炼钢连铸讲义1

第一部分转炉炼钢工艺与设备

第一节转炉炼钢简介（1课时）

1、氧气顶吹转炉的发展

1856年英国人亨利.贝塞麦，发明了酸性空气底吹转炉，（去P、S差），同时提出纯氧炼钢。1878年德国人，托马斯发明碱性空气底吹转炉。二战后随着制氧技术的发展，采用纯氧炼钢成为可能，推动了炼钢技术的飞速发展。

1952年，奥地利钢铁公司在林茨（LinZ）、1953年在多那维茨（Donawiz）分别分别建成了30吨氧气顶吹转炉车间，又叫L-D转炉。

我国于1951年实验空气侧吹转炉，1954年进行顶吹试验，1964年12月26日，首钢30吨转炉车间建成。20世纪80年代，宝钢从日本引进70年代末技术，建成我国最大的300t转炉，以后首钢、武钢、鞍钢….陆续建成了210t、250t等大型转炉，钢产量大幅度提高，连续10年位居世界首位，去年钢产量达到4.9亿吨，比06年增加7000万吨。占世界钢产量的40%。

2、炼钢的基本方法

氧气顶吹转炉炼钢（LD转炉）--以氧化元素放热为热量来源。

电炉炼钢：以电能为热量来源，目前也在采用铁水、氧枪吹氧等工艺，后期还原。

平炉炼钢：以重油等为主要热源。

3、什么是钢、铁

钢：C含量在0.0218%--2.11%之间的铁碳合金。加工性能好，柔软，含杂质少，用途广泛。

铁：C含量在2.11%以上的为工业纯铁。脆，不易加工，用途小。，

工业纯铁：C含量在0.0218%以下的称为工业纯铁。

4、炼钢的基本任务：

脱碳、脱磷、脱硫、脱氧、去除有害气体和夹杂、提温、调整成分

5、氧气顶吹转炉炼钢的优点：

（1）吹炼速度快、生产率高：脱碳速度0.4-0.6%/min，冶炼周期20-40分钟。电炉：3小时，目前50分钟左右。

（2）品种多、质量好：可冶炼全部平炉钢种及大部分电炉钢种。

（3）成本低，原材物料消耗少。

（4）基建投资少，建设速度快。

（5）易于连铸匹配，易实现自动化。

6、钢的五大元素：C、Si、Mn、P、S

7、我厂设备装备情况：

百吨车（2台） 80t天车

铁水罐（60t）——————→600t混铁炉（2座）→50t铁水包—————→60t转炉

→

150t石灰窑

80t天车

60吨钢包→合金微调———→150*150方坯连铸机（2台）→连铸坯→轧钢（一轧、二

轧）

第二节炼钢用原材物料（2课时）原材料是炼钢的基础，原材料质量的好坏对炼钢工艺和钢的质量有直接的影响，所

以必须大力提倡精料炼钢。主要包括：主原料、辅原料和其它材料。

1、主原料：铁水、废钢、铁块

1、1、铁水：占转炉装入量的70%-100%，铁水的物理热和化学热是转炉炼钢的基本热源，对铁水质量的要求为：

1、1、1、铁水温度：要求有一定的铁水温度，必须大于1250℃，我厂在1350℃左

右。

1、1、

2、铁水成分：转炉可适应各种成分的铁水，但为确保顺行，铁水成分必须含量适当和稳定。

（1）Si：是转炉的重要发热元素之一，也是石灰消耗的决定性元素，因此不是越高越好，正常情况下在0.4%-0.8%之间。

Si高的危害：①增加渣料消耗、渣量大。②易引起喷溅，加大金属损失③加剧对炉衬的侵蚀④影响前期化渣和成渣速度。

（2）Mn：含Mn高对冶炼有利，能促进初期渣早化，易去P、S，减少粘枪，降低合金消耗。一般为0.2%-0.4%。

（3）P：有害元素，大力去除。

（4）S：除易切削钢外，S是有害元素，S主要来自于原料（铁水、铁块、溶剂等），转炉为氧化性气氛，去S率有限（35-40%），必须控制原料质量。

1、1、3、铁水除渣：铁水渣中SiO

2、S含量很高，因此必须采取除渣措施，减少进入转炉。一般要求小于0.5%。

1、2、废钢：是重要的、稳定的冷却剂，占装入量的30%以下，对废钢的质量要求为：

①合适的块度：包括尺寸和单重。②必须分类存放，避免稀有金属浪费。③严禁密闭容器、爆炸物、有毒物品、耐材等混入。④必须干燥、无油污。

1、3、生铁块：是目前主要的冷却剂，冷却效果不如废钢，与废钢搭配使用。铁块成分必须控制好，尤其是S含量。

2、辅原料：造渣剂、铁合金（脱氧剂）

2、1、造渣剂

2、1、1、石灰：是炼钢主要的造渣材料，具有脱S、P的能力，占造渣材料的70%左右，石灰质量的好坏对炼钢有很大影响。

对石灰质量的要求：（1）有效CaO含量要高（2）SiO2、S含量要低（3）适当的块度（4）石灰的活性度：是石灰反应能力的标志，是衡量石灰质量的重要参数。（高；能力强，成渣速度快。）

活性石灰：在回转窑或新型窑内，处于1150-1250℃较低温度下焙烧的石灰，气孔率高达40%以上，呈海绵状，体积密度小（1.7-2.0g/cm3），比表面积大（0.5-1.3m3/g），晶粒细小。这种石灰反应能力强，称为软烧石灰或活性石灰。

2（过）烧率较高。

2、1、2、轻烧白云石

由生白云石（CaMg(CO2)2）经焙烧后得到轻烧白云石，20世纪60年代开始应用，其目的是保持渣中一定的MgO 含量，减少炉渣对炉衬的侵蚀，提高炉龄。

2、1、

3、萤石

主要成分为CaF2,是造渣的助溶剂，可在短时间内帮助化渣，改善炉渣流动性。但加入量过大，会造成泡沫化严重，易喷溅，损害炉衬，还会造成环境污染。

2、1、4、铁矿石（褐铁矿）

主要成分为Fe2O3，熔化后被还原，产生大量的FeO，促进化渣，同时吸收大量的热。因此，铁矿石（褐铁矿）在促进化渣的同时，起到很大的冷却作用，冷却效果是废钢的3倍。但由于含一定量的SiO2，因此需补加部分石灰。

质量要求：Fe2O3≥56% SiO2≤10% 块度：10-50mm

2、2、铁合金（脱氧剂）

吹炼终点，出钢过程中，必须脱除钢中多余的氧，并调整成分达到钢种规格要求，必须向钢中加入脱氧剂和铁合金。

主要的铁合金：MnFe、MnSi、SiFe、NeFe、C线、Mn线…

主要的脱氧剂：CaBaAISi、AI、CaSi、FeAISi…

3、其它材料

3、1、氧气：由制氧机分离空气而得，含氧在99.6%以上，是铁水中各种元素的氧化剂。要求脱除水分，氧压要稳定。

3、2、增碳剂：出钢时，为达到钢种碳含量要求，需加入增碳剂增加钢水中的碳含量。其固定碳含量不小于95%，粒度在3-5mm之间，不宜太大或太小。必须准确称量入袋。

主要有：沥青焦、石油焦、无烟煤等

3、3、焦碳：开新炉时用于烘炉。

第三节转炉炼钢工艺（8课时）

1、炼钢的基本任务

1、1、脱碳：将铁水中碳含量由4%左右降低到1.7%以下。

1、2、脱P、S：钢中P、S含量过高分别引起钢的热脆和冷脆，因此必须将P、S含量降

低到钢种要求以下。

1、3、脱氧：钢中氧含量过高，不仅会增加钢的热脆性，而且会形成大量的氧化物夹杂。

1、4、去除钢中有害气体：钢中H、N分别会引起钢的氢脆和时效性。

1、5、去除夹杂：夹杂物的存在会破坏钢基体的连续性，从而降低钢的力学性能。

1、6、提温：要最终完成浇注过程，必须使钢水达到一定的温度。

1、7、合金化：要使钢成分达到所炼钢种的要求，确保钢的机械性能。

2、一炉钢在吹炼过程中成分的变化

2、1、吹炼前期：Fe、Si、Mn被大量氧化，Si、Mn降到很低。其主要反应式为：

[Fe]+1/2{O2}=(FeO) 2(FeO)+1/2{O2}=(Fe2O3)

[Si]+ { O2}=(SiO2) [Si]+2 (FeO)= (SiO2)+ [Fe]