炼钢精炼连铸过程钢水
炼钢连铸工艺流程介绍
主要方法：采 用脱硫、脱磷、
脱碳等方法
设备：铁水预 处理设备，如 脱硫罐、脱磷
罐等
效果：提高铁 水质量，降低 钢中杂质含量， 提高钢的力学 性能和耐腐蚀
性
转炉炼钢原理：利用高温熔融的钢水与氧气反应，生成铁水与钢渣
转炉炼钢设备：包括转炉、氧枪、钢包等 转炉炼钢过程：将铁水倒入转炉，加入氧气进行反应，生成铁水与钢渣， 然后进行钢渣分离和钢水精炼 转炉炼钢优点：生产效率高，产品质量好，成本低，环保性能好
连铸机的维护：定期检查、维护和 保养，确保连铸机的正常运行
提高生产效率：采用先进的自动化技术，提高生产效率，降低生产成本 节能减排：采用节能环保技术，减少能源消耗，降低环境污染 提高产品质量：采用先进的工艺技术，提高产品质量，满足市场需求 智能化发展：采用先进的智能化技术，实现生产过程的智能化控制，提高生产效率和产品质量
工艺流程：钢液在炉外精炼 设备中进行脱硫、脱氧、脱
碳等处理
优点：提高钢液质量，减少 杂质，降低成本，提高生产
效率
连铸工艺：将钢水连续铸造成钢坯 的工艺
关键技术：连铸机的设计、控制和 维护
连铸机的类型：立式连铸机、卧式 连铸机等
连铸机的工作原理：钢水通过连铸 机，冷却凝固成钢坯
连铸机的控制：温度、速度、压力 等参数的控制
切割速度：根据铸坯尺寸和材质选择合适的 切割速度
切割温度：控制切割温度在1000℃左右， 防止铸坯过热或过冷影响切割质量
切割后处理：切割后对铸坯进行冷却、打 磨等处理，保证铸坯表面光滑、无毛刺
切割质量控制：定期对切割设备进行维护和 校准，确保切割质量稳定可靠。
目的：去除铁 水中的杂质和 气体，提高铁
电炉炼钢原理： 利用电弧热能 熔化废钢和铁 水，生产出钢
炼钢连铸工艺操作规程
炼钢连铸工艺操作规程（作业文件）编写:审核: 审批:1 工艺流程接收钢水——钢包回转台——中间包——结晶器——导向段及二冷——拉矫机——液压切割机——运输辊道——升降挡板——移坯车——收集台架——热送或缓冷2 大包浇钢工艺技术规程2.1 供连铸钢水质量要求：化学成分、温度符合相应标准要求、工艺操作要求。
2.2 化学成分及杂质要求连铸钢水的化学成分应符合钢种标准要求。
2.3 钢水温度要求中间包内钢水温度控制在浇注钢种的液相线以上10-30 C范围内，第一炉比正常连浇炉次高10-20 C。
2.4 大包浇钢工艺规程2.4.1 浇注准备准备好浇注用工器具及原材料。
浇注前应仔细检查大包回转台，要求空载运行平稳、无噪音。
2.4.2 浇铸操作2.4.2.1 在中间包液面达到200mm 时，向中间包加入覆盖剂，在冲击区处，并根据情况随时补加，保证不裸露钢液。
2.4.2.2 分别在开浇后5 分钟、浇注中期、浇注末期，在离大包注流最远的一流水口上方，测三次温，测温枪插入钢液面下250-300mm 间，并做好记录。
2.4.2.3 在正常浇注过程中，应控制中间包液面高度在750mm± 100mm 之间，特殊情况不低于450mm。
2.5 换大包操作2.5.1 浇注完毕，及时关闭大包水口，避免向中间包灌渣。
2.5.2 特殊事故处理2.5.3.1 大包水口穿钢或关不住时，及时将大包旋转到事故包上方。
2.5.3.2 连浇时，当大包水口打开困难，中间包液面降到500mm 时，应通知拉钢工降低拉速。
2.6 热换中间包操作2.6.1 热换中间包第一炉，温度按浇注第一炉温度要求控制。
2.6.2 上炉浇注结束，原中间包车开走，新中间包车就位后，立即组织开浇，按第一炉浇注程序进行。
2.7 中间包浇钢工艺技术规程2.7.1 设备检查2.7.2 操作和检查：各按钮、指示灯正常，转换开关灵活可靠。
2.7.3 结晶器检查：铜管上划痕超过1.0mm 深、结晶器出现上下法兰漏水，应及时更换。
炼钢流程及合金辅料
钢与生铁的区别： 元素 C Si Mn p s
（2）转炉吹炼
生铁货铸铁（%） 2.5-4.5 0.3-4.0 0.4-2.0 0.015-0.5 0.01-0.1
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。
炼钢简述
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。
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 55－65 1.0 2.4 0.04 0.05 Ca28Si60 28 55－65 1.0 2.4 0.04 0.05 Ca24Si60 24 55－65 1.0 2.5 0.04 0.04 Ca20Si55 20 50－60 1.0 2.5 0.04 0.04
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。
连铸工艺
连铸：转炉生产出来的钢水经过精炼炉精炼以后，需要将钢水铸造成不同类型、不同规格的钢坯。
连铸工段就是将精炼后的钢水连续铸造成钢坯的生产工序，主要设备包括回转台、中间包，结晶器、拉矫机等。
连铸的工艺流程: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。
连铸自动化控制主要有连铸机拉坯辊速度控制、结晶器振动频率的控制、定长切割控制等控制技术。
连铸的主要工艺设备介绍:钢包回转台钢包回转台：设在连铸机浇铸位置上方用于运载钢包过跨和支承钢包进行浇铸的设备。
由底座、回转臂、驱动装置、回转支撑、事故驱动控制系统、润滑系统和锚固件6部分组成。
单臂钢包回转台：由底座、立柱、上转臂、上转臂驱动装置、下转臂、下转臂驱动装置组成。
蝶形钢包回转台：由底座、升降液压缸、回转架、钢包支座、回转臂、平行连杆、驱动装置、防护板组成。
钢包回转台是连铸机的关键设备之一，起着连接上下两道工序的重要作用。
钢包回转台的回转情况基本上包括两侧无钢包、单侧有钢包、两侧有钢包三种情况，而单个钢包重量已超过140吨。
三种情况下，钢包回转台受力有很大不同，但无论在何种情况下，都要保证钢包回转台的旋转平稳，定位准确，起停时要尽可能减小对机械部分的冲击，为减少中间包液面波动和温降，要缩短旋转时间。
因此，我们在变频器的容量选择上，留有余地，即比电机功率加大一级。
同时利用变频器的s曲线加速功能，通过调整s曲线保证加、减速曲线平滑快速，减少对减速机的冲击，再通过PLC判断变速限位、停止限位实现旋转过程中高、低速自动变换及到位停车，同时满足了对旋转时间和平稳运行的要求。
顺时针，逆时针，旋转中间包是短流程炼钢中用到的一个耐火材料容器，首先接受从钢包浇下来的钢水，然后再由中间包水口分配到各个结晶器中去。
炼钢厂连铸工艺流程
炼钢厂连铸工艺流程1.钢水准备：从炼钢炉中输出得到熔化的钢水，然后通过脱氧、温度调节和脱气等工艺处理，得到适合连铸工艺的钢水。
2.连铸结晶器：将处理后的钢水通过倾转、倾倒和挤压等技术，直接浇注到连铸机结晶器中。
结晶器内部有一组多孔结晶器衬套，通过冷却水的循环，将钢水快速冷却并结晶。
3.凝固：钢水在结晶器中快速冷却，开始凝固成为连续铸坯。
凝固过程中，还会通过控制结晶器内的冷却水温度和流量，来调节钢坯的凝固速度和结晶器壁的温度。
4.伸展：连续铸坯凝固后，通过拉伸机构将钢坯从结晶器中拉出，使其变长，同时也能控制钢坯的截面形状。
这个过程中，还会进行坯底冷却，以控制坯底凝固的厚度。
5.切割：钢坯经过拉伸后，通过切割机构将其切断成合适的长度，以供后续工序使用。
6.冷却：切割成合适长度的连续铸坯通过冷却水箱，进行冷却。
冷却的目的是使钢坯的内部和外部温度均匀降低，以便后续的轧制工艺。
7.钢坯调整：冷却后的连续铸坯，根据需要可能需要进行尺寸调整。
这个过程中通常使用钢坯矫直机、切割坯边机等设备，对钢坯进行校直和修边，使其符合轧制工艺要求。
8.轧制：经过调整后的钢坯将被送入炼钢厂的轧机进行轧制。
根据需要，钢坯可能还会经过多道次的轧制和调整。
9.检测：轧制后的产品将进入质检环节，通过各种非破坏性和破坏性检测手段，对产品进行检测，以确保其质量符合要求。
10.成品：经过检测合格后，轧制后的产品成品将根据需求进行打包、标记和存储，以便销售和运输。
综上所述，炼钢厂连铸工艺流程是将熔化的钢水通过连续铸造技术直接浇注到连铸机结晶器中，经过凝固、伸展、切割、冷却、调整、轧制、检测等一系列工艺处理，最终得到质检合格的连续铸坯。
这种工艺流程具有工艺连续、设备高效、产品质量稳定等优点，已被广泛应用于炼钢厂的生产中。
连铸过程钢中氧的控制
连铸过程钢中氧的控制1 钢中的氧——钢洁净度的量度炼铁是一个还原过程。
高炉内加入还原剂（C、CO）把铁矿石中的氧（Fe3O4、Fe2O3）脱除，使其成为含有C、Si、Mn、P、S的生铁。
炼钢是一个氧化过程。
把纯氧吹入铁水熔池，使C、Si、Mn、P氧化变成不同碳含量的钢液。
当吹炼到终点时，钢水中溶解了过多的氧，称为溶解氧[O]D或a[O]。
出钢时，在钢包内必须进行脱氧合金化，把[O]D转变成氧化物夹杂，它可用[O]I表示，所以钢中氧可用总氧T[O]表示：T[O]=[O]D+[O]I出钢时，钢水中[O]I→0，T[O]→[O]D；脱氧后：根据脱氧程度的不同[O]D→0，T[O]=[O]I。
因此，可以用钢中总氧T[O]来表示钢的洁净度，也就是钢中夹杂物水平。
钢中T[O]越低，则钢就越“干净”。
为使钢中T[O]较低，必须控制：（1）降低[O]D：控制转炉终点a[O]，它主要决定于冶炼过程；转炉采用复吹技术和冶炼终点动态控制技术可使转炉终点氧[O]D控制在（400～600）×10-6范围。
(2)降低夹杂物的[O]I：控制脱氧、夹杂物形成及夹杂物上浮去除——夹杂物工程概念（Inclusion Engineering）。
随着炉外精炼技术的发展，钢中的总氧含量不断减低，夹杂物越来越少，钢水越来越“干净”，甚至追求“零夹杂物”，钢材性能不断改善。
1970～2000年钢中T[O]演变，由于引入炉外精炼，对于硅镇静钢，T[O]可达（15～20）×10-6，对于铝镇静钢，T[O]可达到<10×10-6。
（3）连铸过程：一是防止经炉外精炼的“干净”的钢水不再污染，二是要进一步净化钢液，使连铸坯中的T[O]达到更低的水平。
钢中T[O]量与产品质量关系举例如下：（1）轴承钢T[O]由30×10-6降到5×10-6，疲劳寿命提高100倍。
（2）钢中T[O]与冷轧板表面质量存在明显的对应关系。
连铸工艺对钢水的要求及措施1
按照废钢对钢水的冷却效果对有凝钢桶底钢包做如下规定：①钢包有≤1吨凝钢应在周转过程（即浇注完毕至出钢间隔时间≤1.5h）中使用；②红包凝钢1Kg降温1℃/t钢。因此，50吨钢包如有凝钢0.5～1.0吨时应在上述规定的出钢温度基础上再增加10～20℃，且应增加吹氩时间1～2min；③钢包底凝钢大于1.0吨不得使用。
2、 连铸钢水常规成分的控制
连铸对钢水常规成分的控制要求是：
碳「C」：碳是对钢的性能影响最大的基本元素。据资料介绍C=0.12％～0.18％属于裂纹敏感区。但从目前大屯炼钢厂的控制手段看生产Q215和Q235B钢要避开这个范围是很难的。因此对碳的控制能满足现行标准和用户技术协议要求即可以。但在多炉连浇时，各炉之间钢水中碳含量差别要求小于0.02％；
1、 连铸浇注温度的确定
连铸浇注温度是指中间包钢水温度。它包括两部分，一是钢水凝固温度（也叫液相线温度）。它因钢种不同而异。二是钢水过热度，即超过液相线温度的值。不同钢种的液相线温度可以依据公式计算出来。液相线温度加上钢水过热度（一般为15～30℃）。即是连铸浇注温度或叫中间包钢水目标温度。
5、 减少连铸钢水过程温降的措施
连铸连轧
第一章模铸与连铸的比较⏹模铸：钢水→整模→浇铸→脱模→均热→初轧→成品轧制⏹连铸：钢水→连铸→成品轧制⏹液态铸轧：钢水→铸轧成品模铸铸锭的凝固⏹将炼成的钢水浇注到铸铁或砂型制成的钢锭模内，凝固后形成的锭子称为钢锭。
钢锭经轧制或锻压成为钢材后方能使用，所以钢锭是半成品。
⏹根据浇注方法的分为上注钢锭和下注钢锭。
下注锭的表面质量优于上注锭。
⏹根据脱氧程度的不同又有沸腾钢钢锭、半镇静钢钢锭和镇静钢钢锭三种。
沸腾钢是脱氧不完全的钢，镇静钢是脱氧完全的钢，半镇静钢的脱氧程度介于前两者之间，接近于镇静钢。
钢锭的应用现状⏹模铸锭与连铸坯相比，所占比例逐年减少，最终将减少到约占10％，其中合金钢和不锈钢将减少到20％，工具钢和特殊钢将减少到40％。
这是由于连铸坯可以多炉连浇、收得率高、不需初轧或开坯、能耗低，质量甚至优于模铸锭。
⏹但模铸镇静钢不可能完全被淘汰，因为锻造用钢、一些小批量生产的高级合金钢及VAR(真空电弧重熔)和ESR(电渣精炼)用的坯料仍需用模铸镇静钢来生产。
钢锭的质量⏹钢锭的质量有表面质量和内部质量之分。
⏹表面质量：结疤、裂纹、表皮的纯净度和致密度。
⏹内部质量：钢锭内部的纯净度、致密度、低倍非金属夹杂物数量和宏观偏析的程度。
⏹沸腾钢的表面质量好，但由于锭心偏析大，内部质量不如镇静钢。
连铸：使金属液由中间包经浸入式水口不断地通过水冷结晶器，凝成硬壳后从结晶器下方出口连续拉出，经喷水冷却，全部凝固后切成坯料的一种铸造工艺。
连铸的设备以弧形连铸机为例，主要有钢包支承装置、盛钢桶(钢包)、中间罐、结晶器(一次冷却装置)、结晶器振动装置、铸坯导向和二次冷却装置、引锭杆、拉坯矫直装置(拉矫机)、切割设备和铸坯运出装置(见辊道和横向移送设备)等连铸的优点变间断生产为连续生产，产量↑（连铸比，连浇炉数）冷却强度大，铸造组织比较细密，偏析小切头切尾率少，成才过程烧损和切损少，成材率提高8～12％工艺过程缩短，生产周期短，能耗、运输成本降低，能耗降低30～60％（视是否热装、热送、直接轧制而定）环保条件好，无整、脱模时的污染便于自动化，提高技术水平连铸的好处在于节能和提高金属收得率。
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1.4 脱硫操作
（2）铁水脱硫
•石灰粉：主要成分是CaO，反应：4CaO+2[FeS]+[Si]=2（CaS）+2[Fe]+ （2CaO.SiO2）； 2CaO+2[FeS]+[Si]=2（CaS）+2[Fe]+（SiO2 ）。 •特点：（1）脱S的同时，铁水中硅被氧化成（2CaO.SiO2）和（SiO2 ），相 应消耗了石灰，在其表面形成（2CaO.SiO2）致密层，阻碍了S向石灰内部扩散， 影响脱S效果，其脱S率只有电石的1/4-1/3；故一般在其配加萤石、Al等，破坏 其表层；（2）脱S产物是固态，便于拔渣，（3）价格便宜
工厂 脱硫类型 脱硫后 [S]/ppm 铁水罐 [S]/ppm 回硫 ppm
A
B
鱼雷罐+喷CaC2
鱼雷罐+喷CaC2
15
11
22
21
710Leabharlann CD E F鱼雷罐+喷CaC2
铁水罐喷石灰+Mg粉 铁水罐CaC2+Mg粉 铁水罐喷石灰+Mg粉
15
10.5 10 30
25
10.5 10 30
10
-
G
H I
KR法
(% S ) t d [% S ] A Ks ([% S ]t ) dt V Ls
将上式积分可得到脱硫效率R：
R
[% S ]开 [% S ]终 [% S ]终
1 exp[ B (1 1 / )] 1 1/
1.4 脱硫操作
（1）铁水脱硫
脱硫方法有鱼雷罐喷吹、铁水罐喷吹和KR法等，脱 硫效果如表所示。由表可知，铁水罐喷吹脱硫可使入转 炉铁水[S]达到10ppm，而鱼雷罐则为20ppm。可见， 防止脱硫渣回硫是非常重要的。
(%S ) fs / Ls CS [%S ] a[O ]
1.2 炼钢过程脱硫
从本质上说，脱硫是渣金间O2-和[S]的交换： (CaO)+[FeS]=(CaS)+[FeO] (O2-)+[S]=(S2-)+[O]
碱度：提供脱S反应所需的O2-； FeO带入Fe2+及O2-，他们对脱S有反作用；对脱S不利； 渣量的影响； 温度的影响；促进石灰的溶解和提高溶渣的流动性。
前言 1. 钢中硫控制 2. 钢中磷控制 3. 钢中氢控制 4. 钢中氮去除 5. 钢中氧控制 结论
前
言
在冶金领域，金属材料中的合金元素含量和冶金熔体 中的组元含量，通常都是以（w%）表示浓度。对于金属 材料中含量特别少的杂质元素，其含量有时用ppm(10^6或10^-4%)来表示。为显著地表征钢的纯净度程度，用 ppm 来表示钢中杂质元素的含量已成为国际冶金界的习 惯。这也可以显著地表征钢纯净度的特点。 钢中的[S]、[P]、[N]、[H]、[O]是有害杂质元素，炼 钢的任务就是根据钢种的特点通过预处理、初炼、精炼等 各种不同的工艺把这些有害杂质元素尽可能降低到低、较 低或超低的水平，以满足钢材性能和使用要求。
铁水罐喷镁粉 铁水罐喂包芯镁线
10
20 30
10
30 30
10 -
1.4 脱硫操作
（1）铁水脱硫
•电石粉：主要成分是CaC2，粒度0.1-1mm，反应：CaC2 （固） +[FeS]=CaS（固）+[Fe]+2[C]。
•特点：（1）在高硫铁水中，CaC2分解的Ca离子与S结合力强，有很强的 脱S能力，脱S是放热反应，可减少脱S过程铁水的温降。（2）脱硫产物 CaS熔点高，为2450℃，在铁水液面形成疏松固体渣，不易回硫，易于扒 渣，对耐材侵蚀少。（3）有石墨碳析出，还有少量的CO、C2H2气体逸出， 并带出电石粉，除尘装置。（5）电石粉吸水后：CaC2+2H2O=Ca（OH） 2+C2H2（气）或CaC2+H2O=CaO+C2H2（气），C2H2是可燃气体，易 爆炸，运输和储存的安全。
1. 钢中硫
1.2 硫的危害 硫的另外危害：钢中[S]>0.015%时，连铸坯 易产生裂纹；硫化物夹杂会导致板材冷弯不合格； 硫偏析会引起管线钢的HIC氢致裂纹。
钢材冷弯裂纹
1.3 炼钢过程脱硫
从本质上说，脱硫是渣金间O2-和[S]的交换： (CaO)+[FeS]=(CaS)+[FeO] (O2-)+[S]=(S2-)+[O] 渣/金间的硫分配系数：
1.1 硫的危害
1. 钢中硫
根据铁硫相图，S在铁中溶解度很小，在室温更 小，故一般以硫化物夹杂的形态存在； S的最大危害是引起钢在热加工开裂，热脆，造 成热脆的原因是由于S的严重偏析，在看来即使 不高的情况下，也会出现（Fe+FeS）共晶。 共晶的铁附加在先共晶铁晶体上生长，只把 FeS剩留在晶界呈薄膜状， （Fe+FeS）共晶 温度低988℃，在热加工时1150-1250℃， （Fe+FeS）处于熔融状态，从而导致开裂， 如果钢液中含氧量比较高，则形成 （Fe+FeO+FeS）共晶，其熔点更低940℃； 在工业上，通过加入锰来避免形成FeS，防止热 脆，MnS的熔点1620℃。
1.4 脱硫操作
（3）铁水脱硫
•金属镁和镁基材料：熔点、沸点低，熔点651，沸点1107，在铁水中呈现气态， 镁与S的结合力很强，反应：Mg（固）--Mg（液态）--Mg（气）--[Mg]； [Mg]+[FeS]=MgS（固）+[Fe] •方式：沸点低，在铁水中呈气态，为了降低速度一般有两种方式，（1）将镁掺 入焦碳中，在铁水蒸发离开焦碳表面与铁水中S接触反应生成MgS，（2）将其 钝化后的镁通过气态喷入铁水； •特点：镁的脱S能力很强，效率高；产物为固态MgS，易于拔除，对耐材侵蚀轻； 消耗量少，处理时间短；价格高。
这些杂质元素主要是在炼钢生产过程中去除，一旦钢 水凝固成钢锭或连铸坯，在随后的热加工过程中是无法去 除的，它们会直接或间接影响钢热加工性、组织转变、质 点析出等，以致影响钢材力学性能和使用性能。 从炼钢发展历程来看，钢中五大有害元素含量的演变： 年代 [S]+[P]+[N]+[H]+[O]，ppm 60年代 ≤900； 70年代 ≤800； 80年代 ≤600； 90年代 ≤100； 2000年后 ≤50。 纯净度是个相对概念，钢中的有害杂质元素降到什么 样的水平决定于钢种和产品的用途。 本文简要评述钢中五大有害元素在炼钢-精炼-连铸过 程中的去除及达到水平。