冶金概论-3铁水预处理转炉炼钢54页-BD
转炉炼钢工艺
转炉炼钢工艺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Don awitz 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。
冶金工程概论电炉炼钢幻灯片46页PPT
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
2道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
冶金工程概论电炉炼钢幻灯片
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
冶金概论 电炉炼钢
主要内容
5.1 电炉炼钢概述 5.2 现代炼钢电弧炉的构造 5.3 电弧炉的电气设备 5.4 电炉氧化法冶炼工艺
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5.1 电炉炼钢概述
电炉是采用电能作为热源进行炼钢的炉子的统称。
传统电弧炉是以废钢为主要原料，以三相交流电作 电源，利用电流通过石墨电极与金属料之间产生电 弧的高温来加热、熔化炉料，是用来产生特殊钢和 高合金钢的主要方法。
当钢液的温度、磷、碳等符合要求，扒除氧化 渣、造稀薄渣进入还原期。
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5.4.5 还原
还原期的主要任务
脱氧至要求（wO为0.003-0.008%）；
脱硫至一定值； 调整钢液成分，进行合金化； 调整钢液温度。
其中：脱氧是核心，温度是条件，造渣是保证。
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5.3 电弧炉的电气设备
高压电源与 隔离开关；
高压短路器； 电抗器； 变压器； 短网； 电极
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电气设备的作用
高压电源与隔离开关：高压电源一般为10~110KV； 隔离开关主要用于电炉设备检修时，断开高压电源， 有时也用来进行切换操作。
目前，广泛采用炉顶料篮装料，每炉钢的炉料分 1～3次加入。
装料的好坏影响炉衬寿命、冶炼时间、电耗、电 极消耗以及合金元素的烧损等。因此要求合理装 料，这主要取决于炉料在料筐中的布料合理与否。
现场布料（装料）经验：下致密、上疏松、中间 高、四周低、炉门口无大料，穿井快、不搭桥， 提前助熔效果好。
电炉钢除了将在传统的特殊钢和高合金钢领域继续 保持其相对优势外，正在普钢领域表现出强劲的竞 争态势。
专题2---铁水预处理12.06
• 高炉铁沟中脱硅剂的加入方式有：
– 1）投撒给料法 向铁水流表面投入熔剂，并利用铁沟内铁水落差进 行搅拌。 – 2）气体搅拌法 在投撒给料法的基础上，向铁水表面吹压缩空气加 强搅拌促进脱硅反应进行。该法较投撒给料法熔剂利用率高。 – 3）液面喷吹法 依靠载气将熔剂喷向铁水表面。 – 4）铁液内喷吹法 通过耐火材料喷枪利用载气向铁水内喷吹熔剂
0.28 1.17 65.2 103.2 0.14
0.030 156
0.455 1.23 61.6 94.4 0.20
铁水脱硫工艺发展路径
• 喷射法
• 喷射法是利用喷枪把气体与脱硫剂混合后喷射到铁水 中，使铁水与脱硫剂充分混合，促进脱硫反应。
图 2 ATH法脱硫装置示意图
1 —喷枪 2—喷粉罐 3—操作平台 4—鱼雷罐车
铁水脱Si工艺技术—工艺方法
• 鱼雷罐车或铁水罐中喷射脱硅剂脱硅
– 优点：工作条件好，处理能力大，脱硅效率高且稳定。 – 缺点：占用时间长，温降较大。喷吹分吹氧和喷粉，粉 剂主要使用的是烧结矿粉或集尘粉。
• 实践当中的问题：
– 当铁水含硅量低于0.4%时，可采用简单的铁水沟脱硅 法 – 当硅含量大于0.4%时，脱硅剂用量增大，泡沫渣严重 – 扒渣？
铁水脱Si工艺技术—工艺方法
• 铁水预脱硅主要有三种方法：
– 1）在高炉出铁沟脱硅
– 2）鱼雷罐车或铁水罐中喷射脱硅剂脱硅
– 3）“两段式”脱硅，即为前两种方法的结合，先在铁 水沟内加脱氧剂脱硅，然后在鱼雷罐车中喷吹脱硅
铁水脱Si工艺技术—工艺方法
• 在高炉出铁沟脱硅
– 该方法是直接将脱氧剂加入高炉铁水沟中脱硅，脱氧剂一般是铁鳞 – 优点：脱硅不占用时间，能大量处理，温降小，时间短，渣铁分离 方便。 – 缺点：是用于脱硅反应的氧的利用率低和工作条件较差。
冶金概论3-高炉冶炼用原料(二)
现代焦炭生产过程分为洗煤、配煤、炼 焦、熄焦及煤气和化工产品回收处理等工 序，生产工艺流程见图。
炼焦工艺：现代焦炭生产过程分为洗煤、配煤、炼焦、熄焦 及煤气和化工产品回收处理等工序，生产工艺流程见图2-10。
• (1)洗煤
•
原煤在炼焦前洗选，目的是降低煤中灰分和洗除
其它杂质。
• (2)配煤 • 可用于炼焦的煤主要有气煤、肥煤、焦煤和瘦 煤等。配煤是将上述各种结焦性不同的煤经洗选后， 按一定比例配合炼焦。目的是在保证焦炭质量的前 提下，节约日趋减少的主焦煤，扩大炼焦用煤源，
在烧结过程中还能去除其它有害元素，如As、Pb、
Zn、K、Na等。这些均为有毒气体，所以对烧结 废气应作净化处理。
• （3）烧结矿形成
• 烧结矿的成矿机理，包括烧结过程的固相反应、
液相形成及结晶过程。
•
在烧结料中主要矿物都是高熔点的，在烧结
温度下大多不能熔化。当物料加热到一定温度时， 各组分之间进行固相反应，生成熔点较低的新化 合物，使它们在较低温度下生成液相，并将周围 物料浸润和熔融。
水制成8 ～ 15mm的圆球。这种圆球经过干燥、焙烧
成为强度很高的球团矿。
(1)球团矿生产工艺 (P17 ～ 18，图2-6) (2)生球形成(P18，图2-7) (3)球团焙烧固结 (4)球团焙烧设备
4 球团矿与烧结矿的比较
• ①球团矿生产适合于使用细磨精矿粉。 烧结矿主要依靠液相固结，而球团矿主 要依据铁矿物的再结晶和结晶长大固结。 因而精矿品位越高、粒度越细、越有利 于球团生产。 细精矿粉如用于烧结，料层透气性明显 变差．将影响烧结生产率。
•
3FeO＋1/2O2＝Fe3O4
• 4)去硫反应： 烧结过程是一个有效的脱硫过程，
冶金小论文-钢铁冶金概论
钢铁冶金概论钢铁工业是基础材料工业，钢铁工业为其他制造业提供最重要的原材料，也为建筑业及民用品生产提供基础材料。
可以说，一个国家钢铁工业的发展状况间接反映了其国民经济发达的程度。
钢铁工业是一个集成度很高的工业，其发展需要很多方面的支撑。
对大型钢铁企业来说，还必须有重型机械的制造业为其服务，此外，钢铁企业的建设除了需要雄厚的资金保障，还需要工程的设计部门、设备制造商和建筑安装公司的大力协作。
可见，钢铁工业在国民经济中的地位的重要性。
钢铁生产是一项系统工程，生产基本流程如下。
选矿--烧结--炼铁--炼钢--铸坯--轧钢烧结机：将矿粉制成球团矿炼铁高炉：将球团矿熔炼成铁水转炉：对铁水进行脱碳脱硫脱磷，并加入适当的微量元素成为钢水钢坯连铸机：将钢水经过铸造成型为坯料轧机：将坯料轧制成需要的钢材首先是在矿山要对铁矿山和煤炭进行采选，将精选炼焦煤或配矿、混匀，再分别在焦化厂和烧结厂炼焦和烧结，获得符合高炉炼铁质量要求的焦炭和烧结矿，球团厂可直接建在矿山，也可建在钢铁厂，它的任务是将细粒精矿粉造球、干燥、经高温焙烧后得到球团矿。
高炉是炼铁的主要设备，使用的原料有铁矿石、焦炭和少量溶剂，产品为铁水，高炉煤气和高炉渣。
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；高炉渣经水捽后送水泥厂生产水泥。
炼钢，目前主要有两条工艺路线，即转炉炼钢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。
短流程无需庞杂的铁前系统和高炉炼铁，因而，工艺简单，投资低、建设周期短。
但短流程生产规模相对小，生产品种范围相对较窄，生产成本相对较高。
同时受废钢和直接还原铁供应的限制，目前，大多数短流程钢铁企业也开始建高炉和相应的铁前系统，电弧炉采用废钢+铁水热装技术吹氧熔炼钢水，降低了电耗，缩短了冶炼周期，提高了钢水品质，扩大了品种，降低了生产成本。
炼钢厂的最终产品是连铸坯。
钢铁冶金概论(电炉钢)
二 电弧炉车间生产模拟（设备巡视）
7
电弧炉车间生产模拟（生产模拟）
8
三 电弧炉生产工艺
电弧炉冶炼中的各项操作制度
装
供
料
电
制
制
度
度
造
供
渣
氧
制
制
度
度
偏 心 底 出 钢
9
装料制度
• 炉料种类 返回料、废钢、生铁、直
接还原铁、造渣材料等。 • 废钢准备
分类管理,化学成分为已知, 大块需切割。 • 布料顺序
电炉炼钢
主讲:冶金工程系 吴国玺(教授)
1
主要内容
一 电弧炉发展概况 二 电弧炉车间生产模拟 三 电弧炉生产工艺 四 冶炼基本原理 五 电炉炼钢设备
2
一 电弧炉发展概况
1.电炉发展概况 2.直流电炉的发展
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1.电炉发展概况
电弧炉炼钢至今有百年历史，最先使用 的当三要耗矿材展下使步直、低电相用时石流，，“开随棒电至，于弧交很，电 短发材着弧上上高炉流耗难使了流用超炉世世＜直程合为电之提钢已高纪流纪4”金直弧可供1。成9功电6可钢流 炉以大000K为及弧年与和电利功，年W短二代炉“特弧用率并代h流/次，技长殊炉废整长后t，程精冶术流钢钢流期，，电的炼炼，程，较占电由首极主周、截”由低据源于先消体期连止相于成主炉，采耗设缩铸目抗速本导容因用2备短技前衡.度的地的此吹0。k至术。，慢生位扩出氧g1的左并大产、大现。代h右发逐型以线了能，主替，
4
2.直流电炉的发展
交流电弧炉的缺点： 1）稳定性差、噪音大、功率因素低、引起电
网闪烁； 2）三相负荷不均匀，形成热点，造成耐火材
料损失严重。 因此，随着大功率闸管技术发展，重新
第5章转炉炼钢介绍
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5.3 转炉炼钢过程
（3）炉渣的作用
通过对炉渣成分、性能及数量的调整，可以控制金属 中各元素的氧化和还原过程； 向钢中输送氧以氧化各种杂质； 吸收钢液中的非金属夹杂物，并防止钢液吸气（ H、 N）。 其它作用。
副作用：侵蚀炉衬；降低金属收得率。
40
5.3 转炉炼钢过程
5.3.4 吹炼过程中元素的氧化规律
35
5.3 转炉炼钢过程
当氧流与熔池面接触时，碳、硅、锰开始氧化，称为“点 火”。点火后约几分钟，初渣形成并覆盖于熔池面。随着 硅、锰、磷、碳的氧化，熔池温度升高，火焰亮度增加， 炉渣起泡，并有小铁粒从炉口喷溅出来，此时应适当降低 枪位。
吹炼中期脱碳反应激烈，渣中 (%FeO) 降低，致使炉渣熔 点增高和粘度加大，并可能出现稠渣(“返干”)现象。此时 应适当提高枪位，并可加入氧化铁皮 (或矿石)、可考虑加 入萤石。但要防止“喷溅”。
转炉炉型
转炉炉型是指转炉内部自由空间的几何形状，由耐
火材料砌成。
筒球型
锥球型
截锥型
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5.2 转炉炼钢设备
转炉内衬
绝热层
永久层
填充层
工作层
9
5.2 转炉炼钢设备
托圈和耳轴
托圈、耳轴 是用以支撑炉体 和传递倾动力矩 的机构。 转炉和托圈 的全部载荷都通 过耳轴经轴承座 传递给地基 。
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5.2 转炉炼钢设备
脱碳速度由大变小。这一时期称吹炼末期，又叫碳氧 化后期。 除碳外其他元素变化不大，主要进行终点操作。当 w[c]﹤0.3%-0.7%时，进入吹炼末期。
22
5.3 转炉炼钢过程
5.3.1 转炉炼钢原料
金属料 辅助材料
1 铁水预处理概述
1铁水预处理概述1.1铁水预处理概念1.2铁水预处理的化学冶金学意义1.3铁水预处理的优越性1.4发展铁水预处理(脱硫)的必要性与紧迫性1.1铁水预处理概念指高炉铁水在进入炼钢炉之前预先脱除某些杂质的预备处理过程。
包括预脱硫、预脱硅和预脱磷，简称铁水“三脱”。
是指铁水在进入炼钢炉前的脱硫处理过程，又称为外脱硫。
它是铁水预处理中最先发展成熟的工艺。
对于优化钢铁冶金工艺、提高钢的质量、发展优质钢种、提高钢铁冶金企业的综合效益起着重要作用。
已发展成为钢铁冶炼中不可缺少的工序。
目前工艺技术结构调整、增铁节焦、扩大纯净钢冶炼品种、改善钢材质量、提高钢铁产品竞争力和附加值的最有效途径。
1.2铁水预处理的化学冶金学意义•：创造最佳的冶金反应环境!•：◆高炉−→分离脉石、还原铁矿石◆铁水预处理−→脱硅、脱磷、脱硫◆转炉−→脱碳、升温◆钢水炉外精炼−→去夹杂、合金化1.3铁水预处理的优越性(1)：如：轴承钢：[S]≈0.002%船板钢、油井管钢：[S]、[P]＜0.005%管线钢、Z向钢、I F钢：[S]≤0.002%～0.004%降低钢中硫含量的效益1.3铁水预处理的优越性(2)放宽对硫的限制，提高产量，降低焦比；(3)采用低硫铁水冶炼，可巨大的经济(4)炉外脱硫可保持象高炉内良好的热力学条件，但还可，大大动力学条件，以较少的费用获得很高的脱硫效率；(5)高炉在某些特殊炉况下要造酸性渣，如排碱或炉况不顺，铁水含S高，要脱硫。
含硫量对高炉炼铁和转炉炼钢的影响☐：：减轻脱硫负担，稳定、顺行、降低焦比转炉：解放生产率，冶炼优质钢和合金钢(高附加值钢种、低硫或极低硫钢)预脱硫是目前实现全连铸、近终形连铸连轧和热装热送新工艺的最经济、最可靠的技术保障。
：提高铁、钢、材系统的综合经济效益，提高市场竞争能力。
1.4发展铁水预处理(脱硫&脱磷)的必要性与紧迫性•是脱硫脱磷反应化学冶金学合理性的必要高炉：动力学条件差，脱硫要付出代价高炉脱硫：高炉温、焦比高、产量低转炉：热力学条件不好，几乎无脱硫能力，回磷炉外：可创造良好的热力学和动力学条件•是钢材市场竞争力紧迫性的必要•是企业工艺结构调整、产品发展需求的必要实现全连铸、近终形连铸、热装热送、连铸连轧2铁水预处理发展的技术经济背景与现状2.1国外铁水预处理脱硫技术的发展背景与现状2.2国内铁水预脱硫发展的现状分析2.3国内外铁水“三脱”的发展现状2.4铁水预处理的发展趋势2.1国外铁水预处理脱硫技术的发展背景与现状•历史背景–60年代，氧气转炉炼钢的崛起–工业的发展给钢铁材料质量提出了更高要求❿要求钢材：强度高、低温韧性好冷成型和焊接性能好抗腐蚀和高温性能好❿为满足用户需求：降低钢中杂质：硫、磷含量越低越好！•发展历史与现状–30年代开始，60年代蓬勃发展–历史上，主要有六类十六种：(1)摇动法：瑞典卧式回转炉法、单向偏心铁水罐摇动法日本神户尼崎铁厂可逆旋转式D M摇包法(2)机械搅拌法：德国D O(D a m a g e O s t b e r g)法(T型管状搅拌器)、R S(R h e i n s t a h l)法(倒T型搅拌器(表面搅拌))、赫歇法(搅拌浆搅拌同时,由转轴中心孔向铁水喷入丙烷气)日本新日铁K R(K a m b a r a R e a c t o r)法(十字搅拌浆(深搅拌))千叶N P法(门型搅拌器,从两叉端部喷出氮气)•发展历史与现状(3)吹气搅拌法：新日铁P D S(底喷)法和C L D S(顶喷)法神户气泡泵环流搅拌(G M R)法(圆筒底部内侧吹气)(4)钟罩压入法：美国J a n e s L a u g h l i n公司的镁焦法(5)喷吹法：德国T h y s s e n的A T H(鱼雷罐斜插喷枪)法新日铁的T D S(鱼雷罐顶喷)法，铁水罐喷吹法(6)炉前铁水沟连续脱硫法各种铁水预处理脱硫方法一各种铁水预处理脱硫方法二•现实情况：世界各国都致力于降低钢中硫含量❿80年代初期，欧洲钢材市场：大批量产品含硫量[S]≤0.02%；小批量产品[S]≤0.01%；极少的优质钢[S]≤0.005%。
钢铁冶金概论-炉外精炼PPT课件
（3）提高合金收得率。
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RH设备简介
①真空室
②钢包车
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和上浮排除。
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a 气体搅拌
气体搅拌主要用氩气，故又称氩气搅拌。 向钢液吹入氩气可以用顶枪插入法，也可 以用底部透气砖法。 ➢ 实践证明，从底部通过透气砖吹入氩气， 可充分发挥其搅拌作用，氩气利用率高 ➢ 目前，大多数的吹氩搅拌均采用透气砖 底吹法。
连续加热10～15分钟后，应停止加热2～ 5分钟，以便使钢液温度上下均匀，不致 于造成渣面局部温度过高。
加热时间约为30分钟。升温速度控制在 2～4℃/min。
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✓ 由于电弧温度高，在加热过程中， 需控制电弧长度及造好发泡渣进行 埋弧加热，以防止电弧对耐火材料 产生高温侵蚀。
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➢ 化学加热是利用放热反应产生的化学热 来加热钢液的。常用的方法有硅热法， 铝热法和CO二次燃烧法。
✓ 化学加热需吹入氧气，与硅、铝、 CO反应，才能产生热量。
将精炼剂加入钢液中，可起到脱硫、脱氧，去 除夹杂物，夹杂物变性处理以及合金成分调整 的作用。
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（5）喂丝
➢ 喂丝法是将易氧化，密度小的合金元素置 于低碳钢包裹线中，通过喂丝机将其送入 钢液内部。 ✓ 喂丝法的优点： ✓ a 可防止易氧化的元素被空气和钢液面 上的顶渣氧化，准确控制合金元素添加 数量，提高和稳定合金元素的利用率；