炼钢工艺培训讲义.ppt
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德德龙龙钢钢铁铁有有限限公公司司炼炼钢钢工工艺艺及及流流程程目录目录u转炉部分转炉部分u精炼炉部分精炼炉部分u连铸部分连铸部分u炼钢厂主要经济技术指标完成情况炼钢厂主要经济技术指标完成情况u常见事故及处理方法常见事故及处理方法转炉部分转炉部分第一章概述第一章概述第二章转炉炼钢法第二章转炉炼钢法一、基本任务一、基本任务二、转炉炉渣二、转炉炉渣三、转炉内的其本反应三、转炉内的其本反应四四、转炉炼钢原材料转炉炼钢原材料五、转炉炼钢工艺五、转炉炼钢工艺第一章概述第一章概述当代炼钢法主要是电炉法和转炉法，由于精炼设备的出现和完善使得转炉也能生产品质高的合金钢，转炉炼钢已成为最主要的炼钢法，占世界钢产量的60%。
其优点有：
1）生产率高，冶炼周期短。
2）利用铁水的物理热和化学热，热效率高，原材料消耗少。
3）成本低，投资快。
当前，国外炼钢技术的进展主要是顶底复合吹炼转炉、超高功率电炉和炉外精练技术的进一步完善和普及以及连铸技术的大发展，可以说已经形成了炼钢炉外精炼连铸的现代化标准炼钢工艺流程。
当代炼钢技术向着大幅度提高生产效率、节约能源、扩大品种、不断提高产品质量、开发高附加值产品，降低生产成本的方向发展；重视对原有企业的改造、扩建，使之现代化并减少投资，根据市场需求，调整产品结构，以增强市场的适应性。
转炉炼钢工艺流程图转炉炼钢工艺流程图加废钢加废钢兑铁水兑铁水吹氧吹氧通氧气测温、取样测温、取样出钢出钢吹氩、搅拌吹氩、搅拌吊往连铸吊往连铸通氩气第二章转炉炼钢法第二章转炉炼钢法转炉炼钢法又可分为顶吹转炉炼钢法、底吹转炉炼钢法和顶底复吹转炉炼钢法三种。
我厂采用目前新炼钢使用的是顶底复吹炼钢法，老炼钢20吨转炉使用的是顶吹转炉炼钢法。
一、基本任务：
一、基本任务：
三脱（C、S、P）、二去（气、夹杂）、脱氧合金化及合适的温度。
要完成这个任务就必须造好炉渣，这是炼好钢的必要条件。
俗话说炼钢即炼渣就是这个道理。
二、转炉炉渣：
二、转炉炉渣：
组成：
组成：
氧化物（CaO、SiO2、MgO、FeO、P2O5、MnO、Fe2O3）、硫化物（CaS、FeS）等。
来源：
来源：
铁水和生铁中元素氧化、白灰等造渣材料、炉衬侵蚀、废钢中杂质等。
3.作用：
作用：
去P、S；减少热损和铁损；吸附杂质；保护炉衬。
4.形成：
形成：
在吹炼前期渣的形成主要靠铁水中各元素的氧化，而后成渣就是靠石灰的溶解，所以成渣的过程就是石灰的溶解过程。
高（FeO）和高（MnO）、适量的（MgO）、高温及强烈的溶池搅拌加上活性强的石灰。
泡沫渣可增加渣钢反应界面，过滤烟气，减少金属损失，但要控制泡沫化程度防范喷溅。
三、转炉内的其本反应：
三、转炉内的其本反应：
1、在吹炼过程中金属液成分、在吹炼过程中金属液成分,温度和炉渣成分都是变化的。
有一些基本规律温度和炉渣成分都是变化的。
有一些基本规律:
Si在吹炼前期,一般在4min内即被基本氧化。
Mn在吹炼前期被氧化到很低，随着吹炼进行（中期）而逐步回升，后期又降低。
P在吹炼前期快速降低，进入吹炼中期由于碳氧的剧烈反应熔池升温，渣中FeO含量降低，P略有回升，而在后期再度降低。
S在吹炼过程中是逐步降低的，但由于转炉为氧化气氛，脱S能力有限。
C在吹炼过程中快速减少，但前期熔池温度低脱碳速度慢，中期脱碳速度快。
熔池温度在吹炼过程中逐步升高，尤以吹炼前期升温速度快。
炉渣中的酸性氧化物SiO2和P2O5吹炼前期逐步增多，随着石灰的溶解增加，渣量增大而降低。
吹炼过程中渣中FeO具有规律性变化，即前后期高，中期低。
随着吹炼的进行，石灰在炉内溶解增多，渣中CaO逐步增高，炉渣碱度也随之变大。
2、脱碳反应：
、脱碳反应：
C+O=COC+2O=CO2（主要以此为主）（C0.05%时才显著反应熔池温度达到1368碳才开始氧化；直到熔池温度升到1480才剧烈氧化在温度一定的情况下CO=常数当C-O反应中供氧与供碳处于平衡时，熔池中碳含量即是C。
3、脱磷反应：
、脱磷反应：
2P+5（FeO）+n（CaO）=（nCaOP2O5）+5Fe+Q所以炉渣高碱度、高（FeO）及低温有利于去P，前期应早化渣形成高氧化性炉渣，后期渣作粘及控制好（FeO）。
4、脱硫反应：
、脱硫反应：
1）气化脱硫S+2O=SO2占10%左右，高碱度降低硫的活度不利于脱硫2）炉渣脱硫FeS+（CaO）=（CaS）+（FeO）主要以炉渣脱硫为主，高温、高碱度、大渣量及低（FeO）有利于脱硫。
对于高硫铁水可以采用双渣操作，或者锰铁脱硫等。
四、转炉炉炼钢原材料：
原材料：
铁水：
水：
硅是重要的发热元素之一。
铁水Si含量增加0.10%,废钢加入量可提高1.3-1.5%。
但转炉炼钢中硅几乎完全氧化，使铁水吹损加大，同时也使氧气消耗增加；石灰消耗增大使渣量增大，引起渣中铁损增加；渣中SiO2增多加剧对炉衬的侵蚀，并可能造成喷溅。
锰是弱发热性元素，铁水中Mn氧化后形成的MnO能促进石灰的溶解，加快成渣，减少助熔剂的用量和炉衬侵蚀，同时铁水中Mn含量高终点残锰量提高可降低钢水S含量减少合金用量。
但冶炼高锰铁水使焦炭用量增加，生产率降低。
P是强发热元素，是钢中有害元素，高炉中不能去除，转炉脱磷率为90%以上。
S是钢中有害元素，在转炉的氧化气份下脱硫率为30-60%，对高硫铁水采取炉外脱硫才能使转炉生产出优质钢材。
入炉铁水温度应大于是1250，对于小转炉和化学热能低的铁水来说铁水温度很重要，高炉渣中含S、SiO2、Al2O3等，带入炉内会导致渣量增大，石灰消耗增加，易喷溅侵蚀炉衬。
废钢：
废钢：
不得夹带泥沙、钢渣、废耐火材料、不得有封闭容器、橡胶冰块油类及爆炸物不得夹带铜锌铅等有色金属。
废钢块度要适当，不能太大（300kg）会损坏炉衬，也不能太长（1000mm）会延长加料时间。
必须干燥清洁，有条件的可采取废钢预热，减少热损失和增加安全性。
造渣材料：
造渣材料：
白灰：
是基本的造渣材料，通常由煤、焦炭、煤气在竖窑或回转窑内煅烧而成。
要求：
有效CaO含量%=CaO含量%-RSiO2含量%（R为碱度）越高越好；硫含量越低越好，石灰增加0.01%的硫相当于钢水中增加硫0.001%；残余CO2%高对废钢熔化有影响，但可提高石灰活性，残余CO2%为2%，相当于石灰灼减量为2.5-3.0%；石灰的活性是石灰同其它物质反应的能力可用石灰的溶解能力来表示，用盐酸滴定法测定。
盐酸消耗大于300ml为活性石灰。
块度40-60mm大于总量的90%；石灰应保持干燥，不得混入杂物，储存时间夏季不超过两天，冬天不超过三天，且不得露天存放和运输。
CaO含量%SiO2含量%硫含量%残余CO2%活性度ml块度mm8840.052左右30040-60轻烧白云石和轻烧镁球：
加入炉中是为了提高渣中MgO含量，减少炉渣对炉衬的侵蚀及熔损。
同时也可促进石灰的溶解。
白云石化学组成为CaMg（CO3）2，纯白云石含MgO21.9%,CaO30.4%；镁球含MgO702%，CaO2.5%，水分3.0%，块度10-50mm；菱镁石主要成分CaCO3，MgO41%，CaO6%，SiO22，块度5-25mm。
萤石（含CaF275-85%，SiO214%，S0.1%，P0.06%）、氧化铁皮（主要是FeO和Fe2O3，FeO65%）和矿石（FeO55%，SiO23%，S0.04%，P0.05，块度30-60mm）是炉渣助熔剂，可与石灰生成低熔点共晶物从而降低炉渣熔点，改善炉渣流动性。
萤石因分解后氟分子有腐蚀性对炉衬侵蚀严重，已很少用。
铁合金合金：
主要作为脱氧剂和合金添加剂，要求成分清楚，清洁干燥，块度60-80mm。
常用的铁合金有硅铁、锰铁、硅锰、铝镁钙、硅铝钡、铌铁、钒铁等。
气体：
气体：
氧气是吹炼的主要氧化剂要求含量99.5%以上，总管压力为1.0-2.0MPa；氮气用于溅渣护炉要求纯度90%以上；氩气用于钢包吹氩要求纯度95%以上,总管压力1.6MPa以上。
其它：
其它：
成分固定C灰分挥发份SH2O粒度含量%971.81.20.60.81-3mm增碳剂脱硫剂有CaC2，CaO，渣洗料等。
钢包覆盖剂要干燥无杂物。
铝镁钙及铝锭等。
五、五、转炉炉炼钢工工艺：
装入制度：
装入制度：
是保证转炉具有一定的金属熔池深度，确定合理的装入量及铁水废钢比例。
分定量装入、定深装入和分阶段定量装入三种。
德龙钢厂采用分阶段定量装入制度，废钢比在1220%之间（根据铁水热量而定）。
开新炉前5炉不加废钢，连续吹炼不间断以保证炉衬烧结良好。
装料的原则是先加废钢后兑铁，且定量装入，保证出钢量。
确定装入量要依据以下原则：
炉容比：
一般指转炉新砌后炉内自由空间的容积V与金属装入量T之比。
铁水含Si、P高则渣量大炉容比应大些，否则易增加喷溅；供氧强度大的多孔喷头炉容比应大些，否则易损坏炉衬；小转炉的炉容比比大转炉应大些。
熔池深度：
熔池深度H必须大于氧气射流对熔池的最大穿透深度h,一般hH0.7。
与连铸及钢包容量相配合。
供氧制度：
供氧制度：
是在供氧喷头结构一定的条件下使氧气流股最合理的供给熔池，创造良好的冶金效果。
分三种：
恒压变枪，恒枪变压及变压变枪。
氧枪喷头：
采用四孔拉瓦尔型的喷头，喉口直径2428，扩张角11。
氧气压力：
采用多段式恒压变枪操作，氧压0.750.85MPa，炉龄增加，装入量增大，供氧压力相应提高。
供氧强度：
是指单位时间内每吨金属的供氧量，单位为/min.t。
供氧强度氧气流量装入量氧枪枪位HbPDH氧枪喷头端面距熔池液面的高度b系数，随喷孔数而变化。
三孔喷头b3546；四孔喷头b4560；P供氧压力，MPa；D喷头出口直径，。
枪位越低，氧气射流对熔池的冲击动能越大，熔池搅拌加强，氧气利用率提高，加速了炉内脱硅、脱碳反应，使渣中（FeO）含量降低，缩短了冶炼时间，热损失相对较少，熔池升温速度加快，但枪位过低，则不利于化渣，也可能冲击炉底；枪位过高，熔池搅拌减弱，造成表面铁的氧化，渣中（FeO）含量增加，导致炉渣严重泡沫化而引起喷溅。
所以合适的枪位才能获得良好的吹炼效果。
氧枪喷头漏水及粘枪现象严重应及时更换，炉渣返干或喷溅应提高枪位，冶炼末期必须有大于40秒的低枪位操作，以均匀钢水成分与温度和降低钢水氧化性。
造渣制度：
造渣制度：
转炉炼钢炉渣有氧化物（CaO、SiO2、MgO、FeO、P2O5、MnO、Fe2O3）、硫化物（CaS、FeS）等，转炉炉渣的作用有：
脱磷和脱硫；减少热损失；去气吸附夹杂；保护炉衬提高炉龄。
单渣法：
是直到吹渣不倒渣，对于铁水含Si、P、S较低时和冶炼对P、S要求不高的钢种时应用，此法工艺简单，冶炼时间短，脱磷率在90%左右，脱硫率约35%。
双渣法：
是根据铁水成分和钢种要求可以在吹炼过程中多次倒渣和造新渣，对于铁水含Si、P、S较高时和冶炼对P、S要求高的钢种时应用，脱磷率可达9295%，脱硫率约50%，倒出初期渣可以减轻对炉衬的侵蚀，减少白灰消耗，减少喷溅，提高脱磷硫率，。
此法关键是选择倒渣时间，若铁水含磷量高，可选择在吹炼14时倒渣此时钢水含磷量最低；若铁水含硫量高，可以在吹炼23时倒渣，此时温度高，碱度高，渣中（FeO）低，有利于硫的去除。
留渣法：
是将上一炉渣在出钢后留一部分在转炉内，由于终渣碱度高，渣温高，（FeO）含量高有助于早化渣和脱磷，可减少白灰消耗，前期倒掉酸性渣重造新渣。
适于冶炼中、高磷铁水及炉渣难化时用。
脱磷率可达95%，脱硫率约6070%。
转炉炉衬是镁碳质CaOMgO材料，转炉炉渣在形成初期能溶解CaO和MgO等氧化物，易溶解炉衬中MgO而侵蚀炉衬，在渣料中加入镁质造渣材料如镁球等可提供炉渣一定的MgO含量，抑制炉渣对炉衬的侵蚀。
实践证明终渣MgO含量控制在8-12%为宜。
炉渣碱度：
指炉渣中碱性氧化物和酸性氧化物的比值，用R表示。
通常R=CaO%/SiO2%。
碱度高低主要根据铁水成分而定，当铁水P、S量低时控制在2.83.5。
炉渣要有好的流动性和一定的粘度。
渣料加入量：
白灰加入量2.14Si%有效CaO%R1000kg/T，有效CaO%=CaO%白灰RSiO2%白灰镁球加入量约为白灰加入量的1015%，视白灰和镁球的质量而定
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