试谈转炉炼钢法的分类

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钢铁行业中的炼钢工艺和钢材分类

钢铁行业中的炼钢工艺和钢材分类

钢铁行业中的炼钢工艺和钢材分类钢铁是一种重要的基础材料,在现代工业中扮演着重要的角色。

而炼钢工艺和钢材分类是钢铁行业中的关键环节。

本文将介绍钢铁行业中常见的炼钢工艺和钢材分类,并探讨其在行业中的应用。

一、炼钢工艺1. 湿法炼钢湿法炼钢是一种常见的炼钢工艺方法。

它通过将铁矿石与一定比例的焦炭和石灰石混合,在高温条件下进行还原反应,从而得到炼钢铁块。

湿法炼钢具有生产工艺简单、能耗较低等优点,因此在钢铁行业中得到广泛应用。

2. 氧气转炉炼钢氧气转炉炼钢是一种高效的炼钢工艺方法。

在这种方法中,先将炼钢铁水(即湿法炼钢得到的炼钢铁块)倒入转炉中,然后通过吹氧操作,将冶炼温度升高,并同时去除铁水中的杂质。

氧气转炉炼钢工艺具有冶炼周期短、质量稳定等优点,已成为钢铁行业的主流技术方法。

3. 电弧炉炼钢电弧炉炼钢是一种先进的炼钢工艺方法。

通过将电能转化为电弧能量,使炼钢料在电弧的高温条件下迅速熔化,从而得到所需的炼钢铁水。

电弧炉炼钢工艺具有操作灵活、适应性强等特点,已在特定领域中得到广泛应用。

二、钢材分类根据化学成分和用途,钢材可分为多个不同的分类。

以下是常见的钢材分类:1. 炭素钢炭素钢是最基础的钢材,其含碳量在0.02%~2.11%之间。

根据碳含量的不同,炭素钢可再细分为低碳钢、中碳钢和高碳钢等。

炭素钢在各个领域都有广泛应用,如建筑、汽车制造等。

2. 合金钢合金钢是在炭素钢中添加其他合金元素,以提高钢材的性能。

根据添加的不同合金元素,合金钢可再细分为铬钢、镍钢、钼钢等。

合金钢在航空、航天等高端领域有着重要地位。

3. 不锈钢不锈钢是一种表面具有耐腐蚀性能的钢材。

根据其化学成分和组织结构的不同,不锈钢可以分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢等。

不锈钢在厨具、化工等行业中得到广泛应用。

4. 高速工具钢高速工具钢是一种硬度高、耐磨性能好的钢材。

它通常用于制造切削工具和模具等高强度工具。

高速工具钢在机械制造业中起到关键作用。

转炉炼钢基础知识

转炉炼钢基础知识

公式为:
连铸机台时产量(吨/时)=
连铸坯生产量(吨)
∑连铸机实际作业时间(时)
4.连铸机日历作业率
连铸机日历作业率是指连铸机实际作业时间占日历时间的百分比。它反映连
铸机的开动情况。其计算公式为:
连铸机日历作业率(%)=连铸机实际作业时间(时) ×100%
∑台数×日历时间(时)
5.溢漏率
溢漏率指连铸过程中发生溢钢或拉漏的次数占浇铸总次数的比率。其计算公
氧化碳气体,因此钢水在锭模内呈现沸腾现象,所以叫沸腾钢。钢锭凝固后,这
种钢含硅量低、收得率高、加工性能好、成本低,但成分偏析大、杂质多、质量
不均匀、机械强度较差。
半镇静钢
半镇静钢为半脱氧钢,是指在脱氧程度上介于镇静钢和沸腾钢两者之间的钢。这
种钢浇注时有沸腾现象,但较沸腾钢弱。钢锭结构、成本和收得率也介于沸腾钢 和镇静钢之间。半镇静钢主要用于中碳钢和普通质量结构钢。
⑵铁水沟有落差,脱硅剂高点加入,过落差点后一段距离设置撇渣器,将脱硅渣 分离。
2. 铁水罐脱硅 在专门的预处理站进行,采用插入铁水的喷枪脱硅。 3. 铁水出铁场脱硅与铁水罐脱硅比较:
出铁场脱硅不需要增加脱硅工序时间,热损失少,处理后温度较后者高100℃左右, 但铁水罐装入量减少10%-30%。出铁场的硅含量、铁流大小和温度较难控制,影响 了脱硅效率的稳定性。从设备上看,炉前脱硅随出铁口多少需多点处理,设备费 用高,但不需新建厂房,脱硅过程温降不大。
使用机械搅拌器,使加入脱硫剂与铁水充分接触,并在铁水内部进行充分反应,从而达到铁 水脱硫的目的。
特点:脱硫效率高,脱硫剂耗量少,金属损耗低 2.喷吹法
⑴定义:将脱硫剂用载气经喷枪吹入铁水深部,使粉剂与铁水充分接触,在上浮过程中将硫 去除的办法.

转炉炼钢技术

转炉炼钢技术

转炉炼钢技术09冶金(3)班吴丰一、摘要转炉炼钢(converter steelmaking)是以铁水、废钢、铁合金为主要原料,不借助外加能源,靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。

转炉按耐火材料分为酸性和碱性,按气体吹入炉内的部位有顶吹、底吹和侧吹;按气体种类为分空气转炉和氧气转炉。

碱性气顶吹和顶底复吹转炉由于其生产速度快、产量大,单炉产量高、成本低、投资少,为目前使用最普遍的炼钢设备。

转氧炉主要用于生产碳钢、合金钢及铜和镍的冶炼。

本文系统阐述了转炉炼钢技术的原理以及介绍了整个的工艺流程;总结了转炉炼钢技术的发展历程和世界转炉炼钢趋势。

二、引言早在1856 年德国人贝赛麦就发明了底吹酸性转炉炼钢法,这种方法是近代炼钢法的开端,它为人类生产了大量廉价钢,促进了欧洲的工业革命。

但由于此法不能去除硫和磷,因而其发展受到了限制。

1879 年出现了托马斯底吹碱性转炉炼钢法,它使用带有碱性炉衬的转炉来处理高磷生铁。

虽然转炉法可以大量生产钢,但它对生铁成分有着较严格的要求,而且一般不能多用废钢。

随着工业的进一步发展,废钢越来越多。

在酸性转炉炼钢法发明不到十年,法国人马丁利用蓄热原理,在1864 年创立了平炉炼钢法,1888 年出现了碱性平炉。

平炉炼钢法对原料的要求不那么严格,容量大,生产的品种多,所以不到20 年它就成为世界上主要的炼钢方法,直到20 世纪50 年代,在世界钢产量中,约85%是平炉炼出来的。

1952 年在奥地利出现纯氧顶吹转炉,它解决了钢中氮和其他有害杂质的含量问题,使质量接近平炉钢,同时减少了随废气(当用普通空气吹炼时,空气含79 % 无用的氮)损失的热量,可以吹炼温度较低的平炉生铁,因而节省了高炉的焦炭耗量,且能使用更多的废钢。

由于转炉炼钢速度快(炼一炉钢约10min,而平炉则需7h),负能炼钢,节约能源,故转炉炼钢成为当代炼钢的主流。

转炉炼钢(图2) 其实130 年以前贝斯麦发明底吹空气炼钢法时,就提出了用氧气炼钢的设想,但受当时条件的限制没能实现。

现代钢铁冶金——转炉炼钢

现代钢铁冶金——转炉炼钢
转炉炼钢
小组成员:孙 妮
康 毅
贾李峰
汪衍军
一、转炉炼钢发展历程 二、转炉炼钢的冶金特性 三、转炉炼钢的氧气射流及供氧装置
四、炼钢原料及耐火材料
内 容
五、转炉冶炼工艺
六、转炉炼钢的物料平衡及热平衡 七、转炉炼钢的主要设备
八、转炉的自动控制
九、转炉节能环保及资源循环利用
1.转炉炼钢发展历程
• 转炉炼钢是以铁水作为主要原料,用氧气作为氧化剂,依靠 铁水中的氧化热提高钢水温度,在短时间内完成一个冶炼周 期的快速炼钢方法。以下简介转炉炼钢发展主要历程: 1856年,英国人H.Bessemer发明了酸性底吹转炉炼钢法 1878年,英国人thomas发明了碱性底吹转炉炼钢法
图6 顶吹转炉氧气射流与熔池相互作用
3.1 转炉炼钢的氧气射流
• 在第一反应区中,由于温度很高,Si、Mn、和P对氧 的亲和力下降,这些元素很难直接被氧化,在循环 区(第二反应区)进行氧化反应:
在循环区的金属—气泡界面也会发生碳的氧化反应:
在吹炼后期,循环区的脱碳反应占有较大的比重。
3.2 供氧装置
2.1 氧气顶吹转炉炼钢
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。右图(图2) 为某转炉厂对未 经脱硫、脱磷、 及脱硅处理的铁 水采用单渣操作 工艺为例,来说 明炼钢吹炼过程。
图2 吹炼中钢水成分及渣成分的变化(85t转炉)
2.1 氧气顶吹转炉炼钢
转炉冶炼一炉钢的操作过程,由装料、吹炼、测温、 取样、出钢、出渣构成。锤炼时间与炉容量没有直接联系, 吹炼时间通常为11-20min,下面为一个实例。
• 铁合金应合理选用以降 低成本,使用前应烘烤 以减少气体带入。另外 要纯净,不得混有其它 夹杂物,块度要适当。

转炉炼钢

转炉炼钢

造渣制度
在生产中,一般根据铁水成分和所炼钢种来 确定造渣方法,包括单渣法、双渣法和双渣留渣 法。 氧气转炉的冶炼周期短,必须做到快速成渣, 使炉渣尽快具有适当的碱度、氧化性和流动性, 以便迅速把金属中的杂质去除。 渣料的加入通常根据铁水条件和石灰质量而 定,当铁水温度高和石灰质量好时,渣料可在兑 铁水前一次性加入炉内,以早化渣,化好渣。
转炉炼钢主要过程及特点
转炉炼钢在钢铁生产中的地位
转炉炼钢是介于炼铁和轧钢之间的中间环节
高 炉 炼 铁
连 铸
出 铁 水
转炉炼钢
轧 钢
转炉炼钢的基本任务

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。
转炉炼钢的基本原理
根据所炼钢种的要求 把生铁中的含碳量去除到 规定范围,并使其它元素 的含量减少或增加到规定 范围的过程。简单地说, 是对生铁降碳、去硫磷、 调硅锰含量的过程。这一 过程基本上是一个氧化过 程,是用不同来源的氧(如 空气中的氧、纯氧气、铁 矿石中的氧)来氧化铁水中 的碳、硅、锰等元素。
转炉炼钢的特点

完全依靠铁水氧化带来的化学热及物理热;
生产率高(冶炼时间在20分钟以内); 质量好,气体含量少:(因为CO的反应搅拌,将N、 H除去)可以生产超纯净钢,有害成份(S、P、N、 H、O)〈80ppm; 冶炼成本低,耐火材料用量比平炉及电炉用量低; 原材料适应性强,高P、低P都可以。
在转炉炼钢中,到达吹炼终点时,钢水含氧量 一般比较高为了保证钢的质量和顺利ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ注,必须对 钢水进行脱氧。 为了使钢达到性能要求,还需向钢水中加入 合金元素,即所谓合金化操作。 采用复吹工艺后,钢中[O]含量平均比顶吹转炉 降低104×10-6。合金收得率有所提高,不仅可减 少脱氧铁合金消耗,而且大幅度降低脱氧生成的夹 杂物,为提高钢材洁净度创造了有利的条件。

转炉炼钢的方法

转炉炼钢的方法

转炉炼钢的方法转炉炼钢的方法炼钢是一门古老而精湛的工艺,对钢铁工业影响至关重要。

随着时代的进步和技术的不断更新,传统的炼钢方法已经不能满足现代化生产的需要。

而转炉炼钢作为一种先进、高效、优质的钢铁生产技术,成为制钢行业重要的选择。

转炉炼钢按照不同的分类可以分为酸平衡炉、碱平衡炉和中和平衡炉三种类型。

酸平衡炉酸平衡炉工艺中,以炉内过量的氧气反应为主要手段,炼钢接触时间比较短,火焰燃烧强劲。

该工艺的优点是炉温高,炉内形成碱性物质少,炉渣可以快速排出。

缺点是因氧气输送的暴力作用,炉壳容易遭受损耗,同时必须在高温下操作,因此维护成本较高。

碱平衡炉碱平衡炉中,以使用大量的生石灰(熟石灰)作为还原剂的手段,降低碳氧的平衡,炉内形成还原性环境。

该工艺具有控制炼钢成分易、炉温均匀、降低损耗率的优点。

缺点是生石灰的运输、储存、使用情况比较复杂,生石灰还原过程中会产生大量雾霾。

中和平衡炉中和平衡炉则是综合了两种平衡方法,以氧气为主还原剂,又在最后的冶炼阶段使用足量的生石灰作为平衡措施。

这种方法可以有效消除酸性及碱性对产生的不利影响,使得炼钢更为平衡,缺点是中和平衡增加了生产成本。

总体而言,转炉炼钢在之前区分为不同类型之前都具有许多共性,如炉壁材质全部采用耐火材料,气体混合要求比较严格,在多重控制条件下进行。

无论采用何种炼钢方式,都需要借助先进的工艺和设备来保证生产质量和效率。

总之,转炉炼钢技术的发展,是时代的必然和技术进步的结果。

随着煤气制钢、电炉炼钢等新型技术的诞生,钢铁工业已经进入一个全新的发展阶段。

为了跟上时代的步伐,我们需要更加认真地研究转炉炼钢的工艺和技术,不断创新和改进,以推动钢铁工业的发展与进步。

转炉炼钢概况

转炉炼钢概况
6
炼钢厂生产工艺流程
氧 气 散状料(石 灰,萤石,铁皮,矿石,白云石等) 底开车 铁 混铁车 废 废钢车 碎渣送 至用户 料 槽 水 铁 水 预处理 钢 分类堆放坊 废钢斗 扒 渣 称 量 称 量 皮 带 高 位 料 仓 称量斗 汇总 料斗 烟 气 冷 却 余 热 回 收 烟气 净化 泥浆 循环水 称 量
1
第二节
转炉炼钢
一,炼钢的任务 钢是以铁为主要元素,含碳量一般在2%以下,并含有其它元素的金属材料.2 %通常是钢和铸铁的分界线.钢的一小部分用于铸造或锻造机械零部件,绝大部分经 压延加工成各种钢材后使用. 钢是应用最广泛的一种金属材料.工业,农业,交通运输,建筑和国防等,都 离不开钢.钢的生产对国民经济各部门的发展都有重要作用. 生铁和钢在性能上所 以会有这样大的差别,其根本原因是它们的成分不同,生铁和钢的化学成分如下:
第一章 转炉炼钢概述
第一节 炼钢
目前,从铁矿石到炼出钢一般是分为两步进行的,即先在以高炉为主要代表的炼铁设备中 将铁矿石(包括烧结矿,球团矿)冶炼成生铁,然后再在炼钢炉中将铁冶炼成钢. 铁矿石中的铁是以氧化铁状态存在的.从铁的氧化物中提炼铁的过程叫做还原.高炉冶炼生 铁,是利用焦炭燃烧以及焦炭产生的一氧化碳,在高温下将铁从铁矿石中还原出来. 炼钢,是氧化炉料(主要是生铁)所含杂质的复杂的金属提纯过程.主要工艺包括氧化去 除硅,磷,碳,脱硫,脱氧和合金化.炼钢过程基本上是一个氧化过程.这些元素氧化以后, 有的在高温下与石灰等熔剂起反应,形成炉渣.有的变成气体逸出,留下的就是钢水. 最后, 用锰铁,硅铁和铝等进行脱氧.这样,达到一定成分和温度的钢水,用钢锭模铸成钢锭,或用 连铸机铸成钢坯.钢锭或连铸坯送到轧钢厂,轧成各种钢材. 炼钢是整个钢铁工业生产过程中最重要的环节.在这一环节,主要涉及的生产工艺包括铁 水预处理,熔炼,二次冶金(炉外精炼),浇注(模铸,连铸)等. 炼钢方法主要是转炉(碱性氧气转炉为主),电弧炉和平炉三种.

试谈转炉炼钢法的分类

试谈转炉炼钢法的分类

试谈转炉炼钢法的分类转炉炼钢工艺转炉炼钢工艺绪论1、转炉炼钢法的分类转炉是以铁水为要紧原料的现代炼钢方法。

该种炼钢炉由圆台型炉帽、圆柱型炉身与球缺型炉底构成。

炉身设有可绕之旋转的耳轴,以满足装料与出钢、倒渣操作,故而得名。

酸性空气底吹转炉——贝塞麦炉(英国1856年)空气转炉{ 碱性空气底吹转炉——托马斯炉(德国1878年)碱性空气侧吹转炉(中国1952年)转炉{ 氧气顶吹转炉——LD(奥地利1952年)氧气转炉{ 氧气底吹转炉——OBM(德国1967年)顶底复吹转炉(法国1975年)2、氧气顶吹转炉炼钢法简介(1) 诞生的背景及简称现代炼钢生产首先是一个氧化精炼过程,最初的贝氏炉与托马斯炉之因此使用空气吹炼正是利用其中的氧。

二次世界大战以后,工业制氧机在美国问世,使利用纯氧炼钢成为可能,但原先的底吹方式炉底及喷枪极易烧坏。

美国联合碳化物公司于1947年在实验室进行氧气顶吹转炉的实验并获成功,命名为BOF。

奥地利闻之即派有关专家前往参观学习,回来后于1949年在2吨的转炉上进行半工业性实验并获成功,1952年、1953年30吨氧气顶吹转炉分别在Linz与Donawi tz建成投产,故常简称LD。

1967年12月德国与加拿大合作发明了氧气底吹转炉,使用双层套管喷嘴并通以气态碳氢化合物进行冷却。

1975年法国研发了顶底复吹转炉,综合了LD与OBM的优点,77年在世界年会上发表。

(2) 氧气顶吹转炉的特点1)优点氧气顶吹转炉一经问世就显示出了极大的优越性,世界各国竟相进展,目前成为最要紧的炼钢法。

其优点要紧表现在:(1)熔炼速度快,生产率高(一炉钢只需20分钟);(2)热效率高,冶炼中不需外来热源,且可配用10%~30%的废钢;(3)钢的品种多,质量好(高低碳钢都能炼,S、P、H、N、O及夹杂含量低);(4)便于开展综合利用与实现生产过程计算机操纵。

2)缺点当然,LD尚存在一些问题,如吹损较高(10%,)、所炼钢种仍受一定限制(冶炼含大量难熔元素与易氧化元素的高合金钢有一定的困难)等。

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转炉炼钢工艺转炉炼钢工艺绪论1、转炉炼钢法的分类转炉是以铁水为主要原料的现代炼钢方法。

该种炼钢炉由圆台型炉帽、圆柱型炉身和球缺型炉底组成。

炉身设有可绕之旋转的耳轴,以满足装料和出钢、倒渣操作,故而得名。

酸性空气底吹转炉——贝塞麦炉(英国1856年)空气转炉{ 碱性空气底吹转炉——托马斯炉(德国1878年)碱性空气侧吹转炉(中国1952年)转炉{ 氧气顶吹转炉——LD(奥地利1952年)氧气转炉{ 氧气底吹转炉——OBM(德国1967年)顶底复吹转炉(法国1975年)2、氧气顶吹转炉炼钢法简介(1) 诞生的背景及简称现代炼钢生产首先是一个氧化精炼过程,最初的贝氏炉和托马斯炉之所以采用空气吹炼正是利用其中的氧。

二次世界大战以后,工业制氧机在美国问世,使利用纯氧炼钢成为可能,但原来的底吹方式炉底及喷枪极易烧坏。

美国联合碳化物公司于1947年在实验室进行氧气顶吹转炉的实验并获成功,命名为BOF。

奥地利闻之即派有关专家前往参观学习,回来后于1949年在2吨的转炉上进行半工业性实验并获成功,1952年、1953年30吨氧气顶吹转炉分别在Linz和Donawitz建成投产,故常简称LD。

1967年12月德国与加拿大合作发明了氧气底吹转炉,使用双层套管喷嘴并通以气态碳氢化合物进行冷却。

1975年法国研发了顶底复吹转炉,综合了LD和OBM的优点,77年在世界年会上发表。

(2) 氧气顶吹转炉的特点1)优点氧气顶吹转炉一经问世就显示出了极大的优越性,世界各国竟相发展,目前成为最主要的炼钢法。

其优点主要表现在:(1)熔炼速度快,生产率高(一炉钢只需20分钟);(2)热效率高,冶炼中不需外来热源,且可配用10%~30%的废钢;(3)钢的品种多,质量好(高低碳钢都能炼,S、P、H、N、O及夹杂含量低);(4)便于开展综合利用和实现生产过程计算机控制。

2)缺点当然,LD尚存在一些问题,如吹损较高(10%,)、所炼钢种仍受一定限制(冶炼含大量难熔元素和易氧化元素的高合金钢有一定的困难)等。

3 氧气转炉的发展趋势对于氧气顶吹转炉的推广和普及首推日本迅速,且引导了LD的发展趋势:(1)容量大型化(相对投资较小);(2)配加炉外精炼以增加品种,提高质量(理论上可炼任何钢种);(3)引入底吹技术,实施复合吹炼(减少喷溅,降低吹损);(5)实现冶炼过程计算机控制。

1转炉炼钢的原材料引言转炉炼钢所用原材料可分为金属料和非金属料两大类。

原材料质量的好坏,不仅关系到吹炼操作的难易,而且会影响钢的产量、质量和生产成本。

1.1 金属料转炉炼钢的金属料主要是铁水、废钢和铁合金。

1.1.1铁水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。

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。

(2)铁水的含硫量≤0.07%: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≤0.07%。

如果铁水含硫量超过0.07%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。

(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0.5%~0.8%为宜。

小型转炉的热损较大,铁水的含硅量可以高些。

若含硅量低于0.5%,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0.8%,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。

另外,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;同时,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。

(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。

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。

(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。

国内一些转炉炼钢厂对铁水成分的控制见表(6)1-1。

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%。

3 铁水的预处理定义:铁水在兑入转炉之前进行的脱硫、脱磷或脱硅操作叫做铁水预处理。

目的:减轻高炉、转炉的负担,提高生产率。

1)铁水炉外脱硫铁水脱硫的条件比钢水优越(铁水中碳、硅、磷等元素的含量高,硫的活度系数大,同时铁水中的氧含量低),脱硫效率比钢水脱硫高4~6倍,经济上比转炉双渣法合算,因此铁水预脱硫技术已被国内外广泛采用。

基本思路:向铁水中加入脱硫剂使之化合入渣。

(1)脱硫剂及其特点:目前常用的铁水预脱硫剂主要有以下四种。

①电石粉(CaC2)脱硫反应:CaC2(S)+[S]=CaS(S)+2[C]特点:脱硫能力强,但脱硫过程中有少量CO和C2H2逸出,并带出电石粉,污染环境,因而必须安装除尘装置;价格较贵。

②石灰粉(CaO)脱硫反应:2CaO(S)+[S]+1/2[Si]=CaS(S)+1/22CaO•SiO2(S)特点:价格便宜,脱硫成本低,但单独使用时脱硫能力差,而且石灰表面会出现C2S,阻碍脱硫反应继续进行,降低脱硫速度和效率,为此,常配加适量的铝或苏打粉避免C2S的生成:CaO(S)+[S]+2/3[Al]=CaS(S)+1/3Al2O3(S)使脱硫速度和效率明显提高,如8图1-1。

③苏打粉(Na2CO3)脱硫反应:Na2CO3(l)+[S]+[Si]=Na2S(l)+SiO2(S)+{CO}特点:脱硫能力很强,且产生的气体具有搅拌作用,脱硫速度快,但价格贵且污染严重,现已很少使用,有时与其它粉剂配成复合脱硫剂。

④金属镁脱硫反应:金属镁的沸点仅为1107℃,铁水温度下为气体,故脱硫反应为:{Mg}+[S]=MgS(S)特点:金属镁直接加入铁水时,会发生爆发式气化反应,不仅导致镁的利用率大大降低,而且还会引起铁水喷溅而造成事故,因此不能单独使用,常与其它粉剂组成复合脱硫剂。

在相同的铁水条件下,各脱硫剂的能力强弱顺序为:Na2CO3、CaC2、Mg、CaO,见9表1-3。

以上脱硫剂有的可单独使用,但多为几种配合使用,如电石粉+石灰粉、金属镁+电石粉、石灰粉+苏打粉、金属镁+石灰粉等,其脱硫能力有较大差别。

(2)脱硫的方法及效果:铁水预脱硫的基本工艺是向铁水中加入脱硫剂并使之混合而发生脱硫反应,目前使用最广泛的是机械搅拌法和喷吹法。

①机械搅拌法混合方式:将脱硫剂加入铁水罐中,用耐火材料制成的搅拌器插入铁水搅拌,使之与脱硫剂充分混合。

特点:脱硫效果与搅拌器的转速及脱硫剂的种类有关,见(10)图1-3、1-4。

此法有多种形式,具有代表性的是日本的KR法(电石粉为主),武钢二炼79年引进,经消化改造使用以石灰粉为主的脱硫剂。

②喷吹法混合方式:它是以空气或惰性气体为载体,利用喷枪将粉状脱硫剂喷射到铁水中,使铁水与脱硫剂充分混合。

宝钢80年代由日本引进的叫DTS法,喷吹电石粉。

各种脱硫剂在喷射法中的应用效果见图1-6。

实际生产中,各厂应根据要求达到的脱硫程度、铁水的热损和铁损、脱硫设备费用、环境污染等问题,选用最适合的脱硫剂和脱硫方法。

2)铁水预脱硅基本思路:向铁水中加入氧化性的脱硅剂,使之氧化成SiO2进入炉渣。

(1)脱硅剂:常用的脱硅剂是以氧化铁皮和烧结矿粉为主,配加少量石灰和萤石以降低渣子的黏度。

各厂家所用配比也不完全一样:日本福山氧化铁皮70~100%,石灰0~20%,萤石0~10%;日本水岛烧结矿粉75%,石灰25%。

脱硅剂用量约为15~30kg/t。

(2)脱硅方法:常用的炉外脱硅方法有投入法和顶喷法两种。

投入法是在高炉出铁时,将脱硅剂投到铁水沟中,借助铁水流入铁水罐的冲击搅拌作用使之充分混合、反应。

这是最早的一种脱硅方法,效率较低,通常在50%左右。

顶喷法是用0.2~0.3MPa压力的空气通过喷枪从(铁沟或流入铁水灌的铁水流)铁水液面以上一定高度将脱硅剂喷入,使之混合、反应。

由于该方式使铁水与脱硅剂两次混合,所以脱硅效率高达70~80%,铁水含硅可达0.1~0.15%以下。

3)铁水预脱磷转炉炼钢的脱磷效率较高,双渣法冶炼尤其如此,但会增加造渣材料消耗,并延长冶炼时间,生产成本增大。

近年来,铁水的炉外脱磷研究有了较大的发展,已用于工业生产。

基本思路:向铁水中加入脱磷剂使其中的磷氧化并固定在渣中。

(1)脱磷剂:目前广泛使用的是苏打系和石灰系两类。

苏打系脱磷剂:2[P]+5[O]+3Na2CO3(S)=(Na2O•P2O5)+3{CO}石灰系脱磷剂:2[P]+5[O]+4CaO(S)=(4 CaO•P2O5),其中常配有一定的氧化铁皮或烧结矿粉和萤石粉助熔剂。

(2)脱硅处理:由于磷与氧的亲和力小于硅与氧的亲和力,而且铁水中总含有一定的硅,因此,欲要脱磷需先进行脱硅处理。

使用苏打系脱磷时要求[Si]<0.1%,使用石灰系处理时要求[Si]<0.15%。

(3)铁水炉外脱磷方法及效果:目前,铁水脱磷方法主要喷吹法,它是以气体作载体将脱磷剂喷吹到铁水包中,使之充分混合,快速脱磷。

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