炼钢的生产流程及原理文档格式.docx

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第一章引言1

第二章现代炼钢方法简介3

2.1氧气转炉炼钢3

2.1.1氧气顶吹转炉炼钢法特点3

2.1.2氧气底吹转炉炼钢法特点3

2.1.3复合炼钢法特点4

2.2电弧炉炼钢4

第三章炼钢的生产流程及原理6

3.1炼钢的基本任务6

3.2炼钢原材料的来源7

3.3装料7

3.4炼钢炉渣7

3.4.1造渣8

3.4.2炼钢炉渣的作用10

3.4.3炼钢炉渣的来源11

3.4.4炼钢炉渣的分类与组成11

3.4.5炼钢炉渣的主要性质11

3.5炼钢过程的基本反应13

3.5.1碳的氧化13

3.5.2硅的氧化和还原14

3.5.3锰的氧化和还原15

3.5.4脱磷反应15

3.5.5脱硫反应17

3.5.6脱氧18

3.6去除钢中的气体21

3.7降低钢中的非金属夹杂物22

3.8出钢24

结论25

参考文献26

致谢27

第一章引言（三号黑体）

我国有丰富的铁矿石、有色金属、煤炭和水力资源等，是发展钢铁工业的基本条件。

我国是世界上钢铁冶金起源最早的国家之一，早在春秋战国时代（公元前8世纪~5世纪）就出现了生铁冶炼，制造出了很锋利的宝剑和其他用具，在历史上有着极其辉煌的成就。

但在漫长的封建社会中，工业生产和科学技术发展缓慢，近代又受到帝国主义侵略掠夺，钢铁工业技术和装备水平极为落后。

自1890年张之洞在湖北建立汉阳钢铁厂开始，到1949年约半个世纪共产钢760万吨，最高年产量（1943年）为92.3万吨。

1949年钢产量仅15.8万吨，生铁25万吨，居世界第26位。

新中国成立之后，特别是改革开放以来，我国钢铁工业得到很大发展，重建和新建了鞍钢、首钢、本钢、武钢、太钢、马钢、包钢、攀钢、上海和天津等钢铁基地，1960年与1949年相比，钢铁年产量增加了40多倍，超过1000万吨，1980年钢产量为3712万吨，1990年达到6500万吨；

1991年钢产量为7100万吨，居世界第三位，1996年突破1亿吨，钢产量为10124万吨，列世界第一位；

2002年我国钢年产量达1.82亿吨，到2003年刚年产量突破2亿吨，达到22234万吨，中国钢铁工业进入高速增长的时期。

2004年钢年产量仍保持快速发展的势头达到27280万吨，2005年中国钢年产量达到34936.15万吨，比上年增加6887.6万吨，增长超过24%；

2006年中国的钢铁产量则达到4890万吨。

这样，中国从1亿吨到2亿吨，花了七年时间，而从2亿吨钢到4亿吨钢，仅花了3年时间。

中国是世界上第一个钢产量超2亿吨的国家。

中国钢年产量平均年增长率在20世纪90年代为6.99%,而2000年至2004年的四年间平均年增长率高达20.71%，在一亿多吨的基础上，连续四年保持在20%以上的年增长速度，这引起了全球钢铁界的关注，中国正由钢铁大国向钢铁强国迈进。

…

（此处省略部分内容）

第二章现代炼钢方法简介（三号黑体）

随着人类经济建设和日常生活中对所需钢质量和数量的提高，炼钢的方法也不断地改善。

现代炼钢的方法主要有氧气转炉炼钢和电弧炉炼钢。

2.1氧气转炉炼钢（小三号黑体）

氧气转炉炼钢法就是使用转炉以铁水为主要原料，以纯氧作为氧化剂，靠杂质的氧化热提高钢水温度，一般在30~40min内完成一次精炼的快速炼钢法。

转炉按炉衬耐火材料性质可分为碱性转炉和酸性转炉，按供入氧化性气体的种类分为空气和氧气转炉，按供气部位分为顶吹、底吹、侧吹及复合吹转炉，按热量来源分为自供热和外加热燃料转炉。

现在，全世界主要的转炉炼钢法是氧气顶吹转炉炼钢法（LD法）和氧气顶底复合吹炼转炉炼钢法（复合炼钢法）。

2.1.1氧气顶吹转炉炼钢法特点（四号黑体）

氧气顶吹转炉炼钢法可通过软吹化渣，有利于快速成渣，提高渣中氧化铁的含量，促进脱硫反应。

但在熔池搅拌不均匀，特别是在低碳区一氧化碳的发生量减少导致搅拌力降低；

金属中的氧含量增大，铁、锰的氧化损失较大。

顶吹氧气转炉炼钢法具有以下优点：

吹炼速度快、生产效率高；

品种多、质量好；

原材料消耗少、热效率高、成本低；

基建设投资省、建设速度快；

氧气顶吹转炉容易与连铸钢相匹配。

顶吹氧气转炉炼钢法的缺点是：

吹损大、金属回收率低；

相对底吹法与复合法，其氧气射流对熔池搅拌不均匀，从而影响氧气顶吹转炉吹炼强度、吹炼稳定性和生产率的提高。

图2.1氧气顶吹转炉炼钢示意图

2.1.2氧气低吹转炉炼钢法特点

氧气低吹转炉炼钢法使冶炼过程更加平稳，搅拌能力大，促进了炉内的反应，脱碳能力强，金属的回收率也高，脱硫脱磷也更接近平衡；

采用喷吹石灰操作，使低吹转炉提前脱磷，可适用吹炼高磷铁水，但工艺复杂。

2.2氧气低吹转炉炼钢示意图

2.1.3复合炼钢法特点

（以下省略）

第三章炼钢的生产流程及原理

炼钢过程实质上是以氧化反应为主要手段的精炼过程，高炉炼铁过程是一个还原过程，通过还原反应将铁矿石的铁氧化物还原，同时将炉料中的其他元素也还原出来，因此铁水是含有93%~94%的铁，同时还含有6%~7%的杂质，杂质以碳为主，包括硅、磷、硫等。

炼钢过程就是通过氧化反应，以氧气作为主要的氧化剂，将铁水中的杂质氧化分离，将其中的碳，硅、锰、磷、硫等控制在规定的范围内。

同时，需要提高钢水温度，合理控制冶炼、精炼、连铸过程的钢水质量，生产出合格的连铸坯，为轧钢工序提供合格原料。

3.1炼钢的基本任务

普通品种钢和铁都是以铁元素为基本成分的铁碳合金。

钢由生铁炼成的，钢的许多使用性能如强度、韧性、热加工性能和焊接性能等均优于生铁。

生铁和钢之所以在性能上有较大的差异，主要原因是由于两者的含碳量不同而造成的，两者的化学成分见表3.1生铁的含碳量高，硬而脆，冷热加工性能差，因而90%的高炉生铁须经再次冶炼成为具有良好金属特性的钢，才能加工成各种类型的钢材使用。

表3.1生铁和钢的化学成分

材料

化学成分ω/%

C

Si

Mn

P

S

普通炼钢生铁

3.5~4.0

0.6~1.6

0.20~0.80

0.10~0.40

0.03~0.07

碳素镇静钢

0.06~1.5

0.12~0.37

0.25~0.80

≤0.045

≤0.055

沸腾钢

0.05~0.27

≤0.07

0.25~0.70

生铁除含有较高的碳外，还含有一定量的磷、硫和其他杂质。

所谓炼钢，就是通过冶炼降低生铁中的碳和去除有害杂质，再根据钢的性能的要求加入适量的合金元素，使其成为具有高的强度、韧性或其他特殊性能的钢。

因此，炼钢的基本任务可归结为：

3.5炼钢过程的基本反应

炼钢过程的的氧化反应包括碳的氧化反应和金属熔池内部的C—O反应。

3.5.1碳的氧化

碳的氧化反应是贯穿整个炼钢过程的一个最重要的反应，它是完成诸多炼钢任务的一个重要手段。

3.5.1.1碳的氧化反应

1.氧气流与金属液间的C—O反应

（3.1）

该反应放出大量的热，是转炉炼钢的重要热源。

在转炉炼钢的氧流冲击区及电炉、平炉炼钢采用氧管插入钢液吹氧脱碳时，氧气流股直接作用于钢液，均会发生此类反应。

脱碳示意图分别如图3.1和图3.2所示。

流股中的气体氧{O2}与钢液中的碳原子[C]直接接触，反应生成气体产物一氧化碳{CO}，脱碳速度受供氧强度的直接影响，供氧强度越大，脱碳速度越快。

图3.1 

熔池吹氧示意图（吹氧脱碳操作）图3.2 

氧气顶吹转炉氧射流与熔池相互作用示意图

2．金属熔池内部的C—O反应

（3.2）

3.8出钢

当钢水的成分、温度合格，脱氧良好，炉渣变白且流动性好，即可向炉内加入脱氧剂，然后出钢。

为了达到良好的出钢效果通常出钢的温度比该钢种熔点高出70～120℃。

如出钢温度过低，钢水的流动性差，不利于出钢过程的钢、渣反应和化渣，同时增加精炼的钢液升温任务；

出钢温度过高，使钢的清洁度变坏，钢中氧、气体含量增高，造成合金消耗量增大。

总之，出钢温度应在能顺利完成后续精炼的前提下尽量控制低些。

钢液出钢过程到开始精炼的时间很短，发生激烈的化学反应，钢液和炉渣成分变化，钢液中的夹杂物、气体、温度也产生了变化。

除钢、渣界面化学反应脱除溶解的氧以外，渣粒还吸收了钢液中氧化物夹杂，使钢液的总含氧量降低。

结论

随着社会的日益发展，钢逐渐成为人们生活中不可缺少的一部分。

钢铁一直是人类社会使用量最大、覆盖面最宽的重要材料。

在现代化建设中，钢的需求涉及所有部门，而且需用的品种和数量都很大。

现代农业、机械工业、化学工业、建筑业、电子工业、兵器工业、航天工业以及人们日常生活都离不开钢。

钢铁业是工业经济和人民生活改善的支柱产业。

展望21世纪，钢铁仍将是最主要的结构材料和产量最大的功能材料。

但随之而来的质量问题也令人堪忧。

本文主要对炼钢原材料的来源、装料的方法、造渣、脱碳及将其含量调整到一定的范围、杂质的含量、如何去除杂质、元素间的物理化学反应及各项技术要求等炼钢的流程进行了深入的分析。

合理的将铁水中杂质氧化分离、控制冶炼过程，并将其中的碳、硅、锰、磷、硫等元素控制在规定的范围内。

本文以介绍钢的冶炼流程和原理为重点，对炼钢生产过程进行了全面的概括。

（1）原材料的选择

首先是原材料的选择原则，原材料是炼钢的物质基础。

它的好坏直接影响着炼钢生产过程和产品的质量，在原材料选择时必须要保证原材料化学成分和物理性质的稳定，这样才能炼出好钢。

（2）装料

装料的质量对炼钢熔化时间、合金元素烧损和炉衬寿命都有很大的影响。

装料应做到快和密实，以缩短冶炼时间和减少热损失。

合理的装料顺序是炼钢生产过程的重要一环节。

（3）造渣

造渣，“炼好钢，首先造好渣。

”说明了炉渣在炼钢生产中的重要性，它不仅影响到钢的质量、产量，而且与原材料、能量的消耗都有着密切的联系。

认识炉渣的作用、特性，将有助于在今后的生产实践中，合理控制炉渣，利用炉渣，对获得良好的技术经济指标具有极为重要的意义。

（4）去除有害杂质和气体

去除钢液中的有害杂质和气体，在根据钢性能的要求加入适量的合金元素，使其成为具有高强度、韧性或其他特殊性能的钢。

（5）出钢

为保证顺利的出钢，出钢时的温度比该钢种熔点要高。

参考文献

[1]包燕平，冯捷．钢铁冶金学教程．北京：

冶金工业出版社，2008，198～225

[2]李慧．钢铁冶金概论．北京：

冶金工业出版社，2006，159～180

[3]周建男．钢铁生产工艺装备新技术．北京：

冶金工业出版社，2004，21～29

[4]曲英．炼钢学原理．北京：

冶金工业出版社，1980，86～98

[5]高泽平．炼钢工艺学．北京：

冶金工业出版社，2005，110～125

致谢

经过不懈的努力论文最终完成了。

本篇论文…

我首先在这里感谢…

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