第三章炼钢主原料与装料

铁合金：吹炼终点脱除钢中多余的氧，并
调整成分达到钢种规格，需加入铁合金 以脱氧合金化。
作用：脱氧剂、合金剂。 种类：主要是Fe-Si、Fe-Mn、Mn-Si及Al，根 据常炼钢种不同还可能有Fe-Cr、Fe-W、FeMo、Ni等合金。 要求：化学成分及质量均应符合国家标准规定； 块度合适（10～50mm）；保持干燥，洁净， 用前烘烤；保证钢质量的前提下，选用价格便 宜的铁合金。
铁水
主原料 废钢
炼钢原料 辅助原料 造渣剂 ：石灰
萤石 白云石
氧化剂（氧气） 冷却剂 ：废钢 铁矿石 氧化铁皮 脱氧剂 ：锰铁 硅铁 铝
除了含硫易切钢(要求 ωS=0.08％～0.30％)以外，绝大 锰是弱发热元素，铁水中锰氧化后形成的 (MnO) 多数钢中硫是有害元素。转炉中硫主要来自金属料和熔 可促进石灰溶解，加快成渣；减少氧枪粘钢，终 剂材料等，而其中铁水的硫是主要来源。在转炉内氧化 点钢中余锰高，能够减少合金用量，利于提高金 1) 铁水：是转炉炼钢的基本原料（ 70~100% 性气氛中脱硫是有限的，脱硫率只有 35％～40）， ％。由 属收得率；锰在降低钢水硫含量和硫的危害方面 磷是强发热元素，磷会使钢产生“冷脆”现象，通常是冶炼过程要去 于低硫ωs ＜～ 0.01 ％的优质钢需求量增长，因此用于转 起到有利作用。 Mn/Si的比值为 0.8 1.00 时对转 铁水的物理热与化学热是氧气转炉炼钢的基本热 除的有害元素。磷在高炉中是不可去除的，氧气顶吹转炉的脱磷效率 炉炼钢的铁水要求ωs＜0.020％。这种铁水很少，为此 炉的冶炼操作控制最为有利。当前使用较多的为 在85％～95％，铁水中磷含量越低，转炉工艺操作越简化，并有利于 源。 转炉中主 必须进行预处理，降低入炉铁水硫含量。 低锰铁水，一般铁水中 [Mn]=0.20％～ 0.40 ％。 提高各项技术经济指标。如使用 ωP＞ 1.50％的铁水炼钢时，炉渣可 要发热元 以用作磷肥。 主要要求 素。铁水 中3.5%成分：[Si]、[Mn]、[P]、[S]、[C] 4.5%
4
对铁水带渣量的要求：
高炉渣中含SiO2、和
Al2O3量较高，过多的高炉
渣进入转炉内会导致转炉
钢渣量大，石灰消耗增加，
造成喷溅，降低炉衬寿命， 因此，铁水在进转炉前应 进行预处理，进入转炉的 铁水要求带渣量不得超过
Hale Waihona Puke 0.5%。废钢的来源分类
本厂 废钢
返回料（废钢锭、轧钢切 头等）
回收料（加工废料、报废 设备等）
铁水包直接热送，减少温降：
高炉—铁水包—扒渣—铁水预处理—扒渣—称
量—转炉。
铁水罐直接热送，温度波动大： 高炉—铁水罐—扒渣—前翻铁水支座或吊车—铁 水包—称量—预处理—扒渣—转炉。
混铁炉的构造： （1）炉体； （2）炉盖开闭机构； （3）炉体倾动机构 混铁炉容量和座数的配置
混铁车
混铁车由罐体、罐体支撑机构、倾翻机构和 车体等部分组成，如图所示。
炼钢主原料与装料
徐祥斌 2013-09-19
3.1 转炉炼钢主原料
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。也可根据成分分金属料和非金属 料
3.2 转炉炼钢原料供应系统
铁水供应的方式
（1）铁水罐车供应铁水
（2）混铁炉供应铁水
（3）混铁车供应铁水
（4）“一罐到底”供应铁水
1、转炉用铁水的供应方式及特点 ：主要由铁水 包或鱼雷罐车或铁水罐运送。 鱼雷罐车容量大，热损少。是铁水 的输送和中间贮存设备， 以协调高炉与转炉之间铁 水供求的不一致性，保证 供应及时。同时还有均匀 不同高炉和不同时间的铁 水作用。 工艺流程：高炉—鱼雷罐 车—铁水包—称量—铁水预处理—扒渣—转炉
3.2.2.2 废钢的加入设备 B、废钢加料车
3.3 转炉炼钢的装料制度
转炉炼钢的装料制度包括装入量、废钢比和装料 操作三方面的内容。 3.3.1 装入量的确定 3.3.3.1 确定依据：1）溶池深度要合理；2）炉 容比要合适。 3.3.3.2 装入制度的类型： 1）定量装入； 2）定深装入； 3）分阶段定量装入
1、装料次序
对使用废钢的转炉，一般先装废钢后装铁水。先加 洁净的轻废钢，再加入中型和重型废钢，以保护炉衬不被 大块废钢撞伤，而且过重的废钢最好在兑铁水后装入。 为了防止炉衬过分急冷，装完废钢后，应立即兑入铁 水。炉役末期,以及废钢装入量比较多的转炉也可以先兑
铁水,后加废钢。
2、装入量
装入量指炼一炉钢时铁水和废钢的装入数量，它是 决定转炉产量、炉龄及其他技术经济指标 的主要因 素之一。装入量中铁水和废钢配比是根据热平衡计算确 定。通常，铁水配比为70%-90%，其值取决于铁水温度和
炉倾动力矩大小、连铸机的操作等相适应。
控制装入量的方法
目前国内采用三种即定量装入量、定深装入量和分阶段 定量装入法。 ◆ 定量装入量指整个炉役期间，保证金属料装入量不变； ◆ 定深装入量指整个炉役期间，随着炉子容积的增大依次 逐渐增大装入量，保证每炉的金属熔池深度不变； ◆ 分阶段定量装入法指将整个炉按炉膛的扩大程度划分为 若干阶段，每个阶段实行定量装入法。分阶段定量装入法兼 有两者的优点，是生产中最常见的装入制度。
1.主原料
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 转炉炼钢重要发热元素，
占转炉热收入的50％。因此，铁水的温度不能过低，否则热量 [Si]↑0.1%，废钢比 ↑1.3~1.5%； [Si]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 过高， 除杂质，还容易导致喷溅。入炉铁水温度应大于1250℃，以利 渣量增加，引起喷溅； 于转炉的热行，成渣迅速，减少喷溅。小型转炉和化学热量不 渣中（SiO2）↑，炉龄 ↓； 高炉焦比↑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。
废钢 加工工业的废料（机械、 造船、汽车等） 钢铁制品报废件（船舶、 车辆、机械设备、土建材 料）
外购 废钢
3.1.2 废钢
转炉和电炉炼钢均使用废钢，废钢是电弧
炉炼钢的基本原料，用量约70~90%；对氧气
顶吹转炉炼钢，既是主原料之一，也是冷却效
果稳定的冷却剂。通常占装入量的10%～30％ 以下，适当地增加废钢比，可以降低转炉钢消 耗和成本。 随着炼钢的精料化，铁水化学热和物理热 减少，废钢比也降低。
3）废钢应清洁干燥
不得混有泥沙，水泥，耐火材料，油物等。
4）不同性质的废钢分类存放
非合金钢、低合金钢废钢可混放在一起， 不得混有合金废钢和生铁。合金废钢要单独存 放，以免造成冶炼困难，产生熔炼废品或造成 贵重合金元素的浪费 5）废钢的预热 目的：提高废钢比，降低生产成本。 方法及效果：利用铁水罐余热和燃料燃烧加热。 （首钢）将废钢装入铁水罐中，置于煤气烘烤 器下烘烤30～40min，然后接铁水一并倒入转 炉，废钢比提高10%。
3、辅助材料
石灰（CaO）
对石灰质量的要求： 石灰是炼钢主要造渣材料， (1)有效 CaO 含量高 ;(2) 具有脱 P、脱 S 能力，也 硫含量低 ; (3) 残余CO2 是用量最多的造渣材料。 少 ;(4) 活性度高 其质量好坏对冶炼工艺操
1）造渣剂
作，产品质量和炉衬寿命 等有着重要影响。特别是 造渣加入萤石可以加速石 萤石（CaF2） 转炉冶炼时间短，要在很 灰的溶解，萤石的助熔作 焙烧后为熟白云石，其主 短的时间内造渣去除磷、 用是在很短的时间内能够 要成分 CaO与MgO。保 硫，保证各种钢的质量。 改善炉渣的流动性，但过 生白云石（CaMg(CO 3) 2 ） 持渣中有一定的 MgO含 多的萤石用量，会产生严 量，以减轻初期酸性渣对 重的泡沫渣，导致喷溅， 合成造渣剂是将石灰和熔剂 炉衬的侵蚀，提高炉衬寿 菱镁矿也是天然矿物，主要 同时加剧炉衬的损坏，并 菱镁矿（MgCO3 ） 成分是 预先在炉外制成的低熔点造 MgCO3，焙烧后用 命，生白云石也是溅渣护 污染环境 。 石英砂也是造渣材料，其主要成 渣材料，然后用于炉内造渣。 炉的调渣剂。 作耐火材料，也是目前溅渣 分是SiO2 ，用于调整碱性炉渣 是改善冶炼效果的有效措施。 护炉的调渣剂。 加入锰矿石有助于化渣，也 合成造渣剂 流动性。对于半钢冶炼，加入石 作为合成造渣剂中熔剂的物 有利于保护炉衬，若是半钢 英砂利于成渣，调整炉渣碱度以 质有：氧化铁、氧化锰或其 冶炼更是必不可少的造渣材 去除 P、S 。要求使用前应烘烤 它氧化物、萤石等。 料。要求 ωMn≥18％， 锰矿石 干燥水分应小于 3％。 ωP<0.20 ％，ωS<0.20 ％， 粒度在20～80mm。
3.3.2 废钢比
废钢比——废钢的加入量占金属料装入量的百分 比，称为废钢比 废钢比的重要性：提高废钢比可以减少铁水的用 量，从而有助于降低转炉的生产成本，同时可减 少石灰的用量和渣量，有利于减轻吹炼中的喷溅， 提高冶炼收得率；另外，还可以缩短吹炼的时间， 减少氧气消耗，增加产量。 废钢比的影响因素：贴水的温度和成分、所炼钢 种、冶炼中的供氧强度和枪位、转炉容量和炉衬 的厚度。 3.3.3 装料操作：先兑铁水，后加废钢。
■转炉炼钢对废钢的要求：
1)废钢的外形尺寸和块度
应保证能从炉口顺利加入转炉。废钢的长度应小于转炉 口直径的 1/2 ，废钢单重一般不应超过 300kg 。国标要求 废钢的长度不大于1000mm，最大单件重量不大于800kg。 2）废钢中不得混有铁合金