炼钢原料.docx

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对炼钢原料的基本要求:既要保证原料具有一定的质量和相对稳定的成分,又要因地制宜充分利用本地区的原料资源,不宜苛求。炼钢原料分为金属料,非金属料和气体。
•金属料:铁水、废钢、合金钢
•非金属料:造渣剂(石灰、萤石、铁矿石)冷却剂(废钢、铁矿石、氧化铁、烧结矿、球团矿)、增碳剂和燃料(焦炭、石墨籽、煤块、重油)
•氧化剂:氧气、铁矿石、氧化铁皮
入炉原料结构是炼钢进程及各项指标结构产生重要影响:
♦钢铁料结构,即铁水和废钢及废钢种类的合理分配;
♦造渣料结构,即石灰、白云石、萤石、铁矿石等的配比制度;
♦充分发挥各种炼钢原料的功能使用效果,即钢铁料和选渣料的合理
利用。
一、金属料
(一)铁水
铁水是转炉炼钢的主要原材料,一般占装入量的70%-100%,是转炉炼钢的主要热源,如图1所示。
对铁水要求有:
(1)成分;(2)带渣量;(3)温度。
1)硅(Si)
是重要的发热元素,铁水中含Si量高,炉内的化学热增加,铁水中
%,%-%。
铁水含Si量高,渣量增加,有利于脱磷、脱硫。
硅含量过高会使渣料和消耗增加,易引起喷溅,金属收得率降低,同时渣中过量的SiO2,也会加剧对炉衬的侵蚀,影响石灰渣化速度,延长吹炼时间。通常铁水中的硅含量为).30%-%为宜。
2)锰(Mn)
锰是发热兀素,铁水中Mn氧化后形成的MnO能有效促进石灰溶解,加快成渣,减少助熔剂的用量和炉衬侵蚀。同时铁水含Mn高,终点钢中余锰高,从而可以减少合金化时所需的锰铁合金,有利提高钢水纯净度。
转炉用铁水对锰与硅比值要求为).8-,目前使用较多的为低锰铁
水,%-%。
3)磷(P)。磷是高发热兀素,对一般钢种来说是有害兀素,因此要求铁水磷含量越低越好,一般要求铁水[P]<%
4)硫(S)。除了含硫易切削以外,绝大多数钢种要求去除硫这一有害兀素。氧气转炉单渣操作的脱硫效率只有30%-40%。我国炼钢技术规程要求入炉铁水的硫含量不超过).05%。
对铁水带渣量的要求:
高炉渣中含硫、SiO2、和A12O3量较高,过多的高炉渣进入转炉内会导致转炉钢渣量大,石灰消耗增加,造成喷溅,降低炉衬寿命,因此,
%。
对铁水温度的要求:
铁水温度是铁水含物理量多少的标志,铁水物理热得占转炉热收入的50%。应努力保证入炉铁水的温度,保证炉内热源充足和成渣迅速。我国炼钢规定入炉铁水温度应大于1250°C,并且要相对稳定。
转炉和电炉炼钢均使用废钢,如图2所示。氧气顶吹转炉用废钢量一般是总装入量的10%-30%。废钢分为一般废钢、轧辊、次废铁、车等。
(二)转炉炼钢对废钢的要求:
1)废钢的外形尺寸和块度应保证能从炉口顺利加入转炉。废钢的长度应小于转炉口直径的1/2,废钢单重一般不应超过300kg。国标要求废钢的长度不大于1000mm最大单件重量不大于800kg。
2)废钢中不得混有铁合金,严禁混入铜、锌、铅、锡等有色金属和橡胶,不得混有封闭器皿、爆炸物和易燃易爆品以及有毒物品废钢的硫、%。
3)废钢应清洁干燥不得混有泥沙,水泥,耐火材料,油物等。
4)不同性质的废钢分类存放。
非合金钢、低合金钢废钢可混放在一起,不得混有合金废钢和生铁。合金废钢要单独存放,以免造成冶炼困难,产生熔炼废品或造成贵重合金元素的浪费。
(三)转炉炼钢对铁合金的要求:
1)生铁
主要在电炉炼钢中使用,其主要目的在于提高炉料或钢中的碳含量,并解决废钢或重料来源不足的困难。由于生铁中含碳及杂质较高,因此电炉钢炉料中生铁配比通常为10%-25%,最高不超过30%。
电炉炼钢对生铁的质量要求较高,一般S、P含量要低,%,%。
2)海绵铁
海绵铁是用氢气或其他还原性气体还原精铁矿而得。一般是将铁矿石
装入反应器中,通入氢气或CO气体或使用固体还原剂,在低于铁矿石软化点以下的温度范围内反应,不生成铁水,也没有熔渣,仅把氧化铁中的氧脱掉,从而获得多孔性的金属铁即海绵铁。
海绵铁中金属铁含量较高,S、P含量较低,杂质较少。电炉炼钢直接采用海绵铁代替废钢铁料,不仅可以解决钢铁料供应不足的困难,而且可以大大缩短冶炼时间,提高电炉钢的生产率。此外,以海绵铁为炉料还可以减少钢中的非金属夹杂物及氮含量。由于海绵铁具有较强的吸水能力,因此使用前须保持干燥或以红热状态入炉。
3)铁合金
常用的铁合金种类:
♦简单合金:Fe-Mn,Fe-Si,Fe-Cr,Fe-V,Fe-Ti,Fe-Mo,Fe-W
等
♦复合脱氧剂:Ca-Si合金,Al-Mn-Si合金,Mn-Si合金,Cr-Si合金,Ba-Ca-Si合金,Ba-Al-Si合金等
♦纯金属:Mn、Ti(海绵Ti)、Ni、Al。
1)对块要求
加入钢包中的尺寸为5-50mm加入炉中的尺寸为30-200mnL往电炉
中加Al时常将其化成铝饼,用铁杆穿入插入钢液。
2)烘烤温度
锰铁、铬铁、硅铁应>80©烘烤时间应〉2小时;钛铁、钒铁、钨
铁加热近200°C,时间大于1小时。
二、非金属料
(一)造渣剂
1)石灰
碱性炼钢方法的造渣料,主要成分为CaO,由石灰石煅烧而成,是脱
P、脱S不可缺少的材料,用量比较大。
其质量好坏对吹炼工艺、产品质量和炉衬寿命等产生主要影响。因此,石灰CaO含量高,SiO2和S含量低,生过烧率低,活性高,块度适中,此外,石灰还应保持清洁、干燥和新鲜。
对石灰的具体要求:
对转炉石灰块度为20-50mm电炉为20-60mm
石灰的活度也称水活度是石灰反应能力的标志,也是衡量石灰质量的重要参数。常用盐酸滴定法来测量水活性,当盐酸消耗大于00ml时才属优质活性石灰。通常把在1050-115OC温度下焙烧的石灰,具有高反应能力的体积密度小,气孔率高,比表面积大,晶粒细小的优质石灰叫活性石灰,也称软性石灰。
活性石灰的水活性度大于310ml,-,气孔率高达40%,-。活性石灰能减少石灰、萤石消耗量和转炉渣量,有利于提高脱S,脱P效果,减少转炉热损失和对炉衬的侵蚀。
2)萤石
萤石的主要成分是CaF2,焙烧约930°C。萤石能使CaO和阻碍石灰溶解的2CaO・SiO2外壳的熔点显著降低,生成低熔点3CaO・CaF2・2SiO2(熔点1362C),加速石灰溶解,迅速改善炉渣动性。
萤石助熔的特点是作用快,时间短。但大量使用萤石会增加喷溅,加剧炉衬侵蚀,污染环境。转炉用萤石要求
块度在5-50mm且要干燥,清洁。近年来,萤石供应不足,各钢厂从环保角度考虑,使用多种萤石代用品,如铁锰矿石,氧化铁皮,转炉烟尘,铁矶土等。
3)白云石
白云石的主要成分CaCO3・MgCO3。经焙烧可成为轻烧白云石,其主要成分为CaO・MgO。转炉采用生白云石或轻烧白云石代替部分石灰造渣。可减轻炉渣对炉衬的侵蚀,提高炉衬寿命具有明显效果。
溅渣护炉操作时,通过加入适量的生白云石或轻烧白云石保持渣中的MgO含量达到饱和或过饱和,使终渣能够做黏,出钢后达到溅渣的要求。对生白云石的要求
4)火砖块
火砖块是浇铸系统的废弃品,它的作用是改善熔渣的流动性,特别是对含MgO高的熔渣,稀释作用优于萤石。火砖块中含有约30%的A12O3,易使熔渣起泡并具有良好的透气性。但火砖块中还含有
55%—70%的SiO2,能大大降低熔渣的碱度及氧化能力,对脱磷、脱硫极为不利。
因此,在电炉炼钢的氧化期应绝对禁用。在还原期要适量少用只用在冶炼不锈钢或高硫钢时才稍用多一些。
5)合成造渣剂
合成造渣剂是用石灰加入适量的氧化铁皮、萤石、氧化锰或其他氧化物等熔剂,在低温下预制成型。合成渣剂熔点低、碱度高、成分均匀、粒度小,且在高温下易碎裂,成渣速度快,因而改善了冶金效果,减轻了转炉造渣负荷。
高碱度烧结矿或球团矿也可做合成造渣剂使用,其化学成分和物理性能稳定,造渣效果良好。
三、增碳剂
在冶炼过程中,由于配料或装料不当以及脱碳过量等原因,有时造成钢中碳含量没有达到预期的要求,这时要向钢液中增碳。常用的增碳剂有增碳生铁、电极粉、石油焦粉、木炭粉和焦炭粉。
转炉冶炼中,高碳钢种时,使用含杂质很少的石油焦作为增碳剂。对顶吹转炉炼钢用增碳剂的要求是固定碳要高,灰分,挥发分和硫,磷,氮等杂质含量要低,且干燥,干净,粒度适中。其固定碳