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炼钢基本原理及原材料PPT课件
(%FeO) %FeO 0.90%Fe2O3 第13页/共60页
➢通常按全铁法将Fe2O3折算成FeO，原因是 取出的渣样在冷却的过程中，渣样表面的低 价铁有一部分被空气氧化成高价铁，即FeO 氧化成Fe3O4，用全铁法折算准确。
➢物理性质指熔渣的粘度、熔点；
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三、炼钢过程的基本反应
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现代炼钢方法：
氧气转炉炼钢， 电弧炉炼钢， 平炉炼钢（已淘汰）
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二、炼钢原材料
➢ 金属料：铁水（或生铁块）、废钢、铁合金、直接还原铁等 ➢ 辅助原料（非金属料）：造渣料、氧化剂、冷却剂
氧气转炉：一般以铁水为主要原料，适当加废 钢做为冷却剂； 电炉：一般采用废钢或直接还原铁做为主要原料；
锰的氧化反应有三种情况： I （1）锰与气相中的氧直接作用
[Mn]+ 1/2｛O2｝＝(MnO)
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（2）锰与溶于金属中的氧作用 [Mn]+ [O2] ＝(MnO)
（3）锰与炉渣中氧化亚铁作用 [Mn]+(FeO)＝(MnO)+ [Fe]
第三个反应在炉渣——金属界面上进行，是锰氧化的主要反应。 锰的氧化还原与硅的氧化还原相比有以下基本特点： （1）在冶炼初期锰和硅一样被迅速大量氧化，但锰的氧化程度要低些， 这是由于硅与氧的结合能力大于锰与氧的结合能力； （2）MnO为弱碱性氧化物，在碱性渣中（ MnO）大部分呈自由状态存 在。因此，在一定件下可以被还原。由于锰的氧化反应是放热反应，故温度 升高有利于锰的还原。所以在生产实践中冶炼后期熔池中会出现回锰现象， 是由于钢中有一定数量的残料
➢铁水（或生铁块）
• 转炉炼钢的主要原料，占70－85％ • 转炉炼钢对铁水的要求：
炼钢原料知识
炼钢原料知识炼钢是一项重要的工业过程，用于将铁矿石转化为钢材。
而炼钢过程需要大量的原料，下面将详细介绍炼钢过程中的原料以及其作用。
1.铁矿石铁矿石是炼钢的主要原料，有许多种类，包括赤铁矿、磁铁矿和褐铁矿等。
铁矿石主要含有铁氧化物，如Fe2O3和Fe3O4。
在炼钢过程中，铁矿石被还原为金属铁，以提供钢材的主要成分之一。
2.焦炭焦炭是炼钢过程中的另一主要原料。
它是煤炭在高温和低氧条件下炼制而成的，主要含有碳。
焦炭在炼钢过程中的主要作用是提供高温和还原性条件，以将铁矿石中的铁氧化物还原为金属铁。
3.石灰石石灰石是一种含有钙碳酸盐的矿石，含有大量的CaCO3。
在炼钢过程中，石灰石主要用于调节炉渣的碱度。
炉渣的碱度是指炉渣中碱性物质的含量，它对炼钢过程中的冶炼温度、炉渣流动性和脱硫性能等方面都有重要影响。
4.废钢废钢可以是来自废旧钢铁制品的回收材料，也可以是剩余的炼钢废料。
废钢在炼钢过程中的作用是回收利用，以减少资源消耗和环境污染。
废钢经过预处理后，可以作为回炉料或添加到炉料中，以提高钢材的品质和节约原料消耗。
5.合金元素除了以上提到的主要原料外，炼钢过程中还需要添加一些合金元素，以调整钢材的化学成分和性能。
常用的合金元素包括铬、镍、钼、锰和钒等。
这些元素可以改善钢材的强度、耐磨性、耐蚀性等性能。
以上是炼钢过程中常用的原料，它们在炼钢过程中各自扮演重要的角色。
铁矿石提供了钢材的主要成分；焦炭提供高温和还原性条件；石灰石调节炉渣的碱度；废钢回收利用；合金元素调整钢材的化学成分和性能。
炼钢原料的选择和使用对于钢材的品质和成本都有重要影响。
因此，在炼钢过程中，需要根据钢材的要求和生产工艺的需求，选择合适的原料，并确保其质量和数量的稳定供应。
同时，还需要对原料进行合理的配比和预处理，以确保炼钢过程的稳定性和高效性。
这样才能生产出优质的钢材，满足不同领域和行业的需求。
炼钢原材料
灰溶解，迅速改善炉渣流动性。萤石助熔的特点是作用快、 时间短，但大量使用会造成严重喷溅，加剧对炉衬的侵 蚀 。
■炼钢用萤石含CaF2要高，含Si02 、 S等杂质要低；应
具有合适的块度，转炉为5一50 mm，电炉为10一80 mm； 使用前应在100一200 ℃的低温下干燥4h以上；萤石需清
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3.2.2 镁质石灰
■镁质石灰是由白云石质石灰石或石灰石与白云石混合煅
烧生产的，其石灰成分中含有5 %一8％的MgO 3.2.3 白云石 生白云石的主要成分为CaCO3 ·MgCO3
3.2.4 萤石
■萤石的主要成分是CaF2，熔点约为930 ℃，在炼钢中作
助熔剂使用 。
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■萤石中的CaF2能与CaO组成共晶体，其熔点为1362 ℃，
强的脱磷、脱硫能力，不损坏炉衬。 对炼钢用石灰有下列基本要求： （1）石灰含CaO要高，含SiO2和S要低；
（2）石灰应保证清洁、干燥、新鲜；
（3）石灰的灼减率应控制在3％左右； （4）石灰应具有合适的块度，块度过大，溶解缓慢，甚 至到吹炼终点还来不及溶解，影响成渣速度且不能发挥作 用；过小的石灰容易被炉气带走，造成浪费。
3.3.3 增碳剂
■电炉冶炼时由于配料或装料不当以及脱碳过量等原因， 造成冶炼过程中碳含量达不到预期要求，必须对钢液增碳。 ■常用的增碳剂有沥青焦粉、电极粉、焦炭粉、生铁等
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（5）石灰活性度要高。石灰的活性，是指石灰同其他物
质发生反应的能力，用石灰的溶解速度来表示，石灰在高
温炉渣中的溶解能力称为热活性，目前在实验室还没有条 件测定。因此，一般用石灰与水的反应，即石灰的水活性 来近似地反映石灰在炉渣中的溶解速度。活性度越大，石 灰溶解越快，成渣越迅速，反应能力越强 。
炼钢基础知识
一、钢与生铁的区别
C < 2.11%的Fe-C 合金为钢；
C > 1.2%的钢很少 实用；
还含Si、Mn等合金 元素及杂质。
1
元素 C Si Mn P S
生铁或铸铁 2.5％～4.5％ 0.3％～4.0％ 0.4％～2.0％ 0.015％～0.5％ 0.01％～0.1％
{O2} ＋ 2[Fe] ＝ 2(FeO)
{O2} ＋ 2[Mn] ＝ 2(MnO)
{O2} ＋ [Si] ＝ (SiO2)
5{O2} ＋ 4[P] ＝ 2(P2O5)
{O2} ＋ 2[C] ＝ 2{CO}
{O2} ＋ [C] ＝ {CO2}
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间接氧化方式 －在氧气泡直接同铁液接触的表面上，
氧首先同铁结合，然后FeO扩散到熔 池内部并溶于金属液中。
CO气泡 8－溅出的金属液滴 9－烟尘
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2、铁的氧化和还原 向熔池吹氧时
第一步，气体氧分子分解并吸附在铁的表面：
1/2{O2}＝[O]吸附
第二步，吸附的氧溶解于铁液中：
[O]吸附＝[O]
由于氧势高，Fe与[O]反应，生成铁氧化物。
t[Fe]＋[O]＝FetO
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炼钢条件下铁氧化物稳定性比较
Fe＋[O]＝FeO G＝－112442＋46.56 T [1,2]
乳化可以极大地增加渣－ 铁间接触面积，因而可以 加快渣－铁间反应。
乳化造成的渣－铁间接触面积可 达0.6～1.5 m2/kg。
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熔池在氧流作用下形成的强烈运动和高度弥散的气 体－熔渣－金属乳化相，是吹氧炼钢的特点。
1－氧枪 2－乳化相 3－CO气泡 4－金属熔池 5－火点 6－金属液滴 7－作用区释放出的
钢铁材料基础知识
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建成最具核心竞争力的特钢企业
2.钢铁产品的牌号表示方法
• 2．优质碳素结构钢 ①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均 碳含量为0.45%的钢，钢号为“45”，它不是顺序号，所以不能读成45号钢。 ②锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。 ③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平 均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b 。
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非合金钢、低合金钢和合金钢合金元素规定含量界限值
按化学成份 合金元素 A1 B Bi Cr Co Cu Mn Mo Ni Nb Pb Se Si Te Tj W V Zr La系 (每一种元素) 其他规定元素 (S、P、c、N除外) 合金元素规定含量(质量分数)界限值(％) 低合金钢 — — — O．30～<O．50 — O．10～<O．50 1．00～<1.40 0.05～<0.10 0.30～<0.50 0.02～<0.06 — — O．50～<0.90 — O．05～<O．15 — O．04～<O．12 0.05～<0.12 0.02～<0.05 —
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3．碳素工具钢 ①钢号冠以“T”，以免与其他钢类相混。 ②钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。例如“T8”表示平均碳 含量为0.8%。 ③锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如“T8Mn”。 ④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比一般优质碳素工具钢低，在钢号最后加注 字母“A”，以示区别，例如“T8MnA”。
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2.钢铁产品的牌号表示方法
第2章 炼钢用原材料
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金属料
（2）铁水成分
级别 特类 成分%
一类
0.45
二类
三类
>0.85~1.2 5 >0.50 >0.25~0.4 0 >0.05~0.0 7
6
硅 锰 磷
硫
>0.45~0.8 5 0.30 >0.30~0.5 0 0.15 >0.15~0.2 5 0.02 >0.02~0.0 >0.03~0.0 3 5
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非金属料
石灰的活性度：是指石灰同其它物质发生反应的能力， 用石灰的溶解速度来表示。 石灰在高温炉渣中的熔解能力称为热活性。 目前还没有能力测定其热活性，用石灰的水活性近似 反映石灰在炉渣中的熔解速度。 石灰的活性度用盐酸滴定法测， 即：CaO+H2O= Ca(OH)2 反应进行时要放出热量和形成碱性溶液，测量此 反应的放热量和中和其溶液所消耗的盐酸量（HCl） ， 来表示石灰的活性。 盐酸消耗量>300ml才属于优质石灰。
类 别
不同煅烧度石灰的ห้องสมุดไป่ตู้理性质
软烧石灰 1.5~1.8 中烧石灰 1.8~2.2 3200~5800 硬烧石灰 >2.2 400~980
密度,g/cm3
比表面,cm2/g 17800~1970 0
气孔率,%
晶粒直径,m 活性度,ml
46~55
1~2 >310
34~46
3~6 110~310
<34
晶粒连接 <110
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非金属料
四. 合 成 渣
根据不同目的分为： 1、转炉复合造渣剂 将石灰和溶剂等预先在炉外制成的低熔点、碱度高、 颗粒小、成分均匀的造渣材料，然后用于炉内造 渣。 转炉污泥（约含 56% 的铁和 2% 的 CaO ）为基制备 复合造渣剂，可使转炉固体废弃物循环使用 作为合成造渣剂中熔剂的物质有： 氧化铁、氧化锰、萤石等。
1炼钢用原材料
1 炼钢用原材料原材料是炼钢的基础，原材料的质量对炼钢工艺和钢的质量有直接影响。
倘若原材料质量不合技术要求，势必导致消耗增加，产品质量变差，有时还会出现废品，造成产品成本的增加。
国内外实践证明，采用精料以及原料标准化，是实现冶炼过程自动化的先决条件，也是改善各项技术经济指标和提高经济效益的基础。
炼钢用原材料一般分为主原料、辅原料和各种铁合金。
1.1 主原料氧气顶吹转炉炼钢用主原料为铁水和废钢。
1.1.1 铁水铁水一般占转炉装入量的70 %〜100 %。
铁水的物理热与化学热是氧气顶吹转炉炼钢的基本热源。
因此，对入炉铁水温度和化学成分必须有一定要求。
1.1.1.1铁水的温度铁水温度的高低是带入转炉物理热多少的标志，铁水物理热约占转炉热收入的50%。
因此，铁水的温度不能过低，否则热量不足，影响熔池的温升速度和元素氧化过程，也影响化渣和去除杂质，还容易导致喷溅。
我国规定，入炉铁水温度应大于1250C，以利于转炉的热行，成渣迅速，减少喷溅。
小型转炉和化学热量不富裕的铁水，保证铁水的高温入炉极为重要。
转炉炼钢时入炉铁水的温度还要相对稳定，如果相邻几炉的铁水入炉温度有大幅的变化，就需要在炉与炉之间对废钢比作较大的调整，这对生产管理和冶炼操作都会带来不利影响。
1.1.1.2铁水的化学成分氧气顶吹转炉能够将各种成分的铁水冶炼成钢，但铁水中各元素的含量适当和稳定，才能保证转炉的正常冶炼和获得良好的技术经济指标，因此力求提供成分适当并稳定的铁水。
表1-1 是国家标准规定的炼钢用生铁化学成分，表1-2是我国一些钢厂用铁水成分。
A 硅(Si) 硅是炼钢过程的重要发热元素之一，硅含量高，热来源增多，能够提高废钢比。
有关资料认为，铁水中 3 si每增加0.1 %，废钢比可提高1.3%。
铁水硅含量视具体情况而定。
例如美国，由于废钢资源多，所以大多数厂家使用的铁水 3 si=0.80%〜1.05%。
Si氧化生成的SiO2是炉渣的主要酸性成分。
钢材料的基础知识详述
钢质料的底子知识第一章钢质料的界说及分类合金结构钢是用于制造蒙受较高压力的种种机器零件用的合金钢，一般属于亚共析钢。
凭据钢强化热处理惩罚的工艺特点或其身分、工艺和性能特点，广义上把合金结构钢分为调质钢、渗碳钢、氧化钢、弹簧钢、轴承钢、冷缴钢、耐热结构钢、非调质钢、易切削钢、硼钢、超高强度钢等。
第一节合金结构钢的界说与分类一、调质钢经受淬火和在AC1以下进行回火的热处理惩罚钢称为调质钢。
传统的调质钢是指淬火和高温火钢，调质钢是机器制造行业中应用十分遍及的重要质料之一。
调质钢在化学身分上的特点是，碳含量为0.3—0.5%，并含有一种或几种合金元素。
具有较低或中等的合金化水平。
钢中合金元素的作用主要是提高钢的淬透性和包管零件在高温回火后得到预期的综合性能。
热处理惩罚工艺是在临界点以上一定温度加热后淬火成马氏体，并在500℃--650℃回火。
热处理惩罚后的金相组织是回火索氏体。
这种组织具有强度、塑性的韧性的良好配合。
调质钢的质量要求，除一般的冶金方面的代倍和高倍组织要求外，主要为钢的力学性能以及与事情可靠性和寿命密切相关的冷脆性转变温度、断裂韧性和疲劳抗力等。
在特定条件下，还要求具有耐磨性、耐蚀性和一定的抗热性。
由于调质钢最终采取高温回火，能使钢中应力完全消除，钢的氢脆破坏倾向性小，缺口敏感性较低。
脆性破坏抗力较大。
但也存在特有的高温回火脆性。
大多数调质钢为中碳合金结构钢，屈服强度（σ0.2）在490—1200MPao以焊接性能为突出要求的调质钢。
，为低碳合金结构钢，屈服强度（σ0.2）一般为4901—800MPa，有很高的塑性和韧性。
少数沉淀硬化型调质钢，屈服强度（σ0.2）可到1400MPa以上，属高强度的超高强度调质钢。
常用的合金调质钢按淬透性的强度妥为四类：①低淬透性调质钢;②中淬透性调质钢；③较高淬透性调质钢；④高淬透性调质钢。
二、渗碳钢具有高碳的耐磨表层和低碳的高强韧性心部，能蒙受巨大的打击载荷、打仗应力和磨损。
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2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
炼钢用原料基础知识4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿