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炼钢ppt下载

素材编号:
311459
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.ppt
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yangyiner
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2018-09-14
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炼钢ppt

炼钢ppt免费下载是由PPT宝藏(www.pptbz.com)会员yangyiner上传推荐的其他PPT, 更新时间为2018-09-14,素材编号311459。

这是炼钢ppt,包括了炼钢厂简介,工业用钢的分类,炼钢的基本任务,炼钢的五大制度,主要化学反应方程式,转炉冶炼三阶段,炼钢主要原料,炼钢工艺概述,炼钢上料系统示意图等内容,欢迎点击下载。

炼钢工艺路径与生产组织
日钢厂区俯瞰图
炼钢基础知识
介 绍
工业用钢的分类:
一、按化学成分分类    按钢材的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。 1、碳素钢按含碳量多少可分为低碳钢(C%≤0.25%)、中碳钢(C%=0.25%~0.60%)和高碳钢(C%>0.6%)三类。 2、合金钢按合金元素的含量又可分为低合金钢(合金元素总量<5%)、中合金钢(合金元素总量为5~10%)和高合金钢(合金元素总量>10%)三类。  
二、按冶金质量分类    按钢中所含有害杂质硫、磷的多少,可分为普通钢(S%≤0.055%,P%≤0.045%)、优质钢(S%、P%≤0.040%)和高级优质钢(S%≤0.030%,P%≤0.035%)三类。     此外,按冶炼时脱氧程度,可将钢分为沸腾钢(脱氧不完全)、镇静钢(脱氧较完全)和半镇静钢三类。
三、按用途分类
    按钢的用途可分为结构钢、工具钢、特殊钢三大类。 1、结构钢又分为工程构件用钢和机器零件用钢两部分。工程构件用钢包括建筑工程用钢、桥梁工程用钢、船舶工程用钢、车辆工程用钢。机器用钢包括调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、渗碳和渗氮钢、耐磨钢等。这类钢一般属于低、中碳钢和低、中合金钢。 2、工具钢分为刃具钢、量具钢、模具钢。主要用于制造各种刃具、模具和量具,这类钢一般属于高碳、高合金钢。 3、特殊性能钢分为不锈钢、耐热钢等。这类钢主要用于各种特殊要求的场合,如化学工业用的不锈耐酸钢、核电站用的耐热钢等。
四、按金相组织分类
    1、按钢退火态的金相组织可分为亚共析钢、共析钢、过共析钢三种。 2、按钢正火态的金相组织可分为珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢等四种。
炼钢的基本任务:
从化学成分来看,钢和生铁都是铁碳合金,并还含有Si、Mn、P、S等元素,由于碳和其他元素含量不同,所形成的组织不同,因而性能也不一样。根据Fe—C相图,碳含量在0.0218%~2.11%之间的铁碳合金为钢;碳含量在2.11%以上的铁碳合金是生铁(根据国家标准和国际标准规定以碳含量2%为钢和铸铁的分界点);冶标规定碳含量在0.04%以下为工业纯铁。
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综上所述,炼钢的基本任务包括:脱碳、脱磷、脱硫、脱氧;去除有害气体和夹杂;提高温度;调整成分。炼钢过程通过供氧、造渣、加合金、搅拌、升温等手段完成炼钢基本任务。 氧气顶吹转炉炼钢过程,主要是降碳、升温、脱磷、脱硫以及脱氧和合金化等高温物理化学反应的过程,其工艺操作则是控制供氧、造渣、温度及加入合金材料等,以获得所要求的钢液,并浇成合格钢钢锭或铸坯。
炼钢的五大制度:
一、装入制度
     装入制度就是确定转炉合适的装入量,装入量过大,将导致吹炼过程的严重喷溅,造渣困难,延长冶炼时间,吹损增加,炉衬寿命降低;装入量过少,会导致产量下降,同时熔池变浅,控制不当时炉底受氧气流股的冲击会过早损坏,甚至使炉底烧穿,进而造成漏钢事故;
     合适的炉容比是确定装入量的关键;炉容比是指转炉新砌完后的容积V(m³)和转炉的装入量T(t)两者之间的比值,即炉容比=V/T
炼钢的五大制度:
二、供氧制度
    供氧制度就是使氧气流股最合适的供给熔池,创造良好的物理化学反应条件。因此,供氧制度包括合理的喷嘴结构、供氧强度、氧压和枪位操作四部分;
    一炼钢现使用的是四孔拉瓦尔氧枪,二炼钢使用的是五孔拉瓦尔氧枪;
   氧气流量Q:是指在单位时间t内向熔池供氧的数量V,即Q=V/t,
   供氧强度I:单位时间内每吨金属的氧耗量,即I=Q/T
   吨金属氧耗量:吹炼一吨金属多需要的氧耗量;
   供氧时间:受装入制度、吹炼钢种等影响较大,是根据经验确定的;
炼钢的五大制度:
三、造渣制度
      造渣制度就是确定合适的造渣方法、渣料的加入量和时间,以及如何加速成渣;炼钢造渣的目的就是去除磷硫、减少喷溅、保护炉衬、减少终点氧;
炼钢的五大制度:
四、温度制度
     温度制度主要是指过程温度控制和终点温度控制;
     过程温度:从温度来源看,铁水的物理热和化学热各占一半,因此转炉对铁水的温度和化学成分必须有一定的要求;
      终点温度主要根据所炼钢种的凝固温度、合适的浇注温度、以及出钢过程及等待过程的散温情况决定;
炼钢的五大制度:
五、脱氧及合金化制度。
     氧含量超标,会影响钢坯质量,降低钢的力学、电磁和抗腐蚀性能,加剧钢的“热脆”;脱氧合金化是钢冶炼过程的最后一项操作,也是炼好一炉钢的成败关键之一,如果操作不当造成废品,则前功尽弃;
主要化学反应方程式:
 1、碳的氧化按下列反应进行:
 [C]+[O]=CO (主要)
 [C]+2[O]=CO2 ([C]<0.05%时 )
 2、脱磷反应 :
磷是易氧化元素,在转炉吹炼前期发生氧化反应:
                    2[P]+5 (FeO) = (P2O5) +5Fe
然后再与渣中(CaO)反应,生成稳定化合物。
                    (P2O5)+n (CaO) = ( nCaO·P2O5)
冶炼中磷的氧化去除反应为;
             2[P]+5(FeO) + n(CaO) =  ( nCaO·P2O5) + 5Fe
式中n一般为4。炉渣中(FeO)和(CaO)越多,则越有利于磷的去除。 (80%)
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3、吹炼过程脱硫:
硫使钢材产生热脆性,脱硫反应表示如下:
    [FeS] +(CaO)=  (CaS) + (FeO)
    渣中(CaO)含量高,(FeO)含量低,有利于脱硫反应进行。但在氧气转炉炼钢中,由于熔池供氧,使炉内呈氧化气氛,故渣中(FeO)含量不低,因而使转炉的脱硫能力受到限制(40%) 。
转炉冶炼三阶段:
根据一炉钢冶炼过程炉内成分的变化情况,通常把冶炼过程分为三个阶段:
   (1)吹炼前期 吹炼初期由于铁水温度不高,S i、Mn的氧化速度比C快,开吹2~4min时,Si、Mn已基本上被氧化。同时,铁也被氧化形成FeO进入渣中,石灰逐渐熔解,使P也氧化进入炉渣中。Si、Mn、P、Fe的氧化放出大量热,使熔池迅速升温。吹炼初期炉口出现黄褐色的烟尘,随后燃烧成火焰,这是由于带出的铁尘和小铁珠在空气中燃烧而形成。开吹时,由于渣料未熔化,氧气射流直接冲击在金属液面上,产生的冲击噪声较刺耳,随着渣料熔化,炉渣乳化形成,而噪声变得温和。吹炼前期的任务是化好渣、早化渣,以利 磷和硫的去除;同时也要注意造渣,以减少炉渣对炉衬材料的侵蚀。
(2)吹炼中期 铁水中S i、Mn氧化后,熔池温度升高,炉渣也基本化好,C的氧化速度加快。此时从炉口冒出的浓烟急剧增多,火焰变大,亮度也提高;同时炉渣起泡,炉口有小渣块溅出,这标志着反应进入吹炼中期。吹炼中期是碳氧反应剧烈时期,此间供入熔池中的氧气几乎100%与碳发生反应,使脱碳速度达到最大。由于碳氧剧烈反应,使炉温升高,渣中FeO含量降低,磷和锰在渣一金间分配发生变化,产生回磷和回锰现象。但此间由于高温、低FeO、高CaO存在,使脱S反应得以大量进行。同时,由于熔池温度升高使废钢大量熔化。吹炼中期的任务是脱碳和去硫,因此应控制好供氧和底气搅拌,防止炉渣返干和喷溅的发生。
(3)吹炼后期 ,铁水中碳含量低,脱碳速度减小,从炉口排出的火焰逐渐收缩,透明度增加。这时吹入熔池中的氧气使部分铁氧化,使渣中(FeO)和钢水中[O] 含量增加。同时,温度达到出钢要求,钢水中磷、硫得以去除。吹炼后期要做好终点控制,保证温度、C、P、S含量合乎出钢要求。此外还要根据所炼钢种要求,控制好炉渣氧化性,使钢水中氧含量合适,以保证钢的质量。对于复吹转炉,则应增大底吹供气流量,以均匀成分、温度、去除夹杂。若终点控制失误,则要补加渣料和补吹。
炼钢主要原料
1.1.1.2 铁水的化学成分
氧气顶吹转炉能够将各种成分的铁水冶炼成钢,但铁水中各元素的含量适当和稳定,才能保证转炉的正常冶炼和获得良好的技术经济指标,因此力求提供成分适当并稳定的铁水。
A  硅 (Si)
硅是炼钢过程的重要发热元素之一,硅含量高,热来源增多,能够提高废钢比。有关资料认为,铁水中ωsi每增加0.1%,废钢比可提高1.3%。铁水硅含量视具体情况而定。例如美国,由于废钢资源多,所以大多数厂家使用的铁水ωsi=0.80%~1.05%。
Si氧化生成的SiO2是炉渣的主要酸性成分。因此铁水硅含量是石灰消耗量的决定因素。
目前我国的废钢资源有限,铁水中ωsi=0.50%~0.80%为宜。通常大、中型转炉用铁水硅含量可以偏下限;而对于热量不富余的小型转炉用铁水硅含量可偏上限。过高的硅含量,会给冶炼带来不良后果,主要有以下几个方面:
(1) 增加渣料消耗,渣量大。铁水中ωSi每增加0.1%,每吨铁水就需多加6kg左右的石灰。有人做过统计,若铁水ωsi=0.55%~0.65%时,渣量约占装入量的12%;如果铁水中ωsi =0.95%~1.05%时,渣量则为15%。过大的渣量容易引起喷溅,随喷溅带走热量,并加大金属损失。对去除S、P也不利。
(2) 加剧对炉衬的冲蚀。据有的厂家统计,当铁水Si>0.8%时,炉龄有下降的趋势。
(3) 降低成渣速度,并使吹损增加。初期渣中ωSiO2超过一定数值时,影响石灰的渣化,从而影响着成渣速度,也就影响着P、S的脱除,延长了冶炼时间,使铁水吹损加大,也使氧气消耗增加。
此外,对含V、Ti铁水提取钒时,为了得到高品位的钒渣,要求铁水硅含量要低些。
B  锰 (Mn)
锰是弱发热元素,铁水中锰氧化后形成的MnO能有效地促进石灰溶解,加快成渣,减少助熔剂的用量和炉衬侵蚀;减少氧枪粘钢,终点钢中余锰高,能够减少合金用量,利于提高金属收得率;锰在降低钢水硫含量和硫的危害方面起到有利作用。但是高炉冶炼含锰高的铁水时将使焦炭用量增加,生产率降低。因而目前对转炉用铁水锰含量的要求仍存在着争议,同时我国锰矿资源不多,因此对转炉用铁水的锰含量未作强行规定。实践证明铁水中Mn/Si的比值为0.8~1.00时对转炉的冶炼操作控制最为有利。当前使用较多的为低锰铁水,一般铁水中ωMn=0.20%~0.40%。
C  磷 (P)
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除的有害元素。磷在高炉中是不可去除的,因而要求进入转炉的铁水磷量尽可能稳定。铁水中磷来源于铁矿石,根据磷含量的多少铁水可以分为如下三类:
ωP<0.30%    低磷铁水;
ωP=0.30%~1.00%  中磷铁水;
ωP>1.50%    高磷铁水。
氧气顶吹转炉的脱磷效率在85%~95%,铁水中磷含量越低,转炉工艺操作越简化,并有利于提高各项技术经济指标。吹炼低磷铁水,转炉可采用单渣操作,中磷铁水则需采用双渣或双渣留渣操作;而高磷铁水就要多次造渣,或采用喷吹石灰粉工艺。如使用ωP>1.50%的铁水炼钢时,炉渣可以用作磷肥。
为了均衡转炉操作,便于自动控制,应采取炉外铁水预处理脱磷,达到精料要求。国外对铁水预处理脱磷的研究非常活跃,尤其日本比较突出,其五大钢铁公司的铁水在入转炉前都进行了脱Si、脱P、脱S的三脱处理。
另外,对少数钢种,如高磷薄板钢、易切钢、炮弹钢等,还必须配加合金元素磷,以达到钢种规格的要求。
D  硫 (S)
除了含硫易切钢(要求ωS=0.08%~0.30%)以外,绝大多数钢中硫是有害元素。转炉中硫主要来自金属料和熔剂材料等,而其中铁水的硫是主要来源。在转炉内氧化性气氛中脱硫是有限的,脱硫率只有35%~40%。
近些年来,由于低硫ωs<0.01%的优质钢需求量急剧增长,因此用于转炉炼钢的铁水要求ωs<0.020%,有的要求甚至还更低些。这种铁水很少,为此必须进行预处理,降低入炉铁水硫含量。
1.1.1.3  铁水除渣
铁水带来的高炉渣中SiO2含量较高,若随铁水进入转炉会导致石灰消耗量增多,渣量增大,喷溅加剧,损坏炉衬,降低金属收得率,损失热量等。为此铁水在入转炉之前应扒渣。铁水带渣量要求低于0.50%。
 

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