21高爐轉(zhuǎn)爐流程

2024年11月5日2 鋼鐵生產(chǎn)主流程2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2.2廢鋼∕電爐煉鋼流程2.3鋼的爐外精煉2.4鋼的連續(xù)澆鑄2.5長型材加工2.6扁平材加工2.7鋼材的深加工2.8物流和總圖運(yùn)輸2024年11月5日2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程鐵礦石還原劑(焦炭、煤)熔劑(石灰石、白云石)燃燒或電熱直接還原爐高爐熔融還原爐鐵水海綿鐵轉(zhuǎn)爐電爐鋼水爐外精煉連鑄或模鑄鋼坯或鋼錠軋機(jī)成品鋼材2024年11月5日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院目前，鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的主要生產(chǎn)流程還是

傳統(tǒng)流程：采礦

選礦

鐵礦石

原料預(yù)處理

高爐煉鐵

轉(zhuǎn)爐煉鋼

爐外精煉

連續(xù)鑄鋼

軋鋼

成品鋼材

短流程Mini-Mill：海綿鐵或廢鋼

電爐煉鋼

爐外精煉

連續(xù)鑄鋼

軋鋼

成品鋼材2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院2.1.1高爐煉鐵用原料、燃料原料是高爐冶煉的基礎(chǔ)?！熬稀笔歉郀t穩(wěn)定、順行、優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)、長壽的主要條件。因此在高爐煉鐵生產(chǎn)中，要求盡可能精的原料。高爐煉鐵原料：鐵礦石、燃料和熔劑鐵礦石：天然富礦，人造富礦 (1.6~2.0t/THM)燃料：焦炭，噴吹燃料(如煤粉) (0.4~0.6t/THM)熔劑：石灰石，白云石 (0.2~0.4t/THM)2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.1高爐煉鐵用原料、燃料(1)鐵礦石能從中提取鐵或鐵的化合物的礦物。富鐵礦：可直接冶煉的，如:含鐵50%的天然(富)鐵礦。貧鐵礦：品位太低，需經(jīng)選礦加工富集的鐵礦石。鐵精礦：經(jīng)選礦加工處理后獲得的高品位鐵礦石，通常為粉礦，粒度

200目左右。脈石：礦中沒有利用價(jià)值的礦物，通常在礦石處理過程被廢棄。我國鐵礦石資源特點(diǎn)：分布“廣”、品位“貧”、成分“雜”2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院2.1.1高爐煉鐵用原料、燃料鐵礦石分類及特征：赤鐵礦：Fe2O3，理論含鐵量70%、含氧30%，暗紅色，還原性好，含P、S、As少。又稱為紅礦。磁鐵礦：Fe3O4，理論含鐵量72.4%、含氧27.6%，灰色或黑灰色結(jié)構(gòu)致密，堅(jiān)硬有磁性，還原性差，含P、S較高，如我國海南島、內(nèi)蒙古白云鄂博礦。褐鐵礦：mFe2O3

nH2O，理論含鐵量55~66%，暗褐色或黑色，結(jié)構(gòu)疏松，還原性好。我國這種礦石不多。菱鐵礦：FeCO3，含鐵48.2%，灰色或黃褐色，焙燒后含鐵量提高，變得多孔，還原性好。2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.1高爐煉鐵用原料、燃料高爐煉鐵對鐵礦石要求：品位高：即鐵礦石含鐵量高脈石成分少，且以堿性為主：CaO、MgO多較好有害雜質(zhì)少，有益元素適中：特別S、P少還原性好：易還原高溫冶金性能好強(qiáng)度高、粒度均勻化學(xué)成分穩(wěn)定2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.1高爐煉鐵用原料、燃料人造富礦：燒結(jié)礦

球團(tuán)礦燒結(jié)礦：鐵礦粉(精礦粉、富礦粉、含鐵粉塵和煙塵)。加入適量的燃料和熔劑燒結(jié)成塊礦。 優(yōu)點(diǎn)：可利用粉礦，擴(kuò)大礦源，冶金性能好球團(tuán)礦：把潤濕的精礦粉和少量添加劑混合，在造球機(jī)中滾成8~15mm的圓球，再經(jīng)過干燥和焙燒，使生球固結(jié)，成為適合高爐使用的含鐵原料。2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.1高爐煉鐵用原料、燃料(2)燃料：燃料燃燒給高爐煉鐵提供熱量和還原劑焦炭： 高爐消耗的熱量70~80%來自焦炭

作用：發(fā)熱劑、還原劑、料柱骨架

對焦炭質(zhì)量要求：灰分低，S、P雜質(zhì)少，強(qiáng)度高、粒度均勻、粉末少，成分穩(wěn)定，揮發(fā)分適當(dāng)。噴吹燃料(風(fēng)口)： 煤粉、重油、天然氣 目的：代替焦炭(代替部分焦炭提供熱能和化學(xué)能)

對煤粉要求：灰分含量低、固定碳高、含硫低、可磨性好、粒度細(xì)、燃燒性好、爆炸性弱。2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程煉焦工藝流程：

煤

洗煤

配煤

煉焦

熄焦

焦炭 高爐2024年11月5日2.1.1高爐煉鐵用原料、燃料(3)熔劑目的：形成低熔點(diǎn)的化合物，并能達(dá)到完全熔化，且具有良好的流動性，使渣鐵容易分離，并有利于脫硫。熔劑種類： 堿性熔劑：石灰石、石灰、白云石 (酸性熔劑：石英、硅石)對堿性熔劑要求：

有效成分含量高。堿性氧化物含量高，酸性氧化物含量低；

S、P含量低；

粒度均勻，強(qiáng)度好，粉末少。2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.2鐵礦粉造塊(1)粉礦造塊的意義 我國的鐵礦大部分是貧礦，必須經(jīng)過選礦與造塊之后才能入高爐。富礦越來越少，不得不大量利用貧礦。富礦開采過程產(chǎn)生大量粉礦，粉礦不能直接入高爐冶煉。充分利用工業(yè)廢品，如：高爐爐塵、軋鋼鐵皮、均熱爐爐渣等。改善和控制含鐵原料的冶金性能。2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.2鐵礦粉造塊造塊方法：燒結(jié)法和球團(tuán)法 配加熔劑，去除有害雜質(zhì)。人造富礦或熟料：粉礦經(jīng)造塊后獲得的燒結(jié)礦和球團(tuán)礦(冶金性能高于天然富塊礦)統(tǒng)稱人造富礦或熟料。 我國鞍鋼、首鋼、本鋼>95%。2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.2鐵礦粉造塊(2)燒結(jié)礦生產(chǎn) 將礦粉(富礦粉或精礦粉)、燃料(焦末或無煙煤)、熔劑(石灰粉、石灰石粉、白云石粉等)按一定比例混合，然后放在燒結(jié)機(jī)上點(diǎn)火進(jìn)行燒結(jié)，利用其中燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量，使局部生成液相，將礦粉粘結(jié)在一起，形成堅(jiān)實(shí)而多孔的燒結(jié)礦。燒結(jié)工藝流程： 原料準(zhǔn)備→配料→混合→鋪底料→布料→點(diǎn)火→燒結(jié)→冷卻→破碎→篩分→成品燒結(jié)礦→高爐2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2024年11月5日2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程鋼鐵廠燒結(jié)工藝流程2024年11月5日2.1.2鐵礦粉造塊(2)燒結(jié)礦生產(chǎn)抽風(fēng)燒結(jié)設(shè)備及產(chǎn)品：燒結(jié)機(jī)本體：布料設(shè)備、點(diǎn)火器和抽風(fēng)除塵系統(tǒng)組成有效抽風(fēng)面積=臺車有效長度

寬度料層厚度：300~400mm，目前最高已達(dá)700mm點(diǎn)火溫度：1050~1300℃，時間0.5~2.0min抽風(fēng)負(fù)壓：900~1200mmH2O柱能耗：64.3kg標(biāo)準(zhǔn)煤

t燒結(jié)礦還原性：目前低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)的鐵酸鈣型燒結(jié)礦，還原性好，強(qiáng)度也較高。堿度：自熔性:1.0~1.4；熔劑性:>1.4；高堿度:>1.8~2.52.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.2鐵礦粉造塊(3)球團(tuán)礦生產(chǎn) 將精礦粉、熔劑和少量粘結(jié)劑，在造球機(jī)中滾成直徑8~15mm的生球，然后干燥、焙燒固結(jié)成型，成為具有良好冶金性能的含鐵原料。發(fā)展球團(tuán)礦原因：過細(xì)精礦粉不易燒結(jié)易于成球；球團(tuán)礦粒度均勻、微氣孔多、還原性好、強(qiáng)度高、易于貯存(冶金性能好)；可生產(chǎn)氧化球團(tuán)、預(yù)還原球團(tuán)、金屬化球團(tuán)等。2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程球團(tuán)礦生產(chǎn)工藝流程2024年11月5日2.1.3高爐煉鐵原理及工藝 高爐煉鐵是現(xiàn)代鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的重要部門：高爐冶煉產(chǎn)品

生鐵或鐵水是煉鋼的原料；高爐產(chǎn)生的大量煤氣是重要的二次能源；高爐是原材料和能量的巨大消耗者：能耗占1/3~1/2，消耗焦炭80%。高爐本體及附屬系統(tǒng)：

高爐本體、供料系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)、煤氣凈化除塵系統(tǒng)、燃料噴吹系統(tǒng)和渣鐵處理系統(tǒng)等2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程高爐生產(chǎn)工藝流程2024年11月5日2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院2024年11月5日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院2024年11月5日2.1.3高爐煉鐵原理及工藝(1)高爐冶煉過程及其特點(diǎn)高爐冶煉特點(diǎn)：逆流反應(yīng)器：在逆流(爐料下降及煤氣上升)過程中，完成復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)；“黑箱”過程：在投入(裝料)及產(chǎn)出(鐵、渣、煤氣)之外，無法直接觀察爐內(nèi)反應(yīng)過程；生產(chǎn)過程的連續(xù)性：維持高爐順行(保證煤氣流合理分布及爐料均勻下降)是冶煉過程的關(guān)鍵。(熱效率高，生產(chǎn)能力大；機(jī)械化和自動化水平較高)2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.3高爐煉鐵原理及工藝(1)高爐冶煉過程及其特點(diǎn)高爐冶煉三大過程：還原過程： 實(shí)現(xiàn)礦石中金屬元素(主要是Fe)和氧元素的化學(xué)分離；造渣過程： 實(shí)現(xiàn)已還原的金屬與脈石的熔融態(tài)機(jī)械分離；傳熱及渣鐵反應(yīng)過程： 實(shí)現(xiàn)成分及溫度均合格的液態(tài)鐵水。2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.3高爐煉鐵原理及工藝(2)高爐冶煉過程主要反應(yīng)燃燒反應(yīng)：

風(fēng)口回旋區(qū)(燃燒帶)作用：

提供熱源；

提供還原劑CO；

提供爐料下降的空間。燃燒帶：風(fēng)口前碳被氧化而氣化的區(qū)域,又叫風(fēng)口回旋(循環(huán))區(qū)。它是高爐內(nèi)唯一的氧化區(qū)域,又稱氧化帶。焦炭75%以上C到達(dá)風(fēng)口前燃燒，其它參與還原、氣化、滲C。風(fēng)口區(qū)為高溫、過剩C,離開燃燒帶的碳氧化物全為CO!2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.3高爐煉鐵原理及工藝(2)高爐冶煉過程主要反應(yīng)燃燒反應(yīng)：

風(fēng)口回旋區(qū)(燃燒帶)燃燒反應(yīng)及其產(chǎn)物：C+O2==CO2+33388kJ/kgC(7980kcal)，完全燃燒；C+1/2O2==CO+9791kJ/kgC(2340kcal),不完全燃燒,C過剩O不足；CO2+C==2CO

13806kJ/kgC(

3300kcal),碳?xì)饣磻?yīng)(強(qiáng)烈吸熱)。C+H2O==H2+CO

6911kJ/kgH2O最終燃燒產(chǎn)物：CO，H2，N22.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.3高爐煉鐵原理及工藝(2)高爐冶煉過程主要反應(yīng)鐵氧化物還原反應(yīng)：間接還原： 逐級還原性： 3Fe2O3+CO(H2)==2Fe3O4+CO2(H2O) Fe3O4+CO(H2)===3FeO+CO2(H2O) FeO+CO(H2)====Fe+CO2(H2O) 放熱反應(yīng)！直接還原： FeO+C===Fe+CO

Q 高溫區(qū)強(qiáng)烈吸熱反應(yīng)！(CO2+C=2CO)(FeO+CO=Fe+CO2)2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.3高爐煉鐵原理及工藝(2)高爐冶煉過程主要反應(yīng)非鐵氧化物還原反應(yīng)：全部直接還原： 全部吸熱 Si的還原： SiO2+2C====Si+2CO

Q Mn的還原：(MnO)+C===[Mn]+CO

Q P的還原：2Ca3(PO4)2+3SiO2+10C=3Ca2SiO4+4P+10CO Ti還原： TiO2+2C====[Ti]+2CO

Q V的還原： V2O5+5C====2[V]+5CO

Q2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.3高爐煉鐵原理及工藝(2)高爐冶煉過程主要反應(yīng)脫硫反應(yīng)：[FeS]+(CaO)+C===(CaS)+Fe+CO

4660kJ/kgS有利于脫硫的因素： 溫度： T

，爐渣脫硫能力

爐渣堿度： R,即

爐渣內(nèi)堿性氧化物量,有利于脫硫

氣氛影響(還原)：還原性氣氛，渣中(FeO)

LS

提高鐵水中[S]的活度系數(shù)f[S]：鐵水中C、Si、P

LS

2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.3高爐煉鐵原理及工藝(2)高爐冶煉過程主要反應(yīng)滲碳反應(yīng)與鐵水形成：液鐵滲碳： 3Fe液+C焦===Fe3C液

固

液反應(yīng)，滲碳速度快，滲碳量大，可達(dá)終點(diǎn)[C]水平3.0~4.5%。鐵水形成：

滲碳、合金元素還原溶入，熔點(diǎn)下降，成液態(tài)。2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.3高爐煉鐵原理及工藝(3)高爐造渣過程“三分煉鐵，七分煉渣”

固相反應(yīng)和礦石軟化：

初渣的形成：熔融狀態(tài)，流動性差，F(xiàn)eO10~30%。

中間渣：滴落下降過程中的成分、溫度都不斷變化的爐渣。

終渣：渣、鐵口定期排出的爐渣。FeO最低~0.5%。2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.4高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)質(zhì)量指標(biāo)：生鐵合格率：生鐵化學(xué)成分符合國家標(biāo)準(zhǔn)的總量占生鐵總產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)。它是衡量生鐵質(zhì)量的指標(biāo)。

V=生鐵日產(chǎn)量(P)

有效容積(Vu)，t/m3

d產(chǎn)量指標(biāo)：高爐有效容積利用系數(shù)(

V)：指每m3高爐有效容積，每晝夜生產(chǎn)的合格生鐵量。休風(fēng)率：高爐休風(fēng)時間(不包括計(jì)劃大、中、小修)占日歷工作時間的百分?jǐn)?shù)。2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.4高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)能源指標(biāo)：焦比K：每煉一噸生鐵消耗的干焦炭量，單位kg/tFe 煤(油)比：每煉一噸生鐵所噴吹的煤粉(重油)量，單位kg/tFe

煤粉(重油)置換比：噴吹1kg煤粉(重油)所能代替的焦炭kg數(shù)燃料比：生產(chǎn)一噸生鐵消耗的燃料總量，即等于焦比+煤比+油比綜合焦比：焦比+煤比

煤粉置換比+油比

重油置換比2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.4高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)強(qiáng)化指標(biāo)：冶煉強(qiáng)度I：每立方米高爐有效容積，每晝夜燃燒的焦炭量，t/m3

d

V=I

K經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：生鐵成本：生產(chǎn)每噸合格生鐵所需原料、燃料、材料、動力、人工等一切費(fèi)用的總和，元/tFe爐齡(高爐一代壽命)：從高爐點(diǎn)火到停爐大修之間實(shí)際運(yùn)行的時間或單位m3有效容積生產(chǎn)的生鐵總產(chǎn)量2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日高爐煉鐵設(shè)備高爐煉鐵新技術(shù)

(1)強(qiáng)化用氧(2)噴吹燃料(3)環(huán)境保護(hù)和熱能利用非高爐煉鐵

2024年11月5日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院高爐煉鐵設(shè)備2024年11月5日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院高爐煉鐵設(shè)備2024年11月5日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院高爐煉鐵設(shè)備2024年11月5日

第一次課程作業(yè)

1.冶金的基本概念,鋼與鐵的主要區(qū)別?

2.一般工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)流程圖;鋼材料生產(chǎn)與國民經(jīng)濟(jì)的關(guān)系

3.煉鐵生產(chǎn)用的原料、燃料,生鐵主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)?

4.高爐煉鐵的特點(diǎn)及主要化學(xué)反應(yīng)5.某高爐容積2000m3，年產(chǎn)150萬噸煉鋼生鐵，消耗60萬噸焦炭，每噸生鐵噴吹煤粉150kg，置換比為0.9，計(jì)算高爐有效容積利用系數(shù)、焦比、燃料比、綜合焦比及冶煉強(qiáng)度各為多少？2024年11月5日2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2.1.5轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)轉(zhuǎn)爐裝鐵水轉(zhuǎn)爐爐體2024年11月5日2.1.5轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)(1)煉鋼用原材料主原料(鋼鐵料)：

生鐵：鐵水、冷生鐵

廢鋼：本廠、外購輔原料：

造渣劑：石灰、石灰石、螢石、白云石、合成渣料

冷卻劑(氧化劑)：鐵礦石、氧化鐵皮、球團(tuán)、燒結(jié)礦

脫氧劑(合金料)：Fe

Si、Mn

Fe、Al合金等2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.5轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)(2)煉鋼基本原理

煉鋼基本任務(wù)

四脫(C、P、S、O)、二去(氣、夾)、升溫、合金化脫C：(區(qū)分鋼鐵)，C

，硬度、強(qiáng)度、脆性

脫S、P：有害元素，S熱脆，P冷脆脫O：鋼中氧含量過多變脆去氣、夾雜：氣(H、N)， 非金屬夾雜(氧、硫、氮、硫、磷化合物)升溫、合金化完成任務(wù)措施：供氧、造渣、升溫、加脫氧劑、加合金料2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.5轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)(2)煉鋼基本原理

煉鋼爐渣爐渣作用：控制氧化還原過程輸送氧吸收夾雜，防止吸氣其它作用：

不利： 侵蝕爐襯、降低爐襯壽命 降低金屬回收率： 煉鋼渣(FeO)~20%2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.5轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)爐渣來源：雜質(zhì)氧化爐襯侵蝕造渣材料、脈石廢鋼帶入泥沙爐渣組成： 氧化物、硫化物、氟化物基本體系： CaO

SiO2

FeO堿性渣(堿度CaO/SiO2=2.5~4.0)、酸性渣 氧化性渣(FeO高)、還原性渣2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.5轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)煉鋼爐渣性質(zhì)：堿度：CaO/SiO2

氧化性：爐渣向金屬熔池傳氧的能力

[O]=[O]渣，平

[O]實(shí)

[O]>0，氧化渣；

[O]<0，還原渣

FeO：表示爐渣氧化性 全鐵表示法：

FeO=FeO+0.90

Fe2O3，合理爐渣粘度： 合適：0.02~0.1Pa

s 粘度

成分、溫度2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.5轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)(2)煉鋼基本原理

鋼液中元素氧化反應(yīng)的一般規(guī)律供氧方式： 直接傳氧：1/2O2===2[O]吸附[O]吸附===[O] 間接傳氧：(FeO)===[FeO]===[Fe]+[O]

渣中

FeO低：直接傳氧；渣中

FeO高：間接傳氧煉鋼過程中元素氧化次序：t>1530℃，C

Si

Mn

P

Fe1530℃>t>1400℃，Si

C

V

Mn

P

Fet<1400℃， Si

V

Mn

C

P

Fe2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.5轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)

煉鋼過程中元素的氧化與還原Fe的氧化： 煉鋼初期 直接氧化： O2+2[Fe]====2(FeO) 間接氧化： [O]+[Fe]====(FeO)

傳氧： 爐渣

(FeO)

金屬液Si的氧化與還原：煉鋼前期全部氧化、強(qiáng)烈放熱

[Si]+O2===(SiO2) 直接氧化(氧流直接吹入金屬熔池) [Si]+2(FeO)===(SiO2)+2[Fe] 間接氧化(渣金界面) 成渣：(SiO2)+2(FeO)===(2FeO·SiO2) (2FeO·SiO2)+2(CaO)===(2CaO·SiO2)+2(FeO)2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日Mn的氧化：冶煉前期大量氧化，但氧化程度比Si低 間接氧化：[Mn]+(FeO)===(MnO)+[Fe]

主要反應(yīng)脫碳反應(yīng)：

作用：a.將碳氧化脫除到所煉鋼種要求；

b.產(chǎn)生沸騰

增強(qiáng)攪拌，增大反應(yīng)接觸面，加速傳質(zhì)傳熱，改善動力學(xué)條件，均勻溫度、成分，有利于氣體夾雜物的排除；

c.CO通過渣層產(chǎn)生氣

渣

金屬三相乳化液。

形式：a.[C]+1/2O2===CO b.[C]+(FeO)===[Fe]+CO c.[C]+[O]===CO(主要反應(yīng))2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程一定T、P下，碳氧濃度積m為Const.[C%]

[O%]=m=Cp.139圖8

12024年11月5日

煉鋼過程中元素的氧化與還原脫磷反應(yīng)：

P害處： a.冷脆； b.偏析度大。

P越低越好，鋼[P]<0.04%，高爐不能脫P(yáng)，煉鋼造渣目的之一是脫P(yáng)。 脫P(yáng)地點(diǎn)： 爐渣

金屬界面： 加石灰

2[P]+5(FeO)+4(CaO)====(4CaO·P2O5)+5[Fe] 脫P(yáng)有利條件：

a.提高爐渣堿度：

(CaO) b.提高爐渣氧化性： (FeO) c.較低熔池溫度： 脫磷為放熱反應(yīng)

d.加大渣量： 降低渣中(P2O5)濃度2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日

煉鋼過程中元素的氧化與還原脫硫反應(yīng)： 煉鋼脫硫能力、成本高，不宜提倡

S害處：鋼中FeS：無限溶于液體鐵中，幾乎不溶于固態(tài)鐵中。 降溫時，F(xiàn)eS與Fe形成低熔點(diǎn)(985℃)共晶體， 軋制時，形成晶界“偏析”熱脆

脫S反應(yīng)： 爐渣脫硫 總反應(yīng)式： [FeS]+(CaO)=====(CaS)+(FeO) 脫S有利條件：

a.提高堿度：但需保證爐渣具有良好的流動性

b.高溫：脫硫?yàn)槲鼰岱磻?yīng)

c.低(FeO)并加速化渣

d.大渣量：大渣量或多次放渣造新渣，稀釋(CaS)濃度

煉鋼脫硫不利方面：增加煉鋼時間，降低生產(chǎn)率； 消耗熱量；降低金屬回收率。2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日(2)煉鋼基本原理

脫氧和合金化脫氧：

脫氧目的：氧害處：a.破壞鋼錠合理結(jié)構(gòu)；b.降低鋼的機(jī)械性能(液、固態(tài)溶解度差)；c.加強(qiáng)熱脆傾向。

脫氧方法： 沉淀脫氧、擴(kuò)散脫氧、真空脫氧 脫氧劑：硅鐵、錳鐵、鋁及硅鈣等復(fù)合脫氧劑(沉淀)合金化：加入某一種或幾種合金元素，使其在鋼中的含量達(dá)到成品鋼的規(guī)格的操作過程。與脫氧同時進(jìn)行。

不氧化元素：Ni、Mo、Cu，裝料時加入 弱氧化元素：W、Cr、Mn，以鐵合金加入爐內(nèi)或鋼包 易氧化元素：Al、Ti、Si、B、V、Nb，脫氧好后加入2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.5轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)(3)氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼特點(diǎn)生產(chǎn)率高：原料適應(yīng)性強(qiáng)：冶煉的鋼質(zhì)量好、品種多：基建投資少，建設(shè)速度快；熱效率高，成本低；利于自動化生產(chǎn)和開展綜合利用。不足之處：金屬損失大；氧利用率不高；脫S、P能力不強(qiáng)LD--LinzandDonawitz2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院2024年11月5日2024年11月5日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院2024年11月5日2024年11月5日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院2024年11月5日2.1.5轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)(3)氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐車間設(shè)備及布置頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼車間：包括原料系統(tǒng)；加料、冶煉和澆注系統(tǒng)；鋼錠模準(zhǔn)備系統(tǒng)；此外還包括爐渣處理、除塵、動力系統(tǒng)等。

a.原料跨：主要組織鐵水和廢鋼的供應(yīng)

b.轉(zhuǎn)爐跨：布置轉(zhuǎn)爐及其傾動機(jī)構(gòu)、氧槍及副槍等

c.澆注跨：將鋼水通過鋼錠模車或連鑄機(jī)，澆注成鋼錠或鋼坯2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼主體設(shè)備及氧槍2024年11月5日原料供應(yīng)設(shè)備鐵水供應(yīng)設(shè)備：供應(yīng)充足及時，鐵水成分均勻、溫度穩(wěn)定，稱量準(zhǔn)確

鐵水供應(yīng)方式：

a.BF

鐵水罐車

混鐵爐

鐵水罐

稱量

轉(zhuǎn)爐

b.BF

鐵水罐車

鐵水罐

稱量

轉(zhuǎn)爐

c.BF

混鐵車

鐵水罐

稱量

轉(zhuǎn)爐廢鋼供應(yīng)設(shè)備：散狀料供應(yīng)設(shè)備：鐵合金供應(yīng)設(shè)備：2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日轉(zhuǎn)爐主體設(shè)備爐體設(shè)備： 轉(zhuǎn)爐爐體、爐體支撐裝置、傾動裝置爐體支撐系統(tǒng)： 傾動機(jī)構(gòu)： 氧槍及升降裝置、副槍裝置氧槍及升降、換槍裝置：拉瓦爾形，3~5孔噴頭(紫銅)副槍裝置：快速、間斷檢測吹煉過程中熔池溫度、碳、氧含量信息，取樣煙氣凈化處理設(shè)備煤氣處理：燃燒法、未燃法2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日2.1.5轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)(3)氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的供氧特征硬吹：槍位較低或較高氧壓(氧流對液面有較高沖擊力，金屬液被沖成一深坑)，氧流沖擊面積較小。

特點(diǎn)：金屬液強(qiáng)烈循環(huán)，提高脫碳速度，渣中FeO含量低，不利化渣。軟吹：槍位較高或較低氧壓，沖擊面積大：

特點(diǎn)：熔池?cái)嚢栎^弱，脫碳速度較低，渣中FeO含量高，有利化渣。所以前期槍位較高。2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日(3)氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的操作過程a.補(bǔ)爐、裝料： 先裝廢鋼，再裝鐵水b.吹煉： 吹O2，加一批渣料。吹煉過程分三期： 初期：Si、Mn氧化期(2~3min)，F(xiàn)e氧化、P氧化 中期：C氧化期，溫度

FeO，爐渣起泡。加二批渣料 后期：Fe取代C被氧化，渣中FeO

，鋼液中O濃度

當(dāng)判斷達(dá)到終點(diǎn)T和C時，提升氧槍，停止供氧c.出鋼： 成分、溫度合格時，搖爐出鋼(預(yù)脫氧)，倒渣轉(zhuǎn)爐吹煉周期30~45min，吹煉時間15~20min。2.1高爐煉鐵∕轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2024年11月5日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院2024年11月5日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院2024年11月5日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院2024年11月5日北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院2024年11月5日北京科技大學(xué)冶金