硅铁、锰铁、硅铝铁、硅锰铁和硅钙合金、铝块等。
4.2 非金属料
非金属料是在转炉炼钢过程中为了去除磷、硫等杂质，控制好过程温度而加入的材料。主要有造渣料（石灰、白云石），溶剂（萤石、氧化铁皮），冷却剂（铁矿石、石灰石、废钢），增碳剂和燃料（焦碳、石墨籽、煤块、重油）。
4.3炼钢用气体
4.3.1氧气
氧气是转炉炼钢的主要氧化剂，主要含氧量达到99.5%以上。工业用氧是通过制氧机把空气中的氧气分离，提纯来实现的。
4.3.2氮气和氩气
炼钢生产中要求氮气纯度达99%，氩气纯度在95%以上。氮气主要用于溅渣护炉，氩气用作钢包搅拌气体。
5炼钢工艺流程简介
工艺流程见图1。
图1 炼钢工艺流程6转炉炼钢过程的基本反应
[Fe]+[O]=（FeO）
Si 、Mn 氧化
[Si]+[O]=SiO 2
[Mn]+[O]=MnO 2
脱磷 2[P]+2
5[O 2]={P 2O 5} 2[P]+5（FeO ）=（P 2O 5）+5[Fe] （P 2O 5）+3（FeO ）=(3FeO ·P 2O 5)
(3FeO ·P 2O 5)+3（CaO ）=(3CaO ·P 2O 5)+3FeO 或 (3FeO ·P 2O 5)+4（CaO ）=(4CaO ·2O 5)+3FeO 脱硫
[S]+（CaO ）=(CaS)+[O] 脱碳
[C]+[O]=CO
脱氧
Al 、Si 、Mn+[O]
7铁水预处理及炉外Lf 精炼 铁水预处理脱硫工艺简介 Lf 精炼工艺简介