《現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)》課件-項目二 原料與基礎(chǔ)原理

1.煉鐵原料煉鐵原料1主要原料3熔劑2鐵礦石4燃料煉鐵主要原料鐵礦石（Ironore）---天然富礦和人造富礦燃料（fuel）---焦炭和噴吹燃料熔劑（flux）---石灰石與白云石等冶煉1t生鐵大約需要1.6~2.0t礦石，0.4~0.6t焦炭(coke)，0.2~0.4t熔劑鐵礦石種類磁鐵礦（Fe3O4）菱鐵礦（FeCO3）赤鐵礦（Fe2O3）褐鐵礦（mFe2O3·nH2O）鐵礦石種類磁鐵礦（Fe3O4）赤鐵礦（Fe2O3）鐵礦石種類褐鐵礦（mFe2O3·nH2O）菱鐵礦（FeCO3）高爐煉鐵鐵礦石性能比較鐵礦石種類成分理論含鐵量%實際富礦含鐵%最低工業(yè)品位%冶煉性能磁鐵礦Fe3O472.445~7020~25P，S↑難還原赤鐵礦Fe2O37055~6030P，S↓易還原褐鐵礦nFe2O3.mH2O55.2~66.137~5530P↑易還原菱鐵礦FeCO348.230~4025P，S↓熔燒后易還原煉鐵原料高爐煉鐵對鐵礦石的要求還原性好：被CO、H2還原的難易，影響焦比，還原性好有利于降低焦比從礦石種類上說：褐鐵礦＞赤鐵礦＞磁鐵礦;人造富礦＞天然鐵礦

從結(jié)構(gòu)上來說：疏松結(jié)構(gòu)、微氣孔多的礦石還原性好化學成分穩(wěn)定鐵礦石的處理礦石處理：原礦變成“精料”，一般要經(jīng)過破碎、篩分、混勻、培燒、選礦、造塊等準備處理加工過程熔劑熔劑主要使用石灰石(calcite)和白云石(dolomite)熔劑的作用助熔，改善流動性，使渣鐵容易分離，形成低熔點易流動的熔渣脫硫（焦炭和礦石中S）熔劑熔劑的要求有效成分含量高（CaO+MgO）有害雜質(zhì)S、P低粒度均勻，強度好，粉末少燃料焦炭的作用發(fā)熱劑、還原劑及料柱骨架粒度大型高爐40~60mm中型高爐25~40mm小型高爐15~25mm噴吹燃料固體（無煙煤與煙煤粉）液體（重油、煤焦油）氣體（天然氣或焦爐煤氣）小結(jié)鐵礦石熔劑燃料思考題煉鐵的原料有哪些？各種原料在高爐煉鐵中起什么作用？2.煉鋼原料鐵水轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要原料（70-100%），T>1250℃，主要熱源鐵水成分硅-Si重要發(fā)熱元素，Si含量高可提高廢鋼比過高，渣量大，易噴濺，侵蝕爐襯，影響脫P脫S，適宜含量：0.3-0.6%錳-Mn加速石灰熔解，促進化渣縮短初期渣形成時間，改善爐渣流動性脫S磷-P有害元素，引起鋼的冷脆，≤0.2%硫-S有害元素，引起鋼的熱脆，≤0.05%廢鋼廢鋼作用冷卻熔池要求外形尺寸和塊度不得混有鐵合金廢鋼表面清潔少銹加工預熱切割、打包、挑揀、水洗，利用鐵水罐余熱和燃料燃燒加熱鐵合金作用合金劑、脫氧劑類型簡單合金：Fe-Mn，F(xiàn)e-Si，F(xiàn)e-Cr，F(xiàn)e-V，F(xiàn)e-Ti等復合脫氧劑：Ca-Si合金，Al-Mn-Si合金，Mn-Si合金等純金屬：Mn、Ti、Ni、Al要求塊度：加入鋼包中的尺寸為5-50mm，加入爐中的尺寸為30-200mm烘烤溫度：錳鐵、鉻鐵、硅鐵應≥800℃，烘烤時間應＞2小時；鈦鐵、釩鐵、鎢鐵加熱近200℃，時間大于1小時造渣劑石灰-CaO螢石-CaF2白云石-CaCO3·MgCO3氧化劑氧氣鐵礦石氧化鐵皮冷卻劑廢鋼氧化皮鐵礦石石灰石白云石增碳劑焦炭粉石油焦粉電極粉小結(jié)金屬料鐵水--溫度、成分廢鋼--作用、要求、加工鐵合金--作用、類型、要求非金屬料造渣劑冷卻劑氧化劑增碳劑思考題煉鋼所用的鐵水成分有何要求？3.煉鐵原理高爐結(jié)構(gòu)高爐是由耐火材料砌筑而成的豎式圓筒形爐體外有鋼板制成爐殼加固密封，內(nèi)嵌冷卻器保護爐子自上而下一次分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹和爐缸五部分爐喉以上為裝料裝置和煤氣封蓋及導出管爐缸部分設(shè)有風口、鐵口和渣口高爐內(nèi)發(fā)生的化學反應ＣaCO3=CaO+CO2高溫3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2高溫C+O２=CO2點燃（供熱、CO2）C+CO2=2CO高溫（制還原劑）CaO+SiO2=ＣaSiO3高溫處理方法：回收再利用（造渣）煉鐵原理高爐爐內(nèi)爐料狀況高爐爐內(nèi)燃燒反應燃燒反應一般分兩步進行還原反應還原反應特征還原劑奪取金屬氧化物中的氧，使之變?yōu)榻饘倩蛟摻饘俚蛢r氧化物的反應高爐煉鐵常用的還原劑主要有CO、H2和固體碳鐵氧化物的還原順序當溫度小于570℃時，按Fe2O3→Fe3O4→Fe的順序還原當溫度大于570℃時，按Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe的順序還原還原反應用CO和H2還原鐵氧化物用CO和H2還原鐵氧化物，生成CO2和H2O還原反應叫間接還原用CO作還原劑的還原反應主要在高爐內(nèi)小于800℃的區(qū)域進行用H2作還原劑的還原反應主要在高爐內(nèi)800～1100℃的區(qū)域進行用固體碳還原鐵氧化物用固體碳還原鐵氧化物，生成CO的還原反應叫直接還原直接還原一般在大于1100℃的區(qū)域進行，800～1100℃區(qū)域為直接還原與間接還原同時存在區(qū)，低于800℃的區(qū)域是間接還原區(qū)小結(jié)高爐結(jié)構(gòu)爐喉、爐身、爐腰、爐腹和爐缸五部分高爐爐內(nèi)爐料狀況塊狀帶、軟熔帶、滴落帶、風口燃燒帶、渣鐵帶高爐爐內(nèi)燃燒反應碳的燃燒反應還原反應氧化物的還原順序、間接氧化、直接氧化思考題高爐本體又哪幾部分組成？爐料在高爐內(nèi)發(fā)生變化，在不同區(qū)域有什么特征？4.鋼的合金化煉鋼生產(chǎn)合金化原則向鋼中加入一種或幾種合金元素，使其達到成品鋼成分要求的操作合金元素作用改善組織改善工藝性能改善使用性能力學性能物理性能化學性能合金化原則按中下限控制合金加入量合金的收得率要高合金元素要在鋼中均勻分布熔池溫度不產(chǎn)生大的波動合金加入順序先加脫氧元素，再加合金化元素易氧化貴重合金在脫氧良好情況下加入難熔的不易氧化的合金應加熱后加在爐內(nèi)合金化操作包內(nèi)脫氧合金化操作要點合金應在出鋼1/3時開始加，出鋼2/3時加完，并加在鋼流的沖擊處，以利于合金的熔化和均勻出鋼過程中盡量減少下渣，并向包內(nèi)加適量石灰，以減少“回磷”和提高合金的收得率合金化操作包內(nèi)脫氧精煉爐內(nèi)合金化操作要點W、Ni、Cr、Mo等難熔合金應在真空處理開始時加入，以保證其熔化和均勻，并降低氣體含量而對于B、Ti、V、RE等貴重的合金元素應在處理后期加入，以減少揮發(fā)損失合金加入量確定鋼的合金化終點殘余鋼液的殘Si量一般為0.01～0.02%，稱“痕跡”，可忽略。殘Mn量則與終點碳和造渣方法有關(guān)合金元素收得率ηE脫氧元素被鋼水吸收的部分與加入總量之比鋼的合金化影響