钢铁制造流程介绍

2019/8/1
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钢铁铁制造流程
铁水预处理
铁水预处理是指将铁水兑入转炉之前进 行的各种提纯处理
普通铁水预处理
普通铁水预处理包括：铁水脱硫、脱硅、脱磷的三脱预处理
特殊铁水预处理
1940年廉价获得氧气后，瑞士、奥地利开发了顶吹氧气转 炉，1952年在奥地利林茨(Linz)和多纳维茨城(Donawitz)建 成第一座30吨碱性顶吹氧气转炉(LD转炉)；或称BOF (Basic Oxygen Furnace)；
1970年开发顶底复合吹炼转炉；
1964年我国第1家氧气顶吹转炉炼钢厂在首钢建成投产,与 此同时我国太钢从奥钢联引进了2台50 t氧气顶吹转炉,使我 国的氧气顶吹转炉炼钢进入了发展的初始阶段。
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连铸工艺——模铸与连铸
模铸(ingot casting)
将高温钢液浇注到一个或多个钢锭模内使之凝固成形的方法，是 钢液凝固成形的基本方法，其典型特征是生产过程的间续化。
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连铸工艺——设备
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连铸工艺——相关技术
连铸配套技求如下
保护浇注 采用无氧化保护浇注，大钢包与中间包用长水口，中间包与结 晶器之间用浸入式水口，钢水面用保护渣，连接处用氩气保护。 电磁搅拌 安装在不同部位和不同搅拌方向的电磁搅拌装置可达到不同效 果。有结晶器电磁搅拌（M－EMS），结晶器下方电磁搅拌（I－EMS）， 二次区电磁搅拌（S－EMS）和冶金长度末端的电磁搅拌（F－EMS）。 这些搅拌装置可以单独亦可组合使用。 液面控制 这应采用灵敏可靠的结晶器液面测量及自动控制。目前对特殊 钢方坯连铸机采用钴60或铯137液位检测仪，自动调节中间罐水口开口度 控制液面，使液面波动范围在0～3mm内。 中间包设计 中间包按大容量和最佳形状设计。为保证夹杂物充分上浮析 出，中间包钢液面深度不小于800mm，利用中间包钢水重量变化来自动 调节钢水包水口开口度，控制中间包熔池深度。 振动装置 采用小振幅高频率的结晶器振动，一般频率可达0～360次/min， 振幅＜10mm（有的为±4mm）。 二冷控制 精确控制二次喷水冷却。按不同钢种、不同拉速自动调节，均 匀冷却。尽管气-水雾冷却会增加控制上的困难、价格较高，但对特殊钢 连铸来说仍是十分必要的。 自动控制 采用计算机控制对稳定铸坯质量非常重要。
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精炼——工艺路径
以钢种为中心,正确选择精炼设备
CAS-OB是最简单的非真空精炼设备，多适用于普碳钢、低合金 钢等以化学成分交货的钢种； LF有很强的清洗精炼和加热功能,适宜冶炼低氧钢、低硫钢和高合 金钢； VD脱碳能力弱(受钢包净高度的限制),具备一定的钢渣精炼功能, 适宜生产重轨、轴承、齿轮等气体含量和夹杂物要求严格的优质 钢种； RH脱碳能力强,适宜大量生产超低碳钢、IF钢(低N无间隙钢)； VOD、AOD等门用于生产不锈钢； 此外,经常采用不同功能的精炼炉组合使用,如CAS-RH LF-RH LFVD AOD-VOD。
直接还原法（非高炉炼铁法） 高炉炼铁法（主要方法）
高炉炼铁的原料及其作用
铁矿石：（烧结矿、球团矿）提供铁元素。 冶炼一吨铁大约需要1.5—2吨矿石。 焦碳： 冶炼一吨铁大约需要500Kg焦炭。 提供热量；提供还原剂；作料柱的骨架。 熔剂：（石灰石、白云石、萤石） 使炉渣熔化为液体； 去除有害元素硫（S）。 空气：为焦碳燃烧提供氧。
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铁水预处理——脱硅
生产中实际操作中用喷枪插入铁水深处喷吹空气 和固体氧化剂（铁鳞、烧结矿等+和石灰粉剂）， 抑制温度升高，增加渣中（FeO），抑制碳的氧 化，加强搅拌，可以达到高的脱硅率。在铁水预 处理脱硅时，产生的渣有很强的泡沫性，这是在 生产上需要注意的问题。
为了在铁水预处理时使硅优先氧化，除了考虑硅 氧化的热力学条件以外，还应考虑硅氧化的动力 学条件。 当硅含量较高时，FeO相反应界面的传 质为限制性环节。
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转炉炼钢
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转炉炼钢的技术发展
1855－1856年英国人亨利.贝塞麦(Henly)开发了酸性底吹 空气转炉炼钢法；
1878年英国人托马斯(S.G.Thomas)碱性底吹空气转炉炼 钢法；
连续铸钢(continuous casting)
将高温钢液连续地浇铸到一个或多个强制水冷的金属型腔内。凝 固成形后，再经二次冷却，使之凝固，且成一定形状（规格）铸坯的 工艺方法，其典型特征是生产过程的连续化。
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钢铁制造的工艺流程
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高炉炼铁——基本原理
炼铁的原理：用还原剂将铁矿石中的铁氧化物还原成金属 铁 铁氧化物（Fe2O3、Fe3O4、FeO）+还原剂（C、CO、H2）= 铁（Fe） 炼铁的方法
特殊铁水预处理是针对铁水中含有特殊元素进行提纯精炼或 资源综合利用如铁水提钒、提铌、脱铬等预处理工艺
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铁水预处理——必要性
用优质铁水冶炼优质钢水，是提高产品质量、扩大品种、增加效率和 增强产品市场竞争力的重要条件之一，也是生产低硫洁净钢的基础。 铁水预处理有利于提高炼铁、炼钢技术经济指标，对于铁水预处理方 法的研究领域在不断开阔，目的是探寻保证良好的脱硫、脱磷效果， 最低的处理成本和简单实用的操作方法。 铁水预处理工艺兴起于上世纪70年代。
比如，钢水在连铸过程中，既要保证钢水温度，又不能使连铸机断流。连铸坯 生产出来后，要和轧机有机结合，做到热装热送，充分利用高温坯的高温热能， 减少再加热过程，减少钢坯烧损。
这样一个连续和离散混合的生产过程，包括许多的物理、化学变化，每个环 节都要受到生产与管理的控制。
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将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、 脱硫，去除夹杂物和进行成分微调等； 将炼钢分两步进行的好处是：可提高钢的质量，缩短冶炼时间，简化工 艺过程并降低生产成本； 炉外精炼的种类很多，大致可分为常压下炉外精炼和真空下炉外精炼两 类。按处理方式的不同，又可分为钢包处理型炉外精炼及钢包精炼型炉 外精炼等。
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铁水预处理——脱硫
铁水在进入转炉冶炼前进行脱硫具备最佳的反应条件
铁水中含有大量Si、C、Mn等还原性好的元素，其还原性有利于脱硫 反应，(强脱硫剂Ca、Mg等烧损少)； 铁水中C、Si能大大提高S在铁水中的活度系数，致使硫较易脱到低的 水平； 铁水中氧含量低，硫的分配系数相应有所提高，有利于脱硫； 在铁水预处理脱硫过程中，铁水成分的变化比炼钢或钢水处理过程中钢 水成分的变化对最终钢种影响要小； 铁水处理温度较低，对处理装置的寿命有利。
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铁水预处理——脱磷
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长流程包括原料供应、炼铁、炼钢、轧钢等生产工序，其特点是生产流程长， 任何一个环节出现问题都有可能影响整个生产的正常进行。短流程是以炼钢开 始。无论长流程还是短流程，炼钢到轧钢都是提高钢铁企业产品质量的关键。 钢铁制造业的加工对象是高温液体或高温固体，时间和温度条件以及整个生产 过程的工序衔接非常重要。
不要补吹的就是通常说的一次命中。
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精炼——作用与功能
将炼钢炉（转炉、电炉等）中初炼过的钢液移到 另一个容器中进行精炼的炼钢过程，也叫二次冶 金
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钢铁铁制造流程
钢铁制造流程
钢铁制造的工艺流程 高炉炼铁 铁水预处理 转炉炼钢 精炼 连铸 轧制
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钢铁制造的工艺流程
钢铁制造业一般可分为长流程和短流程
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转炉设备
转炉炉体及转炉倾动系统 铁水、废钢、散状材料设备 氧枪提升机构 转炉烟气净化与回收设备
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转炉炼钢过程
上一炉出钢--倒完炉渣(或加添加剂)-- 补炉或溅渣--堵 出钢口--兑铁水--装废钢--下枪--加渣料（石灰、铁皮）- 点火-- 熔池升温--脱P、Si 、Mn----降枪脱碳。 看炉口的火，听声音。看火亮度--加第二批（渣料）--提 枪化渣，控制“返干”。 降枪控制终点（FeO），倒炉取样测温，出钢。 技术水平高的炉长，一次命中率高。50%。（宝钢是付枪） 根据分析取样结果--决定出钢（或补吹）－-脱氧、合金化。
欧美的钢厂由于原料中含磷比较低，因此铁水预处理主要是围绕铁水的脱 硫。 日本的钢厂铁水中磷含量相对较高， 相继开发了铁水的“三脱”工艺， 即铁水预处理脱硅、脱磷和脱硫。
好处
高钢水纯净度，大批量生产低磷低硫钢成为可能； 降低全工序的成本，如合金和耐材的消耗； 由于转炉操作的简化和标准化，转炉产能提高； 成分命中率提高，工序更易于调度。
铁水脱硫法是指在铁水罐、铁水包、混铁车中进行脱硫
在高炉、炉外精炼炉和转炉内每脱除1kg硫的成本分别是铁水脱硫法的2倍 6.1倍，16.9倍，铁水脱硫法的成本低效率高。
铁水脱硫预处理的工艺方法
投掷法: 将脱硫剂投入铁水中 喷吹法: 将脱硫剂喷入铁水中 搅拌法(KB法): 将通过中空机械搅拌器向铁水内加入脱硫剂,搅拌脱硫。
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精炼——常用方法与设备
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