第2章 煉鋼用原材料

1、1 第二章第二章 煉鋼用原材料煉鋼用原材料 原材料是煉鋼的物質(zhì)基礎(chǔ)，它的質(zhì)量和供應(yīng)條件對(duì)煉鋼 生產(chǎn)的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都有重要影響。 質(zhì)量要求； 1.化學(xué)成分和物理性能符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)； 2.化學(xué)成分和物理性能保持相對(duì)穩(wěn)定。 隨著市場對(duì)鋼品種、質(zhì)量要求的提高，目前普遍對(duì)入爐入爐 原料進(jìn)行預(yù)處理（精料原料進(jìn)行預(yù)處理（精料），進(jìn)一步提高煉鋼生產(chǎn)的各 項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。是節(jié)能、減排首要措施。 (鋼鐵冶金特點(diǎn):原料適應(yīng)設(shè)備) 2 煉煉 鋼鋼 用用 原原 材材 料料 金屬料金屬料：生鐵、廢鋼、廢鋼代用品及鐵生鐵、廢鋼、廢鋼代用品及鐵 合金；合金； 非金屬料非金屬料：造渣料、氧化劑、增碳劑、造渣料、氧化劑、增碳劑

2、、 冷卻劑等冷卻劑等； 氣體氣體：氧氣、氮?dú)?、氬氣、及二氧化碳氧氣、氮?dú)狻鍤?、及二氧化?等。等。 耐火材料耐火材料(不講) 3 第一節(jié)第一節(jié) 金屬料金屬料 一一. 生生 鐵鐵： 主要主要 指鐵指鐵 水水 是是轉(zhuǎn)爐煉鋼的基礎(chǔ)原料，轉(zhuǎn)爐煉鋼的基礎(chǔ)原料，一般占入爐量一般占入爐量 的的70100%。 電爐煉鋼電爐煉鋼 50%。 鐵水的鐵水的物理熱物理熱和和化學(xué)熱化學(xué)熱是轉(zhuǎn)爐煉鋼的是轉(zhuǎn)爐煉鋼的 基本熱源基本熱源，因此對(duì)鐵水的成分成分和溫度溫度 都有一定的要求。 4 金屬料 （1）鐵水溫度）鐵水溫度(T) 溫度是鐵水帶入爐轉(zhuǎn)爐內(nèi)物理熱多少的標(biāo)志。 一般要求：鐵水入爐溫度應(yīng)在12501350 T0.45

3、0.85 0.851.2 5 錳 0.30 0.300.50 0.50 磷 0.15 0.150.25 0.250.4 0 硫 0.02 0.020.0 3 0.030.05 0.050.0 7 7 金屬料 碳碳： 一般在4.04.5%之間，是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要發(fā)熱元素。 硅硅： 硅是鐵水中主要發(fā)熱元素之一，生成的SiO2是渣中的 主要酸性成分，是決定爐渣堿度和石灰消耗量的關(guān) 鍵因素。 通常，轉(zhuǎn)爐鐵水硅含量在0.30.8%為宜。 錳錳 ： 錳是鋼中的有益元素，鐵水錳含量高對(duì)煉鋼有好處。 我國鐵水錳含量不高，通常在0.5%左右。 8 金屬料 磷磷： 磷Fe2P是大多數(shù)鋼種中的有害元素，因此鐵水中的磷

4、 Fe2P越低越好。鐵水中的磷含量主要取決于礦石條 件，目前由于各種爐外脫磷工藝技術(shù)的開發(fā)，使得 入爐鐵水的含磷量大大降低。 硫硫： 硫在大多數(shù)鋼種中FeS是有害元素。在轉(zhuǎn)爐氧化性氣 氛下，脫硫率不高。因此，轉(zhuǎn)爐希望鐵水硫含量越 低越好。 近年來，隨著轉(zhuǎn)爐鋼品種及質(zhì)量的提高鐵水爐外脫硫 工藝已成為重要的手段。電爐的還原性氣氛則有利 于脫硫。 9 金屬料 各元素的反應(yīng)熱： C+1/2O2=CO H= -11639 kJ/kg C+O2=CO2 H= -34834 kJ/kg Si+ O2=(SiO2) H= -29202 kJ/kg Mn+ 1/2O2=(MnO) H= -6594kJ/kg 2

5、P+5/2 O2=(P2O5) H= -18980kJ/kg 爐渣脫S反應(yīng)是弱吸熱。 15%的S氣化 10 金屬料 二二. 廢廢 鋼鋼 電爐煉鋼的主要金屬料，部分用于轉(zhuǎn)爐 煉鋼。 是效果比較好的的冷卻劑，其質(zhì)量 直接影響著煉鋼的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 11 廢鋼按來源可分類如下： （1）普通廢鋼）普通廢鋼 來源較廣，成分和規(guī)格較復(fù)雜，質(zhì)量差異大。 主要包括： a種加工工業(yè)廢料（機(jī)械、造船、汽車等行業(yè)廢鋼、 車屑等）； b鋼鐵制品報(bào)廢件（船舶、車輛、機(jī)械設(shè)備，土建 和民用建材等） c生活用品廢鋼。 （2）返回廢鋼）返回廢鋼 質(zhì)量較好，形狀較規(guī)則，大都能直接入爐冶煉。 主要包括： 廢鋼錠、坯、軋鋼切頭

6、、切尾及廢鑄件等。 12 金屬料 為了合理使用廢鋼并保證冶煉工藝順行，對(duì)廢鋼 有如下要求：如下要求： a.廢鋼要有明確的化學(xué)成分，不同性質(zhì)的廢鋼應(yīng) 分類存放。 廢鋼中有用的合金元素應(yīng)盡可能在冶煉過程中回收 利用，對(duì)有害元素要限制在一定范圍內(nèi)。 如：磷、硫應(yīng)小于磷、硫應(yīng)小于0.06%； 不得混有銅、鋅、鉛、錫、銻、砷等有色金屬不得混有銅、鋅、鉛、錫、銻、砷等有色金屬。 13 金屬料 b入爐前要仔細(xì)檢查，嚴(yán)禁混入封閉器皿，爆炸物品和 毒品，以保證安全生產(chǎn)。 c應(yīng)清潔干燥、少銹，應(yīng)盡量避免帶入泥土砂石、油污、 耐火材料和爐渣等雜質(zhì)。 d廢鋼應(yīng)具有合適的外形尺寸和單重。輕薄料應(yīng)打包或 壓塊后使用，重廢

7、鋼應(yīng)加工、切割，以便順利裝料 并保證熔化期快速熔化。 為縮短冶煉周期，節(jié)能降耗，目前廢鋼預(yù)熱措施已被 廣泛采用。 14 15 金屬料 三. 廢廢 鋼鋼 代代 用用 品品 用于電爐煉鋼用于電爐煉鋼 主要有下列三類主要有下列三類 （1）直接還原鐵）直接還原鐵（DRI_Direct Reduction Iron） （2）碳化鐵）碳化鐵（Fe3C） （3）脫碳粒鐵）脫碳粒鐵 16 金屬料 DRI 指鐵礦石在低于熔化溫度下還原得到的海綿狀金屬, 還原劑有煤基煤基和氣基氣基兩類. 根據(jù)工藝不同有三種產(chǎn)品：海綿鐵海綿鐵、金屬化球團(tuán)金屬化球團(tuán)及 熱壓塊鐵熱壓塊鐵。 DRI是擁有廉價(jià)天然氣和煤的發(fā)展中國家的重要

8、電 爐原料，也是發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)高附加值的純凈鋼的必 備品。 17 金屬料 碳化鐵（碳化鐵（Fe3C） 鐵礦粉回轉(zhuǎn)爐預(yù)熱至700 流化床通入還 原性氣體H2、CH4還原得到： 3Fe2O3 + 5H2 + 2CH4 = 2Fe3C + 9H2O 脫碳粒鐵脫碳粒鐵 高爐鐵水經(jīng)高壓水淬火直徑為34mm的?；?鐵回轉(zhuǎn)窯加熱至1000 通入氧化性氣體脫碳 （含碳量在0.23.0%范圍內(nèi)任意可調(diào)，出爐溫度為 800 )。 18 金屬料 四四. 鐵鐵 合合 金金 為了使鋼具有所需的力學(xué)性能、物理性能 和化學(xué)性能，必須向鋼液中加入合金材 料以滿足鋼的化學(xué)成分和質(zhì)量要求。 在鋼的脫氧和合金化過程中廣泛使用多種 鐵

9、合金和脫氧劑。 19 金屬料 種類： 1).鐵合金鐵合金錳鐵、硅鐵、鉻鐵、鎢鐵、 鉬鐵、鈦鐵、釩鐵、硼鐵等； 2).合金合金硅錳、硅鈣、硅鋁鋇等； 3).純金屬純金屬鋁、錳、鉻、鎳等； 4).化合物化合物稀土化合物等。 20 對(duì)鐵合金材料的要求： （1）合金元素的含量要高，以減少熔化時(shí)的熱量 消耗； （2）有確切和穩(wěn)定的化學(xué)成分，入爐塊度、粒度 合適，以便控制鋼的成分和合金的收得率； （3）合金中含非金屬夾雜和有害雜質(zhì)磷、硫及氣 體要少； （4）、對(duì)熔點(diǎn)較低和易氧化的合金，可在低溫下 烘烤（800 ）并保證足夠的烘烤時(shí) 間。 21 第二節(jié) 非金屬料 一一. 石石 灰灰 石灰煉鋼的主要造渣材料。

10、 它具有很強(qiáng)的脫磷、脫硫能力，不損害爐襯。 石灰的化學(xué)成分、質(zhì)量及物理性能直接影響著 煉鋼工藝的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 非噴粉用石灰應(yīng)具有合適的快度，一般以 540mm為宜。 燒減燒減即石灰中殘余CO2量應(yīng)控制在合適的范圍 內(nèi)，一般要求石灰燒減量為：2.53.0%。 22 非金屬料 石灰的活性度石灰的活性度：是指石灰同其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的能力， 用石灰的溶解速度來表示。 石灰在高溫爐渣中的熔解能力稱為熱活性熱活性。 目前還沒有能力測(cè)定其熱活性，用石灰的水活性水活性近似 反映石灰在爐渣中的熔解速度。 石灰的活性度用鹽酸滴定法測(cè)， 即：CaO+H2O= Ca(OH)2 反應(yīng)進(jìn)行時(shí)要放出熱量和形成堿性溶液

11、，測(cè)量此 反應(yīng)的放熱量和中和其溶液所消耗的鹽酸量（HCl） ， 來表示石灰的活性。 鹽酸消耗量300ml才屬于優(yōu)質(zhì)石灰。 23 因轉(zhuǎn)爐煉鋼周期短，必須采用活性石灰。我國的活 性石灰標(biāo)準(zhǔn)為： CaO +MgO 90%；SiO24%；S0.05%； CO22%；活性度 300ml(10min)。 石灰是由石灰石煅燒生成的，其反應(yīng)為： CaCO3 CaO+CO2 在大氣中，CaCO3的分解溫度Tf為：880910。 石灰石的煅燒溫度Td應(yīng)控制在10501150 的范圍 內(nèi)為宜。 24 非金屬料 根據(jù)石灰的煅燒條件，一般把煅燒溫度過高或煅燒時(shí) 間過長說獲得的晶粒粗大、氣孔率低或體積密度大 的石灰稱為硬

12、燒石灰硬燒石灰； *將煅燒溫度在1100左右獲得的晶粒細(xì)小、氣孔率高 或體積密度小的石灰稱為軟燒石灰軟燒石灰。（成分、活性 度） 一般軟燒石灰即為活性石灰軟燒石灰即為活性石灰。 介于兩者性質(zhì)之間的叫中燒石灰中燒石灰。 25 表2-1 不同煅燒度石灰的物理性質(zhì) 類 別軟燒石灰中燒石灰硬燒石灰 密度,g/cm31.51.81.82.22.2 比表面,cm2/g178001970 0 32005800400980 氣孔率,%46553446310110310110 26 二二. 螢螢 石石 螢石螢石又叫氟石，主要成分是CaF2，有黃、綠黑、 玫瑰等多種原色的晶體，熔點(diǎn)約為930 。 在煉鋼過程中，螢

13、石作為助溶劑使用，它可與石 灰生成低熔點(diǎn)共晶物質(zhì)，降低石灰熔點(diǎn)。 但螢石分解后的氟離子有強(qiáng)腐蝕性，對(duì)爐襯和設(shè) 備有侵蝕作用，應(yīng)限量使用。 煉鋼用螢石成分范圍如下： CaF2：7585%, SiO2：520%, CaO3%， S96%的石油焦,有一定粒度要求)。 32 電極是電爐煉鋼的導(dǎo)體。 電極的作用：將電流導(dǎo)入爐內(nèi)， 并與爐料之間產(chǎn)生電弧，將電能轉(zhuǎn)化為熱能。 電極工作時(shí)要受到高溫、爐氣氧化及塌料撞擊等作用，這就要 求電極能在冶煉的惡劣條件下正常工作。 對(duì)電極物理性能的要求對(duì)電極物理性能的要求： （1）導(dǎo)電性能良好，電流密度大，電阻系數(shù)小，以減少電能損 失。 （2）電極的導(dǎo)熱系數(shù)大，熱膨脹系數(shù)

14、小，彈性模量小，以提高 電極耐急冷急熱的性能。 （3）體積密度大，氣孔率小，抗氧化性好，在空氣中開始強(qiáng)烈 氧化的溫度就有所提高。 （4）在高溫下有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度。 （5）幾何形狀規(guī)整，以保證電極和電極夾頭之間接觸良好。 六、煉鋼用電極煉鋼用電極 33 第三節(jié) 煉鋼用氣體 一一. 氧氧 氣氣 氧氣氧氣是煉鋼過程中主要的氧化劑（電爐煉鋼用 部分礦石），它可使鋼液迅速升溫，加速雜 質(zhì)的氧化速度和脫碳速度。一般要求含氧量 達(dá)99.5%以上。 工業(yè)用氧是通過制氧機(jī)把空氣中的氧氣分離、 提純來實(shí)現(xiàn)的。 煉鋼用氧是由廠內(nèi)附設(shè)的制氧車間供給，用管 道輸送到爐前。 要求氧壓穩(wěn)定，滿足吹煉要求的最低壓力，并 且安全可靠。 34 煉鋼用氣體 二二. 氮?dú)獾獨(dú)?和和 氬氣氬氣 氮?dú)獾獨(dú)夂蜌?/p>