煉鋼流程及合金輔料

1、煉鋼工藝流程煉鋼工藝流程及煉鋼用合金輔料知識及煉鋼用合金輔料知識一、簡介礦山煤礦燒結(jié)廠、球團廠焦化廠燒結(jié)礦、球團礦 高爐 鐵水焦炭1.鐵水 鐵水預處理 轉(zhuǎn)爐煉鋼 鋼水精煉 連鑄 連鑄坯2.廢鋼+鐵水 電弧爐 鋼水精煉 連鑄 連鑄坯方坯板坯圓坯軋機棒材、線材、型材平板、厚板、薄板無縫鋼管煉鋼簡述煉鋼簡述 1.首先在礦山要對鐵礦石和煤炭進行采選，將精煉焦煤和品位達到要求的鐵礦石，通過陸路或水運送到鋼鐵企業(yè)的原料廠進行配煤或配礦、混勻、再分別在焦化廠和燒結(jié)廠煉焦和燒結(jié)，獲得符合高爐煉鐵質(zhì)量要求的焦炭和燒結(jié)礦。 2.高爐是煉鐵的主要設備，使用的原料有鐵礦石（包括燒結(jié)礦、球團礦和塊礦）、鐵水送煉鋼廠煉鋼

2、； 高爐煤氣主要用來燒熱風爐，同時供煉鋼廠和軋鋼廠使用；高爐渣經(jīng)水淬后送水泥廠生產(chǎn)水泥。 3.煉鋼，目前主要有兩條工藝路線，即轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝流程和電弧爐煉鋼流程。通常將“高爐鐵水預處理轉(zhuǎn)爐精煉連鑄”稱為長流程，而將“廢鋼電弧爐精煉連鑄”稱為短流程。 4.煉鋼廠的最終產(chǎn)品是連鑄坯。按照形狀，連鑄坯分為方坯、板坯和圓坯。在軋鋼廠，方坯分別被棒材、線材和型材軋機軋制成棒材、線材和型材；板坯被軋制成中厚板和薄板；圓坯被穿孔、軋制成無縫鋼管。煉鋼簡述煉鋼簡述 二、詳細介紹1.1.鐵前系統(tǒng)鐵前系統(tǒng)（1 1）燒結(jié)廠）燒結(jié)廠 主要任務：將粉狀鐵礦石（包括富粉礦、精礦粉等）和鋼鐵廠二次含鐵粉塵，通過燒結(jié)機的燒結(jié)過

3、程，加工成符合高爐要求的人造富塊礦燒結(jié)礦。在燒結(jié)混合料中，通過調(diào)整加入的熔劑（如消石灰、石灰石、白云石等）和燃料（焦粉、無煙煤粉）的數(shù)量，通過燒結(jié)可以控制燒結(jié)礦的化學成分（如堿度mgo等）和冶金性能。通過燒結(jié)還能去除燒結(jié)原料中80%以上的硫。（2 2）焦化廠）焦化廠 焦炭是高爐煉鐵不可缺少的燃料和還原劑，生產(chǎn)設備為焦爐。焦炭生產(chǎn)過程分為洗煤、配煤、煉焦、熄焦及煤氣和化工產(chǎn)品回收處理等工序。煉焦的副產(chǎn)品是高熱值的高爐煤氣及作為化工原料的焦油、粗苯等。2.2.高爐煉鐵高爐煉鐵 （1 1）主要任務：）主要任務：是用鐵礦石和焦炭冶煉出合格的鐵水供轉(zhuǎn)爐煉鋼，同時產(chǎn)生大量高爐煤氣供煉鐵廠熱風爐、燒結(jié)廠、煉

4、鋼廠、軋鋼廠使用。 （2 2）過程：）過程：高爐生產(chǎn)時從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑(石灰石)，從位于爐子下部沿爐周的風口吹入經(jīng)預熱的空氣。在高溫下焦炭（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內(nèi)上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中不還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從渣口排出。產(chǎn)生的煤氣從爐頂導出，經(jīng)除塵后，作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。 （3 3）主要化學反應）主要化學反應: : fe2o3+3co=2fe+3co2 fe3o4+4co=3fe+4co2 2fe2o3+3c=4f

5、e+3co2(4)(4)造渣：造渣： 爐煉鐵過程中，熔劑同礦石的脈石和焦炭的灰分相互作用，將不進入生鐵和煤氣的物質(zhì)溶解、匯集和熔化成液態(tài)爐渣的過程。礦石的脈石和焦炭的灰分多系sio2、al2o3等酸性氧化物，它們的熔點都很高，分別為1723和2060，不可能在高爐中熔化。由sio2和化合物3 al2o32 sio2組成的共晶體，其熔化溫度仍然很高(約1545)，在高爐中只能形成非常黏稠的物質(zhì)，難于流動，造成渣鐵不分。這樣，高爐冶煉就不能進行。為此需加入助熔物質(zhì)熔劑，如石灰石(caco3)、白云石(caco3mgco)等。盡管由石灰石、白云石分解生成的堿性氧化物cao、mgo自身的熔化溫度也很高

6、(cao2570，mgo2800)，但它們與sio2和al2o3結(jié)合生成的低熔點(1400)化合物在高爐內(nèi)能充分熔化，形成流動性良好的熔渣，并由于密度不同(鐵水6870gcm，熔渣2232gcm)而與鐵水分離，使高爐冶煉得以正常進行。（5 5）脫硫：）脫硫： 高爐中的硫主要來自其原燃料，如礦石、燒結(jié)礦、球團礦、焦炭和噴吹燃料等。通常硫以硫化物和硫酸鹽形式存在。硫的熱脆和冷脆性對于煉鋼的危害是很大的，因此煉鐵必須脫硫。 硫在鐵中以fes的形式存在 fes+cao=feo+cas（渣） cao就是石灰石，是一種良好的脫硫劑。3.煉鋼（1 1）鐵水預處理：）鐵水預處理： 鐵水預處理主要是預脫硫。通常

7、高爐鐵水含硫在0.03%-0.07%，而鋼水的硫含量一般小于0.025%，有些鋼種的硫要求控制在0.005%以下。鐵水預處理的任務就是將鐵水進轉(zhuǎn)爐前的硫含量降低到0.005%-0.010%，以減輕煉鋼脫硫負擔。鋼廠目前主要采用噴吹鈍化石灰和鈍化鎂粉脫硫工藝。 鐵水預處理技術(shù)鐵水預處理技術(shù)包括鐵水脫硫和鐵水“三脫”(脫硅、脫硫、脫磷)兩大類技術(shù)，是近十年來國外逐漸發(fā)展成熟的經(jīng)濟、高效和清潔的鋼鐵生產(chǎn)工藝。 技術(shù)特點：技術(shù)特點： 1.采用“全量”鐵水(即100%)預處理； 2、采用mg復合脫硫劑在鐵水包內(nèi)實現(xiàn)高效脫硫預處理； 3、采用o2脫硅，提高鐵水溫度； 4、采用轉(zhuǎn)爐實現(xiàn)鐵水脫磷和脫硅、脫硫；

8、 5、“三脫”鐵水低氧冶煉技術(shù)。 （2）轉(zhuǎn)爐吹煉鋼與生鐵的區(qū)別： 煉鋼任務：脫碳，脫磷，脫硫，升溫，脫氧，合金化，去除n、h等氣體雜質(zhì)元素，去除非金屬夾雜凝固成型。其中的脫硫、磷、碳、氧等就需要相應的脫硫劑、脫氧劑等冶金輔料。 合金化：合金化：一方面加入合金（像我們的硅鋁鐵、硅鋁鋇等）作為脫氧劑使用，其中的鋁、鋇等金屬元素與氧發(fā)生反應，達到脫氧的目的。另一方面加入合金可改善鋼的某些性能成為合金化。 c:c:控制鋼材強度、硬度的重要元素，每1%c可增加抗拉強度月980mpa。 sisi：也是增大強度、硬度的重要元素，每1% si可增加抗拉強度月98mpa。 mnmn（錳）（錳）：增加淬透性，提高

9、韌性，降低硫的危害等。 alal：細化鋼材組織，控制冷軋鋼板退火結(jié)構(gòu)。 v v（釩）：（釩）：細化鋼材組織，增加強度、韌性。 crcr（鉻）：（鉻）：增加強度、韌性、耐腐蝕性能。（3）精煉 精煉的基本任務是進一步脫硫、脫氧去夾雜，合金化和溫度調(diào)整，一般在鋼包或其他容器中進行。根據(jù)生產(chǎn)品種的不同，各廠的精煉設備不盡相同。如lf、rh、cas等。常用的有合金脫氧劑、渣洗料、精煉渣、脫硫劑等輔料。（4）連鑄 連鑄的工藝流程：鋼包 中間包 結(jié)晶器 將裝有精煉好鋼水的鋼包運至回轉(zhuǎn)臺，回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動到澆注位置后，將鋼水注入中間包，中間包再由水口將鋼水分配到各個結(jié)晶器中去。結(jié)晶器是連鑄機的核心設備之一，它使鑄件

10、成形并迅速凝固結(jié)晶。拉矯機與結(jié)晶振動裝置共同作用，將結(jié)晶器內(nèi)的鑄件拉出，經(jīng)冷卻、電磁攪拌后，切割成一定長度的板坯。 此工藝中使用的輔料有：鋼包引流劑、鋼包覆蓋劑、中間包覆蓋劑、結(jié)晶器保護渣等。（5）軋鋼 軋鋼廠是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)生產(chǎn)最終產(chǎn)品鋼材的加工廠。軋鋼是利用旋轉(zhuǎn)的軋輥與鋼坯間的接觸摩擦將金屬咬入軋輥縫隙間，同時在軋輥的壓力作用下使金屬發(fā)生塑性變形的過程。產(chǎn)品一般有棒線材、型材、板材（包括中厚板、熱軋薄板、鍍層板和涂層板）、鋼管等。第二部分：鐵合金和輔料知識一、鐵合金一、鐵合金 鐵合金：鐵合金：鐵與一種或幾種元素組成的中間合金，主要用于鋼鐵冶煉。在鋼鐵工業(yè)中一般還把所有煉鋼用的中間合金，不論含

11、鐵與否（如硅鈣合金），都稱為“鐵合金”。習慣上還把某些純金屬添加劑及氧化物添加劑也包括在內(nèi)。 鐵合金一般作用：鐵合金一般作用：脫氧劑。在煉鋼過程中脫除鋼水中的氧，某些鐵合金還可脫除鋼中的其他雜質(zhì)如硫、氮等。合金添加劑。按鋼種成分要求，添加合金元素到鋼內(nèi)以改善鋼的性能。孕育劑。在鑄鐵澆鑄前加進鐵水中，改善鑄件的結(jié)晶組織。 品種用途：品種用途：作為煉鋼脫氧劑，應用最廣泛的是硅錳、錳鐵和硅鐵。強烈的脫氧劑為鋁(鋁鐵)、硅鈣、硅鋯等（見鋼的脫氧反應）。用作合金添加劑的常用品種有：錳鐵、鉻鐵、硅鐵、鎢鐵、鉬鐵、釩鐵、鈦鐵、鎳鐵、鈮(鉭)鐵、稀土鐵合金、硼鐵、磷鐵等。各種鐵合金又根據(jù)煉鋼需要，按合金元素含

12、量或含碳高低規(guī)定許多等級，并嚴格限定雜質(zhì)含量。含有兩種或多種合金元素的鐵合金叫做復合鐵合金，使用這類鐵合金可同時加入脫氧或合金化元素，對煉鋼工藝有利，且能較經(jīng)濟合理地綜合利用共生礦石資源。常用的有：錳硅、硅鈣、硅鋯、硅錳鋁、硅錳鈣和稀土硅鐵等。幾種常見鐵合金1.硅鈣： 硅鈣合金是由元素硅、鈣和鐵組成的復合合金，是一種較為理想的復合脫氧劑、脫硫劑。被廣泛應用于優(yōu)質(zhì)鋼、低碳鋼、不銹鋼等鋼種和鎳基合金、鈦基合金等特殊合金的生產(chǎn)當中；并適合作轉(zhuǎn)爐練鋼車間用的增溫劑；還可以作鑄鐵的孕育劑和球墨鑄鐵生產(chǎn)中的添加劑。 鈣和硅與氧都有很強的親和力。特別是鈣，不僅與氧有極強的親和力，而且與硫、氮都有很強的親和力

13、。所以硅鈣合金是一種較理想的復合膠氧劑、脫硫劑。硅合金不僅脫氧能力強，脫氧產(chǎn)物易于上浮，易于排出，而且還能改善鋼的性能，提高鋼的塑性、沖擊韌性和流動性。目前硅鈣合金可以代替鋁進行終脫氧。被應用于優(yōu)質(zhì)鋼。特殊鋼和特殊合金生產(chǎn)中。例如低碳鋼、不銹鋼等鋼種和鎳基合金、鈦基合金等特殊合金,均可用硅鈣合金作脫氧劑。硅鈣合金也適合作轉(zhuǎn)爐練鋼車間用的增溫劑，硅鈣合金還可用作鑄鐵的孕育劑和球墨鑄鐵生產(chǎn)中的添加劑。硅鈣合金牌號及化學成份牌號 化學成份% ca si c al p s ca31si60 31 5565 1.0 2.4 0.04 0.05ca28si60 28 5565 1.0 2.4 0.04 0

14、.05ca24si60 24 5565 1.0 2.5 0.04 0.04 ca20si55 20 5060 1.0 2.5 0.04 0.042.硅鈣鋇 碳化鈣、二氧化硅、硫酸鋇 硅鋇鈣是煉鋼中很好的新型脫氧劑，并且有很好的脫硫、磷能力,對冶煉含硫、磷較低的鋼種起著非常重要的作用，在煉鋼系統(tǒng)有著廣闊的應用 前景。性能與用途：性能與用途： （1）硅鋇鈣合金是鋇系合金中高效新型復合合金，是煉鋼的脫氧劑、脫硫劑、還兼有脫磷的作用；是鑄造中的孕育劑和變質(zhì)劑。 （2）鋇在煉鋼溫度范圍內(nèi)有效地降低鈣的蒸氣壓，增加鈣在鋼液中的溶解度。同硅鈣合金相比，用硅鋇鈣合金作為鈣源加入鋼液中，加入的鈣量即使是硅鈣合金

15、加入量的一半時，鋼液中的鈣含量卻是硅鈣合金的兩倍左右，鈣在鋼液中也顯著提高。充分顯示鋇在鋼液中有效地保護了鈣，降低了鈣的氧化，從而達到了對鋼液鈣處理的目的。主要牌號和化學成份：3.硅鋁鐵 硅鋁鐵合金是用于煉鋼生產(chǎn)中的一種脫氧劑，改善夾雜物形態(tài)減少鋼液中氣體元素含量，是提高鋼質(zhì)量、降低成本、節(jié)約用鋁的有效新技術(shù)。特別適用于連鑄鋼水脫氧要求，實踐證明，它不僅滿足煉鋼脫氧要求，還具有脫硫性能且具有比重大，穿透力強等優(yōu)點。 主要指標： al63%；si25%；p0.02%； mn0.2%；c0.2%；s0.02% 粒度20-60mm；產(chǎn)品無雜質(zhì)。二、冶金輔料 冶金輔料: 作為煉鋼中的輔助產(chǎn)品，是煉鋼過

16、程中重要的添加物品，在整個煉鋼過程中，利用不同來源的氧來氧化爐料所含有的復雜金屬。采用各種復雜的工藝，利用好冶金爐料來去除硅、磷、碳、脫氧和合金化物等。常用的冶金爐料產(chǎn)品有：脫氧劑、覆蓋劑、脫硫劑、脫碳劑、脫磷劑等。1、增碳劑 主要分煉鋼用增碳劑（中華人民共和國黑色冶金行業(yè)標準，yb/t 192-2001煉鋼用增碳劑）和鑄鐵用增碳劑，以及其他一些添加材料也有用到增碳劑，增碳劑屬于外加煉鋼、煉鐵增碳原料。優(yōu)質(zhì)增碳劑是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼材必不可少的輔助添加劑。 增碳劑的原料有很多種，生產(chǎn)工藝也各異，主要有煅燒煤、石油焦、石墨類石油焦增碳劑 石油焦增碳劑采用生石油焦煅燒提純等加工而成，外觀成圓?；蚨嗬庑?。其

17、特點高碳、低硫，低灰是冶金化工、機械、電力等行業(yè)理想的加碳材料和反應中間體，得到廣泛應用。 石油焦的煅燒，是為了除去硫、水分、和揮發(fā)分。將生石油焦于12001350煅燒，可以使其成為基本上純凈的碳。 技術(shù)要求：所謂增碳劑，就是要在加入后可以有效提高鐵液中碳的含量，所以增碳劑的固定碳含量一定不能太低，否則要達到一定的含碳量，就需要加入相比高碳的增碳劑更多的樣品，這樣無疑增加了增碳劑中其他不利元素的量，使鐵液不能獲得較好的收益。低的硫、氮、氫元素是防止鑄件產(chǎn)生氮氣孔的關(guān)鍵，這樣就要求增碳劑的含氮量越低越好。 增碳劑的其他指標，諸如水分、灰分、揮發(fā)分的量越低的固定碳量就越高，所以高的固定碳量，這些有

18、害成分的含量一定不會高。 轉(zhuǎn)爐冶煉中、高碳鋼種時，使用含雜質(zhì)很少的石油焦作為增碳劑。對頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼用增碳劑的要求是固定碳要高，灰分、揮發(fā)分和硫、磷、氮等雜質(zhì)含量要低，并要干燥，干凈，粒度要適中。其固定碳wc96，揮發(fā)分1.0，ws0.5，水分0.5，粒度在15mm；粒度太細容易燒損，太粗加入后浮在鋼液表面，不容易被鋼水吸收。2、埋弧渣 用途：應用于電加熱的精煉爐，具有埋弧、發(fā)泡、保溫等作用。 該精煉埋弧渣能夠及時、持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)泡，在電極加熱期間始終具有良好的埋弧效果。 技術(shù)特點： 1.滿足精煉埋弧工藝，降低爐襯燒損，延長電爐使用壽命。 2.有效提高lf爐加熱效率，防止電極燒損。 3.減小精煉電

19、弧噪音。 使用方法： 1.電弧爐偏心爐底出鋼后，送到lf工位 2.給lf爐加入精煉渣后給電加熱融化 3.加入埋弧渣前，進入lf爐的初煉渣應控制在100mm左右的厚度。 技術(shù)指標：cao：35-45%；al2o3：10-20% sio2：5-10%； mgo：1-5% caf2：2-6% ；al2%si：5-8% ； 燒失量25粒度：1-10mm；水份0.53、覆蓋劑 特點：適合鋼包鋼水表面覆蓋保溫，其顯著優(yōu)點是加入鋼包后能自動粉碎在鋼水表面能迅速鋪展，達到對鋼水的全覆蓋，形成三層熔融結(jié)構(gòu)，防止鋼水二次氧化和熱輻射，吸附鋼液表面有害夾雜物。不掛渣，不增碳，不浸蝕襯，不結(jié)殼，延長鋼包使用壽命，使用

20、簡單，減輕工人勞動強度。 1、保溫效果好，鋼水溫降小于0.5min 2、比重小，加入時無鋼水飛濺，作業(yè)環(huán)境良好，無污染，安全，對鋼水質(zhì)量無不良影響。 3、圓形顆粒，游動性好，加入后呈松散狀態(tài)，鋪展性好，能迅速全面覆蓋鋼水，加入時無灰塵飛揚，不污染環(huán)境。 4、澆注無結(jié)殼現(xiàn)象。 化學成分：化學成分： 物理性能：物理性能： 性能和使用方法 本產(chǎn)品適合鋼包鋼水表面覆蓋保溫，在鋼水表面能迅速鋪展，形成三層結(jié)構(gòu)，防止鋼水二次氧化和熱輻射，吸附鋼液表面有害夾雜物。不掛渣，不浸蝕包襯，不結(jié)殼，延長鋼包使用壽命，使用簡單，減輕工人勞動強度。使用方法：鋼水注滿后投放覆蓋劑，噸鋼水用量11.5kg。中間包覆蓋劑的作

21、用中間包覆蓋劑的功能是： 1.)絕熱保溫防止散熱；2.)吸收上浮的夾雜物(如al2o3、鈣鋁酸鹽)； 3.)隔絕空氣，防止空氣中的氧進入鋼水，杜絕二次氧化。 在中間包加炭化稻殼，可完成上述第1和第3兩個作用。而稻殼灰不能在鋼液面形成液渣層，故不能完成第2個作用。然而，對于產(chǎn)品質(zhì)量要求嚴格的鋼種，必須降低鋼中非金屬夾雜物含量，尤其是al2o3夾雜，以防止產(chǎn)品出現(xiàn)裂紋和黑線等缺陷。為此中間包襯采用堿性耐火材料(鎂質(zhì)絕熱板或鎂質(zhì)涂層)，中間包采用雙層覆蓋渣，即鋼水面上熔融保護渣子發(fā)揮吸收al2o3等夾雜的作用，再加稻殼灰起絕熱保溫作用。4、精煉劑 爐外精煉用粉劑(seconciary refining rowders)是爐外精煉，特別是噴射冶金和鋼包噴粉法所用的主要材料之一。精煉用粉劑有金屬型粉劑：casi，mg，b，al，cac2，cacn，cacl2，casiba，casibaal，稀土金屬(re)等；非金屬型粉劑：cao， cao-caf2，cao-a12o3，cao-caf2-a12o3等；混合型粉劑(金屬型與非金屬型混合)：cao-caf2-casi，c