第三章炼钢主原料与装料

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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
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)
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。
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
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。
4)氧化剂
氧气是转炉炼钢的主要氧化剂,其纯度达到或 超过99.6%,氧气压力要稳定,并脱除水分。 氧化铁亦称铁磷,是钢坯加热,轧制和连铸过 程中产生的氧化壳层,铁量约占70%-75%。氧 化铁皮还有助于化渣和冷却作用,使用时应加 热烘烤,保持干燥。 铁矿石中铁的氧化物存在形式是Fe2O3、Fe3O4 和FeO其氧含量分别是30.06%,27.64%和 22.28%。
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%
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
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。
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。
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。
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%。
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
3.2.2 废钢的供应 ① 用桥式吊车吊挂废钢槽向转炉倒入:吊车可共 用,速度慢。 ② 用落地式加料机:速度,避免了与兑铁水吊车 的干扰 铁合金的供应 组成:由贮存、运送、称量和 向钢包加料等 用途:铁合金用于钢水的脱氧 和合金化 类型:锰铁、硅铁、硅锰铁和铝等。
3.2.2.2 废钢的加入设备 A、废钢料槽
石英砂(主要成分是SiO2 )
2)增碳剂
冶炼过程中,由于配料或装料不当以及 脱碳过量等原因,有时造成钢中碳含量没有 达到预期的要求,这时要向钢液中增碳。常 用的增碳剂有增碳生铁、电极粉、石油焦粉、
木炭粉和焦炭粉。
转炉冶炼中,高碳钢种时,使用含杂质
很少的石油焦作为增碳剂。
3)钢包渣改质剂 稀释法改质剂:石灰、萤石、锰铁粉或碳化 硅粉等原料配成合成渣料,出钢后放到钢包顶 渣上,达到降低钢包渣氧化铁的作用,常用脱 氧效果最好的电石基钢包渣改质剂,产物是气 体。但会增碳。 渣洗法改质剂:将改质剂在出钢前放在钢 包底部或出钢时加到钢流冲击处,利用钢流的 冲击动能,使改质剂与钢水快速混合,溶化且 与钢水发生脱硫、脱氧、吸收并促使夹杂上浮、 改善夹杂形态等反应,同时起到改变钢包顶渣 作用。
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
成分,炉容比、冶炼钢种、原材料质量和操作水平等。
确定装入量时,考虑的因素:


炉容比:它是指转炉内自由空间的容积与金属装入量之
比(m3/t),通常在0.7-1.0波动,我国转炉炉容比一般0.75。 熔池深度:合适的熔池深度应大于顶枪氧气射流对熔池
的最大穿透深度,以保证生产安全,炉底寿命和冶炼效
果。 炉子附属设备:应与钢包容量、浇注吊车起重能力、转
■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
严禁混入铜、锌、铅、锡等有色金属和橡胶,不得混有 封闭器皿、爆炸物和易燃易爆品以及有毒物品。废钢的 硫、磷含量均不大于0.050%。
铁合金:吹炼终点脱除钢中多余的氧,并
百度文库
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。
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。
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