提钒与转炉炼钢工艺

提钒与转炉炼钢工艺课程性质课程目标课程体系教学内容考核评价学习方法•这是什么？•它有什么用？•它是用什么材料制成的？关键点：钢铁制成的！钢与铁的区别观看录像0－1录像网址：=38钢与铁的区别铁合金生铁钢成分含碳量2%～4.3%0.03%～2%其它元素硅、锰、硫、磷（少量）硅、锰（少量）机械性能硬而脆无韧性坚硬韧性大，塑性好可铸、不可锻可铸、可锻、可压延钢系由生铁再炼而行，有较高的机械强度和韧性，还具有耐热、耐腐蚀、耐磨等特殊性能。炼钢过程•脱碳•脱硫•脱磷•脱氧炼钢过程•去气体•去夹杂•合金化•调温铁水钢炼钢的任务为什么要提钒•资源：铁矿、钒钛磁铁矿•钒钛磁铁矿的冶炼：主要是用回转窑－电炉或高炉，冶炼出含钒铁水（含钒为0.25～0.35％）。含钒铁水进行转炉提钒，得到钒渣和半钢。钒渣进一步加工成钒制品，半钢再去炼钢。课程性质是钢铁冶金专业的一门”工具”课是钢铁冶金专业的一门”核心”课是学生就业择业的直通车具有炼钢的共性与提钒的个性专业必修课学这有啥用啊?课程体系理论知识动手能力岗位实践提钒与转炉炼钢考核评价理论知识考核理论知识考核过程考核（50%）终结考核（50%）出勤率、作业、课堂表现、小组评价理论考核试题库考核评价学生按照工作任务要求（评价标准），完成任务，每个任务项目均有详尽的考核标准，实行操作技能细化要求实践环节考核——标准参照考试学习方法端正的学习态度保证课堂学习效率不断充实所需理论知识，服务于实践充分利用课外时间,进行实践训练教学内容提钒与转炉炼钢工艺绪论项目一：含钒铁水提钒项目二：合格钢水的冶炼提钒与转炉炼钢工艺氧气转炉炼钢法中国钢铁工业发展状况及发展趋势现代钢铁生产工艺流程炼钢技术的发展简史钢铁工业在国民经济中的地位与作用绪论钢铁工业在国民经济中的地位与作用金属材料复合材料材料陶瓷材料高分子材料金属材料发展情况介绍•据国际钢协经济委员会预测，截止到2010年，全世界钢的需求量预计每年将增长4.9%，其中，中国对钢的需求量预计每年将增长8.4%•2010年至2015年期间，全世界钢需求量的年增长速度为4.2%。国内市场对钢铁产品的需求将继续呈现适度、稳定增长态势•到2010年我国钢消费将达到4.7亿吨，其中钢材将达到4.4亿吨。钒钛资源及生产介绍•攀西（攀枝花—西昌）地区：•钒钛磁铁矿资源储量98亿吨，占全国铁矿资源储量近20%•钒资源储量占全国储量的61%，占世界储量的11.6%，居中国第一、世界第三•钛资源储量在国内具有绝对优势，占全国储量的90%，世界的35%，居世界第一位•攀钢：我国最主要的钒原料、钒产品和钛原料基地。•提钒与转炉炼钢工艺是冶金生产中的重要工艺2006年攀钢钒钛产品产量及占全国比重产品项目钒渣钒制品（V2O5）钛精矿钛白粉国内消费量（万吨）——2.523091.3国内产量（万吨）28.73.115086攀钢产量（万吨）181.4426.46.75攀钢产量占全国比重62%46.5%17.6%7.9%钢铁冶炼技术的发展简史1远古至13世纪末.冶炼方法十分简单，利用自然地形将铁矿石与木炭一起放入称为地窖炉的炉膛内，加热冶炼。因不能获得熔化矿的高温，仅能制成半熔融状态的铁块，其中混杂有相当多的氧化铁渣，称作海绵铁。213世纪末至19世纪中叶，铁的需求量增加及鼓风技术的发展，炉子越来越高，逐渐形成现代高炉的雏(chu)形，高炉炉内温度增加，能得到熔融状态的生铁，冷却后很脆，不能锻造成器具，而被当作废物扔掉。319世纪中期至今天，以生铁为原料，在高温下精炼成钢，一直是钢铁生产的主要方法。高炉鼓风由热风代替冷风，并建立了蓄热式热风炉，鼓风动力采用电力，确定了作为生铁精炼炉的平炉、转炉、电炉的炼钢法。海绵铁液态生铁钢铁分为二步冶炼法炼钢方法的发展状况海绵铁（固）→液态生铁→钢铁分为二步冶炼法→转炉：1856年，英国人贝塞麦发明底吹酸性空气转炉炼钢法→1879年英国人托马斯又发明了碱性底吹空气转炉炼钢法，→1891年法国人特罗佩纳发明了酸性侧吹转炉炼钢法→40年代，制氧技术得到了迅速的发展→1948年德国人杜雷尔在瑞士采用水冷氧枪垂直插入炉内吹炼铁水获得成功→奥利地钢铁联合公司在1952年林茨城，1953年在多纳维茨城先后建成了30吨氧气顶吹转炉车间并投入生产，称为LD法（氧气顶吹转炉炼钢法的代称）。而在美国一般称做BOF或BOP，在英国、加拿大等地，称做BOS。先进工业国家已取代了平炉→1967年原联邦德国和法国建成了氧气底吹转炉→1969年原联邦德国采用钢包喷射冶金技术→1974年英国首先在1.25转炉上，1975年法国和卢森堡合作在65吨转炉上先后试验成功顶底复合吹炼转炉炼钢，目前已在世界范围内推广转炉示意图平炉：1864年德国人西门氏和法国人马丁同时发明平炉（又称马丁炉），平炉炼钢法成为二十世纪前期的主要炼钢方法。观看平炉结构录像0－2录像网址：=38平炉结构示意图电炉：1897年产生于德国。1899年，法国人海劳尔特发明了电弧炉。•有平炉炼钢法•氧气转炉炼钢法•电弧炉炼钢法现代主要炼钢方法请观看录像0－3录像网址：=38目前世界上最主要的炼钢方法是氧气转炉炼钢法（氧气顶吹转炉和氧气顶底复合吹炼转炉炼钢法氧气转炉炼钢技术的发展化分为三个时期：◆转炉大型化时期（1950～1970年）以转炉大型化技术为核心，逐步完善了转炉炼钢工艺与设备。先后开发出大型化转炉设计制造技术、OG法除尘与煤气回收技术、计算机静态与副枪动态控制技术、镁碳砖综合砌炉与喷补挂渣等护炉工艺技术。◆转炉复合吹炼时期（1970～1990年）为了改善转炉吹炼后期钢——渣反应远离平衡，实现平稳吹炼的目标，综合顶吹、底吹转炉的优点，研究开发出各种顶底复合吹炼工艺技术，在世界上迅速推广。◆转炉综合优化时期（1990年以后）铁水“三脱”预处理、高效转炉生产、全自动吹炼控制与溅渣护炉等重大新工艺技术。降低了生产成本、大幅度提高了生产效率。氧气转炉炼钢技术转炉大型化时期转炉复合吹炼时期转炉综合优化时期0-3现代钢铁生产工艺流程钢铁材料的冶炼工艺流程图定义：钢铁材料的生产不是一步可以完成的，分为若干个阶段。各阶段过程间的联系及其所获得的产品（包括中间产物）间流动线路图就称为钢铁材料的冶炼工艺流程图。0-3-1钢铁联合企业的生产工艺流程如图0－4所示钢铁联合企业的生产工艺流程原矿原煤熔剂及辅助材料选矿洗煤破碎筛分铁矿粉造块炼焦炉化工副产品筛分熄焦高炉直接还原或熔融还原矿煤氧氧气转炉电炉连铸铸锭轧机成品钢材海绵铁或铁水水铁废钢炉渣热风精煤返矿尾矿碎焦定义：以氧气转炉炼钢工艺为中心的钢铁联合企业生产流程，通常习惯上人们叫做长流程特点：工艺流程生产单元多，规模庞大，生产周期长，因此称此工艺流程为钢铁生产的长流程工艺0-3-2长流程0-3-3短流程定义：以电炉炼钢工艺为中心的钢铁联合企业生产流程，通常习惯上人们叫做长流程特点：工艺流程简捷，高效节能，生产环节少，生产周期短。又称“三位一体”流程（即电炉－炉外精炼－连铸组成），或者“四个一”流程（即电炉－炉外精炼－连铸－连轧组成）近几年中国年产钢量钢产量达到3.5亿t2002钢产量首次突破2亿t，达到2.234亿t2004钢产量达到2.74亿t2005年产钢量为1.82亿t20032006粗钢产量达到4.188亿t中国钢铁工业的发展战略重在增加高附加值的产品，提高质量重在提高产业集中度重在降低消耗三个重在钢铁大国向钢铁强国的的根本转变三个重在，一个根本转变钢铁工业发展趋势•钢铁工业发展的高效化、连续化、自动化。•节约资源、能源、降低制造成本，以增加钢铁生产在市场经济中的竟争力。•发展高新技术所需的新材料。•连铸技术特别是高效连铸及终形连铸。•发展近终成形金属毛坯制备新技术。•21世纪是智能和信息的时代，钢铁企业将实现计算机集成系统管理及流程的人工智能控制氧气顶吹转炉炼钢方法简介•诞生的背景及简称•1856年，英国人贝塞麦发明了底吹酸性空气转转炉炼钢法。•将空气吹入铁水，使铁水中硅、锰、碳高速氧化，依靠这些元素氧化放出的热量将液体金属加热到能顺利地进行浇注所需的温度，从此开创了大规模炼钢的新时代。•早在1856年贝塞麦就提出利用纯氧炼钢的设想，由于当时工业制氧技术水平较低，成本太高，氧气炼钢未能实现。•二十世纪40年代初，制氧技术得到了迅速发展，给氧气炼钢提供了物质条件。1952年在林茨（Linz）城，1953年在多纳维茨（Donawltz）城先后建成了30t氧气顶吹转炉车间并投入生产，称为LD法。•由于氧气顶吹转炉反应速度快，生产率及热效率很高，可使用约20～30％的废钢以及便于自动化控制，又克服了空气吹炼时钢质量差、品种少的缺点，使它成为冶金史上发展最迅速的新技术。各种精炼炉的炼钢效率1-碱性转炉炼钢法，2-纯氧顶吹转炉炼钢法；3-氧气侧吹转炉炼钢法，4-平炉（氧气使用量10～40Nm3／t），5-电炉，6-平炉与平炉、电炉炼钢法相比，氧气转炉炼钢法具有生产率高、钢中气体含量低、钢的质量好等特点。顶吹氧气转炉炼钢法的小时产钢量为平炉炼钢法的6～8倍，是效率极高的炼钢方法。各种炼钢法和气体含量项目炼钢炉[H]，ppm[N]，ppmpH2＋pH2O大气压PCO大气压PN2大气压[O%]碱性平炉3.0～7.0(c)30～60≈0.20，吹蒸汽≈0.650.04～0.07碱性电炉（氧化期）3.0～7.0(c)30～80≈0.20，吹蒸汽≈0.800.04～0.07酸性平炉3.0～6.025～60≈0.15，吹空气≈0.700.03～0.05碱性电炉（还原期）c3.～10.03～6(b)6～1060～150≈0.04≈0.60PCO2≈0.02PN2；平衡0.004～0.01氧气顶吹转炉1.0～3.010～20≈0.0≈1000.04～0.06注：（a）吹氩法，（b）普通法；（c）矿石法氧气转炉钢具有钢中气体含量少的特点氧气转炉炼钢法的特点•吹炼速度快，生产率高•品种多，质量好•原材料消耗少，热效率高，成本低•基建投资少，建设速度快•容易与连续铸钢相匹配转炉分类转炉按炉衬耐火材料性质按供入氧化性气体种类按供气部位酸性转炉碱性转炉空气转炉氧气转炉顶吹转炉底吹转炉侧吹转炉顶底复合转炉顶底侧复合转炉中国钢铁工业发展状况•第一个阶段是1949连～1978年，钢产量由1949年的16万t增加到3178万t，年均增加105万t•第二阶段是1978年90年代中期，这个时期的我国钢铁材料工业进入了持续、快速的发展阶段，取得了举世瞩目的辉煌成就，其主要标志是1995年我国生铁产量超过1亿t•1996年我国钢产量首次突破1亿t以来，连续一直位居世界产钢国的第一位。尽管如此，中国1996年的人均产钢量仅为82.7kg人均产钢材量仅为73.6kg，仍大大低于世界平均水平（1996年世界人均产钢为130kg）•二十世纪80年代宝钢从日本引进建成具有70年代末技术水平的300t大型转炉3座、首钢购入二手设备建成210t转炉车间•二十世纪90年代宝钢又建成250t转炉车间，武钢引进250t转炉，唐钢建成150t转炉车间，重钢和首钢又建成80t转炉炼钢车间•到1998年我国氧气顶吹转炉共有221座，其中100t以下的转炉有188座（50～90t的转炉有25座），100～200t的转炉有23座，200t以上的转炉有10座，最大公称吨位为300t。顶吹转炉钢占年总钢产量的82.67％我国氧气转炉的发展概况•1951年碱性空气侧吹转炉炼钢法实验成功。•1954年开始了小型氧气顶吹转炉炼钢的试验研究工作•1962年将首钢