典型钢种冶炼工艺共35页
锰系铁合金冶炼工艺
整理课件
配加石灰或白云石
20
炉渣碱度与渣中含锰量的关系
整理课件
21
为什么碱度并非愈高愈好？
碱度提高
1 渣量增大 2 炉渣熔点提高 3 粘度提高，不利于相分离 4 电阻降低，不利于热分配
整理课件
22
无熔剂法生产高碳锰铁
采用酸性渣操作，不加石灰，可以得到高碳锰铁和富锰渣
条件：① 矿石中Mn/Fe比远高于碳锰产品中的Mn/Fe比 ② 获得低P的富Mn渣用于生产锰硅合金或金属硅
0.01
整理课件
8
美国锰硅铁合金标准中对某些杂质元素的要求
补充化学成分/%
产品标准 As Sn Pb
Cr
Ni
≤
0.30 0.020 0.050 0.50
ANSI/ASTM A99－82
0.15
0.010 0.050
0.50
0.10 0.010 0.020 0.50
ANSI/ASTM A483－(64)80
SiO2 + 2C = Si + 2CO
(高温)
1/3Mn3C + Si = MnSi + 1/3C (Mn3C是中间产物)
整理课件
29
硅锰合金中硅含量与碳含量之间的关系
整理课件
30
锰矿的还原冶金（澳洲锰矿）
主要矿物
中高碳钢的冶炼工艺
3
University Of Science and Technology Beijing
炼钢的基本任务：
(1)脱碳并将其含量调整到一定范围。 碳含量是控制钢性能的最主要元素。钢中含碳量增加，则硬 度、强度、脆性都将提高，而延展性能将下降；反之，含碳 量减少，则硬度、强度下降而延展性提高。所以，炼钢过程 必须按钢种规格将碳氧化至一定范围。
使钢液中溶人一定量的氧，它将大大影响钢的质量。因此，需降 低钢中的含氧量。一般是向钢液中加入比铁有更大亲氧力的元素 来完成(如Al、Si、Mn等合金)。 (4) 去除气体和非金属夹杂物。
钢中气体主要指溶解在钢中的氢和氮。非金属夹杂物包括氧 化物、硫化物、磷化物、氮化物以及它们所形成的复杂化合物。 在一般炼钢方法中，主要靠碳氧反应时产生 CO气泡，当它从钢 液中逸出时，引起熔池沸腾来降低钢中气体和非金属夹杂物，也 可以通过真空冶炼的方法去除。 USTB
氧气顶吹转炉炼钢法的缺点是：吹损大（达 10%左右）、 金属收得率低；相对底吹法与复吹，其氧气射流对熔池搅 拌不均匀，从而影响氧气顶吹转炉吹炼强度、吹炼稳定性 和生产率的提高。因此氧气Hale Waihona Puke Baidu吹转炉将逐渐被底吹复吹转 炉所代替。
USTB
10
University Of Science and Technology Beijing
炼钢工艺简介(1)
氧气顶吹转炉炼钢法的发展
• 1855年亨利•贝塞麦发明酸性底吹转炉炼钢法，第 一次解决了大规模生产液态钢的问题。贝塞麦炼 钢法的出现是现代炼钢法的开始。但由于它是酸 性炉衬，不能造碱性渣，因而不能脱磷和脱硫。
• 1878年托马斯发明了间碱性炉衬的转炉炼钢法， 解决了高磷生铁炼钢的问题。
➢ 连铸工艺：温度制度（控制中包温度）、拉速制度（根据 温度制定拉速表）、配水制度（根据不同的钢种、断面、拉 速制定出合理的冷却方案）。
炼钢工艺简介(1)
一、 转炉炼钢厂冶炼工艺特点
➢ 转炉的顶吹工艺：转炉炼钢厂采用顶吹冶炼工艺，加速了 炉内脱碳反应接近平衡状态，缩短了冶炼周期，同时在节 约氧气、降低消耗、节约合金方面取得良好的效果。
炼钢工艺简介(1)
转炉的分类
二.转炉的分类
1、空气转炉
• ⑴酸性空气底吹转炉（又称贝塞麦炉） • ⑵碱性空气底吹转炉（又称托马斯炉） • ⑶酸性空气侧吹转炉（又称小贝塞麦炉） • ⑷碱性空气侧吹转炉
炼钢工艺简介(1)
转炉的分类
2、氧气转炉 • 氧气底吹转炉 • 氧气侧吹转炉（原一炼钢） • 氧气顶吹转炉
炼钢工艺简介(1)
电炉炼钢
电炉炼钢是利用电能作热源来进行冶炼的。最 常用的有电弧炉和感应炉两种。而电弧炉炼钢占 电炉炼钢产量的绝大部分，一般所说的电炉即指 电弧炉。
《低磷钢冶炼工艺》课件
06
低磷钢的应用与发展趋势
低磷钢在各行业的应用情况
汽车制造业
低磷钢由于其良好的强度和耐腐蚀性，广泛应用于汽车零部件制 造，如车架、底盘和发动机部件。
建筑行业
低磷钢在建筑行业中用于制造钢筋、钢板和管材，由于其高强度和 抗疲劳性能，能够提高建筑物的安全性和耐久性。
家电行业
低磷钢在家电行业的应用主要涉及洗衣机、冰箱和空调等产品的制 造，能够提供良好的抗腐蚀和耐磨损性能。
产品性能检测与质量控制
力学性能测试
对成品钢材进行拉伸、冲击、弯 曲等力学性能测试，以确保其满 足使用要求。
不合格品处理
对不合格品进行追溯、分析和处 理，以提高产品质量和生产效率 。
01
化学成分检测
对成品钢材进行化学成分检测， 确保其符合相关标准和客户要求 。
02
03
无损检测
采用超声波、磁粉等方法对成品 钢材进行无损检测，以确保其内 部质量。
拉坯速度与冷却强度
根据钢种和铸机参数，合理设置拉坯速度和 冷却强度，以保证铸坯的内部质量。
轧制工艺控制
01
02
03
轧制温度控制
精确控制轧制过程中的温 度，以实现金属的塑性变 形和组织转变。
轧制道次与压下量
合理分配轧制道次和压下 量，以保证钢材的力学性 能和表面质量。
轧制速度与张力
电炉炼钢操作方法及冶炼工艺-PPT文档资料-PPT文档资料
槽出钢电炉炉衬情况
EBT电炉炉衬情况
3）补炉方法
补炉方法分为人工投补和机械喷补，根据选用材料 的混合方式不同，又分为干补和湿补两种。 目前，在大型电炉上多采用机械喷补，机械喷补设 备有炉门喷补机、炉内旋转补炉机，机械喷补补炉速度 快、效果好。 补炉的原则是：高温、快补、薄补。
4）补炉材料
机械喷补材料主要用镁砂、白云石或两者的混合 物，并掺入磷酸盐或硅酸盐等粘结剂。
熔末升温 期
电弧暴露 → 全熔
保护 炉壁
来自百度文库
低电压、 大电流
水冷+ 泡沫渣
典型的供电曲线
2）及时吹氧与元素氧化
熔化期吹氧助熔，初期以切割为主，当炉料
基本熔化形成熔池时，则以向钢液中吹氧为主。 吹氧是利用元素氧化热加速炉料熔化。当固体 料发红（～900℃）开始吹氧最为合适，吹氧过 早浪费氧气，过迟延长熔化时间。 一般情况下，熔化期钢中的Si、Al、Ti、V等几 乎全部氧化，Mn、Ｐ氧化40%～50%，这与渣
• 穿井期
点弧结束至电极端部下降到炉底为穿井期。 此期虽然电弧被炉料所遮蔽，但因不断出现塌 料现象，电弧燃烧不稳定。 注意保护炉底，办法是：加料前采取外加石灰 垫底，炉中部布置大、重废钢以及合理的炉型。 供电上采取较大的二次电压、较大电流，以增 加穿井的直径与穿井的速度。
• 主熔化期
电极下降至炉底后开始回升时，主熔化期开始。 随着炉料不断的熔化，电极渐渐上升，至炉料基本 熔化，仅炉坡、渣线附近存在少量炉料，电弧开始 暴露时主熔化期结束。 主熔化期由于电弧埋入炉料中，电弧稳定、热效 率高、传热条件好，故应以最大功率供电，即采用 最高电压、最大电流供电。 主熔化期时间占整个熔化期的70％以上。
炼钢工艺流程图
炼钢工艺流程
1炼钢厂简介
炼钢厂主要将铁水冶炼成钢水，再经连铸机浇铸成合格铸坯。现有5座转炉，5台连铸机，年设计生产能力为500万吨，现年生产钢坯400万吨。其中炼钢一分厂年生产能力达到240万吨；炼钢二厂年生产能力为160万吨。
2炼钢的基本任务
钢是以Fe为基体并由C、Si、Mn、P、S等元素以及微量非金属夹杂物共同组成的合金。
炼钢的基本任务包括：脱碳、脱磷、脱硫、脱氧去除有害气体和夹杂，提高温度，调整成分，炼钢过程通过供氧造渣，加合金，搅拌升温等手段完成炼钢基本任务，“四脱两去两调整”。
3氧气转炉吹炼过程
氧气顶吹转炉的吹氧时间仅仅是十分钟，在这短短的时间内要完成造渣，脱碳、脱磷、脱硫、去气，去除非金属夹杂物及升温等基本任务。
由于使用的铁水成分和所炼钢种的不同，吹炼工艺也有所区别。氧气顶吹转炉炼钢的吹炼过程，根据一炉钢吹炼过程中金属成分，炉渣成分，熔池温度的变化规律，吹炼过程大致可以分为以下3个阶段：
（1）吹炼前期。（2）吹炼中期。（3）终点控制。
炼好钢必须抓住各阶段的关键，精心操作，才能达到优质、高产、低耗、长寿的目标。
3.1装入制度
装入制度是保证转炉具有一定的金属熔池深度，确定合理的装入数量，合适的铁水废钢比例。
3.1.1装入量的确定
装入量是指转炉冶炼中每炉次装入的金属料总重量，它主要包括铁水和废钢量。目前国内外装入制度大体上有三种方式：
（1）定深装入；（2）分阶段定量装入；（3）定量装入
3.2.2装入次序
目前永钢的操作顺序为，钢水倒完后进行溅渣护炉溅渣完后装入废钢，然后兑入铁水。
典型钢种炉外精炼
a Al 2O 3 K 2 3 a Al aO
aO a Al 2O 3 /( K a )
3 2 Al
炉渣成分对钢中氧含量的影响
Si脱氧： [Si] + 2[O] = (SiO2)
aSiO2 K Si 2 aSi aO
aO aSiO2 /( K Si aSi )
MnO-Al2O3-SiO2渣系相图
(2)高硫易切削非调质钢
要求：夹杂物物总量要低；D类夹杂物(钙、镁铝酸盐，TiN)少； 无大颗粒夹杂物；硫化物夹杂形态合理。
(3)夹杂物塑性化钢(铁路提速弹簧钢)
要求：较高洁净度；夹杂物塑性化。
(4)高硫易切削钢
要求：硫化物形态控制；连铸顺行。
3、不同产品精炼工艺特点：
(1)极低氧、高洁净度钢(轴承钢为代表) 要求：夹杂物物总量要极低；D类夹杂物(钙、镁铝酸盐，TiN) 几乎没有；无大颗粒夹杂物。
A、B渣系氧含 量的对比
3.硅含量容易超标；铝含量不稳定。
(1)影响钢中Si含量的因素。
原料的带入：合金等； 渣中(SiO2)的还原：要查明(SiO2)的来源 （石灰，各种渣料，增碳剂等）;同时要研 究精炼渣的成分，以控制(SiO2)被还原的可 能性。 3(SiO2)+4[Al]=2(Al2O3)+3[Si]
(3)夹杂物塑性化钢(铁路提速弹簧钢)
大学课件转炉炼钢工艺
喷头设计需考虑的因素
主要根据炼钢车间生产能力大小、原料条件、供氧能力、 水冷条件和炉气净化设备的能力来决定。
考虑到转炉的炉膛高度、直径大小、熔池深度等参数确 定其孔数、喷孔出口马赫数和氧流股直径。
对于原料中废钢比高、高磷铁水冶炼或需二次燃烧提温 等情况，那么其氧枪喷头的设计就需特殊考虑。
钢液颜色：白亮、青色、浅兰、深兰、红色
冶炼过程渣、钢成份变化
冶炼过程钢中[N][O]成份变化
4 炼钢用原辅材料
原材料 铁水：加70-85%(%C=4,%Si=0.4-
1.0,%P=0.02-0.15,%S=0.0010.050) 废钢：加15-30%(厚度小于150mm，清 洁) 生铁块：调温及配碳 烧结矿〔改性铁〕
4 炼钢用原辅材料
辅助材料： 石灰：有效CaO成分，块度，控制石灰吸水 萤石：CaF2，能改善炉渣流动性 生白云石：CaMg(CO3)2,造渣及护炉 菱镁矿：MgCO3调渣剂
铁合金、冷却剂及增碳剂
5 转炉耐火材料及护炉技术
耐火材料分类： 碱性耐火材料(MgO) 酸性耐火材料(SiO2) 中性耐火材料(碳质及铬质)
6 转炉冶炼工艺
转炉冶炼五大制度
装料制度 供氧制度 造渣制度 温度制度 终点控制及合金化制度
6.1 装料制度
确定合理的装入量，需考 虑的两个参数：
炉容比：(V/T,m3/t),0.8-1.05(30-300t转 炉)； 熔池深度：需大于氧气射流的冲击深度
炼钢精炼连铸过程钢水PPT课件
带入钢水的[S]为14ppm；石灰中S=0.065%，
带入钢水中的[S]为26ppm。出钢时钢水中[S]
来源是：
废钢+生铁/% 铁水/% 矿石+造渣剂/%
低S石灰(0.035%)
26
37
37
高S石灰(0.065%)
21
32
47
可见，对于转炉冶炼超低硫钢，使用高质量含 硫低的石灰、废钢和造渣剂，防止转炉回硫是非常 重要的。
在工业上，通过加入锰来避免形成FeS，防
第4页/共76页
1. 钢中硫
1.2 硫的危害 硫的另外危害：钢中[S]>0.015%时，连铸
坯易产生裂纹；硫化物夹杂会导致板材冷弯不 合格；硫偏析会引起管线钢的HIC氢致裂纹。
钢第材5页冷/共弯7裂6页纹
1.3 炼钢过程脱硫
从本质上说，脱硫是渣金间O2-和[S]的交换： (CaO)+[FeS]=(CaS)+[FeO] (O2-)+[S]=(S2-)+[O] 渣/金间的硫分配系数：
境中水蒸汽或氢氧化物。水蒸汽的氢转入钢水中的机理
是（：1）水蒸汽溶解在碱性渣中
H2O+O2-=2OH-
（1）
（2）H溶解到钢水中 2OH-=2[H]+[O]+O2-
（2）
（3）炉料水蒸汽直接分解 {H2O}=2[H]+[O]
VD设备及典型钢种的冶炼工艺
主要精炼工艺描述
脱氢：平方根定律 [H]=KH（PH）1/2 VD炉脱氢处理时间的估算： 处理时间： t= V÷(KH×A)×ln[（H0-H∞）÷（Ht-H∞）] 式中：V—— 钢液容积，m3； A—— 静止渣面面积，m2 KH ——脱氢平衡常数，0.15m/min H0 ——起始氢含量，5ppm Ht ——处理后氢含量，1.5ppm H∞ ——真空下平衡氢含量，0.2ppm
➢ 合金料及渣料对温降的影响； ➢ 禁止VD结束后通过大氩量搅拌来进行温度调节。若需降温调节温度，
必要是可重新进行VD的短时间抽气； ➢ 如加入合金量较多，则需考虑合金量对温降的影响；
四. 成分控制
VD处理的钢种达到高真空10min后可进行合金 微调，处理结束后5min前合金加入完毕；
VD处理的钢种如需加入Ti、B等易氧化合金的 钢种，则应推迟合金微调的时间至高真空结束 前3min进行
五. 脱气
脱氢、脱氮
操作影响因素：
吹氩控制； 真空度和真空保温时间控制； 碳含量影响，碳量越高则脱氮率越高； 降低钢种硫含量可适当提高托氮率； 含有钒、铬元素的钢种，托氮率有一定范围； 提高喂丝速度，控制增氮；
脱氧 [C]+[O]=CO（气） 质量定律：[C]·[O]=KCO·PCO
操作要点：
中高碳钢的冶炼工艺
氧气转炉吹炼法就是使用转炉，以铁水作为主 原料，以纯氧作为氧化剂，靠杂质的氧化热提高钢 水温度，一般在 30～40min内完成一次冶炼的快速 炼钢法。
转炉按照供气部位分为顶吹、底吹、侧吹以及 复合吹转炉。如下图所示。
USTB
7
University Of Science and Technology Beijing
USTB
17
University Of Science and Technology Beijing
2 中、高碳钢的冶炼工艺特点
中、高碳钢要求含硫、磷低，同时碳含量高，用 转炉冶炼时比较困难。这是由于吹炼终点w（C）高， 吹炼时间较短，吹炼终点正处于降碳速度较快的阶段， 不利于化渣、去磷和终点控制；冶炼高碳钢，拉碳时 间短，影响终点温度；炉渣不化造成的返干，易误认 为是温度高，影响过程温度判断，需要添加冷却剂冷 却炉温，又会造成炉温速冷，进而终点碳控制困难。
USTB
16
University Of Science and Technology Beijing
如电渣重熔，是把转炉、平炉、电弧炉等冶炼 的钢，铸造或锻压成为电极，通过熔渣电阻热进行 二次重熔的精炼工艺；真空冶金，即在低于 1个大 气压直至超高真空条件下进行的冶金过程，包括金 属及合金的冶炼、提纯、精炼、成型和处理。 这些 内容将在“中高碳钢的精炼及连铸”一课中进一步 的讲述。
炼钢工艺流程图
炼钢工艺流程
1炼钢厂简介
炼钢厂主要将铁水冶炼成钢水，再经连铸机浇铸成合格铸坯。现有5座转炉，5台连铸机，年设计生产能力为500万吨，现年生产钢坯400万吨。其中炼钢一分厂年生产能力达到240万吨；炼钢二厂年生产能力为160万吨。
2炼钢的基本任务
钢是以Fe为基体并由C、Si、Mn、P、S等元素以及微量非金属夹杂物共同组成的合金。
炼钢的基本任务包括：脱碳、脱磷、脱硫、脱氧去除有害气体和夹杂，提高温度，调整成分，炼钢过程通过供氧造渣，加合金，搅拌升温等手段完成炼钢基本任务，“四脱两去两调整”。
3氧气转炉吹炼过程
氧气顶吹转炉的吹氧时间仅仅是十分钟，在这短短的时间内要完成造渣，脱碳、脱磷、脱硫、去气，去除非金属夹杂物及升温等基本任务。
由于使用的铁水成分和所炼钢种的不同，吹炼工艺也有所区别。氧气顶吹转炉炼钢的吹炼过程，根据一炉钢吹炼过程中金属成分，炉渣成分，熔池温度的变化规律，吹炼过程大致可以分为以下3个阶段：
（1）吹炼前期。（2）吹炼中期。（3）终点控制。
炼好钢必须抓住各阶段的关键，精心操作，才能达到优质、高产、低耗、长寿的目标。
3.1装入制度
装入制度是保证转炉具有一定的金属熔池深度，确定合理的装入数量，合适的铁水废钢比例。
3.1.1装入量的确定
装入量是指转炉冶炼中每炉次装入的金属料总重量，它主要包括铁水和废钢量。目前国内外装入制度大体上有三种方式：
（1）定深装入；（2）分阶段定量装入；（3）定量装入
3.2.2装入次序
目前永钢的操作顺序为，钢水倒完后进行溅渣护炉溅渣完后装入废钢，然后兑入铁水。
炼钢工艺流程
炼钢工艺流程
炼钢是将生铁或铸铁中的不纯物质除去，加入合适的合金元素，形成所需的钢材的过程。下面是一份典型的炼钢工艺流程。
首先，原料准备。主要原料有生铁、废钢、合金元素等。生铁是通过高炉冶炼铁矿石得到的。废钢是经过废旧钢材的回收和分类处理得到的。合金元素如钒、钨、锰等，可以根据所需的钢种和性能添加。
第二步是预处理。为了提高冶炼过程中的效率和产量，需要先对原料进行预处理。这包括破碎、筛分、预热等过程。破碎是将较大的原料碎块破碎为适合冶炼的粒度。筛分是分离原料中的杂质，确保进入冶炼过程的原料质量。预热是将原料加热至一定温度，提高冶炼的效果。
第三步是主要的冶炼过程。这包括主熔炼和精炼两个阶段。主熔炼是将原料与焦炭一起放入高炉中进行冶炼。高炉内的高温条件使焦炭燃烧产生的热能将原料加热至高温，使其发生冶金反应。在主熔炼过程中，不纯物质将被还原为气体或将溶解在熔池中。精炼是在主熔炼之后对熔池中的熔铁进行进一步的净化。通过加入石灰石、氧气等，调节熔体的碱度和氧化还原条件，以去除熔体中的硫、磷等有害元素。
第四步是铸造。在炼钢过程中，钢液会被倒入铸型中，冷却凝固形成钢坯。铸造可以分为连铸和铸锭两种方式。连铸是通过连续冷却而自动连续生产钢坯，适用于大批量生产。铸锭是将钢液倒入铸锭模具中，形成固态的铸锭，重要的是对铸锭的质
量进行控制。
最后一步是加工和表面处理。这包括热轧、冷轧、热处理、镀锌等工艺。热轧是将钢坯加热至一定温度，然后通过轧机进行压制，使其形成所需形状和尺寸的钢材。冷轧是在常温下进行的，用于制备薄板、带材等产品。热处理是对钢材进行加热和冷却处理，以改变其内部的结构和性能。镀锌是将钢材浸入锌熔液中，使其表面覆盖一层锌层，提高其耐腐蚀性。