提钒与炼钢工艺

230 150 26.4 17.6%
91.3 86 6.75 7.9%
攀钢产量占全国比重 62%
钢铁冶炼技术的发展简史
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远古至13世纪末 .冶炼方 法十分简单，利用自然 地形将铁矿石与木炭一 起放入称为地窖炉的炉 膛内，加热冶炼。因不 能获得熔化矿的高温， 仅能制成半熔融状态的 铁块，其中混杂有相当 多的氧化铁渣，称作海 绵铁。
提钒与炼钢工艺
课程性质 课程目标 课程体系
教学内容 考核评价 学习方法
• 这是什么？ • 它有什么用？ • 它是用什么材料制成 的？
关键点：钢铁制成 的！
钢与铁的区别
铁合金 生铁
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钢
含碳量
成分
2%～4.3% 硅、锰、硫、磷（少量）
硬而脆无韧性
0.03%～2% 硅、锰（少量）
粗钢产量达到 4.188亿t
2004 年产钢量为1.82亿 t 2003 2003
钢产量达到2.74亿t
钢产量首次突破2 亿t，达到2.234亿t
中国钢铁工业的发展战略
重在增加高附加值的产品，提高质量
重在提高产业集中度
三 个 重 在
钢铁大国向钢铁强 国的的根本转变
重在降低消耗
三个重在，一个根本转变
现代主要炼钢方法有平炉炼钢法、氧气转炉炼钢法、 电弧炉炼钢法。请看录像2
目前世界上最主要的炼钢方法是氧气转炉炼钢法。
回顾氧气转炉炼钢技术的发展，它可化分为三个 时期：
◆
转炉大型化时期（1950～1970年）。以转炉大型
化技术为核心，逐步完善了转炉炼钢工艺与设备。先后开发出 大型化转炉设计制造技术、OG法除尘与煤气回收技术、计算机 静态与副枪动态控制技术、镁碳砖综合砌炉与喷补挂渣等护炉 工艺技术。
回顾氧气转炉炼钢技术的发展，它可化分为三个 时期：
◆转炉复合吹炼时期（1970～1990年）。这一时期，由于
连铸技术的迅速发展，出现了全连铸的炼钢车间。对转炉炼钢 的稳定性和终点控制的准确性提出了更高的要求。为了改善转 炉吹炼后期钢——渣反应远离平衡，实现平稳吹炼的目标，综 合顶吹、底吹转炉的优点，研究开发出各种顶底复合吹炼工艺 技术，在世界上迅速推广。
平炉：1864年法国人马丁利用蓄热室原理发明了平炉炼
钢法 → 1865年建成了第一座酸性平炉 → 1880年出现第一 座碱性平炉。50年代平炉钢产量占世界总钢产量的82%
现代平炉构造如图0－2所示。
观看录像1
结论：需要外来热源，平炉设备复杂，生产率低，现已被
淘汰。
电炉：1897年产生
于德国。1899年，法 国人海劳尔特发明了电 弧炉。20世纪60年代 以来，电弧炉在向大型 化发展的同时，采用了 高功率 （400~700KVA/t）、 超高功率 （700~1000KVA/t） 的供电系统、水冷炉壁、 助熔技术、自动化操作 及炉底出钢、炉外精炼 等技术,使其“电能耗 高、生产率低”的状况 得到了明显的改观。
氧气 转炉 炼钢 技术
转炉 大型 化时 期
转炉 复合 吹炼 时期
转炉 综合 优化 时期
0.3 现代钢铁生产工艺流程
钢铁材料的冶炼工艺流程图定义：钢铁材料的生产不是
一步可以完成的，分为若干个阶段。各阶段过程间的联系及 其所获得的产品（包括中间产物）间流动线路图就称为钢铁 材料的冶炼工艺流程图。
0.3.1 钢铁联合企业的生产工艺流程 如图0－4所 示 0.3.2 长流程 以氧气转炉炼钢工艺为中心的钢铁联合企
现代钢铁生产工艺--短流程
• 将回收再利用的废钢（或其他代用料），经破碎、 分选加工后，经预热直接加入电炉中，电炉利用 电能作热源来进行冶炼，再经二次精炼，获得合 格钢水，后续工序同长流程工序。由于这种工艺 流程简捷，高效节能，生产环节少，生产周期短， 因此称此工艺流程为钢铁生产的短流程工艺。又 称“三位一体”流程（即电炉－炉外精炼－连铸 组成），或者“四个一”流程（即电炉－炉外精 炼－连铸－连轧组成）。
回顾氧气转炉炼钢技术的发展，它可化分为三个 时期：
◆转炉综合优化时期（1990年以后）。这一时期，社会
对纯净钢的生产需求日益增加。迫切需求建立起一种全新的、 能大规模廉价生产纯净钢的生产体制。围绕纯净钢生产，研 究开发出铁水“三脱”预处理、高效转炉生产、全自动吹炼 控制与溅渣护炉等重大新工艺技术。降低了生产成本、大幅 度提高了生产效率。
氧气顶吹转炉炼钢方法简介
• 1、诞生的背景及简称 • 1856年，英国人贝塞麦发明了底吹酸性空气转转炉炼钢 法。
•
将空气吹入铁水，使铁水中硅、锰、碳高速氧化，依靠 这些元素氧化放出的热量将液体金属加热到能顺利地进行 浇注所需的温度，从此开创了大规模炼钢的新时代。 • 早在1856年贝塞麦就提出利用纯氧炼钢的设想，由于当 时工业制氧技术水平较低，成本太高，氧气炼钢未能实现。
• 据国际钢协经济委员会预测，截止到2010 年，全世界钢的需求量预计每年将增长 4.9%，其中，中国对钢的需求量预计每年 将增长8.4%；2010年至2015年期间，全世 界钢需求量的年增长速度为4.2%。国内市 场对钢铁产品的需求将继续呈现适度、稳 定增长态势，到2010年我国钢消费将达到 4.7亿吨，其中钢材将达到4.4亿吨。
原矿
选矿 尾矿
原煤 洗煤 碎焦 返矿 精煤 炼焦炉
熔剂及辅 助材料
钢 铁 联 合 企 业 的 生 产 工 艺 流 程
破碎筛分 化工副产品
铁矿粉造块
筛分
熄焦 矿
热风
高炉
炉渣
直接还原或 熔融还原
煤 氧
水 铁 氧气转炉
废钢
海 绵 铁
电炉
或 铁 水
连铸
铸锭
轧机
成品钢材
近几年中国年产钢量
2006
2005 2002 钢产量达到3.5亿t
• 由于氧气顶吹转炉 反应速度快，生产 率及热效率很高， 可使用约20～30％ 的废钢以及便于自 动化控制，又克服 了空气吹炼时钢质 量差、品种少的缺 点，使它成为冶金 史上发展最迅速的 新技术。
与平炉、电炉炼钢 法相比，氧气转炉 炼钢法具有生产率 高、钢中气体含量 低、钢的质量好等 特点。 顶吹氧气转炉炼钢 法的小时产钢量为 平炉炼钢法的6～8 倍，是效率极高的 炼钢方法。
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13世纪末至19世纪中叶， 铁的需求量增加及鼓风 技术的发展，炉子越来 越高，逐渐形成现代高 炉的雏(chu)形， 高炉炉 内温度增加，能得到熔 融状态的生铁，冷却后 很脆，不能锻造成器具， 而被当作废物扔掉。
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19世纪中期至今天，以 生铁为原料，在高温下 精炼成钢，一直是钢铁 生产的主要方法。高炉 鼓风由热风代替冷风， 并建立了蓄热式热风炉， 鼓风动力采用电力，确 定了作为生铁精炼炉的 平炉、转炉、电炉的炼 钢法。
钒钛资源及生产介绍
• 攀西（攀枝花—西昌）地区 ： • 钒钛磁铁矿资源储量98亿吨，占全国铁矿资源储量近 20% 。 • 钒资源储量占全国储量的61%，占世界储量的11.6%，居 中国第一、世界第三 。 • 钛资源储量在国内具有绝对优势，占全国储量的90%，世
。 • 攀钢 ：我国最主要的钒原料、钒产品和钛 原料基地 。
海绵铁
液态生铁
钢铁分为二步冶炼法
炼钢方法的发展状况
海绵铁（固）→ 液态生铁 →钢铁分为二步冶炼法 →
转炉：1856年，英国人贝塞麦发明底吹酸性空气转炉炼钢法→1879年英国 人 托马斯又发明了碱性底吹空气转炉炼钢法，→ 1891年法国人特罗佩纳 发明了酸性侧吹转炉炼钢法 →40年代，制氧技术得到了迅速的发展→ 1948年德国人杜雷尔在瑞士采用水冷氧枪垂直插入炉内吹炼铁水获得成功 → 奥利地钢铁联合公司在1952年林茨城，1953年在多纳维茨城先后建成 了30吨氧气顶吹转炉车间并投入生产，称为LD法（氧气顶吹转炉炼钢法的 代称）。而在美国一般称做BOF或BOP，在英国、加拿大等地，称做BOS。 先进工业国家已取代了平炉（主要缺点是生产的钢种有限，主要冶炼低碳 钢和部分合金钢。）→1967年原联邦德国和法国建成了氧气底吹转炉 → 1969年原联邦德国采用钢包喷射冶金技术→ 1974年英国首先在1.25转炉上， 1975年法国和卢森堡合作在65吨转炉上先后试验成功顶底复合吹炼转炉炼 钢，目前已在世界范围内推广。 如图0－1所示
坚硬韧性大，塑性 好
其它元素
机械性能
可铸、不可锻
可铸、可锻、可压 延
钢系由生铁再炼而行，有较高的机械强度和韧性，还具有 耐热、耐腐蚀、耐磨等特殊性能。
炼钢的任务 铁水
炼钢过程
• • •
炼钢过程
脱碳 脱硫 脱硅
•
脱磷 合金化
•
钢
为什么要提钒
• 资源：铁矿、钒钛磁铁矿 • 钒钛磁铁矿的冶炼：主要是用回转窑－电 炉或高炉，冶炼出含钒铁水（含钒为 0.25～0.35％）。含钒铁水进行转炉提钒， 得到钒渣和半钢。钒渣进一步加工成钒制 品，半钢再去炼钢。
教学内容
提钒与转 炉炼钢工艺
绪论
项目一： 项目二： 含钒铁水提钒 合格钢水的冶炼
提钒与炼钢工艺
钢铁工业在国民经济中的地位与作用
炼钢技术的发展简史
绪 论
现代钢铁生产工艺流程 中国钢铁工业发展状况及发展趋势
氧气转炉炼钢法
钢铁工业在国民经济中的地位与作用
复合材料
材料
金属材料
高分子材料
陶瓷材料
金属材料发展情况介绍
课程性质
是钢铁冶金专业的 一门”工具”课 是钢铁冶金专业的 一门”核心”课 是学生就业择业的 直通车 具有炼钢的共性与 提钒的个性
学这有 啥用啊?
专业必修课
课程体系
理论知识
提钒炼钢
岗位实践
动手能力
考核评价
理论知识考核
理论知识考核
平时考核（50%）
期末考核（50%）
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• 1864年德国人西门氏和法国人马丁同时发明平炉（又称 马丁炉），平炉炼钢法成为二十世纪前期的主要炼钢方法。
• 二十世纪40年代 初，制氧技术得到 了迅速发展，给氧 气炼钢提供了物质 条件。1952年在 林茨（Linz）城， 1953年在多纳维 茨（Donawltz） 城先后建成了30t 氧气顶吹转炉车间 并投入生产，称为 LD法。
出勤率、作业、 课堂表现
理论考核试题库
考核评价
实践环节考核——标准参照 考试 学生按照工作任务要求（评价标 准），完成任务，每个任务项目均有 详尽的考核标准，实行操作技能细化 要求
学习方法
端正的学习态度 保证课堂学习效率 不断充实所需理论知识,服务 于实践 充分利用课外时间,进行实践 训练
钢铁工业发展趋势
• 钢铁工业发展的高效化、连续化、自动化。 • 节约资源、能源、降低制造成本，以增加 钢铁生产在市场经济中的竟争力。 • 发展高新技术所需的新材料。 • 连铸技术特别是高效连铸及终形连铸。 • 发展近终成形金属毛坯制备新技术。 • 21世纪是智能和信息的时代，钢铁企业将 实现计算机集成系统管理及流程的人工智 能控制
业生产流程，通常习惯上人们叫做长流程。如图0－5所示
0.3.3 短流程 以电炉炼钢工艺为中心的钢铁联合企业生
产流程，通常习惯上人们叫做长流程。如图0－6所示
现代钢铁生产工艺--长流程
从炼铁原燃料准备开始，原料入高炉冶炼 得到液态铁水，高炉铁水经过铁水预处理 （或不经过）入氧气转炉吹炼，再经二次 精炼（或不经过）获得合格钢水，钢水经 过凝固成型工序（连铸或模铸）成坯或锭， 再经轧制工序最后成为合格钢材。由于这 种工艺流程生产单元多，规模庞大，生产 周期长，因此称此工艺流程为钢铁生产的 长流程工艺。
各种精炼炉的炼钢效率 1- 碱性转炉炼钢法，2- 纯氧顶 吹转炉炼钢法；3- 氧气侧吹转炉 炼钢法，4- 平炉（氧气使用量 10～40Nm3／t）， 5- 电炉，6平炉
各种炼钢法和气体含量
项目 炼钢炉 碱性平炉 碱性电炉 （氧化期） 酸性平炉 [H] ， [N] ， ppm ppm 3.0 ～ 7.0 30～60 (c) (c) pH2＋pH2O 大气压 PCO 大气压 PN2 大气压 [O%] 0.04～0.07 0.04～0.07 0.03～0.05
界的35%，居世界第一位
提钒与转炉炼钢工艺是冶金生产中的重要工艺。 钒钛磁铁矿冶炼出的含钒铁水的后步处理工序环节 主要为： 含钒铁水→脱硫→氧气转炉吹炼提取钒→扒钒渣→ 半钢预处理脱磷→扒渣→半钢入转炉炼钢。
2006年攀钢钒钛产品产量及占全国 比重
产品 钒渣 项目 国内消费量（万吨） —— 国内产量（万吨） 攀钢产量（万吨） 28.7 18 钒制品 （V2O5） 2.5 3.1 1.44 46.5% 钛精矿 钛白粉