《現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)》課件-項(xiàng)目四 煉鋼工藝與精煉技術(shù)

1.煉鋼工藝全流程鋼的應(yīng)用煉鋼工藝流程轉(zhuǎn)爐煉鋼長(zhǎng)流程工藝鐵礦石轉(zhuǎn)爐煉鋼連鑄二次精煉燒結(jié)礦高爐流程生產(chǎn)單元多，規(guī)模龐大，生產(chǎn)周期長(zhǎng)裝料吹煉脫氧出鋼濺渣護(hù)爐倒渣煉鋼工藝流程吹煉前期時(shí)間范圍開吹至全程吹煉時(shí)間的15％～20％范圍內(nèi)火焰特征濃而暗紅任務(wù)早化渣、化好渣，保證溫升均勻，以利于去除磷等有害雜質(zhì)，同時(shí)又減少對(duì)爐襯的侵蝕煉鋼工藝流程吹煉中期時(shí)間范圍全程吹煉時(shí)間的15％～20％至80％～85％范圍內(nèi)火焰特征濃而有力，火焰比較柔軟，看上去有規(guī)律的一伸一縮任務(wù)脫碳和去硫，因此應(yīng)控制好供氧和底氣攪拌，防止?fàn)t渣“返干”和噴濺的發(fā)生煉鋼工藝流程吹煉后期時(shí)間范圍全程吹煉時(shí)間80％～85％至100％范圍內(nèi)火焰特征火焰逐步收縮任務(wù)在拉碳的同時(shí)確保硫、磷合乎鋼種要求，鋼水溫度達(dá)到所煉鋼種的要求，控制好爐渣的氧化性以確保鋼中含氧量適量，保證鋼水質(zhì)量電爐煉鋼爐體爐體傾動(dòng)裝置水冷爐蓋電極升降裝置短流程工藝流程簡(jiǎn)捷，生產(chǎn)環(huán)節(jié)少，生產(chǎn)周期短廢鋼電爐精煉連鑄補(bǔ)爐→裝料→熔化→氧化→還原→出鋼小結(jié)轉(zhuǎn)爐煉鋼效率高，節(jié)奏快產(chǎn)量高原料適應(yīng)性好門檻較低噸鋼成本低電爐煉鋼冶煉品種多特種鋼效率低，節(jié)奏慢設(shè)備基礎(chǔ)投資高能耗高，成本高思考題電爐煉鋼作為一種短流程煉鋼生產(chǎn)工藝，為何在我國(guó)電爐煉鋼的比例卻遠(yuǎn)低于轉(zhuǎn)爐煉鋼？2.轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝煉鋼的基本任務(wù)四脫脫碳脫氧脫磷脫硫二去去氣去夾雜二調(diào)整成分溫度裝入制度裝入量-每爐次裝入的金屬料總量（鐵水+廢鋼）裝入量過大嚴(yán)重噴濺，熔池?cái)嚢璨涣?，造渣困難，冶煉時(shí)間長(zhǎng)，吹損增加，爐襯壽命降低裝入量過小產(chǎn)量下降，熔池變淺，爐底易受氧氣流股的沖擊，爐底燒穿，漏鋼事故裝入制度裝入量確定依據(jù)合適的爐容比合理的熔池深度爐子附屬設(shè)備與錠型配合好裝入制度類型定量裝入定深裝入分階段定量裝入供氧制度噴頭結(jié)構(gòu)供氧強(qiáng)度氧壓槍位控制內(nèi)層（氧氣）、中層（進(jìn)水）、外層（出水）噴頭（單孔、多孔）造渣制度合適的造渣方法渣料的加入種類渣料的加入數(shù)量和時(shí)間如何快速成渣爐渣具有一定的堿度，合適的氧化性和流動(dòng)性，適度的泡沫化以及適當(dāng)?shù)脑?。造渣料白云石鎂球菱鎂礦造渣方法單渣法吹煉中途不換渣即只造一次渣的操作方法雙渣法吹煉中途倒出部分爐渣（1/2～2/3），然后補(bǔ)加渣料再次造渣的操作方法雙渣留渣法將上一爐的終渣部分地留在爐內(nèi)，并在吹煉中途倒出部分爐渣再造新渣的操作方法溫度制度出鋼溫度澆注溫度高于所煉鋼種凝固溫度20～30℃出鋼過程和鋼水運(yùn)輸、鎮(zhèn)靜時(shí)間、鋼液吹氬時(shí)的降溫澆注方法和錠型大小所用時(shí)間的降溫溫度制度T出鋼＝T凝＋△t過熱＋△T總T凝＝1538-∑△ti×[%i]-7℃△T總—從出鋼→精煉→澆注過程中的溫降值△T總＝△t1＋△t2＋△t3＋△t4＋△t5終點(diǎn)控制和出鋼操作何為終點(diǎn)熔池中金屬的成分和溫度達(dá)到所煉鋼種要求時(shí)，稱為終點(diǎn)終點(diǎn)條件含碳量進(jìn)入所煉鋼種的控制范圍硫、磷含量低于規(guī)格下限溫度達(dá)到出鋼要求擋渣出鋼下渣的危害增加鋼水回磷量增加鋼中夾雜物增加鐵合金的消耗增加精煉造渣料消耗增加精煉處理時(shí)間縮短鋼包耐材壽命小結(jié)煉鋼的基本任務(wù)四脫、二去、二調(diào)整裝入制度裝入量、三種裝入類型供氧制度氧槍的結(jié)構(gòu)、氧壓、槍位控制造渣制度單渣法、雙渣法、雙渣留渣法出鋼制度出鋼溫度確定終點(diǎn)控制下渣量控制思考題如何確定出鋼溫度？3.LF爐煉鋼工藝LF精煉基本原理在保持鋼包內(nèi)還原性氣氛條件下，用電弧加熱高堿度爐渣，邊造渣邊完成脫氧、脫硫等一系列爐渣精煉LF精煉特點(diǎn)還原性氣氛LF本身一般不具備真空系統(tǒng)，常在大氣壓下精煉，主要靠鋼包包沿與水冷爐蓋間的密封氣幕起到隔離空氣的密封作用，在造還原渣過程中，渣中的C及加熱時(shí)的石墨電極與爐渣中的FeO、MnO、Cr2O3等氧化物作用生成CO氣體，增加爐氣的還原性，保持爐內(nèi)微正壓LF精煉特點(diǎn)氬氣攪拌氬氣攪拌利于鋼-渣間的化學(xué)反應(yīng)，加速鋼-渣間的物質(zhì)傳遞，利于鋼液的脫氧、脫硫反應(yīng)。去除非金屬夾雜物，特別對(duì)Al2O3型的夾雜物上浮更有利。加速鋼液的溫度與成分均勻，快速準(zhǔn)確調(diào)整復(fù)雜的化學(xué)組成LF精煉特點(diǎn)電極埋弧加熱三根石墨電極插入渣層中埋弧加熱，輻射熱小，保護(hù)爐塵，加熱效率高，大大降低初煉爐的出鋼溫度C與渣中氧化物主要反應(yīng)C+FeO→Fe+COC+MnO→Mn+CO渣中不穩(wěn)定氧化物減少，提高爐渣還原性，提高合金元素收得率，CO使?fàn)t內(nèi)具有還原性氣氛，提高鋼液質(zhì)量LF精煉特點(diǎn)白渣精煉不同于主要靠真空脫氣的其他精煉方法。白渣在LF爐內(nèi)具有很強(qiáng)的還原性，這是LF爐內(nèi)良好還原氣氛和氬氣攪拌相互作用的結(jié)果，白渣精煉可降低鋼中氧、硫、夾雜物含量LF功能優(yōu)點(diǎn)最常用的精煉方法取代電爐還原期解決了轉(zhuǎn)爐冶煉優(yōu)鋼問題具有加熱及攪拌功能脫氧、脫硫、合金化LF功能優(yōu)點(diǎn)精煉功能強(qiáng)，適宜生產(chǎn)超低硫、超低氧鋼具備電弧加熱功能，熱效率高，升溫幅度大，溫度控制精度高，控溫準(zhǔn)確度可達(dá)±5K具備攪拌和合金化功能，易實(shí)現(xiàn)窄成分控制，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性采用渣鋼精煉工藝，成本較低設(shè)備簡(jiǎn)單，投資較少LF爐工藝操作制度LF設(shè)備特點(diǎn)LF爐主要由裝有底吹氬攪拌裝置的鋼包、水冷爐蓋、電極加熱系統(tǒng)、合金加料系統(tǒng)及除塵等裝置組成。LF設(shè)備特點(diǎn)LF爐的爐體是一個(gè)鋼包，但其與普通鋼包不同，鋼包的上口有水冷法蘭盤，通過密封橡皮圈與爐蓋密封，防止空氣侵入當(dāng)鋼包用于真空處理時(shí)，要求其外殼用鋼板按氣密焊接條件焊成鋼包底部有出鋼用滑動(dòng)水口及吹惰性氣體的透氣磚LF爐爐蓋LF爐爐蓋是水冷的，以保持鋼包內(nèi)強(qiáng)還原氣氛，防止鋼包散熱和提高加熱效率爐蓋上有合金加料口、渣料加料裝置、測(cè)溫取樣裝置小結(jié)LF精煉基本原理還原性氣氛，電弧加熱，高堿度還原渣LF精煉特點(diǎn)還原性氣氛、埋弧加熱、氬氣攪拌、白渣精煉LF功能優(yōu)點(diǎn)精煉功能強(qiáng)、加熱效率高、攪拌、合金化等LF工藝操作制度LF爐設(shè)備特點(diǎn)思考題LF精煉工藝有哪些特點(diǎn)？4.VD爐煉鋼工藝VD功能VD（VacuumDegassing）--真空脫氣法美國(guó)芬克爾（Finkl）公司1958年首先提出來的，所以也叫芬克爾法VD法是把鋼包真空脫氣法和吹氬攪拌相結(jié)合產(chǎn)生的一種方法主要精煉裝置的功能VD功能有效脫氣，減少[H]、[N]吹A(chǔ)r使夾雜物聚集上浮，非金屬夾雜物減少40～50%[C]+[O]={CO}去除[O]合金微調(diào)（合金收得率95%以上）及吹A(chǔ)r控制化學(xué)成分和溫度堿性頂渣去[S]VD與電弧爐和LF配合:[S]＜10ppm；[H]＜1.5-2ppm；[N]＜40ppm；[O]＜20ppmVD法裝置特點(diǎn)VD法裝置特點(diǎn)主體裝置鋼包、真空罐、真空罐蓋、罐蓋車及其提升系統(tǒng)真空料斗系統(tǒng)抽真空系統(tǒng)鐵合金添加系統(tǒng)喂絲裝置液壓站和其它介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)等VD真空系統(tǒng)真空泵測(cè)溫取樣槍VD工藝過程出鋼鋼包真空室吹氬測(cè)溫取樣抽真空精煉VD爐煉鋼工藝小結(jié)VD精煉工藝功能脫C、S、O、H、NVD裝置特點(diǎn)鋼包放在真空室內(nèi)，攪拌、測(cè)溫取樣、加合金均在真空狀態(tài)下VD裝置鋼包、真空罐系統(tǒng)及提升系統(tǒng)、真空料斗系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、鈦合金添加系統(tǒng)等VD法的工藝過程思考題VD法的工藝過程是怎樣的？5.脫磷脫硫脫磷方法還原脫磷法成本高，工藝復(fù)雜，尚處于研究階段氧化脫磷法轉(zhuǎn)爐、電爐、鐵水預(yù)處理中廣泛應(yīng)用脫磷反應(yīng)2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO·P2O5)+5[Fe]2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO·P2O5)+5[Fe]磷的分配系數(shù)LP∝熔渣成分和溫度。不管LP采用何種表達(dá)，均表明了熔渣的脫磷能力，LP越大脫磷能力越強(qiáng)，脫磷越完全影響脫磷反應(yīng)的因素?zé)掍摐囟让摿追磻?yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，低溫Kp，Lp增大，利于脫磷爐渣成分爐渣堿度和氧化性終點(diǎn)熔渣堿度與[P]的關(guān)系終點(diǎn)熔渣（TFe）和[P]的關(guān)系影響脫磷反應(yīng)的因素金屬成分鋼液中應(yīng)有較高的[O]，只有與氧結(jié)合能力高的元素含量降低時(shí)，脫磷才能順利進(jìn)行渣量增加渣量，稀釋4CaO·P2O5濃度，有利于脫磷脫磷的條件高堿度、高氧化鐵含量（氧化性）、良好流動(dòng)性熔渣、充分的熔池?cái)噭?dòng)、適當(dāng)?shù)臏囟群痛笤棵摿虻膬煞N途徑爐渣脫硫：氧化渣脫硫（90%）氣化脫硫：10%鋼液的脫硫根據(jù)熔渣的離子理論，脫硫反應(yīng)為[S]+（O2-）=（S2-）+[O]酸性渣中幾乎無自由的O2-，脫硫作用很??；而堿性渣具有較強(qiáng)的脫硫能力影響脫硫的因素溫度脫硫反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，高溫可促進(jìn)石灰溶解和提高爐渣流動(dòng)性，改善脫硫動(dòng)力學(xué)條件爐渣堿度適當(dāng)?shù)膲A度高，游離CaO多，利于脫硫爐渣中的FeO雙重作用渣量增加渣量，降低了渣中（S2-）濃度，促進(jìn)脫硫金屬液成分

[C]能增加硫的活度系數(shù)f[S]，利于脫硫脫硫的有利條件高溫，高堿度，低（FeO），大渣量小結(jié)脫磷脫硫的基本原理影響脫磷脫硫的因素思考題煉鋼過程中影響脫硫脫磷的因素有哪些？6.鋼水脫氧脫氧方法沉淀脫氧法將脫氧劑加到鋼液中，直接與鋼液中氧反應(yīng)生成穩(wěn)定的氧化物特點(diǎn)：效率高，成本低脫氧效果：取決于脫氧劑能力和產(chǎn)物排出條件擴(kuò)散脫氧法一般用于電爐還原期，或鋼水爐外精煉特點(diǎn)：速度慢，時(shí)間長(zhǎng)改善措施：吹氬攪拌真空脫氧法鋼水真空條件下，促使碳與氧反應(yīng)去除氧的方法特點(diǎn)：脫氧徹底脫氧劑選用原則具有一定脫氧能力脫氧產(chǎn)物不溶于鋼水，易上浮來源廣，價(jià)格便宜常用的脫氧劑Si常用的脫氧劑Mn：弱脫氧劑，沸騰鋼脫氧常用的脫氧劑Al：強(qiáng)脫氧劑，鎮(zhèn)靜鋼的終脫氧復(fù)合脫氧劑Si-MnSi-Ca-Mn影響脫氧產(chǎn)物排除因素脫氧能力夾雜物尺寸夾雜物形態(tài)夾雜物成分鋼液溫度鋼液流動(dòng)夾雜物吸附小結(jié)脫氧方法沉淀脫氧、擴(kuò)散脫氧、真空脫氧常用脫氧劑Si、Mn、Al、復(fù)合脫氧劑影響脫氧產(chǎn)物排除因素脫氧能力、夾雜物尺寸、形態(tài)、成分與吸附、鋼液溫度與流動(dòng)思考題影響脫氧產(chǎn)物排除的因素有哪些？7.連續(xù)鑄鋼工藝連續(xù)鑄鋼概念將一包或多包鋼水經(jīng)一組特殊的冷卻裝置連續(xù)地澆鑄成一定斷面形狀的鋼坯的工藝過程。改變了將近一個(gè)世紀(jì)以來，使用鋼錠模間斷澆注的低生產(chǎn)率生產(chǎn)鋼錠的傳統(tǒng)方式，簡(jiǎn)化了由鋼液到鋼材的生產(chǎn)流程連鑄基本工藝原理鋼水由大罐經(jīng)中間包穩(wěn)流、分配后進(jìn)入結(jié)晶器，受到結(jié)晶器水冷銅壁的冷卻形成坯殼，為避免坯殼與結(jié)晶器粘結(jié)，結(jié)晶器做上下往復(fù)振動(dòng)，并加入保護(hù)渣或其他起到潤(rùn)滑效果的材質(zhì)連鑄基本工藝流程大包鋼水回轉(zhuǎn)臺(tái)中間包結(jié)晶器二冷室火切機(jī)切后輥道翻鋼機(jī)冷床拉矯機(jī)脫坯輥切前輥道夾持輥移坯車熱送輥道或鑄坯集積連鑄的工藝優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)化工藝流程，提高生產(chǎn)效率提高金屬收得率降低能耗勞動(dòng)條件好，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化鑄坯質(zhì)量好，連鑄鋼種不斷擴(kuò)大連鑄機(jī)的主要設(shè)備連鑄機(jī)的主要設(shè)備大包回轉(zhuǎn)臺(tái)將位于受包位置的滿載鋼包轉(zhuǎn)至澆鋼位置進(jìn)行澆鑄，將澆完鋼水的空包回轉(zhuǎn)至受鋼位置準(zhǔn)備吊走連鑄機(jī)的主要設(shè)備中間包減壓穩(wěn)定澆鑄過程，減小鋼流對(duì)結(jié)晶器凝固坯殼的沖刷連澆多爐連澆時(shí)，包內(nèi)鋼液在換鋼包時(shí)起銜接作用保護(hù)包內(nèi)液面覆蓋劑，長(zhǎng)水口，減小鋼液污染分流多流連鑄機(jī)，多水口中間包對(duì)鋼液分流連鑄機(jī)的主要設(shè)備結(jié)晶器水冷鋼錠模，連鑄機(jī)的心臟作用：鋼液在結(jié)晶器內(nèi)冷卻