煉鋼工藝講義2012/08/281鐵與鋼的區(qū)別煉鋼工藝流程介紹圖片賞析目錄2鐵和鋼的區(qū)別化學(xué)成分：純鐵、鋼、生鐵通常以碳含量的多少來劃分。一般含碳量0.02-2%為鋼，含碳量＞2%為生鐵，含碳量＜0.02%為純鐵。性能：鐵：硬、脆、耐磨、焊割困難、不可鍛造鋼：硬、韌、耐磨、可焊割、可鍛造、用途廣泛目前煉鐵鐵水成分：鐵：C4.1~5.0%，Si0.2~0.40%，Mn0.2~0.4%，P≤0.12%，S≤0.040%鋼的化學(xué)成分：例：HRB335C0.17~0.26%，Si0.35~0.80%，Mn1.15~1.60%，P≤0.045%，S≤045%3鋼的種類⑴根據(jù)化學(xué)成分可以分類為碳素鋼和合金鋼①碳素鋼：是鐵碳合金，其中含有少量的有害雜質(zhì)，如硫、磷等，以及脫氧需要而加入的一些硅和錳。根據(jù)碳含量不同又常把碳素鋼分為低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼。低碳鋼：含碳量小于0.25%，建筑結(jié)構(gòu)鋼多屬此類；中碳鋼：含碳量0.25-0.60%，機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼多屬此類；高碳鋼：含碳量大于0.60%，彈簧鋼、工具鋼多屬此類。②合金鋼：是含有一定量的一種或多種適量合金元素的鋼。根據(jù)所含合金元素的多少，可分為低合金鋼、中合金鋼和高合金鋼。合金鋼按鋼中主要合金元素的種類，由可分為二元、三元和多元合金鋼，例如分為錳鋼、錳釩鋼、硅錳鋼等。低合金鋼：合金元素總量小于5%；中合金剛：合金元素總量在5-10%；高合金鋼：合金元素總量大于10%。4煉鋼的方法及特點(diǎn)方法：轉(zhuǎn)爐煉鋼法、平爐煉鋼法、電弧爐煉鋼法及其他煉鋼法。轉(zhuǎn)爐煉鋼法特點(diǎn)：以熱鐵水為主要原料，以吹入氣體作氧化劑來氧化鐵中元素及雜質(zhì)，利用鐵水中C、Mn、Si、P等元素氧化是發(fā)生的化學(xué)熱及鐵水中的物理熱作為熱源，爐子可以360°旋轉(zhuǎn)。5煉鋼的基本任務(wù)煉鋼就是在給定的原料條件下，根據(jù)鋼種成分要求，冶煉出成分合格、有適當(dāng)溫度的鋼水。主要任務(wù)分為：脫碳、去除P、S及其他雜質(zhì)、去除氣體及夾雜、脫氧和合金化、保證合適的出鋼溫度。6龍鋼煉鋼廠主要工藝設(shè)備簡(jiǎn)介目前煉鋼廠正在使用的有60t頂吹轉(zhuǎn)爐4座，120t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐2座；450t、750t、1300t混鐵爐各一座；5機(jī)5流連鑄機(jī)3臺(tái)，8機(jī)8流連鑄機(jī)2臺(tái)；LF、VD精煉爐各一座。7龍鋼煉鋼工藝流程煉鋼主要工藝流程：混鐵爐->轉(zhuǎn)爐->吹氬站->LF爐->連鑄8煉鋼廠基本工藝流程圖廢鋼庫高爐散裝料倉鐵合金料倉廢鋼區(qū)配料鐵水罐地下散料料倉皮帶及爐頂料倉氧氣閥門站頂槍吹O2濺渣吹N2下料系統(tǒng)合金小車2×120t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐煙氣凈化煤氣回收系統(tǒng)渣盤鋼包旋轉(zhuǎn)溜槽煤氣柜環(huán)保公司LF精煉爐吹氬站污泥送污泥球廠混鐵爐大包回轉(zhuǎn)臺(tái)鐵水包冷床拉矯機(jī)二冷室中間包結(jié)晶器推鋼機(jī)火焰切割出坯輥道裝車9煉鋼過程五大制度裝入制度供氧制度造渣制度溫度制度終點(diǎn)控制及脫氧合金化制度10以120T轉(zhuǎn)爐為例

1、裝入制度實(shí)行分階段定量裝入，裝入量140～150t/爐，廢鋼消耗5～15t/爐。測(cè)量搶位爐次，先兌鐵（測(cè)量槍位），后加廢鋼。正常冶煉爐次，先加廢鋼，后兌鐵，加廢鋼。112、供氧制度實(shí)行恒壓變槍位操作法。①氧槍參數(shù)：五孔拉瓦爾噴頭；M＝2.0；外管φ273×13mm；中管φ219×6mm；內(nèi)管φ168×7mm；工作氧壓0.85Mpa；D喉＝38.3mm；D出＝49.8mm；噴孔傾角α＝13；供氧強(qiáng)度＝3.86m3/min·t；氧氣流量≤29500m3/h，冷卻水流量≥170t/h。②參考槍位：基本槍位：5#：1.7m、6#1.5m，最高槍位：2.0m、最低槍位：5#：1.4m、6#1.3m。③嚴(yán)禁過低氧壓操作，工作氧壓不得小于0.75MPa。④供氧時(shí)間：約13~15分鐘，在規(guī)定的裝入量供氧壓力范圍內(nèi)，如果供氧時(shí)間長(zhǎng)于規(guī)定上限或短于規(guī)定下限，生產(chǎn)組織要采取相應(yīng)措施調(diào)整。⑤為確定合適槍位，金屬液面高度應(yīng)及時(shí)測(cè)量，從爐齡第二爐起，接班后第一爐由爐長(zhǎng)組織測(cè)定爐底高度及槍位。此外每逢裝入量變化、更換新氧槍或操作異常時(shí)，都要由爐長(zhǎng)組織測(cè)定金屬液面調(diào)整槍位，并記錄在原始記錄上。⑥槍齡控制：鑄造：200爐，鍛造：400爐，控制爐次之前必須更換。123、造渣制度

⑴造渣原則：初期渣早化，過程渣化好，終渣化透。⑵造渣方式：少批量，多批次，單渣法。但在鐵水Si≥0.8%或鐵水S≥0.070%時(shí)，可采用雙渣法。⑶爐渣堿度：CaO%/SiO2%=2.8～3.5。終渣（MgO）控制，目標(biāo)值8—12%；TFe目標(biāo)控制在8—15%。⑷正常冶煉時(shí)，每班前兩爐中取一爐終渣樣，分析TFe、MgO和R，不合適時(shí)及時(shí)調(diào)整渣料。⑸雙渣操作法：當(dāng)鐵水硅≥0.8％時(shí)，吹煉至4—6分鐘，停吹，觀察爐口火焰情況，待火焰穩(wěn)定后，倒出渣量約1/3—1/2，再加入適量石灰，繼續(xù)吹煉至終點(diǎn)。134、溫度制度（過程溫度控制及終點(diǎn)溫度控制）轉(zhuǎn)爐冶煉過程，要求有一個(gè)合適的溫度，過高或過低都會(huì)產(chǎn)生不利影響。如何使轉(zhuǎn)爐冶煉過程有一個(gè)合適的溫度：①穩(wěn)定鐵水成分及入爐溫度是搞好轉(zhuǎn)爐冶煉溫度制度的基礎(chǔ)，成分及溫度波動(dòng)過大，控制溫度就很困難；②加入冷卻劑（廢鋼或礦石）是控制溫度的重要手段，因而要求合理使用冷卻劑、配料準(zhǔn)確；③造渣材料也將大量吸熱，影響冶煉過程的溫度，因而必須要有一個(gè)合理的造渣制度。④適時(shí)造渣是保證冶煉過程中溫度穩(wěn)定上升的重要條件，如果化渣過晚，將出現(xiàn)過程溫度高二終點(diǎn)溫度低的情況，從而被迫采用調(diào)溫或拉后吹的提溫措施。⑤當(dāng)溫度過低時(shí)，采用加發(fā)熱合金（如硅鐵、鋁等）調(diào)溫或延長(zhǎng)后吹，是Fe大量氧化，可以提高溫度，但這些是補(bǔ)救辦法，會(huì)增加鋼鐵料消耗，影響經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。所以爐長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)以上情況及出鋼口，鋼包等生產(chǎn)實(shí)際情況，確定合適的出鋼溫度，并且確保各鋼種氬后溫度要求。普碳鋼：連鑄第一爐氬后溫度≥1630，連澆爐次氬后溫度1590～1615。低合金鋼：連鑄第一爐氬后溫度≥1620，連澆爐次氬后溫度1580～1595。

145、終點(diǎn)控制及脫氧合金化

⑴終點(diǎn)控制：根據(jù)火焰結(jié)合供氧量來判斷吹煉終點(diǎn)，理想的終點(diǎn)控制是溫度和化學(xué)成分同步達(dá)到所煉鋼種要求，采用高拉補(bǔ)吹法進(jìn)行拉碳操作，終點(diǎn)C≥0.06%。各鋼種終點(diǎn)P≤0.020，S≤0.040%，T≤1700℃.⑵、合金加入量計(jì)算公式：（中限%—?dú)堄?）加入量=---------------------------------×1000×出鋼量（t)合金含量%×吸收率%⑶、合金加入順序：先加硅錳，再加硅鐵，最后加硅鋇。⑷、加入時(shí)機(jī)：鋼水出至1/4時(shí)開始加入，總加入時(shí)間≥1′30"。15一、混鐵爐功能：1：煉鋼與煉鐵之間的煉鋼輔助設(shè)備2：調(diào)節(jié)和均衡高爐與轉(zhuǎn)爐之間鐵水的供求，不間斷的供給轉(zhuǎn)爐需要的鐵水3：混勻鐵水成分及均勻溫度16鐵水準(zhǔn)備鐵水示意圖鐵水17二、轉(zhuǎn)爐1：功能：脫碳、升溫、去S,P、脫H,O,N去夾雜物、合金化2：頂?shù)讖?fù)吹，頂槍吹氧，底吹N23:渣料：石灰、白云石、高鎂灰、燒結(jié)礦、污泥球等，岀鋼時(shí)加入合金18主要原材料工藝技術(shù)規(guī)程

鐵水：鐵水化學(xué)成份Si≤1.25%S≤0.070%P≤0.150%;鐵水溫度≥1250℃、帶渣量≤0.5%;含氧量≥99.5%H2O≤0.5%。廢鋼：廢鋼的切割按塊度≯500×500×500mm3,最大邊長(zhǎng)≤800ｍｍ，單重≤800ｋg。回爐鋼坯、回爐鋼材邊長(zhǎng)≤1000ｍｍ。石灰：CaO≥80、SiO2≤3.5、S≤0.080、活性度≥210、生過燒活性灰≤15%19轉(zhuǎn)爐冶煉轉(zhuǎn)爐吹煉示意圖O2底吹（N2）熔池鋼水氧氣流股沖擊區(qū)

乳濁液（CO氣泡、爐渣、鐵粒）爐氣（CO+CO2）氧氣流股氧槍石灰、污泥球燒結(jié)礦、高鎂灰、白云石氧槍噴頭20鋼水包擋渣脫氧合金化底吹氬加廢鋼，兌鐵水120噸轉(zhuǎn)爐吹煉結(jié)束造渣料溫度、原材料和氧量計(jì)算并確認(rèn)鐵水、廢鋼和熔劑準(zhǔn)備底吹N2氧槍吹O2測(cè)溫取樣出鋼補(bǔ)吹調(diào)節(jié)溫度測(cè)溫槍、樣勺倒渣濺渣21煉鋼反應(yīng)1/2O2(g)=[O]1/3Fe2O3(s)=2/3Fe(l)+[O][O]+[C]→CO(g)2[O]+[Si]→(SiO2)[O]+[Mn]→(MnO)5[O]+2[P]→(P2O5)[O]+Fe(l)→(FeO)[S]+(CaO)→[O]+(CaS)與造渣劑（CaO）反應(yīng)生成渣22碳氧化特點(diǎn)

碳氧化反應(yīng)是煉鋼過程中最主要的反應(yīng)。它不僅是煉鋼的主要任務(wù)之一，而且由于脫碳反應(yīng)的產(chǎn)物-CO氣泡的排出，造成熔池的沸騰，促進(jìn)鋼渣反應(yīng)的進(jìn)行，使熔池溫度均勻并有利于排出鋼中的氣體和夾雜物。碳氧反應(yīng)具有一定的開始氧化溫度。在煉鋼過程中，當(dāng)溫度小于1400℃時(shí)，鐵液中的硅首先被氧化，同時(shí)還有部分的錳被氧化；當(dāng)溫度大于1400℃時(shí)，就開始有少量的碳被氧化生成CO，知道溫度大于1523℃時(shí)，碳才被大量氧化。（實(shí)際操作：在頂吹轉(zhuǎn)爐供氧十分充足的情況下，氧流沖擊區(qū)局部溫度較高，所以在吹煉開始也會(huì)有碳的氧化，不過是少量的、局部的）

23脫碳對(duì)煉鋼過程中的重要意義

⑴鐵液中的碳通過脫碳反應(yīng)被氧化到接近或等于出鋼時(shí)鋼液中碳的規(guī)格范圍內(nèi)。⑵在脫碳反應(yīng)過程中產(chǎn)生大量的CO氣泡，這些氣泡對(duì)金屬熔池起著攪拌作用。這些強(qiáng)烈的攪拌均勻了鋼液的成分和鋼液的溫度，改善了各種化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件，有利于煉鋼各種化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。⑶碳氧反應(yīng)所生成的CO氣泡，鋼中的氣體（H、N）很容易擴(kuò)散到這些CO氣泡中并排除到大氣中去，所以脫碳是去除鋼中氣體所必須的。⑷碳氧反應(yīng)造成金屬熔池強(qiáng)烈的循環(huán)，促進(jìn)了非金屬夾雜的碰撞，使夾雜聚集長(zhǎng)大從而提高了上浮速度，有利于非金屬夾雜物的排除。⑸碳與氧的化學(xué)反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，所以碳氧反應(yīng)為轉(zhuǎn)爐煉鋼提供了大部分熱源。綜上所述，碳氧反應(yīng)決定了轉(zhuǎn)爐煉鋼的操作是否正常、冶煉周期長(zhǎng)短、生產(chǎn)率的高低以及鋼水的質(zhì)量，所以它是轉(zhuǎn)爐煉鋼中最重要的反應(yīng)。24硅、錳氧化特點(diǎn)

硅的氧化特點(diǎn)：1、硅于氧的親和力很強(qiáng)，特別是在低溫下，所以硅在任何煉鋼法中都是在熔煉的最初階段被氧化。2、硅的氧化反應(yīng)是十分完全、徹底的，最后殘留在鋼液中的硅很少。3、硅反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，因此，硅元素是轉(zhuǎn)爐吹煉過程中重要的發(fā)熱元素。錳的氧化特點(diǎn)：1、在低溫下，錳對(duì)氧的親和力僅次于硅而大于碳，所以低溫有利于錳的氧化，在冶煉初期錳便開始大量氧化。2、隨著熔池溫度的上升，錳與氧的親和力下降，而碳與氧的親和力上升，在溫度大于1400℃時(shí)，碳氧親和力超過錳氧的親和力，從而碳的氧化代替了錳的進(jìn)一步氧化，因而冶煉前期錳不像硅那樣快的被氧化完。3、MnO是堿性氧化物，與渣中酸性氧化物結(jié)合的能力比較小，因此渣中大部分的（MnO）呈自由狀態(tài)。因此在吹煉過程中，由于溫度上升及強(qiáng)烈的脫碳反應(yīng)，可使部分MnO還原，鋼中的Mn有所提高。最后隨著脫碳反應(yīng)的減弱，Mn又有所下降。25三、鋼水精煉吹氬的作用均勻鋼水成分均勻鋼水溫度排除夾雜物及有害氣體26鋼水精煉鋼包吹氬鋼包底吹氬27鋼水精煉鋼包喂線鋁線包芯線（碳線、硅鈣線等）鋼水

根據(jù)鋼種要求，采用不同的喂線工藝。Ar28四、LF爐1：功能：電弧加熱，造高堿度還原渣、脫氧脫硫，精確調(diào)整成分，轉(zhuǎn)爐與連鑄的緩沖器2：加入石灰、精煉渣、螢石造渣3：缺點(diǎn)：增碳、增硅、回磷、增氮29LF爐工藝描述鋼液經(jīng)過LF爐電弧加熱獲得新的熱能，這不但能使鋼包精煉時(shí)可補(bǔ)加合金和調(diào)整成分，也可補(bǔ)加渣料，便于鋼液深脫硫和脫氧。通過裝在鋼包底部的透氣磚向鋼液中吹氬，鋼液獲得一定的攪拌動(dòng)能，因此鋼包爐可以完成以下精煉任務(wù)：a、調(diào)整鋼液溫度和均勻鋼液成分；b、脫氧、脫硫；c、去除鋼液中夾雜物提高鋼水純凈度；d、控制夾雜物形態(tài)。而且使連鑄要求的鋼液開澆溫度得到保證，有利于鑄坯質(zhì)量的提高。30LF工藝流程圖鋼水包鋼水包座入臺(tái)車鋼水包到達(dá)處理位LF處理調(diào)整處理處理結(jié)束電極準(zhǔn)備設(shè)備準(zhǔn)備通電準(zhǔn)備冷卻水準(zhǔn)備合金及輔料準(zhǔn)備液壓準(zhǔn)備測(cè)溫取樣供電操作造渣操作吹氬操作合金調(diào)整溫度調(diào)整測(cè)渣厚吹氬操作爐蓋下降溫度微調(diào)喂絲操作爐蓋上升臺(tái)車開出加覆蓋劑吊鋼包31五、連鑄機(jī)功能：將液態(tài)鋼水澆鑄變成合格的鑄坯連鑄工藝：1.連鑄機(jī)主要技術(shù)參數(shù)及技術(shù)要求2.澆鑄溫度控制3.拉速控制4.冷卻控制5.液面控制6.連鑄新技術(shù)、新措施321、連鑄機(jī)主要技術(shù)參數(shù)及技術(shù)要求生產(chǎn)工藝流程:大包——中間包——結(jié)晶器——二冷段——拉矯機(jī)——切割機(jī)——輥道輸送——移鋼機(jī)——冷床——碼垛(熱送)——精整——裝車外運(yùn)主要技術(shù)參數(shù):機(jī)型：弧型方坯連鑄機(jī)鑄機(jī)半徑：R10/20m流數(shù)：8流流間距:1250mm澆注斷面：150×150mm165×165mm200×200mmФ210mm定尺：6~12.0m澆注方式：定徑水口+塞棒控制+浸入式水口全保護(hù)澆注澆鑄鋼種：普碳鋼、低合金鋼﹑優(yōu)質(zhì)碳結(jié)鋼﹑彈簧鋼等工作拉速:1.6~3.2m/min332、澆注溫度控制

連鑄鋼水工藝要求是，保證澆鑄性能的前提下具有較低的過熱度。出鋼溫度是控制連鑄澆鑄溫度的基礎(chǔ)與保證，所以應(yīng)提高出鋼溫度的命中率。連鑄鋼水保溫的方法有以下幾種辦法：加入保溫劑：在鋼包和中包鋼水表面覆蓋保溫劑。中間包使用保護(hù)渣可防止鋼液的輻射散熱、降低溫降遮度以及防止鋼液二次氧化。吸收鋼水中上浮的非金屬夾雜物。鋼包和中包加蓋鋼包、中包加砌絕熱層，減少包襯散熱損失。。加快鋼包周轉(zhuǎn)及包襯高溫烘烤，實(shí)現(xiàn)紅包出鋼鋼包吹A(chǔ)r攪拌調(diào)溫343.拉速控制

拉速單位是m/min。拉速是連鑄工藝的重要參數(shù)。正確的拉速控制目的是：a、保證澆注順利，力求事故率最低；b、充分發(fā)揮連鑄機(jī)生產(chǎn)能力；c、改善鑄坯質(zhì)量。最大拉速受到以下環(huán)節(jié)的限制：a、受連鑄機(jī)冶金長(zhǎng)度的限制；b、受矯直時(shí)，鑄坯兩相區(qū)凝固面變形率的限制；c、受結(jié)晶器出口處坯殼厚度的限制。拉速是影響凝固系數(shù)的最大影響因素。拉速是影響鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的關(guān)鍵因素。現(xiàn)代鑄機(jī)生產(chǎn)要求恒溫恒拉速354.冷卻控制冷卻的控制分為一次冷卻（即結(jié)晶器冷卻）和二次冷卻。（1）一次冷卻（結(jié)晶器冷卻）結(jié)晶器是初生坯殼形成及成長(zhǎng)的地方。鑄坯拉裂以及漏鋼事故常發(fā)生于結(jié)晶器出口，因此，對(duì)結(jié)晶器冷卻控制非常重要。結(jié)晶器冷卻要求：A、結(jié)晶器需要有一定長(zhǎng)度以保證出結(jié)晶器坯殼有足夠的厚度。B、保證結(jié)晶器冷卻盡可能均勻。從而有利于坯殼厚度的均勻性。C、改善結(jié)晶器內(nèi)坯殼的傳熱條件。欲達(dá)到上述要求，必須有合適的結(jié)晶器設(shè)計(jì)和參數(shù)的選擇以及安裝和制作，還必須對(duì)澆注工藝如拉速、保護(hù)渣等進(jìn)行合理控制與使用。36（2）二次冷卻鑄坯二次冷卻是帶液芯的鑄坯從結(jié)晶器出口進(jìn)入二次冷卻區(qū)，進(jìn)行噴水或氣、水霧化冷卻及空冷散熱，但是冷卻強(qiáng)度必須要適宜，使鑄坯進(jìn)一步冷卻，完成鑄坯“完全凝固”的冷卻過程，為避免或減輕鑄坯的各種缺陷，如裂紋、縮孔，偏析等。因此鑄坯在二冷區(qū)冷卻要求如下：a、單位距離內(nèi)坯殼表面溫降值受到限制：b、坯表面溫度分布均勻，c、坯表面溫度回升的限制。d、對(duì)完全凝固矯直的連鑄機(jī)。鑄坯必須在矯直前完全凝固。