煉鋼第一講(1)概述

1、1煉鋼第一講：概論煉鋼第一講：概論2煉鋼實景圖煉鋼實景圖煉鋼的發(fā)展過程煉鋼的發(fā)展過程I現(xiàn)代鋼鐵生現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)工業(yè)流程產(chǎn)工業(yè)流程II中國鋼鐵工業(yè)發(fā)展中國鋼鐵工業(yè)發(fā)展狀況及發(fā)展趨勢狀況及發(fā)展趨勢III概論概論概論概論坩堝法坩堝法貝塞麥法貝塞麥法馬丁爐法馬丁爐法托馬斯法托馬斯法。LD法法底吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼法底吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼法轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉法轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉法全氧側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法全氧側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法174018561865187819521967197819724煉鋼的發(fā)展過程煉鋼的發(fā)展過程5最早出現(xiàn)的最早出現(xiàn)的煉鋼方法是煉鋼方法是17401740年出現(xiàn)年出現(xiàn)的的坩堝法坩堝法 煉鋼方法煉鋼方法煉鋼的發(fā)展過程煉

2、鋼的發(fā)展過程它是將生鐵和廢鐵裝入由石墨和粘土制成的坩堝內(nèi)，用火焰加熱熔化爐料，之后將熔化的爐料澆成鋼錠。此法幾乎無雜質(zhì)元素的氧化反應(yīng)。定義：坩堝法坩堝法坩堝法是人類歷史上第一種生產(chǎn)液態(tài)鋼的方法。C+FeO=CO+Fe 反應(yīng)原理：可除去鋼中氧；夾雜物也能從液態(tài)鋼中上浮去除，所以優(yōu)于當時的各種金屬材料。成本高，產(chǎn)量低。坩堝法坩堝法優(yōu)點：缺點：81856年年英國人英國人亨利亨利貝塞麥貝塞麥發(fā)明了酸性發(fā)明了酸性空氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法，也稱為空氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法，也稱為貝塞麥法貝塞麥法。貝塞麥煉鋼法主要內(nèi)容主要內(nèi)容1歷史背景2原理與工藝流程3技術(shù)與設(shè)備4煉鋼方法比較貝塞麥煉鋼法歷史背景歷史背景貝塞麥：19世紀

3、英國科學(xué)家，先后完成了玻璃制造和鍍銀及包裝、鐵路機車和機廂以及蔗糖制造和提純等方面的系列發(fā)明。貝塞麥煉鋼法歷史背景歷史背景他最大的成就是發(fā)明了轉(zhuǎn)爐煉鋼，又稱為貝塞麥煉鋼法（酸性底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法），并因此于1856年取得專利。1860年，貝塞麥的可動式（可傾斜式）轉(zhuǎn)爐在舍費爾德他自己的煉鋼廠里首次投入運行，并獲得了專利權(quán)。貝塞麥煉鋼法歷史背景歷史背景1855年英國人貝塞麥試驗成功將空氣吹入鐵水以煉成液態(tài)鋼的方法，并由同一時期的英國人馬希特、美國人凱利將其完善。從1870年到1908年的30年間，貝塞麥法成為世界上的主要煉鋼方法。12在19世紀中葉，歐洲資本主義工業(yè)蓬勃發(fā)展，當時已有的普德林法和坩堝

4、法等古代煉鋼方法已無法滿足社會對鋼日益增長的需要。貝塞麥煉鋼法主要內(nèi)容主要內(nèi)容1歷史背景2原理與工藝流程3技術(shù)與設(shè)備4煉鋼方法比較貝塞麥煉鋼法原理與工藝流程原理與工藝流程將空氣由酸性爐襯的轉(zhuǎn)爐爐底吹入鐵水以氧化其中的雜質(zhì)元素并發(fā)生大量的熱，借以煉成鋼水。它巧妙地利用鼓風的動力學(xué)作用使金屬、爐渣和空氣處于高度乳化的彌散狀態(tài)，冶金反應(yīng)得以高速進行的原理。14原理：貝塞麥煉鋼法原理與工藝流程原理與工藝流程Phase 1Phase 2Phase 3上爐出鋼、倒渣，檢查爐襯和傾動設(shè)備，并進行修補。傾爐，加廢鋼、兌鐵水，搖正爐體（垂直位置）降槍開吹，同時加入第一批渣料35min后加入第二批渣料繼續(xù)吹煉出鋼

5、，（加入合金)進行脫氧合金化倒爐、測溫、取樣，并確定補吹時間和出鋼貝塞麥煉鋼法原理與工藝流程（續(xù)）原理與工藝流程（續(xù)）貝塞麥煉鋼法主要內(nèi)容主要內(nèi)容1歷史背景2原理與工藝流程3技術(shù)與設(shè)備4煉鋼方法比較貝塞麥煉鋼法技術(shù)與設(shè)備技術(shù)與設(shè)備鐵成分要求，貝塞麥法不能去磷、硫，故要求生鐵中磷、硫含量低于成品鋼。如正常吹煉時，鐵水中各元素成分為：Si 0.80%1.40%；Mn 0.60%0.90%；P0.07%；鐵水溫度要求：鐵水溫度在12501350即可獲得平穩(wěn)吹煉。18技術(shù)要求：貝塞麥煉鋼法技術(shù)與設(shè)備技術(shù)與設(shè)備貝塞麥法最大的技術(shù)特點在于其吹煉方法，當溫度、成分正常時，吹煉操作可分三步：硅、錳氧化期；碳氧

6、化期；冒煙期，主要是鐵的氧化。19技術(shù)特點：第一次解決了用鐵水直接冶煉鋼水的難題，從而使煉鋼的 質(zhì)量得到提高。具有不需燃料；極高的生產(chǎn)率； 低的成本。優(yōu)點：此法要求鐵水的硅含量大于0.8%；不能脫硫；貝塞麥發(fā)明的轉(zhuǎn)爐是酸性轉(zhuǎn)爐，在酸性轉(zhuǎn)爐環(huán)境中， 磷很難被氧化除掉。缺點：貝塞麥煉鋼法技術(shù)與設(shè)備技術(shù)與設(shè)備貝塞麥轉(zhuǎn)爐由爐帽、爐身和爐底構(gòu)成，整個爐體在支承架上，可以轉(zhuǎn)動；爐身為圓筒形，上接截錐形爐帽，爐口有偏口和正口兩種；爐底有風嘴與下部風箱連接，空氣由此送入爐內(nèi)；爐底可拆卸以便修理更換；爐子內(nèi)部砌以硅磚或以石英砂打結(jié)而成。貝塞麥煉鋼法主要內(nèi)容主要內(nèi)容1歷史背景2原理與工藝流程3技術(shù)與設(shè)備4煉鋼方法

7、比較貝塞麥煉鋼法煉鋼方法比較煉鋼方法比較從最原始的煉鋼方法到現(xiàn)在先進的煉鋼技術(shù)，鋼鐵工業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了一個漫長的過程。如在貝塞麥法之前主要應(yīng)用的煉鋼方法就有普德林法及坩堝煉鋼法，在貝塞麥法之后又興起了平爐煉鋼法。貝塞麥煉鋼法煉鋼方法比較煉鋼方法比較普德林法：普德林法：爐的構(gòu)造和平爐相近，只是沒有下部的蓄熱室。燃料燃燒后形成的長火焰送入爐內(nèi)，靠爐頂?shù)姆瓷渥饔眉訜嵘F，爐底用鐵的氧化物砌筑，由于火焰中的過剩氧和爐底中大量的氧使生鐵中的碳和磷經(jīng)氧化去除。坩堝煉鋼法：坩堝煉鋼法：在石墨黏土坩堝中熔化金屬料成為鋼水的方法。他將滲碳鐵料切成小塊置于封閉的黏土坩堝中，在坩堝外面加熱，鐵料繼續(xù)吸收石墨中的碳而熔

8、化成為高碳鋼水，澆鑄成小錠后鍛打成所需的形狀。平爐煉鋼法：平爐煉鋼法：用平爐以煤氣或重油為燃料，在燃燒火焰直接加熱的狀態(tài)下，將生鐵和廢鋼等原料熔化并精煉成鋼液的煉鋼方法。貝塞麥煉鋼法煉鋼方法比較煉鋼方法比較項目原理優(yōu)點缺點普德林法靠爐頂?shù)姆瓷渥饔眉訜嵘F磷經(jīng)氧化可以脫除到很低勞動條件惡劣和熟鐵品質(zhì)差坩堝法石墨黏土坩堝中熔化金屬料成為鋼水鋼中氧可以去除，各種夾雜物也能從液態(tài)鋼中上浮去除生產(chǎn)量極小，成本高貝塞麥法空氣由酸性爐襯的轉(zhuǎn)爐爐底吹入以氧化雜質(zhì)極高的生產(chǎn)率和低的成本，鋼質(zhì)量優(yōu)越無法去除生鐵中的磷、硫；原料來源受到限制平爐煉鋼法用燃燒火焰加熱，將生鐵和廢鋼等原料熔化并精煉成鋼液有效的去除磷、硫

9、；提高產(chǎn)量冶煉時間長；燃料耗損大；基建投資和生產(chǎn)費很高。2618651865年德國人馬丁利用蓄熱室原理發(fā)明了以鐵水、年德國人馬丁利用蓄熱室原理發(fā)明了以鐵水、廢鋼為原料的酸性平爐煉鋼法，即馬丁爐法。廢鋼為原料的酸性平爐煉鋼法，即馬丁爐法。18801880年出現(xiàn)了第一座堿性平爐。年出現(xiàn)了第一座堿性平爐。馬丁爐法優(yōu)點：成本低、爐容大，鋼水質(zhì)量優(yōu)于轉(zhuǎn)爐，同時原料的 適應(yīng)性強。 缺點：設(shè)備復(fù)雜、龐大；燃料消耗大（煤氣和重油）；冶 煉時間長、生產(chǎn)效率低（10小時左右，才出一次鋼）。 馬丁爐法281878年英國人托馬斯發(fā)明了年英國人托馬斯發(fā)明了堿性爐堿性爐襯襯的底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法，即托馬斯法的底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法，即

10、托馬斯法。托馬斯法又稱堿性貝塞麥法 優(yōu)點：用堿性爐渣解決了脫磷和脫硫的問題被應(yīng)用于 平爐和氧氣轉(zhuǎn)爐。缺點：爐子壽命底，鋼水中氮的含量高，品質(zhì)差。 301952年年奧地利的林茨城奧地利的林茨城(Linz)和多納維和多納維茲城茲城(Donawitz)先后建成了先后建成了30噸的氧氣噸的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐車間并投入生產(chǎn)，所以此法也頂吹轉(zhuǎn)爐車間并投入生產(chǎn)，所以此法也稱為稱為LD法法。3119651965年加拿大液化氣公司研制成年加拿大液化氣公司研制成雙層管氧氣噴雙層管氧氣噴嘴嘴，19671967年西德馬克西米利安鋼鐵公司引進此年西德馬克西米利安鋼鐵公司引進此技術(shù)并成功開發(fā)了技術(shù)并成功開發(fā)了底吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼法底

11、吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼法，321978-19791978-1979年成功開發(fā)了年成功開發(fā)了轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉工藝吹煉工藝，即從轉(zhuǎn)爐上方供給氧氣（，即從轉(zhuǎn)爐上方供給氧氣（頂吹氧），從轉(zhuǎn)爐底部供給惰性氣體頂吹氧），從轉(zhuǎn)爐底部供給惰性氣體或氧氣?；蜓鯕狻?3LD- Q- BOP35我國首先在我國首先在1972-1972-19731973年在沈陽第一煉年在沈陽第一煉鋼廠成功開發(fā)了鋼廠成功開發(fā)了全氧全氧側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝。并在唐鋼等企業(yè)推廣并在唐鋼等企業(yè)推廣應(yīng)用應(yīng)用。 36 1899年出現(xiàn)了完全依靠廢鋼為原料的電弧年出現(xiàn)了完全依靠廢鋼為原料的電弧爐煉鋼法爐煉鋼法(EAF)，解決了充分利用廢

12、鋼煉鋼，解決了充分利用廢鋼煉鋼的問題，此煉鋼法自問世以來，一直在不斷的問題，此煉鋼法自問世以來，一直在不斷發(fā)展，是當前主要的煉鋼法之一，由電爐冶發(fā)展，是當前主要的煉鋼法之一，由電爐冶煉的鋼目前占世界總的鋼的產(chǎn)量的煉的鋼目前占世界總的鋼的產(chǎn)量的30-40%。37經(jīng)濟起飛和加速階段穩(wěn)定發(fā)展階段成熟發(fā)展階段人均鋼消費量近似直線增長人均鋼消費量增長速度開始逐漸減慢增長速度繼續(xù)減慢甚至出現(xiàn)負增長1遠古至13世紀末，稱作海綿鐵。 213世紀末至19世紀中葉，得到熔融狀態(tài)的生鐵。 319世紀中期至今天，以生鐵為原料，在高溫下精煉成鋼。海綿鐵海綿鐵液態(tài)生鐵液態(tài)生鐵鋼鐵分為鋼鐵分為二步冶煉法二步冶煉法 38煉鋼

13、的發(fā)展過程煉鋼的發(fā)展過程I現(xiàn)代鋼鐵生現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)工業(yè)流程產(chǎn)工業(yè)流程II中國鋼鐵工業(yè)發(fā)中國鋼鐵工業(yè)發(fā)展狀況及發(fā)展趨勢展狀況及發(fā)展趨勢III概論概論39現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)工藝現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)工藝-長流程長流程原料原料液態(tài)液態(tài)鐵水鐵水鋼材鋼材高爐冶煉高爐冶煉轉(zhuǎn)爐吹煉轉(zhuǎn)爐吹煉鋼水鋼水連鑄連鑄軋制軋制鐵水預(yù)鐵水預(yù)處理處理42煉鋼的發(fā)展過程煉鋼的發(fā)展過程I現(xiàn)代鋼鐵生現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)工業(yè)流程產(chǎn)工業(yè)流程II中國鋼鐵工業(yè)發(fā)中國鋼鐵工業(yè)發(fā)展狀況及發(fā)展趨勢展狀況及發(fā)展趨勢III概論概論43近幾年中國年產(chǎn)鋼量鋼產(chǎn)量達到鋼產(chǎn)量達到3.5億億t 20022003鋼產(chǎn)量首次突破鋼產(chǎn)量首次突破2億億t，達到，達到2.234億億t 2004

14、鋼產(chǎn)量達到鋼產(chǎn)量達到2.74億億t 2005年產(chǎn)鋼量為年產(chǎn)鋼量為1.82億億t20032006粗鋼產(chǎn)量達到粗鋼產(chǎn)量達到4.188億億t 45新中國成立后，特別是改革開放以來，我國的鋼鐵事業(yè)得到迅速發(fā)展，1980年鋼產(chǎn)量達到3712萬噸，1990年達到6500萬噸，1996年首次突破1億噸大關(guān)，成為世界第一產(chǎn)鋼大國，2005年產(chǎn)量達到3.4億噸，占世界產(chǎn)量的1/3。我國粗鋼產(chǎn)量的變化情況我國粗鋼產(chǎn)量的變化情況46中國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略 重在增加高附加值的產(chǎn)品，重在增加高附加值的產(chǎn)品，提高質(zhì)量提高質(zhì)量 重在提高產(chǎn)業(yè)集中度重在提高產(chǎn)業(yè)集中度 重在降低消耗重在降低消耗 三個重在三個重在鋼鐵大國向鋼鐵強鋼鐵大國向鋼鐵強國的的根本轉(zhuǎn)變國的的根本轉(zhuǎn)變?nèi)齻€重在，一個根本轉(zhuǎn)變?nèi)齻€重在，一個根本轉(zhuǎn)變47 鋼鐵工業(yè)發(fā)展的高效化、連續(xù)化、自動化。鋼鐵工業(yè)發(fā)展的高效化、連