煉鋼工藝知識

1、煉鋼基本概況 一、工藝流程及主要設(shè)備:1、工藝流程：鐵水罐一混鐵爐 i 鐵水包 i 轉(zhuǎn)爐 i 鋼包一大包回轉(zhuǎn)臺中間包 結(jié)晶器 拉矯切割 冷床 11 堆垛或熱送KR LF VD2、主要工藝設(shè)備：Sbi混鐵爐五座:300噸兩座、500噸一座、 750噸一座、1300噸一座；60噸氧氣頂吹 轉(zhuǎn)爐四座、120噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐兩座；連 鑄機(jī)四機(jī)四流一臺、五機(jī)五流三臺、八機(jī) 八流兩臺。煉鋼主廠房內(nèi)有爐渣跨、加料跨、轉(zhuǎn) 爐跨、過渡跨、連鑄跨、精整跨、第二出 坯跨、另有處理轉(zhuǎn)運(yùn)鋼渣的渣跨。3、主要產(chǎn)品及規(guī)格：鋼坯斷面 mm： 130X130、150X150、 矩形坯 165X225、165X280 ；鋼坯定尺：

2、2.9-12m4、冶煉鋼種：Q195、Q215、Q235、Q345B、HPB235、 HRB335、 HRB400、 30MnSi、 45 鋼H ( hot rolled )表示熱軋、R (ribbed)表示帶肋、P (plain)表示光 圓、B (bars)表示鋼筋。熱軋帶肋鋼筋分 為 HRB335、HRB400、HRB500 三個(gè)牌號， 分別相當(dāng)于ii、m、w級鋼筋。各工序的基本任務(wù)：1=各工序的基本任務(wù)混鐵爐：主要是將高爐供應(yīng)的鐵水均勻其 成份和溫度，并負(fù)責(zé)向冶煉連續(xù)供應(yīng)鐵水; 轉(zhuǎn)爐：將鐵水、廢鋼等在一定的條件下冶 煉成鋼水；連鑄：將鋼水澆注成鋼坯； 精整：按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和用戶要求將不合格

3、 品清除；碼垛：按爐號標(biāo)識將鋼坯入庫。鋼和鐵的概念： 鋼：含碳小于2.11%的鐵碳合金。其主要 元素有 C、Si、Mn、P、So鐵：含碳大于2.11%的鐵碳合金。并含有 其它元素的可變形的鐵碳合金。煉鋼的主要任務(wù)脫碳:把轉(zhuǎn)爐熔池中碳降至所煉鋼種的 要求；去P和去S：P和S是鋼中的有害元素， 必須降低到規(guī)定的范圍內(nèi)。去除氣體和非金屬夾雜物：氣體和非金 屬夾雜物對鋼的性能有影響，必須降低 到規(guī)定的范圍之內(nèi)；:氧脫氧合金化：脫氧是把鋼中的氧降低到 所需的水平，合金化是在脫氧的同時(shí)， 根據(jù)所煉鋼種加入各種合金，使元素達(dá) 到規(guī)定范圍。調(diào)整溫度和成份。三、原料1、主原料1 ）鐵水：化學(xué)成份要求Si:0.6

4、-1.25%、SW0.070%、PW0.150%鐵水溫度N1250C，帶渣量W1%。III2）廢鋼：塊度最大邊長W 400mm，單重 300kg,度 W 200mm要求清潔、干燥不得含有泥沙、耐材、封 閉容器、爆炸物及錫、鉛等有色金屬。3 ）入爐生鐵塊化學(xué)成份要求：Si W1.25%P W0.200%S W0.100%2、輔原料：1）石灰：主要成份CaO，是煉鋼主要 造渣材料，具有脫P(yáng)、S能力，也是用量最 多的造渣材料。其質(zhì)量好壞對冶煉工藝操 作、產(chǎn)品質(zhì)量和爐襯壽命等有重要影響。 冶金石灰活性度是反映石灰質(zhì)量的重要指標(biāo)，活性度高的石灰又稱活性石灰。具有 體積密度小15-17g/cm3，氣孔率高

5、50%，活性度高N300, Ca0N90%等特點(diǎn)。2）生白云石:主要成份:CaCq我叫， 作用主要是改變爐渣成分，降低爐渣熔 點(diǎn)和粘度。增加冶煉初期MgO含量，減 輕初期渣對爐襯的侵蝕；可以減緩和推 遲石灰表面形成2CaO SiO，提高石灰熔2化速度。3）污泥球：主要成份CaO和FeO，主 要是幫助化渣和做為冷卻劑；4）改質(zhì)劑：主要成份MgO和們主要 是對終渣調(diào)質(zhì)，保證濺渣護(hù)爐需要；5）增碳劑：主要成份為游離碳，調(diào)整 鋼中碳含量達(dá)到要求。3、鐵合金料：Ill1）硅鐵：密度3.5t/m3，堆密度1.5 t/m3 ； 2）硅錳：密度6.3t/m3,堆密度3.0 t/m3； 3）錳鐵：密度7.8t/

6、m3，堆密度3.5 t/m34）硅鋇:Si 51%，Ba 26%5）鋼水凈化劑 CaO37%,SiO 14% ,C 18% ；26）釩鐵 7）氮化釩8）鈮鐵 9）碳化硅：65#, Si 44%, C 32%4、常用氣體：1）氧氣：助燃劑，要求純度N99.5%, HOV0.5%22）氮?dú)猓褐饕糜阡撍珶挕⒓恿峡?等處封閉、儀表氣源；3）煤氣：主要用于鋼包、中間包、鐵合金、混鐵爐等烘烤保溫;III四、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝：1、裝入制度：就是確定轉(zhuǎn)爐合理的裝 入量，合適的鐵水廢鋼比，確定裝入量時(shí) 必須考慮以下因素：1）爐容比；2）熔池深度；3）與 鋼包、連鑄、設(shè)備等匹配裝入制度有：定量裝入制度、定

7、深裝 入制度和分階段定量裝入制度。2、供氧制度：就是使氧氣流股最合理地供給熔池，創(chuàng)造良好的物理化學(xué)反應(yīng)條 件。供氧制度內(nèi)容包括確定合理的噴嘴結(jié)構(gòu)、供氧強(qiáng)度、供氧壓力和槍位操作。1）噴嘴類型及特點(diǎn):熔池供氧的主要設(shè)備的氧槍。氧槍由噴嘴和槍身兩部分組成，并通水冷卻，噴 嘴是由等銅鍛造后切削加工而成，槍身是 無縫鋼管、噴嘴和槍身通過焊接連接。氧 槍為小車橫移式，氧槍為 180*8、0 146*4.5、0114*5 ；喉口直徑 27mm，出口 直徑35.1mm，馬赫數(shù)2.0，夾角度12。馬赫數(shù)Ma，氣體的流速v與音速a的比值，MaV1為亞音速，Ma1為超音速。2 ）供氧強(qiáng)度是指單位時(shí)間內(nèi)每噸金屬由噴頭

8、提供的氧氣量，m3/min to3）供氧操作有兩種類型：恒壓變槍、恒槍變壓。確定合適的槍位考慮兩個(gè)因素， 有一定的沖擊面積和沖擊深度。4）過程槍位控制的原則是化好渣、不Ill噴濺、快速脫碳、熔池均勻升溫。3、造渣制度：就是要確定合適的造渣 方法，渣料的加入數(shù)量和時(shí)間，以及如何 加速成渣。1）轉(zhuǎn)爐煉鋼造渣目的是：去除P、S， 減少噴濺，保護(hù)爐襯、減少終點(diǎn)氧。2）根據(jù)鐵水成份及吹煉鋼種的要求來確定造渣方法。造渣方法有單渣操作，雙 渣操作等。留渣操作一般當(dāng)鐵水Si V 1.4%時(shí)采用單渣操 作，SiN1.4%時(shí)采用雙渣操作。我廠的留 渣操作技術(shù)，在降低石灰單耗和鋼鐵料消 耗方面取得較大進(jìn)步。3）石灰

9、加量根據(jù)鐵水Si、P含量及爐 渣堿度來確定。當(dāng)鐵水磷含量較低w回V0.3。%時(shí)，按 下式計(jì)算石灰量：石灰加入量(kg/t)=(2.14 XW )SiXRX1000/ WcaO有效hihi4、溫度制度：主要是指過程溫度控制 和終點(diǎn)溫度控制。熱量來源：鐵水物理熱、元素化學(xué)熱冷卻效應(yīng)：礦石3.4；廢鋼1；石灰 0.95-1.0 ；生鐵塊 0.6-0.7。III過程溫度控制就是確定冷卻劑加入的 數(shù)量和時(shí)間。5、終點(diǎn)控制及脫氧合金化制度1）終點(diǎn)控制主要是指終點(diǎn)溫度和成份 的控制。終點(diǎn)碳控制的方法有三種，即一 次拉碳法、增碳法和高拉補(bǔ)吹法。2 ）脫氧合金化是鋼水冶煉過程的最后 一項(xiàng)操作，也是煉好一爐鋼成敗

10、的關(guān)鍵之O常用的脫氧方法有：沉淀脫氧，擴(kuò)散 脫氧和真空脫氧等。五、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐爐襯及爐齡：1、轉(zhuǎn)爐的爐型11轉(zhuǎn)爐由爐帽、爐身和爐底三部分組成。常見的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐爐型有筒型球、 錐球型和截錐型三種，我廠轉(zhuǎn)爐爐型屬于 截錐型。2、轉(zhuǎn)爐的爐襯：通常有永久層、填充層和工作層組成3、轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐是在轉(zhuǎn)爐出完鋼后不 倒渣的條件下利用氧槍向爐內(nèi)吹入高壓氮?dú)?，用高速氮?dú)饬靼唁摓R起來懸掛于爐壁 上，使之粘上一層鋼渣，達(dá)到對爐襯的保 護(hù)和提高爐齡的目的。連鑄概況III1、連鑄：用結(jié)晶器等一系列冷卻裝置通過 強(qiáng)制冷卻，把高溫鋼水直接地、連續(xù)不斷 地澆鑄成鋼坯。2、主要工藝參數(shù):（1）拉坯速度：單位m/min，單位時(shí)

11、間 內(nèi)通過結(jié)晶器的鋼坯米數(shù)。（2）冶金長度: 指連鑄機(jī)結(jié)晶器液面至鑄坯凝固未端的長 度。最大拉速時(shí)計(jì)算的液芯長度。（3）鑄 機(jī)弧形半徑：指鑄坯外弧的曲率半徑。（4） 臺數(shù)、機(jī)數(shù)、流數(shù)：在連鑄生產(chǎn)中，凡是共用一個(gè)鋼包同時(shí)澆注一流或多流鑄坯的 一套連鑄設(shè)備，稱為一臺連鑄機(jī)。機(jī)組： 就是在一臺連鑄機(jī)具有獨(dú)立的傳動(dòng)系統(tǒng)和 工作系統(tǒng)，當(dāng)其它鑄機(jī)出事故時(shí)仍可照常 工作的一套連鑄設(shè)備稱為一個(gè)機(jī)組。流數(shù): 對于每臺連鑄機(jī)來說，同時(shí)能澆注鑄坯的 總根數(shù)叫連鑄機(jī)流數(shù)。（5）生產(chǎn)能力：指 一臺或一流連鑄機(jī)在單位時(shí)間的鑄坯產(chǎn)量，以小時(shí)產(chǎn)量或年產(chǎn)量來表示。（6）鑄 尺寸。坯斷面：指常溫下連鑄坯橫斷面的形狀和III3、連

12、鑄機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)：（與橫鑄相比）（1）提高金屬收得率（可提高8-15%）。（2）節(jié)約能源。連鑄工藝可省掉一些加熱 工序，可熱送。（3）提高鑄坯質(zhì)量。（4）有利于實(shí)現(xiàn)鋼液成型工藝的機(jī)械化和自動(dòng) 化。4、連鑄機(jī)的分類:按機(jī)型分類：a：立式連鑄機(jī)：廠房 高度大，建設(shè)投資多，操作不方便，勞動(dòng) 條件較差，而且大斷面，長定尺生產(chǎn)難度 大。b：立彎式連鑄機(jī)，設(shè)備總高度有所減少，鑄坯定尺可以不受限制。鑄坯一次性彎曲 變形量大，容易產(chǎn)生裂紋，影響鑄坯質(zhì)量。 c：弧型連鑄機(jī)：設(shè)備總高度與前兩種機(jī)型 相比，有較大的降低，斷面范圍擴(kuò)大，拉 速提高，生產(chǎn)能力有較大幅度增加。d：水平連鑄機(jī)。e：其他型式連鑄機(jī)(旋轉(zhuǎn)式、履帶

13、式連鑄機(jī)）（2）按斷面形狀分：a：方坯連鑄機(jī)b：板坯連鑄機(jī)c：坯連鑄機(jī)d：矩形坯連鑄機(jī)，寬/厚V2.5e :異型坯連鑄機(jī)煉鋼質(zhì)量的影響因素質(zhì)量是一個(gè)企業(yè)的生存之本，以下就 影響鋼質(zhì)量的因素從原料條件、轉(zhuǎn)爐冶煉 工藝、精煉工藝、連鑄工藝四個(gè)方面分析 對煉鋼質(zhì)量的影響情況及應(yīng)對措施。原料對鋼質(zhì)量的影響耐火材料對鋼質(zhì)量的影響耐火材料不是一種純物質(zhì)，冶煉過程 中，若耐火材料質(zhì)量不好，則侵蝕后部分 進(jìn)入鋼水而成為非金屬夾雜物，降低了鋼 的質(zhì)量。一般認(rèn)為：爐襯壽命低，爐襯侵蝕蝕 損嚴(yán)重，鋼水污染嚴(yán)重，鋼質(zhì)量差。廢鋼對鋼質(zhì)量的影響2.1廢鋼對鋼質(zhì)量影響廢鋼內(nèi)若混有泥沙、耐材、油污或橡 膠等雜物，會(huì)使熔池內(nèi)S

14、i。?、叫盯 P、S等雜質(zhì)增加，增加冶煉的難度， 增加熔劑等消耗，降低鋼的質(zhì)量。2.2煉鋼對廢鋼的要求(1)所煉鋼種對S、P有較高的要求，宜選用含硫、磷低等級的塊鐵。所煉鋼種對夾雜物有嚴(yán)格要求， 不得混有泥沙、油污、有色金屬、橡膠等 物。鐵水成份對鋼質(zhì)量的影響主要是硫、磷對鋼質(zhì)量的影響，硫 高時(shí)使鋼產(chǎn)生熱脆，磷高產(chǎn)生冷脆。氧氣純度對鋼質(zhì)量的影響氧氣是煉鋼主要的氧化劑，其純度要 求在99.5%以上，純度高，則其氮含量及 水分等就低，有利于鋼質(zhì)量的提高。冶煉過程對鋼質(zhì)量的影響2.1拉后吹對鋼質(zhì)量的影響III后吹：氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐吹煉過程中的脫 碳速度Vc隨著溫度的升高而逐漸加快，達(dá) 到最大Vc后又隨著

15、鋼水中碳的減少而逐 漸下降，當(dāng)碳減少至一定小的含量（約 0.07%0.10%）時(shí)，Vc已經(jīng)很小了，此時(shí) 供入的氧氣主要不是用來氧化碳而是氧化 鋼水中的鐵元素，若由于某種原因繼續(xù)供 氧，此后的吹煉稱為后吹，后吹使鋼水氧 化性過強(qiáng)，在澆注過程中因氧化反應(yīng)生成 的產(chǎn)物會(huì)有部分滯留在鋼水中，成為鋼中夾雜物，從而降低鋼的質(zhì)量，而且鋼水氧 化性強(qiáng)，降低了合金回收率，容易造成成 份出格。III2.2出鋼溫度對鋼質(zhì)量的影響IIIIII出鋼溫度過低，連鑄中間包水口結(jié)瘤， 鋼包結(jié)包底，甚至鋼包水口結(jié)瘤，整包無 法澆注，出鋼溫度過高，會(huì)使注速慢、漏 鋼，甚至于停澆。同時(shí)，會(huì)使鋼中氣體含 量增加，夾雜增加，偏析嚴(yán)重，

16、產(chǎn)生裂紋 等降低鋼質(zhì)量。2.3出鋼口對鋼質(zhì)量的影響出鋼口過大使出鋼時(shí)間縮短，往往來 不及加合金或擋渣效果差致使大量下渣， 使部分合金滯留在渣中，回收率不穩(wěn)或成 份偏析而造成號外。2.4出鋼過程下渣加合金對鋼質(zhì)量的影響 下渣后補(bǔ)加合金，一方面合金回收率 降低，且不穩(wěn)定；在出鋼已結(jié)束，無鋼流 沖擊情況下攪拌差，加入包內(nèi)合金結(jié)塊造 成鋼水偏析大，少數(shù)20MnSi鋼筋發(fā)生脆斷 即與成份偏析有關(guān)，而且合金加入渣中， 易造成回磷，影響成品合格率和內(nèi)在質(zhì)量。 2.5氧槍、爐口、煙道漏水對鋼質(zhì)量的影 響水進(jìn)入轉(zhuǎn)爐嚴(yán)重影響安全的同時(shí)，會(huì)使 鋼中氫含量升高，影響鋼的質(zhì)量。2.6吹氬精煉對鋼質(zhì)量的影響吹氬的作用(1

17、)均勻鋼水溫度和成份。III(2)吹氬形成的鋼水?dāng)嚢瑁铀倭虽撝袏A雜物的上浮速度，有利于去除夾雜。吹氬形成鋼水?dāng)嚢璐偈箽鍤馀莺蛫A 雜碰撞，氬氣泡就會(huì)吸附夾雜，使夾雜隨 氬氣泡上浮而進(jìn)入渣中。鋼水?dāng)嚢柽\(yùn)動(dòng)中夾雜也會(huì)互相碰 撞，使夾雜顆粒變大。夾雜半徑越大，上 浮速度就越快。而當(dāng)吹氬增加了夾雜物碰 撞機(jī)會(huì)時(shí)，促使夾雜物顆粒度增大，即可 增加夾雜物的上浮速度，加快夾雜物從鋼 中被排出的速度。去除氧、氫等氣體，吹氬后在鋼水 中形成的氬泡中氧、氫的含量非常少，它 們的分壓幾乎等于零，即是說氬泡相當(dāng)于 一個(gè)這些氣體的真空室，致使這些氣體不 斷的向氬泡擴(kuò)散。氬泡不斷增大，不斷吸收氧、氫，又不斷上浮，最后將這些氣體 帶出鋼水而進(jìn)入爐渣。連鑄過程對鋼質(zhì)量的影響3.1中間包對鋼質(zhì)量的影響中間包耐材質(zhì)量不佳，燒烤不達(dá)標(biāo)， 可能性引起翻包、鑄坯內(nèi)部部夾雜升級， 產(chǎn)生皮下氣泡等缺陷。III3.2注溫對鋼質(zhì)量的影響III（1）注溫過低，會(huì)在鋼包或中間包中 結(jié)瘤凍結(jié),導(dǎo)致澆注中斷,并惡化鑄坯表面