炼钢原理与工艺课件187页-BD概要

不同用途的钢对磷的含量有严格要求：
非合金钢中普通质量级钢[P]≤0.045%；
优质级钢
[P]≤0.035%；
特殊质量级钢
[P]≤0.025%；
有的甚至要求
[P]≤0.010%。
有些钢种:炮弹钢，耐腐蚀钢需加P元素。
二、钢中的硫
硫对钢的性能会造成不良影响，钢中硫含量高，会
使钢的热加工性能变坏，即造成钢的“热脆”性。 硫在钢中以FeS的形式存在， FeS的熔点为1193℃，
炼 钢 方 法（3）
1865年德国人马丁利用蓄热室原理发明 了以铁水、废钢为原料的酸性平炉炼钢法， 即马丁炉法。1880年出现了第一座碱性平 炉。由于其成本低、炉容大，钢水质量优 于转炉，同时原料的适应性强，平炉炼钢 法仍一时成为的主要的炼钢法。
炼 钢 方 法（4）
1878年英国人托马斯发明了碱性炉衬 的底吹转炉炼钢法，即托马斯法。他是 在吹炼过程中加石灰造碱性渣，从而解 决了高磷铁水的脱磷问题。当时，对西 欧的一些国家特别适用，因为西欧的矿 石普遍磷含量高。但托马斯法的缺点是 炉子寿命底，钢水中氮的含量高。
Fe与FeS组成的共晶体的熔点只有985℃。液态Fe与 FeS虽可以无限互溶，但在固熔体中的溶解度很小， 仅为0.015%-0.020%。
炼 钢 方 法（1）
最早出现的炼钢方法是1740年出现的 坩埚法，它是将生铁和废铁装入由石墨 和粘土制成的坩埚内，用火焰加热熔化 炉料，之后将熔化的炉料浇成钢锭。此 法几乎无杂质元素的氧化反应。
炼 钢 方 法（2）
1856年英国人亨利·贝塞麦发明了酸性空 气底吹转炉炼钢法，也称为贝塞麦法，第 一次解决了用铁水直接冶炼钢水的难题， 从而使炼钢的质量得到提高，但此法要求 铁水的硅含量大于0.8%，而且不能脱硫。 目前已淘汰。
但旧中国钢铁工业非常落后，产量很低， 从1890年建设的汉阳钢铁厂至1948年的 半个世纪中，钢产量累计到200万吨， 1949年只有15.8万吨。
新中国成立后，特别是改革开放以来，我国的钢 铁事业得到迅速发展，1980年钢产量达到3712万 吨，1990年达到6500万吨，1996年首次突破1亿 吨大关，成为世界第一产钢大国，2005年产量达到 3.4亿吨，占世界产量的1/3。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
OBM/ Q-BOP
炼 钢 方 法（8）
在顶吹氧气转炉炼钢发展的同时， 1978-1979年成功开发了转炉顶底复合 吹炼工艺，即从转炉上方供给氧气（顶吹 氧），从转炉底部供给惰性气体或氧气， 它不仅提高钢的质量，降低了消耗和吨钢 成本，更适合供给连铸优质钢水。
LD- Q- BOP
炼 钢 方 法（9）
炼钢原理与工艺
第一章 炼钢学概述
第一节 概述 第二节 炼钢的任务及钢的分类
第一节 概述
钢与生铁的区别：
首先是碳的含量，理论上一般把碳含量＜ 2.11%称之钢，它的熔点一般在1450-1500℃， 而生铁的熔点一般在1150-1250℃。
在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体，随着 碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲 击韧性降低。
LD/ BOF/ BOP
炼 钢 方 法（7）
1965年加拿大液化气公司研制成双层管氧 气喷嘴，1967年西德马克西米利安钢铁公 司引进此技术并成功开发了底吹氧转炉炼钢 法，即OBM法(Oxygen Bottom Maxhuette) 。1971年美国钢铁公司引进 OBM法，1972年建设了3座200吨底吹转 炉，命名为Q-BOP (Quiet BOP)。
一、钢中的磷
对于绝大多数钢种来说磷是有害元素。钢中磷的 含量高会引起钢的 “冷脆”，即从高温降到0℃ 以下，钢的塑性和冲击韧性降低，并使钢的焊接 性能与冷弯性能变差。
磷是降低钢的表面张力的元素，随着磷含量的增 加，钢液的表面张力降低显著，从而降低了钢的 抗裂性能。
磷是仅次于硫在钢的连铸坯中偏析度高的元素， 而且在铁固熔体中扩散速率很小，因而磷的偏 析很难消除，从而严重影响钢的性能，所以脱 磷是炼钢过程的重要任务之一。磷在钢中是以 [Fe3P]或[Fe2P]形式存在，但通常是以[P]来表 达。炼钢过程的脱磷反应是在金属液与熔渣界 面进行的。
炼 钢 方 法（5）
1899年出现了完全依靠废钢为原料的 电弧炉炼钢法(EAF)，解决了充分利用废 钢炼钢的问题，此炼钢法自问世以来， 一直在不断发展，是当前主要的炼钢法 之一，由电炉冶炼的钢目前占世界总的 钢的产量的30-40%。
炼 钢 方 法（6）
瑞典人罗伯特·杜勒首先进行了氧气顶 吹转炉炼钢的试验，并获得了成功。 1952年奥地利的林茨城(Linz)和多纳维 兹城(Donawitz)先后建成了30吨的氧气 顶吹转炉车间并投入生产，所以此法也 称为LD法。美国称为BOF法（Basic Oxygen Furnace）或BOP法。
我国首先在 1972-1973 年 在沈阳第一炼钢 厂成功开发了全 氧侧吹转炉炼钢 工艺。并在唐钢 等企业推广应用。
总之，炼钢技术经过200多年的发展， 技术水平、自动化程度得到了很大的 提高，21世纪炼钢技术会面临更大的 挑战，相信会有不断的新技术涌现。
我国很早就掌握了炼铁的冶炼技术，东 汉时就出现了冶炼和锻造技术，南北朝时 期就掌握了灌钢法，曾在世界范围内处于 领先地位。
可以这样讲，我国的钢铁工业对世界产生了 重要影响，我国不仅是产钢大国，而且已经 开始迈入钢铁强国的行列。
第二节 炼钢的任务及钢的分类
炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧， 去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成 分。
归纳为：“四脱”（碳、氧、磷和硫）， “二去”（去气和去夹杂），“二调整”（成分和 温度）。采用的主要技术手段为：供氧，造渣，升 温，加脱氧剂和合金化操作。
钢的应用前景
钢具有很好的物理化学性能与力学性能， 可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，其 用途十分广泛；
用途不同对钢的性能要求也不同，从而 对钢的生产也提出了不同的要求。
石油、化工、航天航空、交通运输、 农业、国防等许多重要的领域均需要各 种类型的大量钢材，我们的日常生活更 离不开钢。
总之，钢材仍将是21世纪用途最广 的结构材料和最主要功能材料。