6 炼钢的基本原理.docx
- 文档编号:30455996
- 上传时间:2023-08-15
- 格式:DOCX
- 页数:82
- 大小:460.56KB
6 炼钢的基本原理.docx
《6 炼钢的基本原理.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《6 炼钢的基本原理.docx(82页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
6炼钢的基本原理
6炼钢的基本原理
6.1炼钢熔渣
6.1.1炼钢熔渣的来源和组成
6.1.1.1炼钢熔渣的来源
熔渣又叫炉渣,炼钢炉渣的主要来源有:
(1)含铁原料中的部分元素如Si、Mn、P、Fe等氧化生成的氧化物,如SiO2、MnO、P2O5、FeO等;
(2)加入的氧化剂和造渣材料等,如铁矿、烧结矿、石灰、萤石和氧化铁皮等;
(3)被侵蚀的炉衬耐火材料;
(4)各种原材料带入的泥沙和铁锈等。
6.1.1.2熔渣的组成
化学分析表明,炼钢炉渣的主要成分是:
CaO、SiO2、MnO、MgO、FeO、Fe2O3、Al2O3、P2O5、CaS等,这些物质在渣中以多种形式存在,除了上面所说的简单分子化合物外,还能形成复杂的复合化合物,如2FeO·SiO2、2CaO·SiO2、4CaO·P2O5等。
6.1.2炼钢熔渣的作用
炼钢过程中熔渣的主要作用可归纳为如下几点:
(1)通过调整熔渣成分来氧化或还原钢液并去除钢中的有害元素如S、P、O等;
(2)覆盖钢液,减少散热和防止吸收H、N等气体;
(3)吸收钢液中的非金属夹杂物;
(4)防止炉衬过分侵蚀。
由此可以看出要想炼好钢,必须造好渣,炼钢就是炼渣。
6.1.3熔渣的化学性质
熔渣的化学性质主要指熔渣的碱度、氧化性和还原性。
为了准确描述反应物和产物所处的环境,规定用“[]”表示物质在金属液中,“()”表示在渣液中,“{}”表示在气相中。
6.1.3.1熔渣的碱度
炉渣中常见的氧化物按期化学性质有酸性、中性和碱性之分,酸性氧化物酸性由强到弱的顺序是SiO2、P2O5,中性氧化物是Al2O3、Fe2O3、Cr2O3,碱性氧化物碱性由弱到强的顺序是FeO、MnO、MgO、CaO。
碱度是指熔渣中的碱性组元量之总和与酸性组元量之总和的比值,用“B”来表示。
碱度是判断熔渣碱性强弱的指标,是影响渣、钢反应的重要因素。
由于熔渣中的CaO和SiO2的数量最多,约为渣量的60%以上,所以通常炉渣碱度表示为:
B=
若渣中含磷量较高,则表示为:
B=
6.1.3.2熔渣的氧化性
炉渣的氧化性是指熔渣氧化金属熔池中杂质元素的能力。
FeO能同时存在于炉渣和钢液中,并在渣—钢之间建立一种平衡(FeO)=[FeO],所以认为渣中的氧通过FeO传递到钢液中。
(FeO)=[FeO]
LO=
在一定温度下L0唯一常数,称为氧在熔渣和金属液中的分配系数。
因此渣中FeO的含量可代表炉渣所具备的氧化能力的大小,渣中FeO的含量越高,炉渣氧化性越强。
另外,炉渣碱度对炉渣的氧化性影响也很大,当渣中FeO的含量相同时,炉渣碱度等于约等于2时,炉渣氧化性最强。
渣中FeO的含量多少对造渣过程影响也很大。
渣中FeO的含量过低过低时,造渣困难,炉渣的反应能力低。
渣中FeO的含量过高时,转炉易造成喷溅,增加金属损失和炉衬侵蚀。
因此,渣中氧化铁的含量应适当,在转炉冶炼过程中,一般控制在10~20%。
6.1.3.3熔渣的还原性
熔渣的还原性与氧化性是炉渣同一种化学性质的两种不同说法,即炉渣从金属熔池中夺取氧的能力。
在碱性电弧炉还原期操作中,要求炉渣具有高碱度、低氧化铁、好的流动性,以达到钢液脱氧、脱硫和减少合金元素烧损的目的。
炉外精炼造渣也往往如此。
6.1.4熔渣的物理性质
6.1.4.1熔渣的粘度
粘度是表示炉渣内部相对运动时各层之间的内摩擦力的大小。
粘度与流动性正好相反,粘度低则流动性好。
冶炼时,若熔渣粘度过大,质点在熔渣中的移动缓慢,不利于钢、渣之间快速反应;但若粘度过小,又会加剧炉衬的侵蚀。
所以在炼钢时希望炉渣粘度适当。
影响炉渣粘度的主要因素是炉渣成分、温度及未熔质点。
凡能降低炉渣熔点的成分均可以改变熔渣的流动性,降低渣的粘度;熔池温度越高,渣的粘度越小,流动性越好;渣中未熔质点越多,渣的粘度越大。
实际操作中,炉渣粘度主要靠控制渣中的FeO含量、碱度及加入萤石的方法进行调节。
6.1.4.2熔渣的密度
密度是熔渣的重要性质之一,它影响着液滴和介质间的相对运动速度,也决定了熔渣所占的体积。
液态熔渣的密度比钢液密度小得多,,一般只有3000kg/m3。
6.2铁、硅、锰的氧化
6.2.1熔池内氧的来源
熔池内氧的来源主要三个方面:
第一,向熔池吹入氧气。
它是炼钢过程最主要的供氧方式。
氧气顶吹转炉炼钢,通过炉口上方插入的水冷氧枪吹入高压纯氧。
电炉通过炉门口吹氧管(或氧枪)、炉壁氧枪插入熔池供氧。
第二,向熔池中加入铁矿石和氧化铁皮。
铁矿石的主要成分是Fe2O3(赤铁矿)和Fe3O4(磁铁矿),氧化铁皮的主要成分是FeO。
第三,炉气向熔池供氧。
6.2.2铁的氧化和杂质的氧化方式
6.2.2.1铁的氧化
铁和氧的亲和力小于Si、Mn、P,但由于金属液中铁的浓度最大(质量分数为90%),所以铁最先被氧化。
[Fe]+
{O2}=(FeO)
2(FeO)+
{O2}=(Fe2O3)
6.2.2.2杂质氧化方式
炼钢熔池中除铁以外的各种元素的氧化方式有两种:
直接氧化和间接氧化。
直接氧化是指气相中的氧与熔池中的除铁以外的各种元素直接发生氧化反应。
如:
[Mn]+
{O2}=(MnO)
间接氧化是指氧首先和铁发生反应,生成(FeO),然后(FeO)扩散并溶解于钢中,钢中其他元素与溶解的氧发生氧化反应。
[C]+(FeO)={CO}+[Fe]
或[C]+[O]={CO}
各种元素的氧化以间接氧化为主。
6.2.3硅的氧化
6.2.3.1硅的氧化反应式
在碱性炼钢法中,Si的氧化对成渣过程和炉衬的侵蚀有重要的影响。
直接氧化:
[Si]+{O2}=(SiO2)放热
间接氧化:
[Si]+2(FeO)=(SiO2)+[Fe]放热
Si的氧化产物SiO2只溶于炉渣,不溶于钢液。
6.2.3.2硅氧化反应的主要特点
Si氧化反应的特点如下:
(1)由于Si与氧的亲和力很强,所以在冶炼初期,钢中的硅就能基本氧化完毕。
同时由于硅的氧化产物SiO2在碱性渣中完全与碱性氧化物如CaO结合,无法被还原出来,氧化很完全彻底;
(2)硅的氧化是一个强放热反应,低温有利于反应迅速进行。
硅是转炉吹炼过程中重要的发热元素,但硅高会增加渣量,增大热损失。
6.2.4锰的氧化
6.2.4.1锰硅的氧化反应式
直接氧化:
[Mn]+
{O2}=(MnO)放热
间接氧化:
[Mn]+(FeO)=(MnO)+[Fe]放热
Mn的氧化产物只溶于炉渣,不溶于钢液。
6.2.3.2锰氧化反应的主要特点
Mn氧化反应的特点如下:
(1)Mn与氧的亲和力很强,并且Mn的氧化是强放热反应,故Mn的氧化也是在冶炼初期进行;
(2)由于Mn的氧化产物MnO是碱性氧化物,故碱性渣不利于Mn的氧化,Mn的氧化不象Si的氧化那样完全;
(3)当温度升高后,Mn的氧化反应会逆向进行,发生Mn的还原,即发生“回锰现象”,使钢中“余锰”增加。
6.3碳的氧化
6.3.1碳氧反应的意义
碳氧反应是炼钢过程中最重要的一个反应。
一方面,把钢液中的碳含量降到了所炼钢种的规格范围内。
另一方面,碳氧反应时产生的大量CO气泡从熔池中逸出时,引起熔池的剧烈沸腾和搅拌,对炼钢过程起到了极为重要的作用,具体如下:
(1)加速了熔池内各种物理化学反应的进行;
(2)强化了传热过程;
(3)CO气泡的上浮有利于钢中气体[H]、[N]和非金属夹杂物的去除;
(4)促进了钢液和熔渣温度和成分的均匀,并大大加速成渣过程;
(5)大量的CO气泡通过渣层,有利于形成泡沫渣。
6.3.2碳的氧化反应
6.3.2.1氧气流股与金属液间的C—O反应
在氧气炼钢中,金属中一少部分碳可以受到直接氧化。
[C]+
{O2}={CO}+136000J
该反应放出大量的热,是转炉炼钢的重要热源。
在氧射流的冲击区及电炉炼钢采用吹氧管插入钢液吹氧脱碳时,氧气流股直接作用于钢液,均会发生此类反应。
脱碳示意图分别如图6-1和图6-2所示。
流股中的气体氧与钢液中的碳原子直接接触,反应生成气体产物一氧化碳,脱碳速度受供氧强度的直接影响,供氧强度越大,脱碳速度越快。
图6-1图6-2概论P105
6.3.2.2金属熔池内部的C—O反应
金属熔池中大部分的碳是同溶解在金属中的氧相作用而被间接氧化。
[C]+[O]={CO}
该反应微弱放热反应,温度降低有利于反应的进行。
在转炉和电炉炼钢吹氧脱碳时,气体氧会使熔池内的铁原子大量氧化成(Fe0),或由加入矿石或氧化铁皮在钢、渣界面上还原形成(Fe0),然后(FeO)扩散并溶解于钢中,钢中[C]溶解的[O]发生作用。
6.3.2.3金属液与渣液界面的C—O反应
当渣中(FeO)含量较高时,渣中的(FeO),一方面会向钢液中扩散,发生第二类反应,另一方面也会直接发生界面反应,如下:
[C]+(FeO)={CO}+[Fe]
6.4脱磷
在大多数情况下,磷对钢的质量是有害的。
随着钢中磷含量的增加,使钢的塑性和韧性降低,特别是低温冲击韧性降低,称为“冷脆”。
6.4.1脱磷的基本反应和基本条件
脱磷的基本反应为:
2[P]+5(Fe0)+4(CaO)=(4CaO·P2O5)+5[Fe]放热
综合脱磷反应式可以得到脱磷的基本条件为:
(1)炉渣碱度适当高(B=2.5~3.0最好);
(2)渣中的氧化铁适当高(15~20%);
(3)适当的低温(1450~1500℃);
(4)大渣量电炉炼钢采用自动流渣、放旧渣造新渣的方法;
(5)炉渣流动性好。
6.4.2回磷
磷从炉渣重新返回钢液的现象称为“回磷”。
一般认为回磷现象的产生与以下因素有关:
钢液温度过高,脱氧剂的加入使渣中(FeO)大大降低,脱氧产物和耐火材料中SiO2的溶入使炉渣碱度降低等。
生产中抑制回磷的常用方法是:
出钢前向炉内加入石灰使终渣变稠;挡渣出钢;出钢过程中向钢包中加入石灰粉稠化钢包内渣,保持碱度,减弱渣的反应能力;控制出钢温度不要太高等。
6.5脱硫
硫是钢中的有害元素,主要使钢在进行热加工时产生裂纹甚至断裂,称为“热脆”。
钢中硫含量高时,还使钢的横向机械性能和焊接性能下降。
6.5.1脱硫的基本反应和基本条件
脱硫的基本反应为:
(FeS)+(CaO)=(CaS)+(FeO)吸热
综合脱硫反应式可以得到脱硫的基本条件为:
(1)炉渣碱度适当高(B=3.0~3.5最好)。
(2)渣中的氧化铁低渣中的氧化铁低对脱硫有利;但氧气转炉为改善炉渣流动性,促进石灰快速成渣,形成高碱度炉渣,使用(FeO)含量(15~20%)炉渣也能脱硫,但效果远不如碱性的还原渣。
(3)炉渣流动性好常向渣中加入莹石或提高炉渣中(FeO)含量来提高炉渣的流动性。
(4)高温高温有利于提高炉渣流动性,有利于脱硫反应快速进行。
(5)大渣量。
6.5.2气化去硫
转炉炼钢有10~40%的硫是以气体状态去除的,但硫必须从钢液中进入炉渣,其反应如下:
3(Fe2O3)+(CaS)=(CaO)+(FeO)+{SO2}
{O2}+(CaS)=(CaO)+{SO2}
6.5.3钢液中元素去硫
在充分发挥炉渣脱硫的基础上,向钢液中加入某些元素可以进一步脱硫。
元素脱硫能力由强到弱的次序为:
Ca-Ce-Zr-Ti-Mn。
6.6脱氧及合金化
在炼钢或冶炼过程中,向钢液加入一种或几种与氧亲和力比铁强的元素,使钢中氧含量减少的操作,称为脱氧。
通常在脱氧的同时,使钢中的硅锰及其它合金元素的含量达到成品钢的规格要求,完成合金化的任务。
6.6.1脱氧的目的和任务
各种炼钢方法,都是采用氧化法去除钢中的各种杂质元素和有害杂质,所以在氧化后期钢中溶解了过量的氧。
这些多余的氧在钢液凝固时将逐渐从钢液中析出,形成夹杂或气泡,严重影响了钢的质量,具体表现为:
(1)严重影响了钢的力学性能;
(2)大量气泡的产生将影响正常的浇注操作和破坏锭(坯)的合理结构;
(3)钢中的氧能加重硫的热脆。
钢液脱氧的目的在于降低钢中的氧含量。
为了做到这一点,第一步要降低钢中溶解的氧,即把氧转变成难溶于钢液的氧化物(如MnO、SiO2等);第二步将脱氧产物排除钢液之外。
6.6.2各种元素的脱氧能力
6.6.2.1对脱氧元素的要求
炼钢时对脱氧元素的要求是:
(1)脱氧元素与氧的亲和力大于铁与氧的亲和力;
(2)脱氧元素在钢中的溶解度非常低;
(3)脱氧产物的密度小于钢液的密度;
(4)脱氧产物熔点较低、在钢液中呈液态或与钢夜间的界面张力特别大,便于聚集长大,迅速上浮到渣中。
(5)未与氧结合的脱氧元素对钢的性能无不良影响。
6.6.2.2元素的脱氧能力
元素的脱氧能力是指在一定温度下,和一定浓度的脱氧元素相平衡的钢中的氧含量。
这个氧含量越低,这种元素的脱氧能力越强。
在1600℃时,元素脱氧能力由强到弱的顺序是:
Ca-Mg-Al-Ti-B-C-Si-P-V-Mn-Cr。
6.6.2.3常用的脱氧剂
目前炼钢生产中常用的块状脱氧剂有锰铁、硅铁、铝、硅锰铝、复合脱氧剂等,常用的粉状脱氧剂有碳粉、碳化硅粉、硅铁粉、硅钙粉、电石等。
6.6.3脱氧方法
6.6.3.1沉淀脱氧
沉淀脱氧是把块状脱氧剂直接加入钢液中而脱氧。
其特点是操作简便,速度快,但来不及上浮的脱氧产物留在钢中,污染了钢液。
[O]+[Me]=(MeO)
式中Me——脱氧元素;
MeO——脱氧产物。
6.6.3.2扩散脱氧
又叫炉渣脱氧,它是把粉状脱氧剂撒在渣面上,形成还原渣间接使钢液脱氧。
其特点是不污染钢液,但速度较慢。
[Mn]+(FeO)=(MnO)+[Fe]
[FeO]=(FeO)
6.6.3.3喷粉脱氧
钢液的喷粉脱氧是将特制的脱氧粉剂利用喷射冶金装置,并以惰性气体为载体喷射到钢液中去,进行直接脱氧。
由于喷吹条件下,脱氧粉剂比表面积大,再加上氩气的搅拌作用,改善了脱氧动力学条件,脱氧速度很快。
6.7钢中的气体(N、H)
6.7.1钢中气体对钢性能的影响
钢中的氢的存在,会造成皮下气泡、促进缩孔、疏松,而且会产生“氢脆”、“白点”、石板断口和“氢腐蚀”等危害。
钢中氮的存在,会引起钢产生蓝脆、时效硬化等危害。
但它也可以作为合金元素加入,细化钢的晶粒,增加奥氏体不锈钢的稳定性。
6.7.2钢中气体的来源
钢中的氢来自原材料、耐火材料中的水分,炉气中的水蒸气和金属料中的铁锈等。
钢中的氮来自铁水、氧气和炉气。
6.7.3减少钢中气体的基本途径
减少钢中气体含量,一是减少钢液吸收气体,二是增加排出去的气体。
6.7.3.1减少钢液吸气的措施
(1)原材料要烘烤干燥,金属料中的铁锈要少;
(2)钢包要烘烤,钢液流经的地方要烘干和密封保护;
(3)冶炼过程中,钢液温度不宜过高,因为氮和氢在钢中的溶解度随温度的升高而增大,同时尽量减少钢液裸露的时间;
(4)提高氧气纯度。
6.7.3.2增加钢液排气的措施
(1)氧化熔炼过程中,钢液要进行良好的沸腾去气;
(2)采用钢液吹氩、真空处理和真空浇注降低钢中的气体含量。
6.8钢中的非金属夹杂物
钢中的非金属夹杂物是指在冶炼或浇注过程中产生于或混入钢液中,而在其后热加工过程中分散在钢中的非金属物质。
6.8.1钢中非金属夹杂物的来源
钢中非金属夹杂物的来源是:
(1)与生铁、废钢等一起入炉的非金属物质;
(2)从炉子到浇注的整个过程中,卷入钢液的耐火材料;
(3)脱氧过程中产生的脱氧产物。
(4)乳化渣滴。
6.8.2钢中非金属夹杂物的分类
6.8.2.1按夹杂物的化学组成分类
(1)氧化物夹杂如FeO、2FeO·SiO2等;
(2)硫化物夹杂如FeS、MnS、CaS等;
(3)氮化物夹杂如AlN、TiN等。
6.8.2.1按夹杂物的来源分类
(1)外来夹杂物主要时冶炼或浇注过程中进入钢液的耐火材料和熔渣滞留与钢液中而造成;
(2)内生夹杂物这类夹杂物是在脱氧和凝固过程中生成的各种反应产物。
6.8.3非金属夹杂物对钢性能的影响
钢中的非金属夹杂物的存在,破坏了钢的基体的连续性,使钢的塑性、韧性和疲劳强度降低,还使钢的冷、热加工性能降低。
但某些场合,夹杂物也能起到好的作用。
如细小的Al2O3夹杂能细化晶粒,硫化物夹杂能改善钢的切削性能。
6.8.4降低钢中非金属夹杂物的途径
降低钢中非金属夹杂物的途径有:
(1)最大限度地减少外来夹杂物,如提高原材料的纯洁度、提高耐火材料的质量、钢液在浇注前镇静等;
(2)采用正确的脱氧、脱硫操作,使反应产物易于上浮排除;
(3)减少、防止钢液的二次氧化,如向裸露的钢液表面加保护渣、惰性气体保护浇注、真空浇注等;
(4)促进钢中夹杂物的上浮排出,如氧化熔炼中进行良好的沸腾、钢液吹氩、真空处理等。
复习思考题
1.熔渣的来源有哪些?
其作用是什么?
2.熔渣的主要性质有哪些?
3.硅和锰氧化的主要特点是什么?
4.碳氧反应的意义有哪些,有几种类型?
5.磷、硫去除的基本条件是什么?
6.脱氧的目的和任务是什么,常用的脱氧方法有哪几种?
7.对脱氧元素的要求有哪些,常用的脱氧剂有哪些?
8.钢中气体的危害是什么,怎样减少钢中气体?
9.钢中非金属夹杂物的主要危害有哪些,降低钢中非金属夹杂物的途径有哪些?
7氧气转炉炼钢
7.1炼钢原料
原料的质量和供应条件直接影响炼钢的技术经济指标。
原料的质量不单指化学成分和物理性质符合技术要求,而且连续供应的原料的化学成分和物理性质应保持稳定。
炼钢原料可以分为金属料和非金属料。
7.1.1金属料
炼钢用的金属料主要有铁水、废钢、生铁和铁合金。
7.1.1.1铁水
铁水是转炉炼钢的最主要的金属料,一般占转炉金属料的70%以上。
铁水的物理热和化学热是转炉炼钢的基本热源。
转炉炼钢对铁水有如下要求:
(1)温度温度是铁水带入炉内物理热多少的标志,铁水的物理热约占转炉热收入的50%。
铁水温度过低,将造成炉内热量不足,影响熔池升温速度和元素的氧化过程,不利于化渣和去除杂质,还容易导致喷溅。
要求入炉铁水温度大于1250℃,且要稳定。
(2)硅铁水中硅的氧化能放出大量的热量,生成的SiO2是渣中主要的酸性成分,是影响炉渣碱度和石灰消耗量的主要因素。
铁水含硅量高,则转炉可以多加废钢,但含硅过高,会使石灰消耗量和渣量增大,易产生喷溅并加剧对炉衬的侵蚀,影响石灰的熔化,从而影响脱磷、脱硫。
如果铁水含硅过低,石灰溶解困难且渣量少,也不利于脱磷、脱硫。
通常,转炉铁水含硅量在0.3~0.8%为宜。
(3)锰锰是钢中的有益元素,可以促进初期渣早化,改善炉渣流动性,利于脱硫和提高炉衬寿命。
因我国锰矿资源不多,对铁水含锰量未作强行规定,一般铁水中含锰0.20~0.40%。
(4)磷磷是强发热元素,但一般讲磷是有害元素,并且高炉冶炼中无法去除磷。
因此只能要求铁水中的磷含量稳定,且铁水磷含量越低越好。
(5)硫硫是钢中的有害元素。
炼钢过程虽然可以去硫,但会降低生产效率,增加原材料消耗。
因此希望铁水硫含量越低越好,一般要求铁水含硫量小于0.04%。
7.1.1.2废钢
废钢是电弧炉炼钢的最主要金属料,其用量约占金属料的70%~90%。
氧气转炉炼钢由于热量富余,可以加入多达30%的废钢作冷却剂。
废钢来源有两种,本厂返回钢和外购废钢。
后者来源复杂,质量差异较大,为保证冶炼正常进行和钢的质量,需要适严格的管理和适当的加工。
炼钢对废钢的要求是:
不同性质的废钢应分类存放,以免混杂,以避免贵重元素损失和造成熔炼废品;废钢入炉前应仔细检查,严禁混入封闭容器、爆炸物和毒品;严防混入钢中成分限制的元素和铅、锌、铜等有色金属;入炉废钢应干燥、少锈,无泥砂、油污、耐火材料和炉渣;废钢应有合适的尺寸和单重,轻薄料应打包或压块使用,重型废钢应加工处理,以便顺利装料并保证在吹炼期全部熔化。
7.1.1.3生铁
电弧炉冶炼中使用生铁,一是由于废钢来源不足,用以代替废钢,二是为了提高炉料中的配碳量。
当铁水不足时,可用生铁作为辅助金属料。
7.1.1.4铁合金
铁合金是脱氧及合进化的材料。
用于钢液脱氧的铁合金叫做脱氧剂,常用的有锰铁、硅铁、硅锰合金、硅钙合金等;用于调整钢液成分的铁合金叫做合金剂,常用的有锰铁、硅铁、铬铁、钨铁、钒铁、钼铁、钛铁、镍铁等。
炼钢对铁合金的要求是:
成分必须符合标准规定,以免造成冶炼操作失误;必须按照成分严格分类保管,避免混杂;应该纯净,不得混有其它夹杂物;铁合金块度要合适,以减少其烧损和保证其全部熔化,使钢液成分均匀;铁合金使用之前应烘烤,以减少进入钢中的气体量。
7.1.2非金属料
炼钢用的非金属料主要造渣材料、氧化剂和增碳剂。
7.1.2.1造渣材料
造渣材料主要有石灰、萤石和白云石。
(1)石灰石灰是炼钢的主要造渣材料,它由石灰石煅烧而成。
其来源广、价廉、有相当强的脱磷和脱硫能力,不危害炉衬。
炼钢对石灰的要求是:
CaO含量高,SiO2和S的含量低;石灰容易吸水粉化,变成Ca(OH)2而失效,所以应尽量使用新烧石灰;应具有合适的块度,以5~40mm为宜;石灰活性好,冶炼过程中熔化快、成渣早、渣量少、反应能力强。
(2)萤石萤石是炼钢过程中普遍采用的熔剂,其主要成分为CaF2,熔点很低(约900℃)。
造渣加入萤石可以加速石灰的溶解,在改善炉渣的流动性,但大量使用会造成转炉喷溅,加剧对炉衬的侵蚀。
炼钢用萤石含CaF2要高,含SiO2和S等杂质要低,要有合适的块度,并且要清洁干燥。
(3)白云石白云石的主要成分是CaCO3•MgCO3,其熔点比石灰低。
配加部分白云石造渣,增加造渣料中的MgO含量,可以减少炉衬中的MgO向炉渣中转移,而且还能加速石灰熔化,促进前期化渣,减少萤石用量和稠化终渣,减轻炉渣对炉衬的侵蚀,延长炉衬寿命。
7.1.2.2氧化剂
炼钢用的氧化剂主要有氧气、铁矿石和氧化铁皮。
(1)氧气炼钢过程中,一切元素的氧化都是直接或间接与氧作用的结果,氧气是各种炼钢方法中氧的主要来源。
吹氧炼钢时成品钢中的氮含量与氧气的纯度有关,氧气纯度低时,会显著增加钢中的氮的含量,使钢的质量下降。
因此,对氧气的主要要求是:
氧气的纯度应达到或超过99.5%,氧压稳定。
(2)铁矿石铁矿石主要成分是Fe2O3或Fe3O4,是电炉炼钢的辅助氧化剂,由于铁矿石分解吸热所以它又用作冷却剂。
要求其含铁量高,杂质少,块度适宜。
(3)氧化铁皮氧化铁皮也称铁磷,主要成分是FeO,使钢锭(坯)加热和轧制中产生的。
能提高炉渣的FeO含量,降低熔渣的熔点,改善炉渣的流动性。
氧化铁皮也可作为冷却剂。
炼钢要求氧化铁皮不含油污和水分,使用前烘烤,保持干燥。
7.1.2.3增碳剂
在冶炼中用于钢液增碳的材料叫增碳剂。
常用的增碳剂有电极块、焦炭粉和生铁,焦炭粉也常用作还原剂。
炼钢要求增碳剂固定碳含量要高,灰分、挥发分和硫含量要低,并且要干燥、干净,粒度适中。
7.2氧气顶吹转炉炼钢工艺
7.2.1一炉钢的冶炼工艺过程
一炉钢的冶炼工艺,主要有单渣法、双渣法和留渣法。
下面以单渣法为主说明一炉钢的冶炼工艺过程。
7.2.1.1单渣法吹炼工艺
单渣法就是在一炉钢的吹炼过程中从开吹到终点中间不倒渣的操作。
其优点是操作简单,易于实现自动控制,熔炼时间短,金属收得率高。
其缺点是脱磷脱硫能力差。
通
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 炼钢的基本原理 炼钢 基本原理