炼钢工艺复习资料

炼钢的基本任务：“四脱”（脱C、O、P、S），“二去”（去气、去杂质），“二调”（调整成分、温度）。P-冷脆，S-热脆，H-白点，N-蓝脆。新一代钢铁材料主要特征：（1）超细晶（2）高洁净度（3）高均匀性。铁水直接冶炼钢水：1856年英国人贝塞麦。长流程：以氧气转炉炼钢工艺为中心的钢铁联合企业生产流程。短流程：以电炉炼钢工艺为中心的小钢厂生产流程。炼钢技术经济指标：1、生产率；2、质量；3、品种；4、消耗；5、成本与利润。R的含义：减量化、再利用、再循环。炼钢原材料分为金属料、非金属料和气体；金属料有铁水（生铁）、废钢、铁合金、直接还原铁和碳化铁。铁水成分：硅、锰、磷、硫。废钢是转炉冷却效果比较稳定的冷却剂。铁合金：用作炼钢的脱氧剂和合金元素添加剂。萤石：在炼钢生产中，作为助熔剂。石灰脱磷、脱硫能力强；其活性检验有两种方法：1.温升法2.盐酸滴定法。常用的氧化剂有：1氧气；2铁矿石；3氧化铁皮。铁矿石和氧化铁皮既是冷却剂，又是化渣剂和氧化剂。增碳剂：电极粉、石油焦粉、焦炭粉、木炭粉和生铁。铁水脱硫条件比钢水脱硫优越的原因：（1）铁水中含有较高的C、Si、P等元素，提高了铁水中流的活度系数；（2）铁水中的氧含量低，利于脱硫。常用D-S剂：钙基、镁基。Mg脱硫反应式：[Mg]+[S]+CaO(s)=CaS(s)+MgO(s)，方法：机械搅拌法和喷吹法。铁水脱硅的目的：（1）减少转炉石灰用量，减少渣量和铁损；（2）减少脱磷剂用量，提高脱磷脱硫效率；（3）对于含钒和含铌等特殊铁水，可为富集V2O5和Nb2O5等创造条件。脱磷剂由氧化剂、固定剂和助熔剂组成。马赫数Ma：喷头出口速度v与当地声速a之比。顶吹氧射流与熔池的相互作用：“硬吹”和“软吹”。CO作用：提供搅拌功率。氧气顶吹转炉的传氧载体：1金属液滴传氧；2乳化液传氧；3熔渣传氧；4铁矿石传氧。C-O反应的作用：1)加大钢-渣界面，加速物理化学反应的进行；2）搅动熔池，均匀成分和温度；3）有利于非金属夹杂的上浮和有害气体的排出；4）有利于熔渣的形成；5）放热升温；6）爆发性的碳氧反应会造成喷溅。防止回磷：炉渣返干，渣中w(FeO)低。脱磷公式：2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO.P2O5)+5[Fe]（氧化期）△H=-954.24KJ/mol。顶底复吹转炉中吹氧有升温作用，其他气体有冷却作用。复吹转炉的特点：(1)显著降低了钢水中氧含量和熔渣中TFe含量（2）提高吹炼终点钢水余锰含量（3）提高了脱磷、脱硫效率（4）吹炼平稳减少了喷溅（5）更适宜吹炼低碳钢种。炉容比：转炉新砌砖后炉内自由空间的容积V与金属装入量T之比，以V/T表示。装入制度方式：1定深装入2分阶段定量装入（普遍）3定量装入。供氧：分阶段恒压变枪。转炉炼钢造渣目的：去除磷硫、减少喷溅、保护炉衬、减少终点氧。造渣的方法：（1）单渣法；（2）双渣法；（3）双渣留渣法。温度控制：指吹炼过程熔池温度和终点钢水温度的控制。终点控制：静态控制和动态控制。终点的标志：1钢中碳含量达到所炼钢种的控制范围；2钢中磷、硫含量低于规格下限以下一定范围；3出钢温度能保证顺利进行精炼、浇注；4对于沸腾钢，钢水应有一定氧化性。终点碳控制的方法有拉碳法和增碳法。拉碳法分为一次拉碳法和高拉补吹法。出钢温度的确定原则：1）保证浇注温度高于所炼钢种凝固温度60~100℃；2）应考虑到出钢过程和钢水运输、镇静时间、钢液吹氩时的降温，一般为40~80℃；3)应考虑浇注方法和浇注锭型大小。电炉出钢方式：槽式出钢、偏心底出钢（EBT）、中心底出钢（CBT）等。微合金元素的强化作用：1.细小碳氮化物的析出强化；2.碳氮化物阻止晶粒长大的细晶强化。提高转炉炉龄的措施：1.提高衬砖质量2.提高砌炉质量3.优化冶炼操作工艺4.加强炉体维护。炉衬损坏的原因：1机械作用；2高温作用；3化学侵蚀；4炉衬剥落。炉衬砖的蚀损机理：（FeO)+C→{CO}+Fe；CO2+C→2{CO}；MgO+C→Mg+{CO}。溅渣层保护炉衬的机理：1对镁炭砖表面脱碳层的固化作用；2减轻了熔渣对衬砖表面的直接冲刷蚀损；3抑制了镁炭砖表面的氧化，防止炉衬砖体再受到严重的蚀损；4新溅渣层有效地保护了炉衬-溅渣层的结合界面。调渣剂的作用：提高炉渣中MgO含量。EBT电炉的优点：1出钢倾动角度减少；2留钢留渣操作；3炉底部出钢。电抗器的作用：使电路中感抗增加，以达到稳定电弧和限制短路电流的目的。短网：指从变压器副边引出线至电极这一段线路。补炉的原则：高温、快补、薄补。补炉的方法：人工投补和机械喷补。电弧炉冶炼方法：氧化法、返回吹氧法和不氧化法。熔化期：从通电开始到炉料全部熔清的阶段。主要任务：迅速熔化全部炉料，并且要求去除部分的磷。氧化期：当炉料全部熔清后取样分析进入的一个氧化的阶段。主要任务：去磷和脱碳，去除钢中气体、杂质和钢液升温是在脱碳过程中同时进行的。还原期：从氧化末期扒渣完毕到出钢这段时间。主要任务：1使钢液脱氧2降低钢液硫含量3调整钢液合金成分4调整炉渣成分5调整钢液温度。（熔-氧气结合）脱硫总反应式：[FeS]+(CaO)=(CaS)+(FeO)。加速炉料熔化的措施：1.快速补炉和合理装料2.提高变压器的输出功率3.吹氧助熔4.烧嘴助熔5.废钢预热6.开发、推广二次燃烧技术7.执行泡沫渣工艺，提高热能利用系数8.缩短熔化期的其他措施。废钢预热方式：1.炉料连续预热电炉；2.双壳电炉；3.竖井式电炉。现代电弧炉炼钢工艺流程：废钢预热→超高功率电弧炉→二次精炼→连铸。现代与传统电炉冶炼工艺的根本区别：前者必须将电炉与炉外精炼相结合才能生产出成品钢液，还原期任务在炉外精炼过程中完成；后者用电炉来生产成品钢。泡沫操作的优点：1、提高炉衬寿命，降低耐火材料消耗；2、电损失功率降低，电耗减少；3、电极消耗减少；4、三相电弧功率平衡改善；5、功率因数提高。电渣重熔过程：重熔前准备，送电启动，重熔精炼、补缩，锭子处理等。未燃法和燃烧法除尘的比较：1）未燃法设备体积小，投资费用低，厂房高度低；2）在能源利用方面，未燃法可以回收煤气节约大量能源。燃烧法可回收蒸汽，但设备庞大热效率低；3）未燃法烟尘中FeO含量高，效率高。燃烧法烟尘中主要是Fe2O3，效率低；4）未燃法烟气主要成分是CO，系统运行不安全，要求密封性良好，防毒、防爆。燃烧法烟气主要成分是CO2，系统运行安全，不容易发生爆炸事故。转炉煤气回收利用：1做燃料2做化工原料。钢渣的处理技术：1浅盘法；2滚筒法；3钢渣水淬法；4风淬法；5转炉钢渣闷罐处理法。钢渣的用途：1）用于烧结；2）作熔剂用；3）提取稀有元素；4）用于水泥生产；5）钢渣制砖；6）道路建设；7）作地基回填料；8）热能回收；9）作肥料使用。1起弧期：较低电压；2穿井期：较大电压；3主熔化期：最大电压；4熔末升温期：低电压、大电流。计算题：冶炼1Cr13不锈钢，钢液量为10000kg，炉中含铬量为10%，控制含铬量为13%，铬铁含铬量为65%，铬收得率为96%，要求铬铁加入量。解：铬铁加入量=[10000(13%-10%)]/[(65%-13%)96%]=601kg验算：w[Cr]=(10000×10%+601×65%×96%）/（10000+601）=13%