華北理工大學(xué)煉鋼學(xué)復(fù)習(xí)重點(diǎn)王春苗PPT課件

1、華北理工大學(xué)煉鋼學(xué)復(fù)習(xí)重點(diǎn) 煉鋼的任務(wù)煉鋼的任務(wù) 脫碳：鐵中碳含量高于鋼的要求 脫硫及脫磷：S、P為有害元素 脫氧：脫碳導(dǎo)致鋼中氧含量升高，危害鋼質(zhì)量 去除氣體和夾雜物：H、N、氧化物、硫化物 鋼水升溫：保持鋼處于液體 鐵碳相圖 合金化：鋼性能主要決定于其合金含量 澆注成鑄坯：為軋制提供合格鑄坯“四脫”： 脫C、脫S、脫P(yáng)、脫氧“二去”： 去氣、去夾雜“二調(diào)整”：調(diào)整成分、調(diào)整溫度五鋼中的夾雜五鋼中的夾雜 鋼中非金屬夾雜按來(lái)源分可以分成鋼中非金屬夾雜按來(lái)源分可以分成外來(lái)夾外來(lái)夾雜和內(nèi)生夾雜雜和內(nèi)生夾雜。 外來(lái)夾雜外來(lái)夾雜是指冶煉和澆鑄過(guò)程中，帶入鋼是指冶煉和澆鑄過(guò)程中，帶入鋼液中的爐渣和耐火材

2、料以及鋼液被大氣氧液中的爐渣和耐火材料以及鋼液被大氣氧化所形成的氧化物?；纬傻难趸?。內(nèi)生夾雜內(nèi)生夾雜包括：包括： 脫氧時(shí)的脫氧時(shí)的脫氧產(chǎn)物脫氧產(chǎn)物； 鋼液溫度下降鋼液溫度下降時(shí)，硫、氧、氮等雜質(zhì)元素溶解時(shí)，硫、氧、氮等雜質(zhì)元素溶解度下降而以非金屬夾雜形式出現(xiàn)的度下降而以非金屬夾雜形式出現(xiàn)的生成物生成物； 凝固過(guò)程凝固過(guò)程中因溶解度降低、偏析而發(fā)生反應(yīng)的中因溶解度降低、偏析而發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物；產(chǎn)物； 固態(tài)鋼相變固態(tài)鋼相變?nèi)芙舛茸兓傻漠a(chǎn)物。溶解度變化生成的產(chǎn)物。 鋼中大部分內(nèi)生夾雜是在脫氧和凝固過(guò)程中產(chǎn)鋼中大部分內(nèi)生夾雜是在脫氧和凝固過(guò)程中產(chǎn)生的。生的。 按加工性能，夾雜物可分為：按加工性

3、能，夾雜物可分為：塑性?shī)A雜塑性?shī)A雜，它是在，它是在熱加工時(shí)，沿加工方向延伸成條帶狀；熱加工時(shí)，沿加工方向延伸成條帶狀；脆性?shī)A雜脆性?shī)A雜，它是完全不具有塑性的夾雜物，如尖晶石類型夾它是完全不具有塑性的夾雜物，如尖晶石類型夾雜物，熔點(diǎn)高的氮化物；雜物，熔點(diǎn)高的氮化物；點(diǎn)狀不變性?shī)A雜點(diǎn)狀不變性?shī)A雜，如，如SiOSiO2 2超過(guò)超過(guò)70%70%的硅酸鹽，的硅酸鹽，CaSCaS、鈣的鋁硅酸鹽等。、鈣的鋁硅酸鹽等。 由于非金屬夾雜對(duì)鋼的性能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，由于非金屬夾雜對(duì)鋼的性能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此在煉鋼、精煉和連鑄過(guò)程應(yīng)最大限度地降低鋼因此在煉鋼、精煉和連鑄過(guò)程應(yīng)最大限度地降低鋼液中夾雜物的含量，控制其

4、形狀、尺寸液中夾雜物的含量，控制其形狀、尺寸。 第三章 基本理論碳氧積碳氧積 K = PCO / (acao) = PCO / (%C%O) fC 、 fO1 PCO1 atm ，K 隨溫度變化小 碳氧積碳氧積：m %C%O 1/K 常數(shù) 碳氧積應(yīng)用碳氧積應(yīng)用 C與O含量的關(guān)系： 實(shí)際生產(chǎn)中基本規(guī)律保持不變 C低O高 C高O低脫碳結(jié)果：鋼水中O含量上升兌鐵噴濺：C + O = CO 鐵水中C含量高 開(kāi)始C大于O含量時(shí)，氧的傳質(zhì)是限制性環(huán)節(jié)，當(dāng)C小于O時(shí)，碳的傳質(zhì)是限制性環(huán)節(jié)，由于此時(shí)的碳含量是C-O反應(yīng)中控制反應(yīng)速度的限制性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折值，我們稱之為臨界碳含量。脫磷熱力學(xué)條件脫磷熱力學(xué)條件 Fe

5、O：存在最佳值 FeO對(duì)脫磷影響比較復(fù)雜FeO是脫磷的必要條件：P必須氧化脫除FeO有利于石灰熔化：促進(jìn)堿度提高FeO稀釋CaO濃度：FeO和CaO都是渣中組成部分綜合考慮綜合考慮：在：在R=2.54.0時(shí)，時(shí)，F(xiàn)eO 1520%22350lglg24.07lg %2.5lg %PPLCaOFeOPT磷分配系數(shù)Lp的試驗(yàn)測(cè)定值 2525445PFeOCaOCaO POFe脫磷熱力學(xué)條件脫磷熱力學(xué)條件 渣量：大渣量有利于脫磷在不降低CaO和FeO的前提下，降低了4CaOP2O5濃度增加渣量措施：提高鐵水提高鐵水Si含量含量強(qiáng)化脫磷措施：多次造渣多次造渣M三高一低三高一低： 高堿度（2.54） 高

6、氧化鐵（1520%） 大渣量 低熔池溫度%22350lglg24.07lg %2.5lg %PPLCaOFeOPT磷分配系數(shù)Lp的試驗(yàn)測(cè)定值 2525445PFeOCaOCaO POFe冶煉低P鋼注意的問(wèn)題 （1）盡量少下渣：冶煉時(shí)P脫到渣中，鋼包內(nèi)加脫氧劑，鋼包渣中酸性氧化物增多,堿度變了；渣中的氧也必須脫除。 擋渣操作1t鋼3公斤渣 （2）盡量清理上一爐的鋼包鋼包自開(kāi)-鋼包內(nèi)倒入引流砂，在鋼包水口呈二層結(jié)構(gòu)，靠近鋼水為燒結(jié)層，下層原始層。鋼包下有滑動(dòng)水口（通過(guò)上下兩個(gè)滑板，帶動(dòng)流鋼口的開(kāi)閉調(diào)節(jié)鋼水流量），側(cè)面有一個(gè)液壓線，滑板有一定使用壽命，多5、6次，少2、3次。 （3）減少 回P 引起

7、回P的原因有熔渣堿度或氧化鐵含量降低；石灰化渣不好；溫度過(guò)高都會(huì)引起回P。 出鋼過(guò)程中由于脫氧合金加入不當(dāng)，或出鋼下渣，或合金中P含量較高也會(huì)導(dǎo)致成品鋼P(yáng)含量高。二爐渣脫硫二爐渣脫硫 爐渣脫硫：冶煉和精煉工序的主要手段能夠反映出脫硫本質(zhì)：脫硫反應(yīng)是電極反應(yīng)能夠解釋純FeO能脫硫的現(xiàn)象：FeO能夠提供O2- LS=0.51.5 FeSCaOCaSFeO SCaOCaSO09847422.82 GTJ mol最早：目前：(FeO)與O達(dá)到平衡時(shí)，兩式意義相同實(shí)際生產(chǎn)中FeO與O并未達(dá)到平衡一般認(rèn)為，O直接參與脫硫反應(yīng) （與離子理論一致）離子理論 22SOSO脫硫理論脫硫理論分子理論脫硫熱力學(xué)條件脫

8、硫熱力學(xué)條件 溫度： 實(shí)際生產(chǎn)中高溫有利于脫硫脫硫反應(yīng)是弱吸熱反應(yīng)：108.2128.0 KJ/mol 高溫改善了S的傳質(zhì)：即動(dòng)力學(xué)作用更顯著堿度：提高爐渣堿度有利于脫硫 高堿度提高了O2-Ca2+降低了S2-的活度 O與(FeO)脫硫必須先脫氧： MM 鋼水脫氧是脫硫的前提條件鋼水脫氧是脫硫的前提條件從總體來(lái)看，高（%FeO）不利于脫硫 22SOSO6500lg2.625KT FeO對(duì)脫硫的影響取決于其含量對(duì)脫硫的影響取決于其含量 FeO含量低：對(duì)脫硫影響顯著 高爐、LF及電爐還原期：FeO 10% FeO對(duì)脫硫具有雙重作用：FeO即能提供O，也能提供O2- 22SOSO FeO含量低：Ca

9、O提供O2-，F(xiàn)eO提供O FeO不利于脫硫 FeO含量高：FeO同時(shí)提供O2-和 O FeO影響相互抵消渣量：增加渣量有利于脫硫增加渣量，降低S2-的活度合金成分：影響S的活度系數(shù) C、Si提供fs，Mn降低fs鐵水：C、Si含量高， fs5，鐵水脫硫比鋼水脫硫容易 鐵水預(yù)脫硫具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)鐵水預(yù)脫硫具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)：C及Si含量低， fs1，脫硫困難LF處理：高碳鋼容易脫硫 低碳低硅鋼脫硫困難轉(zhuǎn)爐：轉(zhuǎn)爐：氧化渣，LS=310，最高脫硫率40% MM轉(zhuǎn)爐脫硫能力很差轉(zhuǎn)爐脫硫能力很差 白渣操作：以碳粉、硅鐵粉作為還原劑，還原的爐渣冷卻后呈白色，所以叫白渣操作。減少鋼中氣體的措施西華特定律

10、指出減少氣體的方向：降低分壓真空可降低壓強(qiáng)、吹A(chǔ)r稀釋氣體a，原料要干燥、無(wú)油污。（石灰、廢鋼干燥，這點(diǎn)特別重要）b，耐火材料要干燥（澆注時(shí)，鋼包、中間包一低昂要干燥）c，減少容易吸氣的合金。（Ti、Ni、Nb、V等） 注意：煉某些特殊鋼，恰恰可以利用合金元素吸氣的特點(diǎn)。d，盡量降低出鋼溫度。e，保護(hù)澆注（出鋼后盡量做到鋼液不與空氣接觸）轉(zhuǎn)爐鋼終點(diǎn)不用檢測(cè)氣體含量:CO氣泡是一個(gè)很好降低分壓的條件要檢測(cè)的是電爐鋼，因電爐的脫C量少出鋼時(shí)鋼液的吸氣量能滿足鋼種要求 f，強(qiáng)化脫氣：常壓下單純吹氬達(dá)不到要求，有效地脫氣裝置一定是真空+吹氬 轉(zhuǎn)爐吹惰性氣體主要是均勻成分、均勻溫度 H、O能有效控制在需

11、要范圍 可降到1ppm N還不行，經(jīng)計(jì)算，N由60ppm降到10ppm需Ar13m3,最好技術(shù)在日本，N控制在10-20ppm，我國(guó)25-30ppm。 解決N是一個(gè)前沿問(wèn)題鋼液的脫氧方法 （1）沉淀脫氧 （2）鋼渣界面脫氧 （3）真空下脫氧 （4）擴(kuò)散脫氧第四章 轉(zhuǎn)爐煉鋼煉鋼原料煉鋼原料 金屬料金屬料：鐵水、廢鋼、合金鋼：鐵水、廢鋼、合金鋼 非金屬料非金屬料：造渣劑造渣劑（石灰、螢石、白云石）、（石灰、螢石、白云石）、冷卻劑冷卻劑（廢鋼、鐵礦石、氧化鐵、燒結(jié)礦、球（廢鋼、鐵礦石、氧化鐵、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦）、團(tuán)礦）、增碳劑和燃料增碳劑和燃料（焦炭、石墨籽、煤塊、（焦炭、石墨籽、煤塊、重油）重油）

12、氧化劑氧化劑：氧氣、鐵礦石、氧化鐵皮：氧氣、鐵礦石、氧化鐵皮 鍛燒情況鍛燒情況 對(duì)石灰質(zhì)量影響較大 （P27圖）CaCO3 CaO + CO2 生燒石灰意義：煅燒溫度過(guò)低（1200）或煅燒時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，晶粒粗大， 氣孔率低，體積密度大，反應(yīng)能力差 輕燒石灰 又稱“活性石灰”意義：煅燒溫度10501150，晶粒細(xì)小、氣孔率高，體積密度小， 晶格缺陷多，表面能高，反應(yīng)能力強(qiáng)，有利于快速成渣 應(yīng)用：生產(chǎn)中必須采用活性石灰生產(chǎn)中必須采用活性石灰 （2 2）螢石）螢石 螢石的主要成分是螢石的主要成分是 CaFCaF2 2，焙燒約，焙燒約930930。 螢石能使螢石能使CaOCaO和阻礙石灰溶解的和阻礙石灰溶

13、解的2CaO.SiO2CaO.SiO2 2外外殼的熔點(diǎn)顯著降低殼的熔點(diǎn)顯著降低，生成低熔點(diǎn)生成低熔點(diǎn)3CaO3CaOCaFCaF2 22SiO2SiO2 2（熔點(diǎn)（熔點(diǎn)13621362），），加速石灰溶解，迅速改善爐渣加速石灰溶解，迅速改善爐渣動(dòng)性。動(dòng)性。 螢石助熔的特點(diǎn)是作用快，時(shí)間短。但大量螢石助熔的特點(diǎn)是作用快，時(shí)間短。但大量使用螢石會(huì)增加使用螢石會(huì)增加噴濺噴濺，加劇，加劇爐襯侵蝕爐襯侵蝕，污染環(huán)境污染環(huán)境。 造渣后影響爐渣粘度的主要因素有爐渣成份、爐渣溫度和爐渣中未熔質(zhì)點(diǎn)的數(shù)量及塊度。 爐齡一般指工業(yè)用爐的爐襯從開(kāi)始使用到損壞這段時(shí)間內(nèi)熔煉的爐數(shù)。第二節(jié) 冶煉工藝過(guò)程冶煉準(zhǔn)備冶煉準(zhǔn)備濺

14、渣護(hù)爐 意義：意義：出鋼后出鋼后，在爐內(nèi)剩余爐渣中加入調(diào)渣劑調(diào)整粘度和氧化性，利用氧槍吹入氧槍吹入N2，使?fàn)t渣濺到爐襯上保護(hù)整個(gè)爐襯整個(gè)爐襯1 1 、裝料制度、裝料制度 （1 1）裝料次序）裝料次序 對(duì)使用廢鋼的轉(zhuǎn)爐，一般對(duì)使用廢鋼的轉(zhuǎn)爐，一般先裝廢鋼后裝鐵水先裝廢鋼后裝鐵水。先加潔先加潔凈的輕廢鋼凈的輕廢鋼，再加入中型和重型廢鋼再加入中型和重型廢鋼，以保護(hù)爐襯不，以保護(hù)爐襯不被大塊廢鋼撞傷，而且被大塊廢鋼撞傷，而且過(guò)重的廢鋼最好在兌鐵水后裝過(guò)重的廢鋼最好在兌鐵水后裝入入。 為了防止?fàn)t襯過(guò)分急冷，為了防止?fàn)t襯過(guò)分急冷，裝完廢鋼后，應(yīng)立即兌入鐵裝完廢鋼后，應(yīng)立即兌入鐵水水。爐役末期。爐役末期,

15、,以及廢鋼裝入量比較多的轉(zhuǎn)爐也可以先以及廢鋼裝入量比較多的轉(zhuǎn)爐也可以先兌鐵水兌鐵水, ,后加廢鋼。后加廢鋼?？刂蒲b入量的方法控制裝入量的方法 目前國(guó)內(nèi)采用三種即目前國(guó)內(nèi)采用三種即定量裝入量、定深裝入量和分階定量裝入量、定深裝入量和分階段定量裝入法段定量裝入法。定量裝入量定量裝入量指整個(gè)爐役期間，保證金屬料裝入量不變；指整個(gè)爐役期間，保證金屬料裝入量不變；定深裝入量定深裝入量指整個(gè)爐役期間，隨著爐子容積的增大依次指整個(gè)爐役期間，隨著爐子容積的增大依次逐漸增大裝入量，保證每爐的金屬熔池深度不變；逐漸增大裝入量，保證每爐的金屬熔池深度不變；分階段定量裝入法分階段定量裝入法指將整個(gè)爐按爐膛的擴(kuò)大程度劃

16、分為指將整個(gè)爐按爐膛的擴(kuò)大程度劃分為若干階段，每個(gè)階段實(shí)行定量裝入法。分階段定量裝入若干階段，每個(gè)階段實(shí)行定量裝入法。分階段定量裝入法兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)，是生產(chǎn)中最常見(jiàn)的裝入制度。法兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)，是生產(chǎn)中最常見(jiàn)的裝入制度。 槍位：槍位：又稱“氧槍高度”意義：氧槍噴頭出口端距靜止金屬液面的高度，m應(yīng)用：0.8 3.0 m注意：靜止液面：吹煉過(guò)程不存在靜止液面 噴頭斷面：氧槍高度并非氧槍的總長(zhǎng)度 金屬液面：而非爐渣液面M氧槍不能插入鋼液氧槍不能插入鋼液吹煉模式吹煉模式硬吹：低槍位或高氧壓的吹煉模式 特點(diǎn)：到達(dá)熔池表面射流動(dòng)能高 沖擊力大，攪拌強(qiáng) 沖擊深度大、沖擊面積小熔池流動(dòng)特征 P148圖圖4-1

17、2C 射流下面中心區(qū)，液體迅速向下流動(dòng) 射流四周中間區(qū)，氧氣泡和CO氣泡上浮引起液體向上流動(dòng) 熔池表面，液體沿徑向向外流動(dòng)，再沿爐壁向下流向爐底軟吹：高槍位或低氧壓的吹煉模式 特點(diǎn)：到達(dá)熔池表面射流動(dòng)能低 沖擊力小，攪拌弱 沖擊深度小、沖擊面積大熔池流動(dòng)特征 P148圖圖4-12B 液面比較平靜 熔池底部幾乎沒(méi)有運(yùn)動(dòng)槍位對(duì)冶煉的影響槍位對(duì)冶煉的影響反應(yīng)速度低槍位：形成“硬吹”，反應(yīng)速度高高槍位：形成“軟吹”，反應(yīng)速度低渣中FeO 消耗與生成的綜合結(jié)果低槍位：（FeO）降低高槍位：（FeO）升高熔池溫度 反應(yīng)速度及沖擊深度的影響低槍位：溫度上升加快高槍位：溫度上升緩慢MM煉鋼成語(yǔ)：降槍提溫，提槍

18、化渣煉鋼成語(yǔ)：降槍提溫，提槍化渣氧槍操作方式氧槍操作方式恒槍變壓變槍變壓恒壓變槍五五. .熔池乳化熔池乳化乳化現(xiàn)象乳化現(xiàn)象乳化：把一種液體置于另一種與其互不相溶互不相溶的液體中， 在外力作用外力作用下將此液體呈微粒分散的過(guò)程三相乳化液三相乳化液：在LD熔池內(nèi)形成了鋼水、爐渣和氣體的三相乳化液MM三相乳化液是LD冶煉速度快的主要原因五五. .造渣方法造渣方法 單渣法單渣法 P168意義：在整個(gè)吹煉過(guò)程中不倒渣，出鋼后再倒完全部全部爐渣 雙渣法雙渣法 意義：在冶煉前期結(jié)束后倒出部分爐渣，然后再加料造渣 留渣法留渣法 意義：出鋼后將部分或全部終渣留在爐內(nèi)，作為下一爐的渣料 六六. .噴濺噴濺形式形式

19、 P168兌鐵噴濺：在兌鐵過(guò)程中產(chǎn)生噴濺溢渣：由于熔池上漲而使?fàn)t渣從爐口流出流出的現(xiàn)象 金屬噴濺：熔池內(nèi)泡沫渣少，金屬失去熔渣保護(hù)而形成飛濺 又稱為“返干噴濺”爆發(fā)式噴濺：爐內(nèi)CO反應(yīng)集中生成CO氣體和泡沫渣嚴(yán)重，爐渣夾帶金屬液隨爐氣噴出噴出爐口 第六節(jié) 溫度制度三三. .冷卻劑冷卻劑 P30 及 P172 廢鋼廢鋼 金屬料 冷卻劑冷卻原理：升溫及熔化吸熱 廢鋼是冷卻效果最好的冷卻劑廢鋼是冷卻效果最好的冷卻劑 第七節(jié) 終點(diǎn)控制 二二. .終點(diǎn)碳含量終點(diǎn)碳含量控制方法控制方法拉碳法 增碳法 高拉補(bǔ)吹高拉補(bǔ)吹 第八節(jié) 出鋼 三三. .擋渣操作擋渣操作 下渣：下渣：出鋼時(shí)有兩次下渣過(guò)程 一次下渣：倒

20、爐出鋼時(shí)，爐渣首先經(jīng)過(guò)出鋼口 二次下渣：出鋼后期鋼水減少，鋼流卷渣 下渣危害下渣危害鋼水回磷 增加合金消耗 影響脫氧效果穩(wěn)定 造成鋼水成分波動(dòng)精煉中鋼水回硅 增加夾雜物降低出鋼口壽命 增加包襯侵蝕 為什么要擋渣出鋼？ 少渣或擋渣出鋼是生產(chǎn)純凈鋼的必要手段之一。其目的是有利于準(zhǔn)確控制鋼水成分，有效地減少鋼水回磷，提高合金元素吸收率，減少合金消耗。有利于降低鋼中夾雜物含量，提高鋼包精練效果。還有利于降低對(duì)鋼包耐火材料蝕損。同時(shí)，也提高了轉(zhuǎn)爐出鋼口的壽命。第五章 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐二二. 復(fù)吹優(yōu)點(diǎn)復(fù)吹優(yōu)點(diǎn) 與與LDLD相比相比吹煉平穩(wěn)，噴濺減少，金屬收得率提高約1%渣中FeO降低 渣中含鐵減少2.55.0%降

21、低夾雜提高質(zhì)量、延長(zhǎng)爐齡熔池均勻 終點(diǎn)氧化性降低合金收得率高（FeO）和O減少余Mn提高0.020.06%脫磷能力強(qiáng)，石灰消耗降低鋼渣反應(yīng)條件改善，脫磷接近于平衡 降低終點(diǎn)0.002%P；石灰消耗降低310Kg/t極限終點(diǎn)碳降低，有利于冶煉超低C鋼CO分壓低后期攪拌高提高生產(chǎn)率噴濺少，供氧強(qiáng)度高可以適當(dāng)超裝降低成本生產(chǎn)率高金屬收得率高：噴濺少、FeO低合金收得率高：O低、余錳高石灰消耗低爐襯壽命高 氧氣消耗低 ：46Nm3/t 三三. 復(fù)吹缺點(diǎn)復(fù)吹缺點(diǎn) 與與LDLD相比相比工藝復(fù)雜：尤其是底部吹氧 底部噴嘴系統(tǒng)底吹O2時(shí)，冷卻劑將使鋼中H升高 CH化合物為冷卻劑底吹N2將使鋼中的氮升高 需要N2/Ar廢鋼比有所降低 氣體吸