炼钢工艺流程.docx

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造渣:调整钢、铁生产中熔渣成分、碱度和粘度及其反响力量的操作。目的是通过渣——金属反响炼出具有所要求成分和温度的金属。例如氧气顶吹转炉造渣和吹氧操作是为了生成有足够流淌性和碱度的熔渣,以便把硫、磷降到打算钢种的上限以下,并使吹氧时喷溅和溢渣的量减至最小。
出渣:电弧炉炼钢时依据不同冶炼条件和目的在冶炼过程中所实行的放渣或扒渣操作。如用单渣法冶炼时,氧化末期须扒氧化渣;用双渣法造复原渣时,原来的氧化渣必需彻底放
出,以防回磷等。
熔池搅拌:向金属熔池供给能量,使金属液和熔渣产生运动,以改善冶金反响的动力学条件。熔池搅拌可藉助于气体、机械、电磁感应等方法来实现。
电炉底吹:通过置于炉底的喷嘴将N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等气体依据工艺要求吹入炉内熔池以到达加速熔化,促进冶金反响过程的目的。承受底吹工艺可缩短冶炼时间,降低电耗,改善脱磷、脱硫操作,提高钢中残锰量,提高金属和合金收得率。并能使钢水成分、
温度更均匀,从而改善钢质量,降低本钱,提高生产率。
熔化期:炼钢的熔化期主要是对平炉和电炉炼钢而言。电弧炉炼钢从通电开头到炉料全部熔清为止、平炉炼钢从兑完铁水到炉料全部化完为止都称熔化期。熔化期的任务是尽快将
炉料熔化及升温,并造好熔化期的炉渣。
氧化期和脱炭期:一般功率电弧炉炼钢的氧化期,通常指炉料溶清、取样分析到扒完氧化渣这一工艺阶段。也有认为是从吹氧或加矿脱碳开头的。氧化期的主要任务是氧化钢液中的碳、磷;去除气体及夹杂物;使钢液均匀加热升温。脱碳是氧化期的一项重要操作工艺。为了保证钢的纯洁度,%左右。随着炉外精炼技术的进展,电弧炉的氧
化精炼大多移到钢包或精炼炉中进展。
精炼期:炼钢过程通过造渣和其他方法把对钢的质量有害的一些元素和化合物,经化学反响选入气相或排、浮入渣中,使之从钢液中排解的工艺操作期。
复原期:一般功率电弧炉炼钢操作中,通常把氧化末期扒渣完毕到出钢这段时间称为还原期。其主要任务是造复原渣进展集中、脱氧、脱硫、掌握化学成分和调整温度。目前高功
率和超功率电弧炉炼钢操作已取消复原期。
炉外精炼:将炼钢炉〔转炉、电炉等〕中初炼过的钢液移到另一个容器中进展精炼的炼钢过程,也叫二次冶金。炼钢过程因此分为初炼和精炼两步进展。初炼:炉料在氧化性气氛的炉内进展熔化、脱磷、脱碳和主合金化。精炼:将初炼的钢液在真空、惰性气体或复原性气氛的容器中进展脱气、脱氧、脱硫,去除夹杂物和进展成分微调等。将炼钢分两步进展的好处是:可提高钢的质量,缩短冶炼时间,简化工艺过程并降低生产本钱。炉外精炼的种类很多,大致可分为常压下炉外精炼和真空下炉外精炼两类。按处理方式的不同,又可分为钢
包处理型炉外精炼及钢包精炼型炉外精炼等。
钢液搅拌:炉外精炼过程中对钢液进展的搅拌。它使钢液成分和温度均匀化,并能促进
冶金反响。多数冶金反响过程是相界面反响,反响物和生成物的集中速度是这些反响的限制性环节。钢液在静止状态下,其冶金反响速度很慢,如电炉中静止的钢液脱硫需30~60分钟;而在炉精炼中实行搅拌钢液的方法脱硫只需3~5分钟。钢液在静止状态下,夹杂物*上浮除去,排解速度较慢;搅拌钢液时,夹杂物的除去速度按指数规律递增,并与搅拌强度、类型和夹杂物的特性、浓度有关。
钢包喂丝:通过喂丝机向钢包内喂入用铁皮包裹的脱氧、脱硫及微调成分的粉剂,如Ca-Si粉、或直接喂入铝线、碳线等对钢水进展深脱硫、钙处理以及微调钢中碳和铝等成分
的方法。它还具有清洁钢水、改善非金属夹杂物形态的功能。
钢包处理:钢包处理型炉外精炼的简称。其特点是精炼时间短〔约10~30分钟〕,精炼任务单一,没有补偿钢水温度降低的加热装置,工艺操作简洁,设备投资少。它有钢水脱气、脱硫、成分掌握和转变夹杂物形态等装置。如真空循环脱气法〔RH、DH〕,钢包真空吹
氩法〔Gazid〕,钢包喷粉处理法〔IJ、TN、SL〕等均属此类。
钢包精炼:钢包精炼型炉外精炼的简称。其特点是比钢包处理的精炼时间长〔约60~180分钟〕,具有多种精炼功能,有补偿钢水温度降低的加热装置,适于各类高合金钢和特别性能钢种〔如超纯钢种〕的精炼。真空吹氧脱碳法〔VOD〕、真空电弧加热脱气法〔VAD〕、钢包精炼法〔ASEA-SKF〕、封闭式吹氩成分微调法〔CAS〕等,均属此类;与此类似的还有
氩氧脱碳法〔AOD〕。
惰性气体处理:向钢液中吹入惰性气体,这种气体本身不参与冶金反响,但从钢水中上升的每个小气泡都相当于一个“小真空室”〔气泡中H2、N2、CO的分压接近于零〕,具有“气洗”作用。炉外精炼法生产不锈钢的原理,就是应用不同的CO分压下碳铬和温度之间的平衡关系。用惰性气体加氧进展精炼脱碳,可以降低碳氧反响中CO分压,在较低温度的
条件下,碳含量降低而铬不被氧化。
预合金化:向钢液参加一种或几种合金元素,使其到达成品钢成分规格要求的操作过程称为合金化。多数状况下脱氧和合金化是同时进展的,参加钢中的脱氧剂一局部消耗于钢的脱氧,转化为脱氧产物排出;另一部则为钢水所吸取,起合金化作用。在脱氧操作未全部完
成前,与脱氧剂同时参加的合金被钢水吸取所起到的合金化作用称为预合金化。
成分掌握:保证成品钢成分全部符合标准要求的操作。成分掌握贯穿于从配料到出钢的各个环节,但重点是合金化时对合金元素成分的掌握。对优质钢往往要求把成分准确地掌握
在一个狭窄的范围内;一般在不影响钢性能的前提下,按中、下限掌握。
增硅:吹炼终点时,钢液中含硅量极低。为到达各钢号对硅含量的要求,必需以合金料形式参加肯定量的硅。它除了用作脱氧剂消耗部格外,还使钢液中的硅增加。增硅量要经过
准确计算,不行超过吹炼钢种所允许的范围。
终点掌握:氧气转炉炼钢吹炼终点〔吹氧完毕〕时使金属的化学成分和温度同时到达打算钢种出钢要求而进展的掌握。终点掌握有增碳法和拉碳法两种方法。
出钢:钢液的温度和成分到达所炼钢种的规定要求时将钢水放出的操作。出钢时要留意
防止熔渣流入钢包。用于调整钢水温度、成分和脱氧用的添加剂在出钢过程中参加钢包或出钢流中。
碱性电弧炉氧化法炼钢工艺过程主要包括原材料预备、补炉、配料及装料、熔化期、氧化期、复原期及出钢等7个阶段。
一、原材料预备
废钢是电弧炉炼钢的主要材料,废钢质量的好坏直接影响钢冶的质量、本钱和生产率,因此,对废钢质量有如下几点要求。
1〕废钢外表应清洁少锈,因废钢中沾有的泥沙等杂物会降低炉料的导电性能,延长熔化时间,还会影响氧化期去鳞效果及侵蚀炉衬。废钢锈蚀严峻或沾有油污时还会降低钢和合金元素的收得率,并增加钢中的含氢量。
2)废钢中不得混有铅、锡、砷、锌和铜等有色金属。铅的密度大,熔点低,不溶于钢液,易沉积在炉底缝隙中造成漏钢事故;锡、砷和铜易引起钢的热脆。
3〕废钢中不得混有密封容器,以及易燃、易爆物和有毒物,以保证安全生产。
废钢化学成分应明确,且需按成分分类存放,硫、磷含量不宜过高。
废钢外形尺寸不能过大(截面积不宜超过300mm×300mm,最大长度不宜超过350mm)。
二、补炉
一般状况下,每炼完一炉钢后,在装料前要进展补炉,其目的是修补炉底和被侵蚀的渣线及被破坏的部位,以维持正常的炉体外形,从而保证冶炼的正常进展和安全生产,补炉的要点如下:
出钢后马上检查炉衬,需填补炉底时,应先将炉底残渣全部扒出,然后进展填补。补炉的原则是高温、快补、薄补,维护炉膛原状。
补炉料要提前半个小时混合均匀,补炉后放下电极烘烤30min,假设补镁砂量较大,应酌情延长烘烤时间。
三、配料及装料
配料是电炉炼钢工艺中不行缺少的组成局部,配料是否合理关系到炼钢工能否依据工艺要求正常地进展冶炼操作。合理的配料能缩短冶炼时间。配料时应留意以下几点:一是必需正确地进展配料计算和准确地称量炉料装入量;二是炉料
的大小要按比例搭配,以到达好装、快速熔化的目的;三是各类炉料应依据钢液的质量要求和冶炼方法搭配使用;四是配料成分必需符合工艺要求。
装料前应先在炉底铺上一层石灰,其重量约为炉料重量的2%,以便提前造好熔化渣,有利于早期去磷,削减钢液吸气和加速升温。
装料时应将小料的一半放入底部,小料的上部、炉子中心区放入全部大料、低碳废钢和难熔炉料,大料之间放入小料,中型料装在大料的上面及四周,大料的最上面放入小料。凡在配料中使用的电极块应砸成50~lOOmm,装在炉料下层,且要紧实,装好的炉料为半球形,二次加料不使用大块料及湿料。
四、熔化期
在电弧炉炼钢工艺中,从通电开头到炉料全部熔清为止称为熔化期。熔化期的任务是将固体炉料快速熔化成钢液,并进展脱磷,削减钢液吸取气体和金属的挥发。熔化期的操作工艺如下:
启弧阶段。通电启弧时炉膛内布满炉料,电弧与炉顶距离很近,假设输入功率过大、电压过高,炉顶简洁被烧坏,因此一般选用中级电压和输入变压器额定功率的2/3左右。
穿井阶段。这个阶段电弧完全被炉料包围,热量几乎全部被炉料吸取,不会烧坏炉衬,因此使用最大功率,一般穿井时间为20min左右,约占总熔化时间的1/4。
电极上升阶段。电极“穿井”到底后,炉底已形成熔池,炉底石灰及局部元素氧化,使得在钢液面上形成一层熔渣,四周的炉料连续受辐射热而熔化,钢液增加使液面上升,电极渐渐上升。这阶段仍承受最大功率输送电能,所占时间为总熔化时间的1/2左右。
炉料熔化过程中,应依据炉料中含P量的凹凸,可分批参加适量的石灰及矿石造渣,以利于脱P,参加的石灰量约为炉料重量的1%~2%,为了调整炉渣的流淌性,可参加适量的氟石。
在熔化过程中应不断“推料助熔”,当大局部炉料开头熔化时可实行吹氧助熔,加速炉料熔化,吹氧时承受浅吹提温,插入钢液深度<,~。°~45°lOOmm,角度为30
熔化末期承受较低电压供电,炉料全熔后,充分搅拌钢液,取样应在熔池中心处取钢液分析C、P、S,把握元素含量,作为后阶段进展氧化、复原反响和掌握元素含量的依据,如钢液含碳量缺乏时,在开头氧化前必需进展增碳。
五、氧化期
参加氧化剂,使钢液中的碳氧化而熔池产生沸腾的阶段叫氧化期。氧化期的主要任务是脱碳、脱磷,以及去除气体和夹杂物,并提高钢液温度。氧化期的操作工艺如下:
氧化期前一阶段,钢液温度较低,主要是造渣脱磷,炉内的脱磷反响为:
5FeO+2Fe3P=P205+11Fe+QP205+CaO=CaO•P205+Q
由以上反响可看出,要提高脱磷效果,必需造成强氧化性(WFeO为12%~20%)、强碱性(CaO浓度要高,R=2~3)的炉渣,炉渣流淌性要好。适当偏低的温度,加强钢渣的搅拌,以利于脱磷反响的进展。
当钢液温度到达1550℃后,氧化期进入其次阶段。氧化其次阶段主要是进展氧化脱碳沸腾精炼,以去除钢液中的气体和夹杂物。我公司在实际生产中氧化脱碳承受矿石+氧气结合脱碳法,炼钢过程中碳的氧化反响是一个格外重要的反响,其有利于整个熔池的快速加热,也有利于钢液成分的均匀化。具体化学反响如下:
0+C=CO,FeO+C=Fe+CO。
在氧化的其次段段,矿石参加应多批、小量、勤搅拌,使熔池沸腾活泼并使炉渣保持良好的流淌性,做到炉渣自动流出。
氧化期操作要点:①氧化、测温符合要求,渣况良好方可分批加矿石,每批加矿石量不得超过料重的1%~2%,每批间隔时间需>5min。②为确保熔池沸腾良好,%~%。③调整渣况。当氧化沸腾开头,承受流渣,要求炉渣R=2~3,炉内渣量掌握在3%~4%。氧化期后阶段,应使炉渣流淌性好,渣层要薄,渣量掌握在2%~3%。④温度掌握。氧化期总的来讲是一个升温阶段,升温速度的快慢依据钢液中磷的状况而定。氧化末期必需使钢液温度上升到大于该钢种出钢温度的10~2O℃。⑤净沸腾。当温度、化学成分适宜,就停顿加矿石,调整好炉渣,让熔池进入自然沸腾(5~10min),使钢液中的剩余含氧量降低,并使气体及夹杂物充分上浮,以利于复原期的顺当进展。⑥扒渣。氧化期炉渣中FeO含量很高,又含有P205,为了复原期脱氧及防止回磷必需扒渣,扒渣的条件是扒渣温度高于出钢温度10~2O℃;扒渣前碳、磷及其他限制性成分应符合要求。⑦增碳。假设氧化末期碳含量过低需增碳,可在扒渣后暴露的钢液面上撒加纯洁、枯燥的碳粉,进展增碳。
六、复原期
氧化期扒渣完毕到出钢这段时间称为复原期。主要任务是造好复原渣,钢液进展脱氧、脱硫,调整化学成分,掌握好出钢温度。复原期的操作工艺如下:
停电扒氧化渣后,首先参加锰铁进展“预脱氧”。锰铁参加后,应马上参加石灰、氟石和碎硅砖造淡薄渣掩盖钢液,以削减钢液吸气和降温。石灰、氟石、碎硅砖块的参加比例为4:1:1,其总参加量约为钢液重量的2%~3%,淡薄渣形成后造复原渣进展复原。
淡薄渣造好后,马上取样分析C、Mn、Si、S、P等元素含量,并加复原碳粉。复原碳粉参加后马上关闭炉门,尽量保证炉膛有较好的密封性,以保持白渣快速形成。
随着复原过程的进展,炉渣渐渐失去脱氧、脱硫力量,因而需要分批补充造渣材料,调整炉渣的流淌性,大约每隔6~8min参加一批造渣材料,确保反响连续进展,复原末期参加硅铁和铬铁,做好出钢预备。
为了充分地进展脱氧和脱硫,钢液在良好的白渣下复原时间一般应
≥15min,且有良好的流淌性。复原期总渣量为炉料的2%~3%,其配比为:石灰:氟石:碳粉=4::1。
当含氧量和含硫量都已降到合格的程度,这时可以测量钢液温度,当钢液温度到达出钢温度要求时,调整钢液的化学成分。
化学成分和钢液温度均调整好后,即可插铝进展终脱氧。%~%。
七、出钢
出钢必需做到以下几点:
成分合格,各主要元素到达内控标准要求。
脱氧良好,加硅铁前必需是白渣,参加后在10min内出钢。
出钢槽必需清洁、枯燥、平坦,并与出钢口保持平直,以利于出钢畅通,做到钢液与炉渣混出。
出钢时,盛钢桶必需烘烤成暗红色,,以及每吨钢液参加1kg的稀土硅铁,并在包内烤红。
出钢后在盛钢桶内取成品样,检查温度及脱氧状况是否良好,依据包内钢液温度并结合烤包、炉渣量等实际状况打算冷静时间,以到达铸钢件始浇温度不高于该钢种浇注温度,出钢后应保证冷静时间≥5min。
对一般电弧炉在熔化期实行熔氧结合技术,可降低钢液含气量和含磷量。在复原期实行复原精练技术则有利于钢液的去气、去杂质。承受该冶炼工艺提高了钢液质量,改善铸钢件组织构造和力学性能,同时也改善了铸件外表质量,并能制造肯定的经济效益。〔榕霖〕
转炉炼钢是把氧气鼓入熔融的生铁里,使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量〔含1%的硅可使生铁的温度上升200摄氏度〕,可使炉内到达足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。炼钢的根本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧,去除有害气体和非金属夹杂物,提高温度和调整成分。归纳为:“四脱”〔碳、氧、磷和硫〕,“二去”
〔去气和去夹杂〕,“二调整”〔成分和温度〕。承受的主要技术手段为:供氧,造渣,升温,加脱氧剂和合金化操作。本专题将具体介绍转炉炼钢生产的工艺流程,主要工艺设备的工作原理以及掌握要求等信息。由于时间的仓促和编辑水平有限,专题中难免消灭遗漏或错误的地方,欢送大家补充指正。
转炉冶炼目的:将生铁里的碳及其它杂质〔如:硅、锰〕等氧化,产出比铁的物理、化学性能与力学性能更好的钢。
【相关信息】钢与生铁的区分:首先是碳的含量,%称之钢,它的熔点在1450-1500℃,而生铁的熔点在1100-1200℃。在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体,随着碳含量的增加,其强度、硬度增加,而塑性和冲击韧性降低。钢具有很好的物理、化学性能与力学性能,可进展拉、压、轧、冲、拔等深加工,其用途格外广泛。
转炉冶炼原理简介:
转炉炼钢是在转炉里进展。转炉的外形就像个梨,内壁有耐火砖,炉侧有很多小孔〔风口〕,压缩空气从这些小孔里吹炉内,又叫做侧吹转炉。开头时,转炉处于水平,向内注入1300摄氏度的液态生铁,并参加肯定量的生石灰,然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁外表猛烈的反响,使铁、硅、锰氧化(FeO,SiO2,MnO,)生成炉渣,利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用,使反响普及整个炉内。几分钟后,当钢液中只剩下少量的硅与锰时,碳开头氧化,生成一氧化碳〔放热〕使钢液猛烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而消灭巨大的火焰。最终,磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反响生成稳定的磷酸钙和硫化钙,一起成为炉渣。当磷与硫渐渐削减,火焰退落,炉口消灭四氧化三铁的褐色蒸汽时,说明钢已炼成。这时应马上停顿鼓风,并把转炉转到水平位置,把钢水倾至钢水包里,再加脱氧剂进展脱氧。整个过程只需15分钟左右。假设氧气是从炉底吹入,那就是底吹转炉;氧气从顶部吹入,就是顶吹转炉。
转炉冶炼工艺流程简介:
转炉一炉钢的根本冶炼过程。顶吹转炉冶炼一炉钢的操作过程主要
由以下六步组成:
〔1〕上炉出钢、倒渣,检查炉衬和倾动设备等并进展必要的
修补和修理;
〔2〕倾炉,加废钢、兑铁水,摇正炉体〔至垂直位置〕;
〔3〕降枪开吹,同时参加第一批渣料〔起初炉内噪声较大,从炉口冒出赤色烟雾,随后喷出暗红的火焰;3~5min后硅锰氧接近完毕,碳氧反响渐渐剧烈,炉口的火焰变大,亮度随之提高;同时渣料熔
化,噪声减弱〕;
〔4〕3~5min后参加其次批渣料连续吹炼〔随吹炼进展钢中碳渐渐降低,约12min后火焰微弱,停吹〕;
〔5〕倒炉,测温、取样,并确定补吹时间或出钢;
〔6〕出钢,同时〔将计算好的合金参加钢包中〕进展脱氧合
金化。
转炉炼钢主要工艺设备简介:转炉〔converter〕
炉体可转动,用于吹炼钢或吹炼锍的冶金炉。转炉炉体用钢板制成,呈圆筒形,内衬耐火材料,吹炼时靠化学反响热加热,不需外加热源,
是最重要的炼钢设备,也可用于铜、镍冶炼。
AOD精炼炉
AOD即氩氧脱碳精炼炉,是一项用于不锈钢冶炼的专有工艺。AOD炉型依据容量有3t、6t、8t、10t、18t、25t、30t等。装备水平也由
半自动掌握进展到智能计算机掌握来冶炼不锈钢。
VOD精炼炉
VOD精炼炉〔vacuumoxygendecarburization),是在真空状态下进展吹氧脱碳的炉外精炼炉,它以精炼铬镍不锈钢、超低碳钢、超纯铁素体不锈钢及纯铁为主。将初炼钢液装入精炼包中放入密封的真空罐中进
行吹氧脱碳、脱硫、脱气、温度调整、化学元素调整。
LF精炼炉
LF〔ladlefurnace)炉是具有加热和搅拌功能的钢包精炼炉。加热一般通过电极加热,搅拌是通过底部透气砖进展的。
氧枪
氧枪是转炉供氧的主要设备,它是由喷头、枪身和尾部构造组成。喷头是用导热性良好的紫铜经锻造和切割加工而成,也有用压力浇铸而成的。喷头的外形有拉瓦尔型、直筒型和螺旋型等。目前应用最多的是