1、2022年9月18日2鋼鐵生產(chǎn)主流程2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2.2 廢鋼電爐煉鋼流程2.3 鋼的爐外精煉2.4 鋼的連續(xù)澆鑄2.5 長型材加工2.6 扁平材加工2.7 鋼材的深加工2.8 物流和總圖運輸2022年9月18日2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程鐵礦石還原劑(焦炭、煤)熔劑(石灰石、白云石)燃燒或電熱直接還原爐高爐熔融還原爐鐵水海綿鐵轉(zhuǎn)爐電爐鋼 水爐外精煉連鑄或模鑄鋼坯或鋼錠軋 機成品鋼材2022年9月18日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 目前，鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的主要生產(chǎn)流程還是 傳統(tǒng)流程：采礦 選礦 鐵礦石 原料預(yù)處理 高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼 爐外精煉 連續(xù)鑄鋼 軋鋼 成品鋼材 短流程Min

2、i-Mill：海綿鐵或廢鋼 電爐煉鋼 爐外精煉 連續(xù)鑄鋼 軋鋼 成品鋼材2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2.1.1 高爐煉鐵用原料、燃料原料是高爐冶煉的基礎(chǔ)?！?精料”是高爐穩(wěn)定、順行、優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)、長壽的主要條件。因此在高爐煉鐵生產(chǎn)中，要求盡可能精的原料。高爐煉鐵原料：鐵礦石、燃料和熔劑鐵礦石：天然富礦，人造富礦(1.62.0 t/THM)燃料：焦炭，噴吹燃料(如煤粉)(0.40.6 t/THM)熔劑：石灰石，白云石(0.20.4 t/THM)2

3、.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.1 高爐煉鐵用原料、燃料(1) 鐵礦石 能從中提取鐵或鐵的化合物的礦物。富鐵礦：可直接冶煉的，如: 含鐵50%的天然(富)鐵礦。貧鐵礦：品位太低，需經(jīng)選礦加工富集的鐵礦石。鐵精礦：經(jīng)選礦加工處理后獲得的高品位鐵礦石，通常為粉礦，粒度200目左右。脈石：礦中沒有利用價值的礦物，通常在礦石處理過程被廢棄。我國鐵礦石資源特點：分布“ 廣”、品位“ 貧”、成分“ 雜”2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2.1.1 高爐煉鐵用原料、燃料鐵礦石分類及特征：赤鐵礦：Fe2O3，理論含鐵量70%、含氧30%，暗紅

4、色，還原性好，含P、S、As少。又稱為紅礦。磁鐵礦：Fe3O4，理論含鐵量72.4%、含氧27.6%，灰色或黑灰色結(jié)構(gòu)致密，堅硬有磁性，還原性差，含P、S較高，如我國海南島、內(nèi)蒙古白云鄂博礦。褐鐵礦：mFe2O3nH2O，理論含鐵量5566%，暗褐色或黑色，結(jié)構(gòu)疏松，還原性好。我國這種礦石不多。菱鐵礦：FeCO3，含鐵48.2%，灰色或黃褐色，焙燒后含鐵量提高，變得多孔，還原性好。2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.1 高爐煉鐵用原料、燃料高爐煉鐵對鐵礦石要求：品位高： 即鐵礦石含鐵量高脈石成分少，且以堿性為主： CaO、MgO多較好有害雜質(zhì)少，有益元素適中： 特別S、P少

5、還原性好： 易還原高溫冶金性能好強度高、粒度均勻化學(xué)成分穩(wěn)定2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.1 高爐煉鐵用原料、燃料人造富礦：燒結(jié)礦球團礦燒結(jié)礦：鐵礦粉(精礦粉、富礦粉、含鐵粉塵和煙塵)。加入適量的燃料和熔劑燒結(jié)成塊礦。優(yōu)點：可利用粉礦，擴大礦源，冶金性能好球團礦：把潤濕的精礦粉和少量添加劑混合，在造球機中滾成815mm的圓球，再經(jīng)過干燥和焙燒，使生球固結(jié)，成為適合高爐使用的含鐵原料。2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.1 高爐煉鐵用原料、燃料(2) 燃料：燃料燃燒給高爐煉鐵提供熱量和還原劑焦炭：高爐消耗的熱量7080%來自焦炭作用：發(fā)熱劑、還原劑、

6、料柱骨架對焦炭質(zhì)量要求：灰分低，S、P雜質(zhì)少，強度高、粒度均勻、粉末少，成分穩(wěn)定，揮發(fā)分適當(dāng)。噴吹燃料(風(fēng)口)：煤粉、重油、天然氣目的：代替焦炭(代替部分焦炭提供熱能和化學(xué)能)對煤粉要求：灰分含量低、固定碳高、含硫低、可磨性好、粒度細、燃燒性好、爆炸性弱。2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程煉焦工藝流程： 煤洗煤配煤煉焦熄焦焦炭高爐2022年9月18日2.1.1 高爐煉鐵用原料、燃料(3) 熔劑目的： 形成低熔點的化合物，并能達到完全熔化，且具有良好的流動性，使渣鐵容易分離，并有利于脫硫。熔劑種類：堿性熔劑：石灰石、石灰、白云石(酸性熔劑：石英、硅石)對

7、堿性熔劑要求： 有效成分含量高。堿性氧化物含量高，酸性氧化物含量低；S、P含量低；粒度均勻，強度好，粉末少。2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.2 鐵礦粉造塊(1) 粉礦造塊的意義我國的鐵礦大部分是貧礦，必須經(jīng)過選礦與造塊之后才能入高爐。富礦越來越少，不得不大量利用貧礦。富礦開采過程產(chǎn)生大量粉礦，粉礦不能直接入高爐冶煉。充分利用工業(yè)廢品，如：高爐爐塵、軋鋼鐵皮、均熱爐爐渣等。改善和控制含鐵原料的冶金性能。2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.2 鐵礦粉造塊造塊方法：燒結(jié)法和球團法 配加熔劑，去除有害雜質(zhì)。人造富礦或熟料：粉礦經(jīng)造塊后獲得的燒結(jié)礦和球團礦(冶

8、金性能高于天然富塊礦)統(tǒng)稱人造富礦或熟料。我國鞍鋼、首鋼、本鋼 95%。2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.2 鐵礦粉造塊(2) 燒結(jié)礦生產(chǎn) 將礦粉(富礦粉或精礦粉)、燃料(焦末或無煙煤)、熔劑(石灰粉、石灰石粉、白云石粉等)按一定比例混合，然后放在燒結(jié)機上點火進行燒結(jié)，利用其中燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量，使局部生成液相，將礦粉粘結(jié)在一起，形成堅實而多孔的燒結(jié)礦。燒結(jié)工藝流程：原料準備配料混合鋪底料布料點火燒結(jié)冷卻破碎篩分成品燒結(jié)礦高爐2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2022年9月18日2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程鋼鐵廠燒結(jié)工藝流程2022年9月18日2.1.2

9、鐵礦粉造塊(2) 燒結(jié)礦生產(chǎn)抽風(fēng)燒結(jié)設(shè)備及產(chǎn)品：燒結(jié)機本體：布料設(shè)備、點火器和抽風(fēng)除塵系統(tǒng)組成有效抽風(fēng)面積 = 臺車有效長度 寬度料層厚度：300 400 mm，目前最高已達 700 mm點火溫度：1050 1300，時間0.5 2.0 min抽風(fēng)負壓：900 1200 mmH2O柱能耗：64.3 kg標(biāo)準煤 t燒結(jié)礦還原性：目前低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)的鐵酸鈣型燒結(jié)礦，還原性好，強度也較高。堿度：自熔性:1.01.4；熔劑性:1.4；高堿度:1.8 2.52.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.2 鐵礦粉造塊(3) 球團礦生產(chǎn) 將精礦粉、熔劑和少量粘結(jié)劑，在造球機中滾成直徑815mm的生

10、球，然后干燥、焙燒固結(jié)成型，成為具有良好冶金性能的含鐵原料。發(fā)展球團礦原因：過細精礦粉不易燒結(jié)易于成球；球團礦粒度均勻、微氣孔多、還原性好、強度高、易于貯存(冶金性能好)；可生產(chǎn)氧化球團、預(yù)還原球團、金屬化球團等。2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程球團礦生產(chǎn)工藝流程2022年9月18日2.1.3 高爐煉鐵原理及工藝高爐煉鐵是現(xiàn)代鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的重要部門：高爐冶煉產(chǎn)品 生鐵或鐵水是煉鋼的原料；高爐產(chǎn)生的大量煤氣是重要的二次能源；高爐是原材料和能量的巨大消耗者：能耗占1/31/2，消耗焦炭80%。高爐本體及附屬系統(tǒng)：高爐本體、

11、供料系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)、煤氣凈化除塵系統(tǒng)、燃料噴吹系統(tǒng)和渣鐵處理系統(tǒng)等2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程高爐生產(chǎn)工藝流程2022年9月18日2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2022年9月18日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2022年9月18日2.1.3 高爐煉鐵原理及工藝(1) 高爐冶煉過程及其特點高爐冶煉特點：逆流反應(yīng)器：在逆流(爐料下降及煤氣上升)過程中，完成復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)；“ 黑箱”過程：在投入(裝料)及產(chǎn)出(鐵、渣、煤氣)之外，無法直接觀察爐內(nèi)反應(yīng)過程；生產(chǎn)過程的連續(xù)性：維持高爐順行(保證煤氣流

12、合理分布及爐料均勻下降)是冶煉過程的關(guān)鍵。(熱效率高，生產(chǎn)能力大；機械化和自動化水平較高)2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.3 高爐煉鐵原理及工藝(1) 高爐冶煉過程及其特點高爐冶煉三大過程：還原過程： 實現(xiàn)礦石中金屬元素(主要是Fe)和氧元素的化學(xué)分離；造渣過程： 實現(xiàn)已還原的金屬與脈石的熔融態(tài)機械分離；傳熱及渣鐵反應(yīng)過程： 實現(xiàn)成分及溫度均合格的液態(tài)鐵水。2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.3 高爐煉鐵原理及工藝(2) 高爐冶煉過程主要反應(yīng)燃燒反應(yīng)：風(fēng)口回旋區(qū)(燃燒帶)作用：提供熱源；提供還原劑CO；提供爐料下降的空間。燃燒帶：風(fēng)口前碳被氧化而氣化

13、的區(qū)域, 又叫風(fēng)口回旋(循環(huán))區(qū)。它是高爐內(nèi)唯一的氧化區(qū)域, 又稱氧化帶。 焦炭75%以上C到達風(fēng)口前燃燒，其它參與還原、氣化、滲C。風(fēng)口區(qū)為高溫、過剩C, 離開燃燒帶的碳氧化物全為CO !2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.3 高爐煉鐵原理及工藝(2) 高爐冶煉過程主要反應(yīng)燃燒反應(yīng)：風(fēng)口回旋區(qū)(燃燒帶)燃燒反應(yīng)及其產(chǎn)物：C + O2 = CO2 + 33388 kJ/kgC(7980kcal)，完全燃燒；C+1/2O2=CO+9791kJ/kgC(2340kcal),不完全燃燒, C過剩O不足；CO2+C=2CO13806kJ/kgC(3300kcal), 碳氣化反應(yīng)(強

14、烈吸熱)。C + H2O = H2 + CO 6911 kJ/kgH2O最終燃燒產(chǎn)物：CO，H2，N22.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.3 高爐煉鐵原理及工藝(2) 高爐冶煉過程主要反應(yīng)鐵氧化物還原反應(yīng)：間接還原：逐級還原性：3Fe2O3 + CO(H2) = 2Fe3O4 + CO2(H2O) Fe3O4 + CO(H2) = 3FeO + CO2(H2O)FeO + CO(H2) = Fe + CO2(H2O) 放熱反應(yīng)！直接還原：FeO+C = Fe+COQ高溫區(qū)強烈吸熱反應(yīng)！ ( CO2 + C =2CO ) ( FeO + CO=Fe+CO2 )2.1 高爐煉鐵

15、轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.3 高爐煉鐵原理及工藝(2) 高爐冶煉過程主要反應(yīng)非鐵氧化物還原反應(yīng)：全部直接還原：全部吸熱Si的還原： SiO2 + 2C = Si + 2CO QMn的還原： (MnO) + C = Mn + CO QP的還原：2Ca3(PO4)2+3SiO2+10C=3Ca2SiO4+4P+10CO Ti還原： TiO2 + 2C = Ti + 2CO QV的還原：V2O5 + 5C = 2V + 5CO Q2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.3 高爐煉鐵原理及工藝(2) 高爐冶煉過程主要反應(yīng)脫硫反應(yīng)：FeS+(CaO)+C = (CaS)+F

16、e+CO 4660kJ/kgS有利于脫硫的因素：溫度：T，爐渣脫硫能力爐渣堿度：R, 即爐渣內(nèi)堿性氧化物量, 有利于脫硫氣氛影響(還原)：還原性氣氛，渣中(FeO) LS 提高鐵水中S的活度系數(shù) fS：鐵水中C、Si、P LS2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.3 高爐煉鐵原理及工藝(2) 高爐冶煉過程主要反應(yīng)滲碳反應(yīng)與鐵水形成：液鐵滲碳：3Fe液 + C焦 = Fe3C液固液反應(yīng)，滲碳速度快，滲碳量大，可達終點C水平3.04.5%。鐵水形成：滲碳、合金元素還原溶入，熔點下降，成液態(tài)。2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.3 高爐煉鐵原理及工藝(3) 高爐

17、造渣過程“ 三分煉鐵，七分煉渣” 固相反應(yīng)和礦石軟化：初渣的形成：熔融狀態(tài)，流動性差，F(xiàn)eO 1030%。中間渣：滴落下降過程中的成分、溫度都不斷變化的爐渣。終渣：渣、鐵口定期排出的爐渣。FeO最低0.5%。2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.4 高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)質(zhì)量指標(biāo)：生鐵合格率：生鐵化學(xué)成分符合國家標(biāo)準的總量占生鐵總產(chǎn)量的百分數(shù)。它是衡量生鐵質(zhì)量的指標(biāo)。V = 生鐵日產(chǎn)量(P) 有效容積(Vu)，t/m3d產(chǎn)量指標(biāo)：高爐有效容積利用系數(shù)(V)：指每m3高爐有效容積，每晝夜生產(chǎn)的合格生鐵量。休風(fēng)率：高爐休風(fēng)時間(不包括計劃大、中、小修)占日歷工作時間的百分數(shù)。2

18、.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.4 高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)能源指標(biāo)：焦比K：每煉一噸生鐵消耗的干焦炭量，單位kg/tFe煤(油)比：每煉一噸生鐵所噴吹的煤粉(重油)量，單位kg/tFe煤粉(重油)置換比：噴吹1kg煤粉(重油)所能代替的焦炭kg數(shù)燃料比：生產(chǎn)一噸生鐵消耗的燃料總量，即等于焦比+煤比+油比綜合焦比：焦比 + 煤比煤粉置換比+油比重油置換比2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.4 高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)強化指標(biāo)：冶煉強度I：每立方米高爐有效容積，每晝夜燃燒的焦炭量，t/m3dV = I K經(jīng)濟指標(biāo)：生鐵成本：生產(chǎn)每噸合格生鐵所需原料、燃料

19、、材料、動力、人工等一切費用的總和，元/tFe爐齡(高爐一代壽命)：從高爐點火到停爐大修之間實際運行的時間或單位m3有效容積生產(chǎn)的生鐵總產(chǎn)量2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日高爐煉鐵設(shè)備高爐煉鐵新技術(shù)(1)強化用氧(2)噴吹燃料(3)環(huán)境保護和熱能利用非高爐煉鐵2022年9月18日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 高爐煉鐵設(shè)備2022年9月18日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 高爐煉鐵設(shè)備2022年9月18日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 高爐煉鐵設(shè)備2022年9月18日第一次課程作業(yè)1.冶金的基本概念,鋼與鐵的主要區(qū)別?2.一般工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)流程圖;鋼材料生產(chǎn)與國民經(jīng)濟的關(guān)系3.煉

20、鐵生產(chǎn)用的原料、燃料,生鐵主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)?4.高爐煉鐵的特點及主要化學(xué)反應(yīng)5.某高爐容積2000m3，年產(chǎn)150萬噸煉鋼生鐵，消耗60萬噸焦炭，每噸生鐵噴吹煤粉150kg，置換比為0.9，計算高爐有效容積利用系數(shù)、焦比、燃料比、綜合焦比及冶煉強度各為多少？2022年9月18日2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2.1.5 轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)轉(zhuǎn)爐裝鐵水轉(zhuǎn)爐爐體2022年9月18日2.1.5 轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)(1) 煉鋼用原材料主原料(鋼鐵料)：生鐵：鐵水、冷生鐵廢鋼：本廠、外購輔原料：造渣劑：石灰、石灰石、螢石、白云石、合成渣料冷卻劑(氧化劑)：鐵礦石、氧化鐵皮、球團、燒結(jié)礦脫氧劑(合金料)：FeSi、MnFe

21、、Al合金等2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.5 轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)(2) 煉鋼基本原理 煉鋼基本任務(wù)四脫(C、P、S、O)、二去(氣、夾)、升溫、合金化脫C：(區(qū)分鋼鐵)，C ，硬度、強度、脆性 脫S、P：有害元素，S熱脆，P冷脆脫O：鋼中氧含量過多變脆去氣、夾雜：氣(H、N)，非金屬夾雜(氧、硫、氮、硫、磷化合物)升溫、合金化完成任務(wù)措施：供氧、造渣、升溫、加脫氧劑、加合金料2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.5 轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)(2) 煉鋼基本原理 煉鋼爐渣爐渣作用：控制氧化還原過程輸送氧吸收夾雜，防止吸氣其它作用：不利：侵蝕爐襯、降低爐襯壽命 降低金屬回

22、收率：煉鋼渣 (FeO) 20 %2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.5 轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)爐渣來源：雜質(zhì)氧化爐襯侵蝕造渣材料、脈石廢鋼帶入泥沙爐渣組成： 氧化物、硫化物、氟化物基本體系：CaO SiO2 FeO堿性渣(堿度CaO/SiO2=2.54.0)、酸性渣氧化性渣(FeO高)、還原性渣2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.5 轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)煉鋼爐渣性質(zhì)：堿度： CaO/SiO2 氧化性：爐渣向金屬熔池傳氧的能力O = O渣，平 O實O 0，氧化渣；O 1530， C Si Mn P Fe1530 t 1400， Si C V Mn P Fet 1400，

23、Si V Mn C P Fe2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.5 轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn) 煉鋼過程中元素的氧化與還原Fe的氧化：煉鋼初期直接氧化：O2 + 2Fe = 2(FeO)間接氧化：O + Fe = (FeO)傳 氧：爐渣 (FeO) 金屬液Si的氧化與還原： 煉鋼前期全部氧化、強烈放熱Si + O2 = (SiO2)直接氧化(氧流直接吹入金屬熔池)Si+2(FeO) = (SiO2)+2Fe間接氧化(渣金界面)成渣：(SiO2) + 2(FeO) = (2FeOSiO2)(2FeOSiO2) + 2(CaO) = (2CaOSiO2) + 2(FeO)2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐

24、煉鋼流程2022年9月18日Mn的氧化：冶煉前期大量氧化，但氧化程度比Si低間接氧化： Mn+(FeO) = (MnO)+Fe主要反應(yīng)脫碳反應(yīng)：作用：a.將碳氧化脫除到所煉鋼種要求；b.產(chǎn)生沸騰 增強攪拌，增大反應(yīng)接觸面，加速傳質(zhì)傳熱，改善動力學(xué)條件，均勻溫度、成分，有利于氣體夾雜物的排除；c.CO通過渣層產(chǎn)生氣渣金屬三相乳化液。形式：a.C+1/2O2 = COb.C+(FeO) = Fe+COc.C+O = CO (主要反應(yīng))2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程一定T、P下，碳氧濃度積m為Const.C%O% = m = Cp.139 圖812022年9月18日 煉鋼過程中元素的氧化與還原脫磷反應(yīng)

25、：P害處：a.冷脆；b.偏析度大。P越低越好，鋼 P 0.04%，高爐不能脫P，煉鋼造渣目的之一是脫P。脫P地點：爐渣 金屬界面：加石灰2P+5(FeO)+4(CaO) = (4CaOP2O5)+5Fe脫P有利條件： a.提高爐渣堿度：(CaO) b.提高爐渣氧化性： (FeO) c.較低熔池溫度：脫磷為放熱反應(yīng) d.加大渣量：降低渣中(P2O5)濃度2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日 煉鋼過程中元素的氧化與還原脫硫反應(yīng)：煉鋼脫硫能力、成本高，不宜提倡S害處： 鋼中FeS：無限溶于液體鐵中，幾乎不溶于固態(tài)鐵中。降溫時，F(xiàn)eS與Fe形成低熔點(985)共晶體，軋制時，形成晶界“ 偏

26、析” 熱脆脫S反應(yīng)：爐渣脫硫總反應(yīng)式：FeS + (CaO) = (CaS) + (FeO)脫S有利條件： a.提高堿度： 但需保證爐渣具有良好的流動性 b.高溫：脫硫為吸熱反應(yīng) c.低(FeO)并加速化渣 d.大渣量：大渣量或多次放渣造新渣，稀釋(CaS)濃度煉鋼脫硫不利方面：增加煉鋼時間，降低生產(chǎn)率；消耗熱量；降低金屬回收率。2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日(2) 煉鋼基本原理 脫氧和合金化脫氧：脫氧目的：氧害處：a.破壞鋼錠合理結(jié)構(gòu)；b.降低鋼的機械性能(液、固態(tài)溶解度差)；c.加強熱脆傾向。脫氧方法：沉淀脫氧、擴散脫氧、真空脫氧 脫氧劑：硅鐵、錳鐵、鋁及硅鈣等復(fù)合脫氧劑

27、(沉淀)合金化：加入某一種或幾種合金元素，使其在鋼中的含量達到成品鋼的規(guī)格的操作過程。與脫氧同時進行。 不氧化元素：Ni、Mo、Cu，裝料時加入 弱氧化元素：W、Cr、Mn，以鐵合金加入爐內(nèi)或鋼包 易氧化元素：Al、Ti、Si、B、V、Nb，脫氧好后加入2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.5 轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)(3) 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼特點生產(chǎn)率高：原料適應(yīng)性強：冶煉的鋼質(zhì)量好、品種多：基建投資少，建設(shè)速度快；熱效率高，成本低；利于自動化生產(chǎn)和開展綜合利用。不足之處：金屬損失大；氧利用率不高；脫S、P能力不強LD -Linz and Donawitz2.1 高爐煉

28、鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2022年9月18日2022年9月18日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2022年9月18日2022年9月18日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2022年9月18日2.1.5 轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)(3) 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐車間設(shè)備及布置頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼車間：包括原料系統(tǒng)；加料、冶煉和澆注系統(tǒng)；鋼錠模準備系統(tǒng)；此外還包括爐渣處理、除塵、動力系統(tǒng)等。 a.原料跨：主要組織鐵水和廢鋼的供應(yīng) b.轉(zhuǎn)爐跨：布置轉(zhuǎn)爐及其傾動機構(gòu)、氧槍及副槍等 c.澆注跨：將鋼水通過鋼錠模車或連鑄機，澆注成鋼錠或鋼坯2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月

29、18日2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼主體設(shè)備及氧槍2022年9月18日原料供應(yīng)設(shè)備鐵水供應(yīng)設(shè)備：供應(yīng)充足及時，鐵水成分均勻、溫度穩(wěn)定，稱量準確鐵水供應(yīng)方式： a.BF 鐵水罐車 混鐵爐 鐵水罐 稱量 轉(zhuǎn)爐 b.BF 鐵水罐車 鐵水罐 稱量 轉(zhuǎn)爐 c.BF 混鐵車 鐵水罐 稱量 轉(zhuǎn)爐廢鋼供應(yīng)設(shè)備：散狀料供應(yīng)設(shè)備：鐵合金供應(yīng)設(shè)備：2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日轉(zhuǎn)爐主體設(shè)備爐體設(shè)備：轉(zhuǎn)爐爐體、爐體支撐裝置、傾動裝置爐體支撐系統(tǒng)：傾動機構(gòu)：氧槍及升降裝置、副槍裝置氧槍及升降、換槍裝置： 拉瓦

30、爾形，35孔噴頭(紫銅)副槍裝置：快速、間斷檢測吹煉過程中熔池溫度、碳、氧含量信息，取樣煙氣凈化處理設(shè)備煤氣處理：燃燒法、未燃法2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日2.1.5 轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)(3) 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的供氧特征硬吹：槍位較低或較高氧壓(氧流對液面有較高沖擊力，金屬液被沖成一深坑)，氧流沖擊面積較小。 特點：金屬液強烈循環(huán)，提高脫碳速度，渣中FeO含量低，不利化渣。軟吹：槍位較高或較低氧壓，沖擊面積大： 特點：熔池攪拌較弱，脫碳速度較低，渣中FeO含量高，有利化渣。所以前期槍位較高。2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日(3) 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼 氧

31、氣頂吹轉(zhuǎn)爐的操作過程a.補爐、裝料：先裝廢鋼，再裝鐵水b.吹煉：吹O2，加一批渣料。吹煉過程分三期：初期：Si、Mn氧化期(23min)，F(xiàn)e氧化、P氧化中期：C氧化期，溫度FeO，爐渣起泡。加二批渣料后期：Fe取代C被氧化，渣中FeO，鋼液中O濃度當(dāng)判斷達到終點T和C時，提升氧槍，停止供氧c.出鋼：成分、溫度合格時，搖爐出鋼(預(yù)脫氧)，倒渣轉(zhuǎn)爐吹煉周期3045 min，吹煉時間1520 min 。2.1 高爐煉鐵轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2022年9月18日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2022年9月18日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2022年9月18日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2022年9月18日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2022年9月18日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐計算機控制靜態(tài)控制：按物料、熱平衡計算鐵水、廢鋼、造渣材料加