转炉炼钢原材料与铁水预处理

1. 铁水预脱硫
1） 脱硫剂
脱硫剂是决定脱硫率和脱硫成本的主要因素之一，选择 脱硫剂主要从脱硫能力、成本、资源、环境保护、对容器耐火 材料的侵蚀、对操作的影响及安全等因素综合考虑。常用的脱 硫剂有电石粉、石灰粉、石灰石粉、Na2CO3、金属镁等。
（1）电石（CaC2）基脱硫剂 50%炼～钢8脱0%硫的用工的业电电石石（，Ca1C62%）基～脱40硫%剂的，C是aO由以含及C碳aC组2 成的， 其脱硫反应为：
b、铁水成分的影响：铁水中的C、Si、Mn、P、 Fe的氧化放热是 转炉炼钢的重要热源（即化学热），因此铁水的成分对炼钢冶 炼过程的温度控制有重要影响。P、S等是钢中的有害元素，必 须去除到钢种要求的范围，否则会对钢的质量造成危害。在冶 炼的过程中，铁水各成分含量的不同，对冶炼的工艺、时间、 成本等都会产生不同的影响。
铁水质量鉴别
（3）根据所炼钢种的要求选用不同的铁块或铁水
所炼钢种对硫、磷有较高要求的，宜选用含硫、磷低等级的 铁块或铁水。
对钢种硫磷含量要求特别严格的，应对所选用的铁水进行预 处理。
铁水质量鉴别
3.对铁水的要求
1、作用：转炉炼钢的主原料，一般占装入量的70%以上。 2、要求 铁水应符合一定要求，以简化和稳定操作并获得良好技术经济 指标。 1）温度≥1250℃而且稳定 铁水温度的高低，标志着其物理热的多少。较高的铁水温度， 不仅能保证转炉吹炼顺利进行，同时还能增加废钢的配加量， 降低生产成本。因此，希望铁水的温度尽量高些，一般应保证 入炉时仍在1250℃～1300℃以上。 另外，还希望铁水温度相对稳定，以利于冶炼操作和生产调度。
铁水质量鉴别
（5）铁水的含碳量：碳也是转炉炼钢的主要发热元素， ≥3.5%的含碳量即可满足冶炼要求，而通常铁水含碳 4%左右，故一般不做要求。 3）带渣量≤0.5% 高炉渣中含有大量的S、SiO2，因此希望兑入转炉的铁 水尽量少带渣，以减轻脱硫任务和减少渣量，通常要 求带渣量不得超过0.5%。
二、废钢
（2）锡 常见的白锡，银白色金属，富有延展性。镀锡钢皮常称为马 口铁，是废钢中最常见的。锡存在于钢中，会使钢产生热脆 现象，并降低成品钢材的机械性能。所以要防止将锡带入炉 料中。
（3）铅
银白色（灰白色）金属，延性弱，展性强，经常混入 社会废钢中。铅的密度大，熔点低，不溶于钢水，在 冶炼时会沉到炉底砖入缝隙中，造成炉底漏钢事故。 同时，在冶炼的高温下，铅还会蒸发，对大气造成污 染，有害于人体健康。
➢ 废钢的来源主要有两个方面，一是社会废钢，二是钢厂自己 的返回料。
2、废钢的验收
（1）炼钢用废钢的技术要求见下表
类别 重型废钢 中型废钢 小型废钢 轻型废钢
代号 GF1 GF2 GF3 GF4
各种废钢 典型举例
单重
供应状态
外形尺寸/mm
/kg
钢锭、铸坯及其 切头、切尾……
块状
500~ ≤1200*500*40
>0.70~1.25
> 0.15~0.25
> 0.25~0.40
≤0.02
> 0.02~0.030
> 0.03~0.04
> 0.04~0.07
铁水质量鉴别
（2）铁水质量对冶炼的影响 主要是铁水温度和成分的影响。 a、铁水温度的影响：转炉炼钢所需要的热量主要来自两个方面： 一是铁水本身的温度即物理热，二是铁水中元素在冶炼过程中 发生化学反应产生的热量即化学热，基本上二者各占50%左右。
CaC2 + [FeS] = CaS + 2[C] 电石（CaC2）基脱硫剂的脱硫特点是： （的1脱）硫Ca能C力2 分，解而出且的脱钙硫离反子应与是硫放有热极反强应的，亲有和利力于，减因少此铁有水很的强 温降。
二、废钢的作用与要求
1、作用 冷却熔池。
2、要求 ⑴ 清洁、少锈，无混杂，不含有色金属； ⑵ 最大长度不得超过炉口直径的二分之一，最大截面积
要小于炉口面积的五分之一。
三、废钢的加工和预热
1、废钢的加工 应针对所购废钢的特点进行相应的加工处理如切割、打 包、火烧、挑拣、水洗等，以满足转炉炼钢对入炉废钢 的基本要求。
2、废钢的预热 目的：提高废钢比,降低生产成本。 方法及效果：利用铁水罐余热和燃料燃烧加热。
废钢的切割
三、铁水预处理
铁水预处理，炼钢生产中主要是指铁水在进入转炉之前的脱硫 处理。广义的铁水预处理是指包括对铁水脱硫、脱硅、脱磷的 三脱处理，另外还有特殊铁水的预处理，如含V铁水的提V、含 Nb铁水的提Nb 等。 (1)满足用户对超低硫、磷钢的需求，发展高附加值钢种： 如： 船板钢、油井管钢：[S]、[P]0.005 % 管线钢：[S] 0.002~0.004 %. (2) 减轻高炉脱硫负担，放宽对硫的限制，提高产量，降低 焦比；
废钢中严禁混入密封容器，因为它受热膨胀容易造成爆炸 等恶性事故。
废钢还要求少锈蚀。因为锈的化学成分是Fe(OH)2或 Fe2O3.H2O，在高温下会分解而使[H]增加，在钢中产生白点， 降低钢的机械性能。
C、废钢块度的影响
入炉废钢的块度要适宜。对转炉来讲，一般以小于炉口直 径的1/2为好，单重也不能太大。
（1）铜 金黄色金属，富有延展性，有良好的导热、导电性，常用来 制作电器开关、触头、电线、马达线圈等。铜主要以这些形 态混入废钢铁中。 钢中铜含量超过0.3%以后，在晶界上会有低熔点共晶体出现， 在热加工时造成沿晶界开裂，严重损害使用质量。同时使钢 的切削性能变坏。所以对钢中[Cu]含量要严加限制（特殊钢 种除外）。
铁水质量鉴别
（2）铁水的含硫量≤0.05%：硫会使钢产生“热脆”现象，也 是钢中的有害元素。转炉的脱硫效果不理想，单渣法冶炼时的 脱硫率仅为30%～35%，而通常要求钢液的含硫量在0.05%以 下，因此国标规定铁水含硫量≤0.05%。 如果铁水含硫量超过0.05%或吹炼低硫钢，则需采用双渣法冶 炼或对铁水进行预脱硫处理。 如果冶炼优质钢，要求水含硫量≤0.005%，对铁水进行预脱硫 处理。 （3）铁水的含硅量：铁水中的硅是转炉炼钢的主要发热元素 之一，含硅量每增加0.1%，废钢比可增加1.3%～1.5%。对于 大、中型转炉，铁水含硅量以0.3%～0.6%为宜。小型转炉的 热损较大，铁水的含硅量可以高些。
铁水质量鉴别
若含硅量低于0.3%,铁水的化学热不足,会导致废钢比下降, 小容量转炉甚至不能正常吹炼；反之，如果铁水含硅量高 于0.6%,不仅会增加造渣材料的消耗，而且使炉内的渣量偏 大，过多的渣量容易引起喷溅，增加金属损失。 铁水含硅量高时，初期渣子的碱度低，对炉衬的侵蚀作用 加剧； 初期渣中的二氧化硅含量高，这会使渣中的FeO、MnO含 量相对降低，容易在石灰块表面生成一层熔点为2130℃的 2CaO·SiO2外壳，阻碍石灰熔化，降低成渣速度，不利于 早期的去磷。 应该指出的是，一些钢厂铁水的含硅量超过了1.2%，个别 的甚至达到了1.5%，对此应进行预脱硅处理，以减轻转炉 的负担。
密封容器和爆炸物进入炉内，受热后会发生爆炸，造成安 全事故。
特别提醒：严禁放射性物质进入炉内，以免造成污染，危 害人的健康和生命。有时废钢中可能会混入密封的放射源， 对此，一定要及时报告有关部门，不可轻易触摸、打开，更 不可入炉熔炼导致放射污染扩散。
(4) 废钢铁中密封容器和有害元素的识别
2、有害元素的危害
2.铁水及生铁的选用
（1）炼钢用生铁的化学成分
铁
源自文库
种
铁号
牌号
炼04
代号
L04
C
Si
化
一组
学
Mn
二组
成
分
三组
%
特级
P
一组
二组
＜0.35
三组
特类
S
一类
二类
三类
炼 钢 用 生铁 炼08 L08
炼10 L10
≥3.50 0.35~0.70
≤0.40 >0.40~1.00 ≥1.00~2.00
≤0.10 >0.10~0.15
铁水质量鉴别
2）成分合适而且波动小 转炉炼钢的适应性较强，可将各种成分的铁水吹炼成钢。 但是，为了方便转炉操作及降低生产成本，铁水的成分应 该合适而稳定。 （1）铁水的含磷量≤0.4%：磷会使钢产生“冷脆”现象， 是钢中的有害元素之一。转炉单渣法冶炼时的脱磷效果为 85%～95%，普碳钢的含磷量通常要求≤0.04%,因此，国标 规定铁水的含磷量小于0.4%。 需要指出的是，高炉内不能去磷，如果铁水的含磷量超过 0.4%,或者吹炼低磷钢，则需采用双渣法冶炼或对铁水进行 预脱磷处理。
小型废钢
中型废钢
重型废钢
钢屑 渣钢
钢屑压块 轻型废钢
（2）废钢质量对冶炼的影响
a、废钢成分的影响：同铁水成分的影响
b、废钢外观质量的影响
废钢外观要求清洁，即要求少泥沙、耐材和无油污、不得 混入橡胶等杂物，否则会使熔池内SiO2、Al2O3、[H]、[P]、 [S]等杂质增加，其结果将增加冶炼的难度，增加熔剂等消 耗，降低钢的质量。
(3) 炼钢采用低硫铁水冶炼，提高转炉生产率、降低成本、 节约能耗。
(4)提高低碳钢的清洁度,钢中T[O]、[N]、[H]含量降低。 (5)有利于复吹转炉冶炼高碳钢时的“保碳出钢技术”。
1. 铁水预脱硫
铁水预脱硫是20世纪70年代发展起来的铁水处理工艺 技术，采用铁水预脱硫，不仅可以减轻高炉负担，降低 焦比，减少渣量和提高生产率，使转炉也不必为脱硫而 采取大渣量高碱度操作，因为在转炉高氧化性炉渣条件 下脱硫是相当困难的。因此铁水预脱硫已成为现代钢铁 工业优化工艺流程的重要手段，是提高钢质量、扩大品 种的主要措施。
如果废钢太重太大，可能会导致入炉困难，入炉后由于对 炉衬的冲击力太大而影响炉衬的寿命，个别大块废钢入炉 后甚至到冶炼终点时还不能全部熔化，出钢后会造成钢水 温度或成分出格。
如果废钢太轻太小也不好，其体积必然增大，入炉后会在 炉内堆积，可能会造成送氧点火困难。
一般炼钢厂根据炉子容量大小对废钢块度和单重都有具体 的规定。
1、废钢的识别
➢ 炼钢生产中所炼钢种碳含量大多在1.00%以下。钢的特点是强 度高，塑性好，可以锻、轧成各种所需要的形状，并且能随 成分、压力加工和热处理方法的不同获得不同性能的材料。
➢ 废钢是指已不能正常应用的钢铁余料；锈蚀或报废的机器零 件；零件加工时的碎屑、刨屑或磨屑等。钢厂的废品及返回 料等，一般以锭、坯、棒、管、板、带、丝、压块、铸件、 轧辊等形态出现。
（3）根据所炼钢种的要求选用废钢
所炼钢种对夹杂物有严格要求的，应选用纯净的废钢。 对钢种硫磷含量要求特别严格的，应对所选用的铁水进行预 处理。
(4) 废钢铁中密封容器和有害元素的识别
废钢铁中的密封容器和铜、铅、锡等有害元素都会对冶炼及钢 的质量造成不良后果，因此一定要进行认真、仔细、严格的 检查，严禁密封容器和铜、铅、锡等有害元素进入炉内。 1、密封容器的危害
转炉炼钢原材料与铁水预处理
铁水与生铁 废钢 铁水预处理
一、铁水与生铁
1. 铁水及生铁的识别
生铁 生铁是含碳量大于2.0%的一种铁碳合金，炼钢生产中
所用的生铁，其碳含量一般在3.5~4.4%之间。生铁的特点 是无塑性，很脆，不能进行压力加工变形，熔点较低，液 态时的流动性比钢好，易铸成各种铸件。
固态生铁一般以铁块、铸件、轧辊等形态出现。 铁水 铁水是转炉炼钢的主要原材料，一般占装入量的70%100%。铁水的物理热和化学热是转炉炼钢的主要热源。
＜1800
0
各种钢材及其切 块、板、 头、切边…… 条等
30~ ＜500
≤500*400*300
各种钢材及其切 头、切边……
条块状
＜30
＜500*400
*300，板材厚 度≥4
薄板及其切头、 钢丝盘条……
机械打包
密度≥1.0
-
钢屑
GF5
钢屑
机械压块 密度≥1.5
-
渣钢
GF6
钢包底、跑钢….
块状
同GF1、 2、3
铁水质量鉴别
（4）铁水的含锰量：铁水中的锰是一种有益元素，主要 体现在锰氧化后生成的氧化锰能促使石灰溶解，有利于提 高炉龄和减轻氧枪粘钢，同时铁水含Mn高，终点钢中余 锰高，从而可以减少合金化时所需的锰铁合金，有利于提 高钢水纯净度。 转炉用铁水对锰与硅比值要求为0.8-1.0，我国大多数钢铁 厂所用铁水的含锰量都不高，多为0.2%～0.4%。提高铁 水含锰量的方法主要是向高炉的原料中配加锰矿石，但这 将会使炼铁生产的焦比升高和高炉的生产率下降。对于铁 水增锰的合理性还需要做详细的技术经济对比，因此，目 前对铁水含锰量不提硬性要求。