煉鋼用原材料

1、1第二章第二章 煉鋼用原材料煉鋼用原材料原材料是煉鋼的物質基礎，它的質量和供應條件對煉鋼生產的各項技術經濟指標都有重要影響。質量要求；1.化學成分和物理性能符合技術標準；2.化學成分和物理性能保持相對穩(wěn)定。隨著市場對鋼品種、質量要求的提高，目前普遍對入爐入爐原料進行預處理（精料原料進行預處理（精料），進一步提高煉鋼生產的各項技術經濟指標。節(jié)能、減排是首要措施節(jié)能、減排是首要措施。(鋼鐵冶金特點:原料適應設備原料適應設備)2煉煉鋼鋼用用原原材材料料 金屬料金屬料：生鐵、廢鋼、廢鋼代用品及鐵生鐵、廢鋼、廢鋼代用品及鐵合金；合金； 非金屬料非金屬料：造渣料、氧化劑、增碳劑、造渣料、氧化劑、增碳劑、冷

2、卻劑等冷卻劑等； 氣體氣體：氧氣、氮氣、氬氣、及二氧化碳氧氣、氮氣、氬氣、及二氧化碳等。等。 耐火材料耐火材料3第一節(jié)第一節(jié) 金屬料金屬料一一.生生鐵鐵：主要主要指鐵指鐵水水是是轉爐煉鋼的基礎原料，轉爐煉鋼的基礎原料，一般占入爐量一般占入爐量的的70100%。電爐煉鋼電爐煉鋼 50%。鐵水的鐵水的物理熱物理熱和和化學熱化學熱是轉爐煉鋼的是轉爐煉鋼的基本熱源基本熱源，因此對鐵水的成分成分和溫度溫度都有一定的要求。（鐵水渣量鐵水渣量）4金屬料（1）鐵水溫度）鐵水溫度(T)溫度是鐵水帶入爐轉爐內物理熱多少的標志。一般要求：鐵水入爐溫度應在12501350 T0.450.85 0.851.25 錳錳

3、0.30 0.300.50 0.50 磷磷 0.15 0.150.25 0.250.40 硫硫 0.02 0.020.03 0.030.05 0.050.077金屬料碳碳：一般在4.04.5%之間，是轉爐煉鋼的主要發(fā)熱元素。硅硅：硅是鐵水中主要發(fā)熱元素之一，生成的SiO2是渣中的主要酸性成分，是決定爐渣堿度和石灰消耗量的關鍵因素。通常，在鐵水不經深度預處理時，轉爐鐵水硅含量在0.30.6%為宜。8金屬料錳錳 ：錳是鋼中的有益元素，鐵水錳含量高對煉鋼有好處，但冶煉高錳生鐵會導致高爐焦比提高，生產率下降。錳在煉鋼中的有益作用是：加速石灰熔化，促進成渣并減少螢石用量；有利于減少頂槍粘槍和提高爐齡；有

4、利于提高終點鋼水殘錳量和提高脫硫效果。由于錳資源缺乏，我國鐵水錳含量不高，通常在0.5%左右。9金屬料磷磷： 磷Fe2P是大多數(shù)鋼種中的有害元素，因此鐵水中的磷Fe2P越低越好。鐵水中的磷含量主要取決于礦石條件，目前由于各種爐外脫磷工藝技術的開發(fā)，使得入爐鐵水的含磷量大大降低。硫硫： 硫在大多數(shù)鋼種中FeS是有害元素。在轉爐氧化性氣氛下，脫硫率不高。因此，轉爐希望鐵水硫含量越低越好。近年來，隨著轉爐鋼品種及質量的提高鐵水爐外脫硫工藝已成為重要的手段。電爐的還原性氣氛則有利于脫硫。10金屬料各元素的反應熱：各元素的反應熱： C+1/2O2=CO H= -11639 kJ/kg C+O2=CO2

5、H= -34834 kJ/kg Si+ O2=(SiO2) H= -29202 kJ/kg Mn+ 1/2O2=(MnO) H= -6594kJ/kg 2P+5/2 O2=(P2O5) H= -18980kJ/kg 爐渣脫爐渣脫S反應是弱吸熱。反應是弱吸熱。10%的S氣化:S+O2=SO211金屬料二二.廢廢鋼鋼電爐煉鋼的主要金屬料，部分用于轉爐煉鋼。是效果比較好的的冷卻劑，其質量直接影響著煉鋼的各項技術經濟指標。12金屬料廢鋼按來源可分類如下：（1）普通廢鋼）普通廢鋼這類廢鋼來源較廣，成分和規(guī)格較復雜，質量差異大。主要包括：a種加工工業(yè)廢料（機械、造船、汽車等行業(yè)廢鋼、車屑等）；b鋼鐵制品報

6、廢件（船舶、車輛、機械設備，土建和民用建材等，09年年11月，美海軍一新軍艦月，美海軍一新軍艦“紐約號紐約號”船頭熔鑄進了從船頭熔鑄進了從“9.11”世貿雙子塔的世貿雙子塔的7.5噸鋼材噸鋼材）c生活用品廢鋼。13金屬料（2）返回廢鋼）返回廢鋼 這類廢鋼質量較好，形狀較規(guī)則，大都能直接入爐冶煉。主要包括：廢鋼錠、坯、軋鋼切頭、切尾及廢鑄件等。14金屬料為了合理使用廢鋼并保證冶煉工藝順行，對廢鋼有如下要求：如下要求：a.廢鋼要有明確的化學成分，不同性質的廢鋼應廢鋼要有明確的化學成分，不同性質的廢鋼應分類存放。分類存放。廢鋼中有用的合金元素應盡可能在冶煉過程中回收廢鋼中有用的合金元素應盡可能在冶煉

7、過程中回收利用，對有害元素要限制在一定范圍內。利用，對有害元素要限制在一定范圍內。如：磷、硫應小于磷、硫應小于0.06%；不得混有銅、鋅、鉛、錫、銻、砷等有色金屬不得混有銅、鋅、鉛、錫、銻、砷等有色金屬。15金屬料b入爐前要仔細檢查，嚴禁混入封閉器皿，爆炸物品和入爐前要仔細檢查，嚴禁混入封閉器皿，爆炸物品和毒品，以保證安全生產。毒品，以保證安全生產。c應清潔干燥、少銹，應盡量避免帶入泥土砂石、油污、應清潔干燥、少銹，應盡量避免帶入泥土砂石、油污、耐火材料和爐渣等雜質。耐火材料和爐渣等雜質。d廢鋼應具有合適的外形尺寸和單重。輕薄料應打包或廢鋼應具有合適的外形尺寸和單重。輕薄料應打包或壓塊后使用，

8、重廢鋼應加工、切割，以便順利裝料壓塊后使用，重廢鋼應加工、切割，以便順利裝料并保證熔化期快速熔化。并保證熔化期快速熔化。為縮短冶煉周期，節(jié)能降耗，目前廢鋼預熱措施已被為縮短冶煉周期，節(jié)能降耗，目前廢鋼預熱措施已被廣泛采用。廣泛采用。1617金屬料三.廢廢鋼鋼代代用用品品 用于電爐煉鋼用于電爐煉鋼 主要有下列三類主要有下列三類（1）直接還原鐵）直接還原鐵（DRI_Direct Reduction Iron）（2）碳化鐵）碳化鐵（Fe3C）（3）脫碳粒鐵）脫碳粒鐵18金屬料 DRI指鐵礦石在低于熔化溫度下還原得到的海綿狀金屬,還原劑有:煤基煤基和氣基氣基兩類.根據(jù)工藝不同有三種產品：海綿鐵海綿鐵、

9、金屬化球團金屬化球團及熱壓塊鐵熱壓塊鐵。DRI是擁有廉價天然氣和煤的發(fā)展中國家的重要電爐原料，也是發(fā)達國家生產高附加值的純凈鋼的必備品。19金屬料碳化鐵（碳化鐵（Fe3C）鐵礦粉鐵礦粉回轉爐回轉爐(預熱至預熱至700) 流化床流化床通入還通入還原性氣體原性氣體H2、CH4還原得到：還原得到： 3Fe2O3 + 5H2 + 2CH4 = 2Fe3C + 9H2O 脫碳粒鐵脫碳粒鐵高爐高爐鐵水鐵水經高壓水淬火經高壓水淬火直徑為直徑為34mm的粒化的?；F鐵回轉窯加熱至回轉窯加熱至1000 通入氧化性氣體脫碳通入氧化性氣體脫碳（含碳量在0.23.0%范圍內任意可調，出爐溫度為800 )。20金屬料四

10、四.鐵鐵合合金金為了使鋼具有所需的力學性能、物理性能和化學性能，必須向鋼液中加入合金材料以滿足鋼的化學成分和質量要求。在鋼的脫氧和合金化過程中廣泛使用多種鐵合金和脫氧劑。21金屬料種類：1).鐵合金鐵合金錳鐵、硅鐵、鉻鐵、鎢鐵、 鉬鐵、鈦鐵、釩鐵、硼鐵等； 2).合金合金硅錳、硅鈣、硅鋁鋇等； 3).純金屬純金屬鋁、錳、鉻、鎳等； 4).化合物化合物稀土化合物等。22金屬料對鐵合金材料的要求：對鐵合金材料的要求：（1）合金元素的含量要高，以減少熔化時的熱量）合金元素的含量要高，以減少熔化時的熱量消耗；消耗； （2）有確切和穩(wěn)定的化學成分，入爐塊度、粒度）有確切和穩(wěn)定的化學成分，入爐塊度、粒度合

11、適，以便控制鋼的成分和合金的收得率；合適，以便控制鋼的成分和合金的收得率；（3）合金中含非金屬夾雜和有害雜質磷、硫及氣）合金中含非金屬夾雜和有害雜質磷、硫及氣體要少；體要少；23金屬料 （4）、對熔點較低和易氧化的合金，可在低溫下烘）、對熔點較低和易氧化的合金，可在低溫下烘烤（烤（800 ）并保證足夠的烘烤時間。并保證足夠的烘烤時間。電爐煉鋼所用的合金種類較多，根據(jù)不同的鋼種，加入的合金順序及時間都有具體的要求。煉鋼用的鐵合金由專門的鐵合金工廠生產。各種合金都有成分及性能的具體要求，有鐵合金手冊和鐵合金冶金學等書籍。24第二節(jié) 非金屬料一一.石石灰灰石灰是轉爐煉鋼和堿性電弧爐煉鋼的主要造石灰是

12、轉爐煉鋼和堿性電弧爐煉鋼的主要造渣材料。它具有很強的脫磷、脫硫能力，渣材料。它具有很強的脫磷、脫硫能力，不損害爐襯。不損害爐襯。石灰的化學成分、質量及物理性能直接影響石灰的化學成分、質量及物理性能直接影響著煉鋼工藝的各項技術經濟指標。著煉鋼工藝的各項技術經濟指標。一般要求石灰中一般要求石灰中:C a O9 0 % ， S i O2 2 % , M g O 5 % , Fe2O3+Al2O33%, S0.15%, P0.02%, H2O300ml才屬于優(yōu)質石灰。才屬于優(yōu)質石灰。27因轉爐煉鋼周期短，石灰質量已受到各國轉爐煉鋼因轉爐煉鋼周期短，石灰質量已受到各國轉爐煉鋼廠的重視廠的重視,并一致認為

13、必須采用活性石灰。我國的并一致認為必須采用活性石灰。我國的活性石灰標準為：活性石灰標準為：CaO +MgO 90%；SiO24%；S0.05%；CO22%；活性度；活性度 300ml(10min)。石灰是由石灰石煅燒生成的，其反應為：石灰是由石灰石煅燒生成的，其反應為：CaCO3 CaO+CO2在大氣中，在大氣中，CaCO3的分解溫度的分解溫度Tf為：為：880910。石灰石的煅燒溫度石灰石的煅燒溫度Td應控制在應控制在10501150 的范圍的范圍內為宜。內為宜。 28非金屬料根據(jù)石灰的煅燒條件，根據(jù)石灰的煅燒條件，一般把煅燒溫度過高或煅燒時一般把煅燒溫度過高或煅燒時間過長說獲得的晶粒粗大、

14、氣孔率低或體積密度大間過長說獲得的晶粒粗大、氣孔率低或體積密度大的石灰稱為的石灰稱為硬燒石灰硬燒石灰；*將煅燒溫度在將煅燒溫度在1100左右獲得的晶粒細小、氣孔率高左右獲得的晶粒細小、氣孔率高或體積密度小的石灰稱為或體積密度小的石灰稱為軟燒石灰軟燒石灰。（成分、活性。（成分、活性度）度）一般一般軟燒石灰即為活性石灰。軟燒石灰即為活性石灰。介于兩者性質之間的叫介于兩者性質之間的叫中燒石灰中燒石灰。電爐煉鋼用石灰在沒有爐外精煉的情況下，應注意氧電爐煉鋼用石灰在沒有爐外精煉的情況下，應注意氧化期和還原期用的石灰要在化期和還原期用的石灰要在700高溫下烘烤后使用高溫下烘烤后使用.29表表2-1 不同煅

15、燒度石灰的物理性質不同煅燒度石灰的物理性質類 別軟燒石灰中燒石灰硬燒石灰密度,g/cm31.51.81.82.22.2比表面,cm2/g178001970032005800400980氣孔率,%465534463101103101103031非金屬料二二.螢螢石石螢石螢石又叫氟石，主要成分是CaF2，有黃、綠黑、玫瑰等多種原色的晶體，熔點約為930 。在煉鋼過程中，螢石作為助溶劑使用，它可與石灰生成低熔點共晶物質，降低石灰熔點，使初期渣中石灰塊表面形成的2CaO.SiO2加速溶解，改善爐渣的流動性。但螢石分解后的氟離子有強腐蝕性，對爐襯和設備有侵蝕作用，應限量使用。32非金屬料煉鋼用螢石成分范

16、圍如下：CaF2：7585%, SiO2：520%, CaO3%， S96%的石油焦,有一定粒度要求)。39電極是電爐煉鋼的導體，它是短網中最重要的組成部分。電極的作用：將電流導入爐內，并與爐料之間產生電弧，將電能轉化為熱能。電極要傳導很大的電流，電極上的電能損失約占整個短網上的電能損失的40%左右。 電極工作時要受到高溫、爐氣氧化及塌料撞擊等作用，這就要求電極能在冶煉的惡劣條件下正常工作。六、煉鋼用電極煉鋼用電極40非金屬料對電極物理性能的要求對電極物理性能的要求：（1）導電性能良好，電流密度大（1528A/cm2），電阻系數(shù)小(810mm2/m)，以減少電能損失。（2）電極的導熱系數(shù)大，熱

17、膨脹系數(shù)小，彈性模量小，以提高電極耐急冷急熱的性能。（3）體積密度大，氣孔率小，抗氧化性好，在空氣中開始強烈氧化的溫度就有所提高。（4）在高溫下有足夠的機械強度和抗彎強度。（5）幾何形狀規(guī)整，以保證電極和電極夾頭之間接觸良好。目前煉鋼用電極主要是石墨電極石墨電極，為了降低電極消耗，采用了涂層、浸漬等措施，效果良好。41第三節(jié) 煉鋼用氣體一一.氧氧氣氣氧氣氧氣是煉鋼過程中主要的氧化劑（電爐煉鋼用部分礦石），它可使鋼液迅速升溫，加速雜質的氧化速度和脫碳速度。一般要求含氧量達99.5%以上。工業(yè)用氧是通過制氧機把空氣中的氧氣分離、提純來實現(xiàn)的。煉鋼用氧是由廠內附設的制氧車間供給，用管道輸送到爐前。要

18、求氧壓穩(wěn)定，滿足吹煉要求的最低壓力，并且安全可靠。42煉鋼用氣體二二.氮氣氮氣和和氬氣氬氣氮氣氮氣和氬氣氬氣是制氧機制取氧氣過程中的副產物.由于氮氣和氬氣的沸點沸點都氧氣，因此在液態(tài)空氣加熱精餾時，通過不同的分離塔，精確地控制精餾溫度和壓力，就可以得到工業(yè)氮氣和氬氣。煉鋼生產中要求氮氣純度達氮氣純度達99%，氬氣純度在氬氣純度在95%以上。以上。氮氣和氬氣是復吹轉爐煉鋼的底部攪拌氣源，氬氣是爐外精煉的常用氣體。43第四節(jié) 煉鋼耐火材料耐火材料能在高溫（1580 1580 以上）條件下,承受各種機械和化學侵蝕等作用的材料叫做耐火材料耐火材料。441、化學、化學特性特性酸性酸性耐火材料以SiO2質為主中性中性耐火材料以A2lO3、Cr2O3和碳質為主堿性堿性耐火材料CaO、MgO質為主2、耐火、耐火度度普通普通耐火材料15801770高級高級耐火材料17702000特殊特殊耐火材料2000以上耐火材料的分類耐火材料的分類453、制制造造工工藝藝及及形形態(tài)態(tài)定型耐定型耐火材料火材料燒成磚（成型磚坯經燒制而成）燒成磚（成型磚坯經燒制而成）不燒成磚（高壓成型）不燒成磚（高