《炼钢原料》PPT课件
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转炉用铁水对锰/硅比值要求为0.8～1.0，目前使用 较多的为低锰铁水，锰的含量为0.2%～0.8%。
13.12.2020
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12
P 是强发热元素，但对一般钢种来说是有害元素，因 此要求铁水磷含量越低越好，但因高炉炼铁过程无法 脱磷，故铁水中的磷多少取决于炼铁原料。
产物、夹杂物、气体排除
成分↑， ↓、↑
导热能力 钢物性，热传导及传导效率 温度↑， ↓↑；
(导热系数
成分↑， ↓
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钢1450～1500 ， 生铁1100~1200 , 渣1300~1400 ℃
钢液7.0、 钢7.85 t/m3 渣2.5～3.0 t/m3
钢液0.002~0.003， 炉渣0.02 Pa•s
有利条件 高氧化性ຫໍສະໝຸດ Baidu高温，低PCO等 均有利于脱碳反应
脱磷
“影冷响脆钢”的与质“量偏析”2[P]+5（=F(e3OC）aO+·3P(C2Oa5O)+△)5H[F＜e]，0
高氧化性、高碱度，低温， 流渣、换渣操作
脱硫
脱氧
去气 夹杂
“热脆”与“偏析”[FeS]+（CaO）=（CaS）+
影响钢的质量
（FeO）， △H＞0
式 [Si]+ 2[O]或 2(FeO)+2(CaO) ——
(2CaOSiO2)+ 2[Fe]
热效 应
△HSiO2＝ - 542kJ/mol
氧 低温、高氧化性、高碱度，即造 化 碱性渣氧化的彻底。 条 件
[Mn]+[O]=( MnO)或/和
[Mn]+(FeO）=( MnO)＋ [ Fe]
△HMnO<0
通常铁水中的硅含量为0.3％～0.8%为宜。
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Mn 是弱发热元素，对炼钢有益，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 剂用量和炉衬侵蚀，并可改善炉渣流动性。同时铁水含 Mn高，终点钢中残锰高，从而可以减少合金化时所需 的锰铁合金，有利提高钢水纯净度。
低温、高氧化性、低碱度，即在碱 性渣条件下，锰氧化不彻底； “残锰”有防钢水过氧化，可作为
钢 液温度高低的标志，节约Fe-Mn合金 的用量等益处 。
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“四脱、二去”及有利条件
反应
必要性
加速反应，均匀 脱碳 成分、温度，去
除气体和夹杂
化学反应式
[C]＋[O] =CO △HCO＝－22.2kJ
低氧化性及强还原气氛，增加 渣-钢接触及好的流动性。 各脱氧方法的特点——
促进氧化脱碳反应，减少分压 ；脱氧及上浮充分、无氧化浇 铸等有利。
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第三章 炼钢用原材料
原材料是炼钢的基础，原材料的质量和供应条件对 钢材的质量及炼钢生产的各项技术经济指标产生重要影 响。
对炼钢原料的基本要求是：既要保证原料具有一定 的质量和相对稳定的成分，又要因地制宜充分利用本地 区的原料资源，不宜苛求。
炼钢原材料分为金属料，非金属料或叫辅助料。
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原材料种类：
1）金属料 铁水、废钢铁、生铁、直接还原铁、铁合金
2）非金属料（辅助料） 造渣剂：石灰、萤石、白云石、火砖块； 氧化剂：氧气、铁矿石、氧化铁皮； 冷却剂：废钢、生铁、铁矿石、球团矿、氧化铁皮； 增碳剂：焦炭、石墨电极块、生铁、煤块。
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3.1 金属料
3.1.1 铁 水 铁水是转炉炼钢的主要原材料，一般占装入量的
70%～100%。也是转炉炼钢的主要热源。 对铁水要求有：温度、成分及带渣量。 1）铁水温度 铁水温度是铁水含物理热多少的标志，铁水物理热
占转炉热收入的50%。应努力保证入炉铁水的温度，保 证炉内热源充足和成渣迅速。我国炼钢规定入炉铁水温 度应大于1250℃，并且要相对稳定。
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Si 是主要的发热元素，占元素氧化放热的25％～30％。 由于它最先氧化，故对熔池的初始温升和初渣形成以及 废钢加入量有重要影响。
铁水中[Si]量增加热量增加，每增加0.1%，废钢加 入量可提高1.3%～1.5%；但Si量过高时，需要增加石 灰保证炉渣碱度，同时也增加渣量。每增加Si量0.1%时， 增加石灰约7kg/t铁；初渣（SiO2）过高时，炉衬侵蚀也 加剧，降低成渣速度，延长冶炼时间，并增加铁损及氧 气消耗。
钢液1.5， 铁液1.7～1.9， 渣0.35～0.50 N/m
钢40～60、 铜400、
钻石2300W/m• 4℃
钢液的硅锰氧化
内容
硅的氧化
锰的氧化
1）[Si]+2[O]=（SiO2）或
反
[Si]+2(FeO)=( SiO2) ＋2[Fe]
应 + 2）2(CaO)+（SiO2）=(2CaOSiO2)
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2）铁水成分（五大常存元素）
C 铁水中的碳含量一般达到饱和，为3.5％～4.5％，它 是主要的发热元素，占元素氧化放热的50％～60％。碳 的氧化产物是CO气体，在其上浮排出过程中，对熔池 有搅拌作用。
氧化放热；搅动熔池、加大渣-钢界面，加速反应； 均匀成分、温度；有利于去除钢中气体与夹杂；
碳氧化成气孔， 硅、锰氧化成夹 杂，加剧硫的危 害-热脆
氢脆、硬化，破 坏金属的连续性 ，影响钢的质量
x[M]块 ＋y[O]＝(MxOy) x(M)粉+y(FeO)＝
(MxOy)+y[Fe] [FeO] → (FeO)
[％H]＝KPH1/2，[％N]＝KPN1/2
高碱度、低氧化性及强还原气 氛，高温，增加渣-钢接触及好 的流动性
冶金学之炼钢篇
阎立懿
东北大学钢铁冶金研究所
2011年5月3日～6月30日/1#教学楼301
（No3-4）
主要内容
第一章 炼钢概述 第二章 炼钢基础理论 第三章 炼钢原材料 第四章 转炉炼钢法 第五章 电炉炼钢法
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第二章 炼钢基础理论
钢液的物理性质 钢液的化学反应
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钢的物理性质
物理性质
研究意义
影响因素
数值大小
熔点
确定冶炼、浇铸温度 的重要参数
成分↑，↓
密度
研究渣、钢及 夹杂物分离、上浮
温度↑，↓； 成分↑， ↓↑
黏度
确定冶炼温度，影响扩散、 温度↑， ↓； 夹杂物上浮、气体去除 成分↑， ↓↑
表面张力 新相生成，结晶核心，脱氧 温度↑， ↓、↑；
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P 是强发热元素，但对一般钢种来说是有害元素，因 此要求铁水磷含量越低越好，但因高炉炼铁过程无法 脱磷，故铁水中的磷多少取决于炼铁原料。
产物、夹杂物、气体排除
成分↑， ↓、↑
导热能力 钢物性，热传导及传导效率 温度↑， ↓↑；
(导热系数
成分↑， ↓
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钢1450～1500 ， 生铁1100~1200 , 渣1300~1400 ℃
钢液7.0、 钢7.85 t/m3 渣2.5～3.0 t/m3
钢液0.002~0.003， 炉渣0.02 Pa•s
有利条件 高氧化性ຫໍສະໝຸດ Baidu高温，低PCO等 均有利于脱碳反应
脱磷
“影冷响脆钢”的与质“量偏析”2[P]+5（=F(e3OC）aO+·3P(C2Oa5O)+△)5H[F＜e]，0
高氧化性、高碱度，低温， 流渣、换渣操作
脱硫
脱氧
去气 夹杂
“热脆”与“偏析”[FeS]+（CaO）=（CaS）+
影响钢的质量
（FeO）， △H＞0
式 [Si]+ 2[O]或 2(FeO)+2(CaO) ——
(2CaOSiO2)+ 2[Fe]
热效 应
△HSiO2＝ - 542kJ/mol
氧 低温、高氧化性、高碱度，即造 化 碱性渣氧化的彻底。 条 件
[Mn]+[O]=( MnO)或/和
[Mn]+(FeO）=( MnO)＋ [ Fe]
△HMnO<0
通常铁水中的硅含量为0.3％～0.8%为宜。
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11
Mn 是弱发热元素，对炼钢有益，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 剂用量和炉衬侵蚀，并可改善炉渣流动性。同时铁水含 Mn高，终点钢中残锰高，从而可以减少合金化时所需 的锰铁合金，有利提高钢水纯净度。
低温、高氧化性、低碱度，即在碱 性渣条件下，锰氧化不彻底； “残锰”有防钢水过氧化，可作为
钢 液温度高低的标志，节约Fe-Mn合金 的用量等益处 。
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“四脱、二去”及有利条件
反应
必要性
加速反应，均匀 脱碳 成分、温度，去
除气体和夹杂
化学反应式
[C]＋[O] =CO △HCO＝－22.2kJ
低氧化性及强还原气氛，增加 渣-钢接触及好的流动性。 各脱氧方法的特点——
促进氧化脱碳反应，减少分压 ；脱氧及上浮充分、无氧化浇 铸等有利。
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6
第三章 炼钢用原材料
原材料是炼钢的基础，原材料的质量和供应条件对 钢材的质量及炼钢生产的各项技术经济指标产生重要影 响。
对炼钢原料的基本要求是：既要保证原料具有一定 的质量和相对稳定的成分，又要因地制宜充分利用本地 区的原料资源，不宜苛求。
炼钢原材料分为金属料，非金属料或叫辅助料。
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原材料种类：
1）金属料 铁水、废钢铁、生铁、直接还原铁、铁合金
2）非金属料（辅助料） 造渣剂：石灰、萤石、白云石、火砖块； 氧化剂：氧气、铁矿石、氧化铁皮； 冷却剂：废钢、生铁、铁矿石、球团矿、氧化铁皮； 增碳剂：焦炭、石墨电极块、生铁、煤块。
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3.1 金属料
3.1.1 铁 水 铁水是转炉炼钢的主要原材料，一般占装入量的
70%～100%。也是转炉炼钢的主要热源。 对铁水要求有：温度、成分及带渣量。 1）铁水温度 铁水温度是铁水含物理热多少的标志，铁水物理热
占转炉热收入的50%。应努力保证入炉铁水的温度，保 证炉内热源充足和成渣迅速。我国炼钢规定入炉铁水温 度应大于1250℃，并且要相对稳定。
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Si 是主要的发热元素，占元素氧化放热的25％～30％。 由于它最先氧化，故对熔池的初始温升和初渣形成以及 废钢加入量有重要影响。
铁水中[Si]量增加热量增加，每增加0.1%，废钢加 入量可提高1.3%～1.5%；但Si量过高时，需要增加石 灰保证炉渣碱度，同时也增加渣量。每增加Si量0.1%时， 增加石灰约7kg/t铁；初渣（SiO2）过高时，炉衬侵蚀也 加剧，降低成渣速度，延长冶炼时间，并增加铁损及氧 气消耗。
钢液1.5， 铁液1.7～1.9， 渣0.35～0.50 N/m
钢40～60、 铜400、
钻石2300W/m• 4℃
钢液的硅锰氧化
内容
硅的氧化
锰的氧化
1）[Si]+2[O]=（SiO2）或
反
[Si]+2(FeO)=( SiO2) ＋2[Fe]
应 + 2）2(CaO)+（SiO2）=(2CaOSiO2)
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2）铁水成分（五大常存元素）
C 铁水中的碳含量一般达到饱和，为3.5％～4.5％，它 是主要的发热元素，占元素氧化放热的50％～60％。碳 的氧化产物是CO气体，在其上浮排出过程中，对熔池 有搅拌作用。
氧化放热；搅动熔池、加大渣-钢界面，加速反应； 均匀成分、温度；有利于去除钢中气体与夹杂；
碳氧化成气孔， 硅、锰氧化成夹 杂，加剧硫的危 害-热脆
氢脆、硬化，破 坏金属的连续性 ，影响钢的质量
x[M]块 ＋y[O]＝(MxOy) x(M)粉+y(FeO)＝
(MxOy)+y[Fe] [FeO] → (FeO)
[％H]＝KPH1/2，[％N]＝KPN1/2
高碱度、低氧化性及强还原气 氛，高温，增加渣-钢接触及好 的流动性
冶金学之炼钢篇
阎立懿
东北大学钢铁冶金研究所
2011年5月3日～6月30日/1#教学楼301
（No3-4）
主要内容
第一章 炼钢概述 第二章 炼钢基础理论 第三章 炼钢原材料 第四章 转炉炼钢法 第五章 电炉炼钢法
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第二章 炼钢基础理论
钢液的物理性质 钢液的化学反应
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钢的物理性质
物理性质
研究意义
影响因素
数值大小
熔点
确定冶炼、浇铸温度 的重要参数
成分↑，↓
密度
研究渣、钢及 夹杂物分离、上浮
温度↑，↓； 成分↑， ↓↑
黏度
确定冶炼温度，影响扩散、 温度↑， ↓； 夹杂物上浮、气体去除 成分↑， ↓↑
表面张力 新相生成，结晶核心，脱氧 温度↑， ↓、↑；