炼钢用原材料(炼钢工艺学)
《钢冶金学》_第3章 炼钢原材料
钢冶金学重庆科技学院：王宏丹气体：氧气、氩气、氮气金属料——铁水铁水是转炉炼钢的主要原材料，一般占装入量的70%~100%；铁水的物理热和化学热是转炉炼钢的主要热源。
对铁水温度的要求：●铁水温度是铁水含物理热多少的标志，铁水物理热占转炉热量收入的50％左右。
●铁水温度过低，会导致炉内热量不足，影响熔池升温和元素氧化进程，同时不利于化渣和去除杂质，还容易导致喷溅。
●我国企业一般规定铁水入炉温度应大于1250℃，并且保持稳定。
高炉出铁温度在1350～1450℃。
金属料——铁水金属料——铁水对铁水化学成分的要求：●[Si]：发热元素，是铁水化学热的主要提供者。
通常铁水中的硅含量为0.50%-0.80%为宜。
现在的普遍观点：[Si]是有害的，应尽可能地降低铁水中的Si含量，原因如下：少渣冶炼，减少转炉冶炼过程的造渣量。
铁水预处理脱磷的需要！要脱磷，得先脱硅！金属料——铁水对铁水化学成分的要求：●[Mn]：锰是弱发热元素，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，从而可减少合金化时所需的锰铁合金，有利于提高钢水纯净度。
金属料——铁水对铁水化学成分的要求：●[P]：来源于矿石，100%还原进入铁水，是应该严格控制的元素，目前采取预处理、转炉脱磷等方式解决低P钢的冶炼问题。
高P 矿石的利用，是当今资源利用的主要研究方向，应予以密切关注！一般要求铁水 [P]≤0.20%。
●[S]：是高炉造渣操作应尽量降低的，脱硫率应高！高炉铁水炉外预处理脱硫是“解放高炉”的方向！我国炼钢技术规程要求入炉铁水的硫含量不超过0.05%。
金属料——铁水对铁水带渣量的要求：●高炉渣中含S 、SiO 2、Al 2O 3量较高；●过多的高炉渣进入转炉内会导致石灰消耗量增多，转炉渣量增大，容易造成喷溅，金属收得率降低，降低炉衬寿命；●兑入转炉的铁水要求带渣量不得超过0.5%；●铁水带渣量大时，在铁水兑入转炉之前应进行扒渣。
炼钢工艺简介(1)
氧气顶吹转炉炼钢法的特点
• 利于自动化生产和开展综合利用 • 氧气顶吹转炉炼钢冶炼时间短，生产率高
，其机械化程度较高，有利于实现生产过程 的自动化，也有利于开展综合利用，如回收 煤气、炉尘（做烧结矿原料）等。
炼钢工艺简介(1)
四、炼钢基本原理
炼钢基本原理
一、什么叫钢
一般把碳小于2.11％的铁碳合金称为钢。 二、什么叫炼钢
炼钢工艺简介(1)
氧气顶吹转炉炼钢法的特点
• 原料消耗少，热效率高、成本低 • 氧气顶吹转炉炼钢的金属消耗一般为1100～1140
公斤／吨钢，稍高于平炉（但在良好燥作情况下 ，金属消耗与平炉接近）。但由于顶吹转炉的热 源是利用铁水本身的物理热和化学热，热效率高 ，不需外加热源，因此在燃料和动力消耗方面均 较平炉、电炉低。由于氧气顶吹转炉炼钢法具有 高的生产率和低的消耗，所以钢的成本也较低。
四、一炼钢技术经济指标
一炼钢在今年前几个月与国内部分同类生产厂指标相比， 在钢铁料消耗、日历作业率上差别较大.而与全国平均水平相 比各项指标均好于同时期的全国平均水平。 ➢ 钢铁料消耗比莱钢高21kg/t，比全国平均低了7.4 kg/t ➢ 日历作业率上比南京低15.56%，比全国平均高2.64％ ➢ 氧气消耗比莱钢高３.７８m3/t，比全国平均低3.85m3/t。 ➢ 转炉冶炼周期比安阳多１.５６min,比全国平均低6.9min。 ➢ 炉衬寿命比莱钢略低。 ➢ 具体对比数据见附表。
➢音频化渣技术：2000年转炉与上海工业大学合作开发的音 频化渣技术，该项技术能根据炉内反应的声音，分析炉渣 的性质，及时指导氧枪枪位控制，促进化渣
炼钢工艺简介(1)
➢ 转炉数据静态模拟控制：2001年，转炉与上海阿塞克自动 化公司合作，开发出转炉数据静态模拟控制系统，使小转炉 炼钢局部实现自动化，降低了劳动强度，改善了生产环境， 提高了转炉作业率及生产效率。
炼钢流程及合金辅料
钢与生铁的区别： 元素 C Si Mn p s
（2）转炉吹炼
生铁货铸铁（%） 2.5-4.5 0.3-4.0 0.4-2.0 0.015-0.5 0.01-0.1
2.高炉是炼铁的主要设备，使用的原料有铁矿石（包括 烧结矿、球团矿和块矿）、铁水送炼钢厂炼钢； 高炉煤气主 要用来烧热风炉，同时供炼钢厂和轧钢厂使用；高炉渣经水 淬后送水泥厂生产水泥。
炼钢简述
3.炼钢，目前主要有两条工艺路线，即转炉炼钢工艺流 程和电弧炉炼钢流程。通常将“高炉——铁水预处理——转 炉——精炼——连铸”称为长流程，而将“废钢——电弧 炉——精炼——连铸”称为短流程。
硅钙合金牌号及化学成份
牌号 化学成份% Ca Si C Al P S ≥≤
Ca31Si60 31 55－65 1.0 2.4 0.04 0.05 Ca28Si60 28 55－65 1.0 2.4 0.04 0.05 Ca24Si60 24 55－65 1.0 2.5 0.04 0.04 Ca20Si55 20 50－60 1.0 2.5 0.04 0.04
几种常见铁合金
1.硅钙：
硅钙合金是由元素硅、钙和铁组成的复合合金，是一种较为理想的复合脱氧剂、脱硫 剂。被广泛应用于优质钢、低碳钢、不锈钢等钢种和镍基合金、钛基合金等特殊合金的生 产当中；并适合作转炉练钢车间用的增温剂；还可以作铸铁的孕育剂和球墨铸铁生产中的 添加剂。
钙和硅与氧都有很强的亲和力。特别是钙，不仅与氧有极强的亲和力，而且与硫、氮 都有很强的亲和力。所以硅钙合金是一种较理想的复合胶氧剂、脱硫剂。硅合金不仅脱氧 能力强，脱氧产物易于上浮，易于排出，而且还能改善钢的性能，提高钢的塑性、冲击韧 性和流动性。目前硅钙合金可以代替铝进行终脱氧。被应用于优质钢。特殊钢和特殊合金 生产中。例如低碳钢、不锈钢等钢种和镍基合金、钛基合金等特殊合金,均可用硅钙合金作 脱氧剂。硅钙合金也适合作转炉练钢车间用的增温剂，硅钙合金还可用作铸铁的孕育剂和 球墨铸铁生产中的添加剂。
生产钢铁所需要的原料
生产钢铁所需要的原料一、原材料钢的源头是铁矿砂，即铁元素(Fe)在自然界中的存在形式，纯粹的铁在自然界中是不存在的，铁矿砂主要分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿三种，这些都是铁的氧化物，不同之处在于它们的氧化方式.铁矿砂中的含铁量越高越好，理论上铁矿砂中的最高含铁量在72%左右，含铁量在60%以上称为富铁矿.铁矿砂先在熔炉内还原成铁（铣铁),再送入炼钢炉内脱碳精炼成钢，废钢也可在炼钢炉熔炼再生。
一般钢铁依使用用途制成性质、形状各异的商品，既所谓的钢铁制品。
通常钢铁制品是将铁矿石还原，熔解成铣铁（炼铣），铣铁精炼成钢（炼钢)，钢再轧延、加工后制成各种钢铁制品，广义的钢铁制品包含铸铁、铸钢、锻造钢品及钢材加工的制品.在讨论钢铁的原料之前,我们先要弄清楚，究竟钢和铁有什么不同?是否有不同的成份呢?在日常生活上大家总是把钢和铁联在一起称为“钢铁”,可见钢和铁应该是一种物质才对；事实上，由科学的眼光来看，钢和铁是有少许不同的,它们的主要成份都是铁元素，只是所含的碳元素量不同。
我们通常以碳的含量在2%以上的叫“生铁”,低于这个数值的叫“钢”。
因此，在冶炼钢铁的过程中，含铁的矿石先在鼓风炉（blast furnace)（高炉)中被冶炼成熔融生铁,而后熔融生铁再放到炼钢炉（steel making furnace）中精炼成钢。
生产钢铁所需要的原料分成四大类来分别讨论:第一类讨论的是各种含有铁质的矿石原料;第二类是煤和焦炭;第三类则讨论在冶炼的过程中用来制造熔碴(sl＊g）的熔剂(或称助熔剂flux)，如石灰石等；最后一类是各种辅助原料,如废钢料（scrap）、氧气等.二、铁矿石种类及分布在理论上来说，凡是含有铁元素或铁化合物的矿石都可以叫做铁矿石。
但是，在工业上或者商业上来说，铁矿石不但是要含有铁的成份，而且必须有利用的价值才行。
可是，由于很难绝对性的判定一个矿石是否有利用价值，所以在工业上很难订立一个铁矿石的标准.举例来说，欧洲所产的铁矿品质很差，而且含铁量很低，只是因为他们找不到好的矿石，所以他们就把这种矿石称为铁矿石；而澳洲目前因为品质好含铁量高的矿石存量很多，所以像欧洲所用的那种矿石在澳洲已经认为毫无价值。
精选炼钢工艺学
LD/ BOF/ BOP
OBM/ Q-BOP
LD- Q- BOP
2.2 电炉炼钢及其发展
2.2.1 前言
电炉是采用电能作为热源进行炼钢的炉子 的统称。 按电能转换热能方式的差异，电炉可 分为： – 电渣重熔炉—利用电阻热； – 感应熔炼炉—利用电磁感应； – 电 子 束 炉—依靠电子碰撞； – 等 离 子 炉—利用等离子弧； – 电 弧 炉—利用高温电弧，不包括加热炉、
★ 吹炼
前期 温度低于1400-1500℃， [Si], [Mn],
[Fe], [C]开始氧化。
中期 温度高于1500℃，碳氧化速度高。 后期 超过1600℃，碳氧化速度比中期低。
★ 测温、取样化验
★ 脱氧出钢与合金化
★ 溅渣护炉
氧枪位置的确定
◆ 开吹时氧枪枪位采用高枪位，目前是为了早化渣， 多去磷，保护炉衬； ◆在吹炼过程中适当降低枪位的保证炉渣不“返干”， 不喷溅，快速脱碳与脱硫，熔池均匀升温为原则； ◆在吹炼末期要降枪，主要目的是熔池钢水成分和温 度均匀，加强熔池搅拌，稳定火焰，便于判断终点， 同时使降低渣中Fe含量，减少铁损，达到溅渣的要求。
近年电炉短流程的发展及电炉钢产量 的高速增长，也正是由于电炉短流程的经 济效益与环境优势。
我国电炉钢成本高的原因：
◆ 之一废钢暂时短缺，北科大黄务涤指出：印度、 韩国废钢存储量远不如中国，他们采取部分进口 弥补不足，以发展电炉，即废钢不足不是理由；
◆ 之二是中国电价高的不合理，宝钢周渝生指出： 美国电炉用电价格合0.25元/kWh，韩国从中国内 地运煤去发电，电炉用电价格却比我们低，这才 是问题的症结所在。还有不少国家对电炉用电出 于环保原因，还有优惠政策等。
电弧炉炼钢用原辅材料
3电弧炉炼钢用原辅材料凡加入电弧炉（含感应炉和炉外精炼的钢包炉、VD/VOD炉）内直接参与炼钢冶金过程的物料统称为原材料。
如废钢、生铁、铁水、铁合金、石灰、萤石、氧气等。
生产中所指的原材料通常还包括辅助材料，即指那些虽不直接参与炉内反应，却是冶炼反应赖以正常有效地进行所必不可少的物质，如电极、耐火材料等。
原材料是电弧炉炼钢的基础，没有好的原材料及现代的管理，要想炼出优质的、成本较低的钢是不可能的，国内外先进的炼钢厂无一不是特别注重原材料的优化与管理。
我国炼钢行业过去曾对原材料供应与管理重视不够，对成品钢只就冶炼与浇注工艺而研究其质量，很多情况是欲速则不达。
现在随着钢铁生产技术的发展，特别是对钢材质量的要求的不断提高，国内钢铁生产企业已认识到原材料对炼钢质量的重要性，这是我国钢铁工业赶超国际水平和新品研发的一个良好开端。
对我公司来讲，生产油井管就必须重视炼钢原材料的供应与管理工作，以保证我公司的优质无缝钢管生产有一个可靠的坯料基础。
3.1电弧炉炼钢原材料的分类电弧炉炼钢的原材料可分为两大类：金属料；非金属料。
金属料：包括废钢、生铁、铁水、直接还原铁（DRI ）、铁合金、铁矿石和氧化铁皮等。
非金属料：包括造渣材料，如石灰、萤石、白云石、碳球（碳粉）、高铝钒土等；合成渣料，如脱硫剂，熔融合成精炼渣等；耐火材料，如炉底耐材、钢包耐材、中包耐材等；其它用途材料，如电极、增碳剂、保温剂、保护渣等。
电弧炉炼钢的原材料按用途又可分为：金属料，氧化剂及造渣材料，还原剂，电极，耐火材料等。
3.2金属料3.2.1废钢3.2.1.1废钢的种类及来源废钢是炼钢的主要金属料之一。
电炉炼钢原料中，废钢用量约占不同，废钢60〜100 %。
根据来源通常分为本厂返回废钢和社会购入废钢两类。
返回废钢包括：炼钢车间的模铸汤道、注余、包底、连铸坯的头尾坯、锻轧废品、废钢材（坯）。
返回废钢含锈及杂质较少，化学成份相近，收得率高，是炼钢优质原料，使用返回废钢可以大量回收贵重金属合金元素，减少贵重金属和铁合金消耗，节约电耗，降低成本，具有很大的经济意义。
不锈钢炼钢工艺流程
不锈钢炼钢工艺流程一、前言不锈钢是一种高强度、耐腐蚀性能强的合金钢，广泛应用于制造船舶、飞机、汽车、化工设备等领域。
不锈钢炼钢工艺是将铁矿石或废钢材料转化为不锈钢的过程，本文将详细介绍不锈钢炼钢工艺流程。
二、不锈钢炼钢工艺流程1. 原料准备不锈钢炼钢的原料主要包括铁矿石、废钢材料和合金元素等。
在生产过程中，需要根据产品质量要求选择适当的原材料，并进行分类和预处理。
2. 熔化将原材料投入到高温冶金反应器中进行加热和氧化还原反应，使其逐渐熔化成液态金属。
在这个过程中，需要控制反应时间和温度，以确保产品质量。
3. 精炼在液态金属中添加合适的合金元素，通过吹氧或真空处理等方法去除其中的杂质和气泡，并调整其成分比例和温度。
这个过程需要精确控制各种参数，以确保产品达到质量标准。
4. 浇铸将精炼后的液态金属倒入模具中进行冷却和凝固，形成不锈钢坯料。
在这个过程中，需要根据产品要求选择适当的浇注方式和冷却速度，以确保坯料质量。
5. 热处理将不锈钢坯料进行加热和冷却处理，使其达到所需的力学性能、耐腐蚀性能和组织结构等要求。
这个过程需要控制加热温度、保温时间、冷却速度等参数，以确保产品质量。
6. 加工将经过热处理的不锈钢坯料进行切割、成型、打孔等加工工艺，制成各种规格的不锈钢板材、管材、棒材等产品。
在这个过程中，需要根据产品要求选择适当的加工方式和设备，并对加工过程进行严格控制。
7. 检测对生产出来的不锈钢产品进行各种物理性能测试、化学成分分析和表面质量检查等，以确保其符合国家标准和客户要求。
8. 包装和出库将不锈钢产品进行适当的包装和标识，存放在仓库中等待发货。
在这个过程中，需要对产品进行分类、计量和记录等工作，以确保产品质量和供应能力。
三、结论不锈钢炼钢工艺是一项高技术含量的工艺，需要严格控制各种参数和环节，以确保产品质量。
本文介绍了不锈钢炼钢的全流程，并强调了每个步骤的重要性和注意事项。
只有在科学管理和精细操作下，才能生产出高品质的不锈钢产品。
炼钢原料选择原则
炼钢原料选择原则在炼钢过程中，原料的选择至关重要，它直接影响到最终产品的质量和成本。
以下是炼钢原料选择时应遵循的原则：一、原料的化学成分原料的化学成分是决定钢质量的主要因素。
炼钢原料应含有炼钢所需的必要元素，如铁、碳、硅、锰等，同时要尽量减少不必要的杂质元素，如硫、磷等。
在选择原料时，要对其化学成分进行严格检测，以确保其满足炼钢的化学要求。
二、原料的纯净度原料的纯净度对炼钢过程和产品质量有重要影响。
纯净度高的原料可以减少杂质元素对钢质量的影响，同时也可以提高炼钢效率和产品质量。
在选择原料时，要尽量选择纯净度高的原料，并对其杂质含量进行严格控制。
三、原料的来源和稳定性原料的来源和稳定性也是选择炼钢原料的重要因素。
稳定的原料来源可以保证炼钢生产的连续性和稳定性，降低生产风险。
同时，要选择信誉良好、质量稳定的供应商，以保证原料的质量和供应的稳定性。
四、原料的经济性原料的经济性是选择炼钢原料时必须考虑的因素。
在满足炼钢要求的前提下，应选择价格合理、性价比高的原料，以降低生产成本。
同时，要注意避免过度依赖高价原料，可通过研发和应用新技术来降低原料消耗和生产成本。
五、原料的环境影响在选择炼钢原料时，应考虑其对环境的影响。
应优先选择可再生、低污染或无污染的原料，以降低炼钢生产对环境的负担。
同时，在原料使用过程中，应采取有效措施减少污染物排放，提高资源利用效率，推动绿色炼钢的发展。
综上所述，选择合适的炼钢原料需要综合考虑多个因素，包括化学成分、纯净度、来源和稳定性、经济性和环境影响等。
通过合理的原料选择和管理，可以提高炼钢效率、产品质量和经济效益，同时降低对环境的负面影响。
炼钢用原材料描述
炼钢用原材料描述炼钢是将生铁或其他铁合金作为原料，通过一系列的冶炼和炼钢工艺，将其转化为纯净的钢材的过程。
在炼钢过程中，原材料的选择和处理至关重要，直接影响钢材的质量和性能。
本文将详细描述炼钢用原材料的选择和处理过程。
首先，炼钢工艺的首要任务是选择高质量的原材料。
炼钢用的原材料主要包括生铁、废钢和合金添加剂。
生铁是炼钢的主要原材料，可以由炼铁方法生产得到。
生铁中主要含有铁和一些杂质，如硫、磷、硅等。
废钢是指经过回收和加工后得到的废弃钢材，可以通过再生工艺成为炼钢用的原材料。
合金添加剂主要包括锰、钼、铬、钒等，用于制造特殊性能的钢材。
其次，处理原材料是炼钢的重要环节。
处理过程主要包括原料的预处理、破碎、磁选和配料。
预处理是将原材料中的杂质和有害元素去除，以保证钢材的质量。
炼钢过程中常用的预处理方法包括煤气炉直接还原、氧气炉脱磷等。
破碎是将原材料进行粉碎，使其容易进行后续的处理。
磁选则是利用磁性性质去除原材料中的铁矿石。
配料是根据炼钢工艺的要求，将不同的原材料按照一定比例进行混合。
随后，原材料进入炼钢炉进行冶炼。
炼钢炉主要分为高炉和转炉两种。
高炉是传统炼钢工艺中常用的设备，用于炼制生铁。
高炉将原材料加入到炉中，然后加热至高温使其冶炼。
转炉是现代炼钢工艺中常用的设备，通过向炉中注入氧气进行冶炼。
在冶炼过程中，原材料中的杂质会被溶解或氧化，并通过一系列的反应被排除出去。
由于不同的原材料和炼钢工艺的不同，炼钢炉的运行参数和工艺条件也不同。
最后，冶炼完成后，钢液通过连铸等工艺，将其铸造成不同形状和规格的钢材。
连铸是一种将钢液倒入预先准备好的结晶器中，通过冷却和固化形成连续的坯料的工艺。
连铸坯料经过进一步的热处理和轧制加工，最终成为标准的钢材。
总结起来，炼钢用原材料的选择和处理是炼钢工艺学中至关重要的一环。
通过合理选择高质量的原材料，并进行适当的预处理和配料，可以保证炼钢过程的顺利进行和钢材质量的优良。
同时，根据原材料的不同特点和炼钢工艺的要求，可以选择不同的冶炼设备进行钢材的生产。
炼钢工艺学
1 概述钢和生铁的区别可从表1-1中看出。
由于钢具有很好的物理化学性能与力学性能，可以进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，因此钢比生铁的用途广泛。
除约占生铁总量10％的铸造生铁用于生产铁铸件外，约占生铁90％的炼钢生铁要进一步冶炼成钢，以满足国民经济各部门的需要。
表1-1 钢和生铁的区别1.1 炼钢的基本任务炼钢的基本任务，是将废钢、生铁料炼成具有一定化学成分的钢，并使钢具有一定的物理机械性能。
1.1.1 去除杂质一般是指去除钢中硫、磷、氧、氢、氮和夹杂物。
1.1.1.1 脱硫硫在钢中以FeS的形式存在，FeS的熔点为1193℃，Fe与FeS组成的共晶体的熔点只有985℃。
液态铁与FeS虽然可以无限互溶，但在固溶体中的溶解度很小，仅为0.015％～0.020％。
当钢中的硫含量超过0.020％时，钢液在凝固过程中由于偏析使得低熔点Fe-FeS 共晶体分布于晶界处，在1150～1200℃的热加工过程中，晶界处的共晶体熔化，钢受压时造成晶界破裂，即发生“热脆”现象。
如果钢中的氧含量较高，则在晶界产生更低熔点的共晶化合物FeO-FeS(熔点为940℃)，更加剧了钢的“热脆”现象的发生。
[Mn]可在钢凝固温度的范围内生成MnS和少量的FeS，纯MnS的熔点是1610℃，FeS-MnS 共晶(FeS占93.5％)的熔点是1164℃，它们能有效地防止钢在轧制时开裂。
因此在冶炼一般钢种时要求将w[Mn]控制在0.4％～0.8％。
但过高的硫会产生较多的MnS夹杂物，轧、锻后的硫化物夹杂被拉长，降低钢的强度，使钢的磨损增大，明显地降低钢的横向机械性能，降低钢的深冲压性能。
在实际生产中，还将w[Mn]/w[S]作为一个指标进行控制。
钢中的w[Mn]/w[S]对钢的热塑性影响很大，从低碳钢高温下的拉伸实验结果发现，提高w[Mn]/w[S]可以提高钢的热延展性。
一般w[Mn]/w[S]≥7时（在实际钢中锰硫含量比为8～16即可）不产生热脆。
炼钢-精炼工艺介绍
1、精炼过程用原料
1．4常用气体 1．4．1惰性气体 氮气、氩气等为冶金用惰性气体。主要用于二次钢水的保
护与隔离，以及对钢水精炼时的搅拌、吸气、去杂质等。 对人体的危害表现为窒息性伤害，浓度达到25g/m3时有危 险。 要求：干燥、干净、无杂质、水分＜1%、纯度≥99.9%、 氧气＜6PPm、氮气＜20PPm、氧气＋氮气≯20PPm 1．5钢包炉用材料 1．5．1冶金石灰： 采用转炉炼钢用活性石灰，保存期不得大于10天。
1．5．3埋弧渣：
化学指标 物理指标
CaO% 40～60
SiO2% 3～7
熔点（℃）
≥1320
杂质总和% ≤3.0
MgO% 4～10
Al2O3% ≤5
灼减（%）
≥3５
粒度mm 10~50
S%
H2O%
≤0.1
≤1.0
粒度（mm）
≥3
1、精炼过程用原料
1．5．4电极
1#LF炉：Φ450mm高功率石墨电极（长度1800±100 mm）
转炉挡渣出钢 钢包内渣层过厚回对CAS处理带来不良影响：底吹排渣效
果差甚至无法裸露出钢液面，从而造成浸罩内残留渣量多 甚至无法进行CAS处理；成份调节时，合金元素收得率降 低；钢水脱氧效果差甚至出现钢水回鳞现象等。对于CAS 处理最好将钢包钢水顶渣厚度控制在≤50mm。
钢包渣改质
4、CAS工艺
求如何确定？ 2、各类材料、介质等对钢水作用？在使用中应注意哪些事项？
2、钢包吹氩工艺
2．1钢包吹氩主要工艺参数 钢包吹氩应根据钢种性质、钢水状态、精炼目的，来选择合适
电弧炉炼钢用原辅材料
3 电弧炉炼钢用原辅材料凡加入电弧炉（含感应炉和炉外精炼的钢包炉、VD/VOD炉）内直接参与炼钢冶金过程的物料统称为原材料。
如废钢、生铁、铁水、铁合金、石灰、萤石、氧气等。
生产中所指的原材料通常还包括辅助材料，即指那些虽不直接参与炉内反应，却是冶炼反应赖以正常有效地进行所必不可少的物质，如电极、耐火材料等。
原材料是电弧炉炼钢的基础，没有好的原材料及现代的管理，要想炼出优质的、成本较低的钢是不可能的，国内外先进的炼钢厂无一不是特别注重原材料的优化与管理。
我国炼钢行业过去曾对原材料供应与管理重视不够，对成品钢只就冶炼与浇注工艺而研究其质量，很多情况是欲速则不达。
现在随着钢铁生产技术的发展，特别是对钢材质量的要求的不断提高，国内钢铁生产企业已认识到原材料对炼钢质量的重要性，这是我国钢铁工业赶超国际水平和新品研发的一个良好开端。
对我公司来讲，生产油井管就必须重视炼钢原材料的供应与管理工作，以保证我公司的优质无缝钢管生产有一个可靠的坯料基础。
3.1 电弧炉炼钢原材料的分类电弧炉炼钢的原材料可分为两大类：金属料；非金属料。
金属料：包括废钢、生铁、铁水、直接还原铁（DRI）、铁合金、铁矿石和氧化铁皮等。
非金属料：包括造渣材料，如石灰、萤石、白云石、碳球（碳粉）、高铝钒土等；合成渣料，如脱硫剂，熔融合成精炼渣等；耐火材料，如炉底耐材、钢包耐材、中包耐材等；其它用途材料，如电极、增碳剂、保温剂、保护渣等。
电弧炉炼钢的原材料按用途又可分为：金属料，氧化剂及造渣材料，还原剂，电极，耐火材料等。
3.2 金属料3.2.1 废钢3.2.1.1 废钢的种类及来源废钢是炼钢的主要金属料之一。
电炉炼钢原料中，废钢用量约占60～100％。
根据来源不同，废钢通常分为本厂返回废钢和社会购入废钢两类。
返回废钢包括：炼钢车间的模铸汤道、注余、包底、连铸坯的头尾坯、锻轧废品、废钢材（坯）。
返回废钢含锈及杂质较少，化学成份相近，收得率高，是炼钢优质原料，使用返回废钢可以大量回收贵重金属合金元素，减少贵重金属和铁合金消耗，节约电耗，降低成本，具有很大的经济意义。
《炼钢工艺学》复习题知识点
《炼钢工艺学》复习题知识点1.铁水预处理的“三脱”是指脱硅、脱磷、脱硫。
2.铁水预处理指铁水在兑入炼钢炉之前，为除去某种有害成分( 如S、P、Si等)或提取/回收某种有益成分(如V、Nb 等)的处理过程。
或铁水预处理是指铁水兑入炼钢炉之前对其进行脱除杂质元素（如S、P、Si等）或从铁水中回收有价值元素的一种处理工艺。
3.铁水预处理可分为普通铁水预处理和特殊铁水预处理，前者包括铁水脱硅、脱硫和脱磷(即“三脱”)或同时脱磷脱硫；后者是针对铁水中的特殊元素进行提纯精炼或资源综合利用而进行的处理过程，如铁水提钒、提铌、提钨等。
4.铁水预处理目的及意义：主要是使其中硫、硅、磷含量降低到所要求范围，以简化炼钢过程，提高钢的质量。
有效提高铁水质量；?减轻炼钢负担；为优化炼钢工艺，提高钢材质量创造良好条件；对特殊铁水预处理而言，可有效回收利用有益元素，实现综合利用。
5.铁水预处理优点：铁水中含有大量的硅、碳和锰等还原性的元素，在使用各种脱硫剂时，脱硫剂的烧损少，利用率高，有利于脱硫。
铁水中的碳、硅能大大提高铁水中硫的活度系数，改善脱硫的热力学条件，使硫较易脱至较低的水平。
铁水中含氧量较低，提高渣铁中硫的分配系数，有利于脱硫。
铁水处理温度低，使耐火材料及处理装置的寿命比较高。
铁水脱硫的费用低。
可以提高高炉炼铁和转炉炼钢的生产能力。
6.铁水预脱硅技术的目的：铁水脱磷前必须脱硅。
减少转炉石灰耗量（硅氧化形成的SiO2大大降低渣的碱度），减少渣量和铁损，改善操作和提高炼钢经济技术指标。
铁水预脱P的需要，可减少脱磷剂用量、提高脱磷、脱S效率。
当铁水[Si]＞0.15%时，脱磷剂用量急剧增大。
因此，脱磷处理前需将铁水含[Si]脱至＜0.15％，这个值远远低于高炉铁水的硅含量，也就是说，只有当铁水中的硅大部分氧化后，磷才能被迅速氧化去除。
所以脱磷前必须先脱硅。
铁水预脱P的最佳[Si]初始：①苏打脱P：[Si]初始<0.1%②石灰熔剂脱P：[Si]初始0.10～0.15%对含V或Nb等特殊铁水，预脱Si可为富集V2O5和Nb2O5等创造条件。
炼钢工艺及流程
1）高炉冶炼用的原料
主要由铁矿石、燃料（焦炭）和熔剂（石灰石）三部分组成。
通常，冶炼1吨生铁需要1.5-2.0吨铁矿石，0.4-0.6吨焦炭，0.2-0.4吨熔剂，总计需要2-3吨原料。为了保证高炉生产的连续性，要求有足够数量的原料供应。
2）工艺流程
生铁的冶炼虽原理相同，但由于方法不同、冶炼设备不同，所以工艺流程也不同。下面分别简单予以介绍。
f.上轧辊平衡装置：用于抬升上辊和防止轧件进出轧辊时受冲击的装置。形式有﹕弹簧式﹑多用在型材轧机上﹔重锤式﹐常用在轧辊移动量大的初轧机上﹔液压式﹐多用在四辊板带轧机上。
g.为提高作业率﹐要求轧机换辊迅速﹑方便。换辊方式有 C 形钩式﹑套筒式﹑小车式和整机架换辊式四种。用前两种方式换辊靠吊车辅助操作﹐而整机架换辊需有两套机架﹐此法多用于小的轧机。小车换辊适合于大的轧机﹐有利于自动化。目前﹐轧机上均采用快速自动换辊装置﹐换一次轧辊只需 5 ～ 8 分钟。
中国于1871 年在福州船政局所属拉铁厂( 轧钢厂 ) 开始使用轧机﹔轧制厚15mm 以下的铁板﹐ 6 ～ 120mm 的方﹑圆钢。 1890 年汉冶萍公司汉阳铁厂装有蒸汽机拖动的横列双机架 2450mm 二辊中板轧机和蒸汽机拖动的三机架横列二辊式轨梁轧机以及 350/300mm 小型轧机。随着冶金工业的发展﹐现已有多种类型轧机。
1、什么是轧机？
轧机是实现金属轧制过程的设备。泛指完成轧材生产全过程的装备﹐包括有主要设备﹑辅助设备﹑起重运输设备和附属设备等。但一般所说的轧机往往仅指主要设备。
2、轧机的发展史
据说在14 世纪欧洲就有轧机﹐但有记载的是1480 年意大利人 达 ' 芬奇 (Leonardo da Vinci) 设计出轧机的草图。1553 年法国人布律列尔 (Brulier) 轧制出金和银板材﹐用以制造钱币。此后在西班牙﹑比利时和英国相继出现轧机。1728 年设计的生产圆棒材用的轧机为英国设计的生产圆棒材用的轧机。英国于1766 年有了串行式小型轧机﹐19 世纪中叶﹐第一台可逆式板材轧机在英国投产﹐并轧出了船用铁板。1848 年德国发明了万能式轧机﹐ 1853 年美国开始用三辊式的型材轧机﹐并用蒸汽机传动的升降台实现机械化。接着美国出现了劳特式轧机。1859 年建造了第一台连轧机。万能式型材轧机是在1872 年出现的﹔20 世纪初制成半连续式带钢轧机﹐由两架三辊粗轧机和五架四辊精轧机组成。
1 炼钢用原材料
1 炼钢用原材料原材料是炼钢的基础，原材料的质量对炼钢工艺和钢的质量有直接影响。
倘若原材料质量不合技术要求，势必导致消耗增加，产品质量变差，有时还会出现废品，造成产品成本的增加。
国内外实践证明，采用精料以及原料标准化，是实现冶炼过程自动化的先决条件，也是改善各项技术经济指标和提高经济效益的基础。
炼钢用原材料一般分为主原料、辅原料和各种铁合金。
1.1 主原料氧气顶吹转炉炼钢用主原料为铁水和废钢。
1.1.1 铁水铁水一般占转炉装入量的70％～100％。
铁水的物理热与化学热是氧气顶吹转炉炼钢的基本热源。
因此，对入炉铁水温度和化学成分必须有一定要求。
1.1.1.1 铁水的温度铁水温度的高低是带入转炉物理热多少的标志，铁水物理热约占转炉热收入的50％。
因此，铁水的温度不能过低，否则热量不足，影响熔池的温升速度和元素氧化过程，也影响化渣和去除杂质，还容易导致喷溅。
我国规定，入炉铁水温度应大于1250℃，以利于转炉的热行，成渣迅速，减少喷溅。
小型转炉和化学热量不富裕的铁水，保证铁水的高温入炉极为重要。
转炉炼钢时入炉铁水的温度还要相对稳定，如果相邻几炉的铁水入炉温度有大幅的变化，就需要在炉与炉之间对废钢比作较大的调整，这对生产管理和冶炼操作都会带来不利影响。
1.1.1.2 铁水的化学成分氧气顶吹转炉能够将各种成分的铁水冶炼成钢，但铁水中各元素的含量适当和稳定，才能保证转炉的正常冶炼和获得良好的技术经济指标，因此力求提供成分适当并稳定的铁水。
表1-1是国家标准规定的炼钢用生铁化学成分，表1-2是我国一些钢厂用铁水成分。
A 硅(Si)硅是炼钢过程的重要发热元素之一，硅含量高，热来源增多，能够提高废钢比。
有关资料认为，铁水中ωsi每增加0.1％，废钢比可提高1.3％。
铁水硅含量视具体情况而定。
例如美国，由于废钢资源多，所以大多数厂家使用的铁水ωsi=0.80％～1.05％。
Si氧化生成的SiO2是炉渣的主要酸性成分。
炼钢原理与工艺
炼钢的原理是利用氧化的方法使生铁中的各种杂质转
变为气体或炉渣，从而达到除去杂质的目的。
炼钢工艺主要包括以下步骤：铁原材料：主要来源于地表或地下金属矿床，通过机械、大功率设备将矿石开采，并转移至选矿厂的过程。
高炉冶炼：将铁矿石还原成生铁的连续生产过程，铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按照比例送入高炉，经高温还原过程，将矿石中铁元素还原出来，此时出来含碳比较高的生铁水，通常叫做铁水。
预处理：对铁水进行预处理，以调整其化学成分和温度。
吹炼：将铁水通过吹氧、造渣等氧化、还原过程，将铁水中杂质元素转换成气体或炉渣去除，达到一定成分要求的钢水。
精炼：一般在真空精炼炉中进行，主要目的是调整钢水化学成分来保证钢的级别或特殊要求。
连铸：将钢水铸造成不同类型、不同规格的钢坯。
冷轧：将热轧出来的原料板轧制成用户需要的尺寸、形状，同时满足性能和表面质量要求，是深加工工序，要求较高。
此外，炼钢过程中还有一些重要的环节需要注意，如脱碳、脱氧、脱磷、脱硫等步骤。
具体炼钢工艺和技术可以根据实际情况和需要进行选择和应用。
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3.2 炼钢用耐火材料
• 耐火材料的分类 • 耐火材料的使用性能（理化指标） • 钢铁生产常用的耐火材料 • 耐火材料一般生产工艺流程 • 耐火材料的要求、损毁机理及选用原则
制 造 工 艺 及 形 态
定 形 耐 火 材 料 不 定 形 耐 火 材 料
烧成砖：成型砖坯经烧制而成 不烧成砖：高压成形 熔铸砖：配料在电炉中熔化后注入铸模制成 绝热耐火砖：有耐火和绝热性能 耐火泥浆：砌砖时用料，成分同砌砖 喷射混合料：喷补用 耐火纤维：可作绝热材料 可塑料：作喷浆、捣结用 固体散装料：捣结用
氧化剂
1.氧气 由氧气厂供应，用管道输送。 吹氧炼钢时钢中的含氮量与氧气的纯度有密切关系。 一般要求氧气的纯度应 >98%O2 。冶炼含氮量低的钢种时， 应>99.5%O2。氧气应脱除水分。 氧气的使用压力一般为0.6～1.2MPa。由于炼钢是周期性用 氧，必须有贮氧装置。考虑到输氧过程中的压力损失，一 般将氧气加压到2.5～3.0MPa贮存。 2.铁矿石、氧化铁皮 使用一定量的铁矿石，可改善脱磷条件。 作为氧化剂而使用的铁矿石，要求含铁高，Si02、磷和水 分要少，使用前要加热。 氧化铁皮可代替部分铁矿石，但氧化铁皮潮湿，油污较多， 使用前必须烘烤。
造渣材料—萤石
萤石是普遍应用的熔剂，其主要成分为CaF2。熔点很低(约 930℃)。 能使 CaO 和阻碍石灰熔解的 2CaO· SiO2 外壳的熔点显著降 低，而且作用迅速。因而能加速石灰的熔解，迅速改善碱 性炉渣的流动性。 转炉炼钢要求快速化渣，萤石成为必备的材料。但大量使 用萤石会增加喷溅，加剧对炉衬的浸蚀。 电炉炼钢用的萤石，使用前应经过烘烤。 萤石供应不足和价格贵，寻求其代用品的研究很活跃。 我国许多转炉钢厂使用铁矾土和氧化铁皮作为萤石的代用 品。但它们的助熔速度比萤石慢，而且消耗的热量比萤石 多。也有个别工厂采用锰矿作辅助熔剂，但因来源有限， 应用不普遍。
耐火涂层材料：涂于耐火材料表面
按耐火制品性质分类
普通耐火材料：1580～1770℃ 耐 火 度 高级耐火材料：1770～2000℃
特殊耐火材料：＞2000℃
按化学性质分类
酸性耐火材料：以SiO2质为主 化 学 特 性
中性耐火材料：以 Al2O3、Cr2O3和碳质为主 碱性耐火材料：以CaO、MgO质为主
第三章 炼钢用原材料和耐火材料
主要内容 3.1 炼钢用原材料 3.2 炼钢用耐火材料
钢的分类
按化学成分分类
按是否加入合金元素可钢分为把碳素钢和合金钢两大类。 碳素钢根据碳含量的高低又可分成低碳钢（[C]≤0.25%）
中碳钢(0.25%≤[C]≤0.60%)和高碳钢([C]>0.60%)
合金钢根据钢中合金元素含量的多少，又可分为低合金钢， 中合金钢和高合金钢。 一般合金元素总含量小于 3%的为普通低合金钢，总含 量为 3% ～ 5% 的为低合金钢，大于 10% 的叫高合金钢，总 含量介于5%～10%之间为中合金钢。
冷却剂
2.石灰石
缺乏废钢和富铁矿等冷却剂的转炉钢厂，可试用 石灰石作冷却剂。 CaCO2分解时要大量吸热。
比加入铁矿石和氧化铁皮时喷溅少，在去除磷硫 程度相同的情况下渣中∑(Fe)要低些。
其主要缺点是比加废钢冷却时的金属损失多，又 没有加铁矿石冷却时的铁的收益，钢铁料消耗较 高。
还原剂和增碳剂
电弧炉炼钢使用的还原剂和增碳剂有石墨 电极，木炭、焦炭、电石、硅铁、硅钙、铝等。 它们的粒度应<0.5毫米，使用前要烘烤。 氧气转炉用增碳法冶炼中、高碳钢种时， 一般用含灰分很少的石油焦增碳。
铁水含硅量过高、过低对冶炼有什么影响？
硫 顶吹氧气转炉单渣法操作的去硫率很少超过40%，吹炼 低硫钢的铁水，要求含硫<0.015％甚至更低。 转炉用铁水的含锰量未作规定，铁水含Mn高，对化渣和延 长炉龄有作用。
金属料—废 钢
废钢是电弧炉炼钢的基本原料，用量约占钢铁料的 70～90%。氧气转炉用铁水炼钢时，由于热量富裕，可以加 入多达30%的废钢，作为调整吹炼温度的冷却剂。 废钢入炉前应仔细检查，严防混入封闭器皿、爆炸物和毒品， 注意防止混入铅、锌、锡、铜等有色金属。尽量减少废钢带 入的泥砂、耐火材料和炉渣等。 合金钢的废料应按所含的合金元素仔细分组后分别保管。 对外形尺寸和单重过大的废钢，应预先进行解体和切割，对 轻薄料应打包或压块。 铁矿石在较低温度下还原得到的海绵铁代替废钢作为电炉炼 钢原料是一个趋势。
冷却剂
除废钢外，转炉炼钢常用的冷却剂有： 1.富铁矿、团矿、烧结矿、球团矿、氧化铁皮 利用它们所含的 FeXOY氧化金属中的杂质时要吸收大量 的热。这部分炼铁原料可以直接炼成钢，并且利用了 其中的氧；与废钢比较，加入时可以不用装料机或吊 车，不必倒炉停吹； 同时又是助熔剂，有利于化渣。 缺点是带入的脉石使石灰的消耗量和渣量增大；一次 加入矿石过多时会产生严重喷溅。 要求含铁量高， Si02 和硫的含量少，成分和块度稳定 (氧化铁皮不要求块度)，干燥。
较多未分解的CaCO 大、气孔率低和体积密 密度小(约1.6g／cm )反 3 度大的石灰 的石灰 应能力高的石灰
石灰石煅烧
生烧石灰
硬烧石灰
软烧石灰
石灰石煅烧
石灰石在煅烧过程中的分解反应为： CaCO3→CaO+C02 CaCO3的分解温度为880～910℃。石灰石煅烧温度高于其 分解温度越多，石灰石分解越快，生产率越高。 煅烧温度越高，烧成的CaO的晶粒长大也越快，难以获得 细晶石灰。同样，分解出的CaO在煅烧的高温区停留的时 间越长，晶粒也长得越大。因此，要获得细晶石灰，CaO 在高温区停留的时间应该短。 相反，煅烧温度过低，石灰块核心部分的CaCO3来不及分 解而使生烧率增大。因此，煅烧温度一般控制在1050～ 1150℃的范围。 烧成石灰的晶粒大小也决定着石灰的气孔率和体积密度， 随着细小晶粒的合并长大，细小孔隙也随着减少。
金属料—铁合金
锰铁、硅铁、铬铁、硅锰合金、硅钙合金、硅锰铝合金，以 及铝、锰、镍、钴等金属用于炼钢生产的脱氧和合金化。
同一合金的不同牌号中，合金元素含量越高，碳、磷等杂质 含量越低，价格越高。按所炼钢种选用适当的牌号，可以降 低钢的成本。 铁合金必须按其成分仔细分类并加工成一定块度后使用，使 钢的成分均匀和减少烧损。 使用前还必须进行烘烤，以减少带入钢中的气体。熔点较低 和易氧化的合金，如钒铁、钛铁、铌铁、硼铁、硅钙、铝和 稀土金属等可在低温下(100～1500℃)烘烤。熔点高和不易氧 化的合金，如硅铁、铬铁、钨铁、钼铁等在高温下(≥800℃) 烘烤。含氢高的金属如电解镍、电解锰等应进行退火。
造渣材料—石灰
碱性炼钢方法基本的造渣材料。它由石灰石煅烧而成，来源 广，价廉，有相当强的脱磷和脱硫能力，不危害炉衬。 要求CaO含量高，SiO2和S的含量尽可能低。 终渣碱度为3.0时，石灰中SiO2含量增加l%，有效CaO含量 将减少约3%。 石灰含硫量高，去硫能力低，有可能增硫。炼低硫的钢种， 对右灰的含硫量应有严格要求。 石灰的灼减大，表明生烧率高，而且不稳定，会使炉子热效 率显著降低，使造渣、温度控制和终点控制发生困难。应将 灼减控制在适当的范围内(4-7％)。
钢铁生产常用的耐火材料
硅质材料
硅砖在600℃以上具有极好的高温性能，但在低温 时，由于晶型转化伴随着体积的巨大变化而崩裂， 因而在600℃以下抗震性能极差，使用受到限制。 使用硅砖代替高铝砖砌筑热风炉拱顶和上部格子砖。 硅砖有高的荷重软化温度，还有高的抗蠕变性能。 价格低，它含SiO2在95％以上，但仍有一定抗CaO和 FeO等的渣化能力。
特殊性能钢指的是具有特殊化学性能或力学性能的钢， 如轴承钢、不锈钢、弹簧钢、高温合金钢等。
3.1 炼钢用原材料
铁水（或生铁块） 金属料 废钢 铁合金 氧化剂 非金属料（辅助材料） 造渣材料
石灰（活性石灰） 萤石 白云石 合成造渣材料 氧气 铁矿石 氧化铁皮
废钢 铁矿石 氧化铁皮 石灰石
按炼钢炉设备不同可分为转炉钢、电炉钢、平炉钢。
其中电炉钢包括电弧炉钢、感应炉钢、电渣钢、电子 束熔炼及有关的真空熔炼钢等。 按脱氧程度不同可分为沸腾钢（不经脱氧或微弱脱 氧）、镇静钢（脱氧充分）和半镇静钢（脱氧不完全，
介于镇静钢和沸腾钢之间）。
按质量水平不同可分为普通钢、优质钢和高级优质钢。
石墨电极 木炭 焦炭 电石 硅铁、硅钙等
金属料—铁水（生铁）
铁水是转炉炼钢的基本原料。铁水的成分和温度是否适 当和稳定，对简化和稳定转炉操作并获得良好的技术经济 指标十分重要。 温度 ＞1200～1300℃,且稳定。 硅 硅是重要的发热元素。对大中型转炉，用废钢作冷却剂 时，铁水含硅量以0.5～0.8%为宜。用矿石冷却时，由于矿 石带入SiO2，铁水含硅量应适当降低。
造渣材料—合成渣
合成造渣材料的基本原理是将石灰和熔剂预先在炉外制备 成低熔点的造渣材料，即把石灰块的造渣过程部分地、甚 至全部地移到炉外进行。合成造渣材料加入炉内，能加速 成渣过程，提高炼钢的技术经济指标。 无论是单一地加入FexOy、CaF2、MnO或是将两种以上熔剂 加入石灰制成的合成造渣材料，都能加速成渣、脱磷和脱 硫，提高金属收得率、降低渣料消耗和延长炉龄。 使用高碱度烧结矿或球团矿，可以显著改善成渣过程。特 别是高碱度球团矿，它的块度，强度、化学成分及稳定性 都很好，并可由高炉的球团车间供应，是有一定前途的合 成造渣材料。其缺点是要吸收大量热量，影响废钢用量。
造渣材料—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。 加入一定量白云石代替部分石灰，增加渣料中MgO含量，可 以减少炉衬中的MgO向炉渣中转移，而且还能促进前期化渣， 减少萤石用量和稠化终渣，减轻炉渣对炉衬的浸蚀，延长 炉衬寿命。 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。