常見鋼種冶煉

會(huì)計(jì)學(xué)1常見鋼種冶煉

硅鋼的冶煉不銹鋼的冶煉低合金鋼的冶煉低碳鋼中、高碳鋼7-1氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐鋼種的冶煉第1頁/共35頁CompanyLogo7-1-1-1硅鋼分類和硅鋼片性能

用途分類1234性能要求鋼號(hào)7-1硅鋼的冶煉第2頁/共35頁根據(jù)需要，可以按生產(chǎn)方式、化學(xué)成分、結(jié)晶織構(gòu)和用途等對(duì)硅鋼片進(jìn)行分類；按化學(xué)成分有低硅（含Sil～1.5％左右）、中硅（含Si2～2.5％左右）和高硅（含Si3.0％以上）硅鋼片；按軋制工藝分有熱軋和冷軋硅鋼片；按結(jié)晶織構(gòu)分有熱軋的非織構(gòu)硅鋼片，冷軋低織構(gòu)、高斯織構(gòu)（單取向織構(gòu)）和立方織構(gòu)（雙取向織構(gòu)）硅鋼片等。用途

硅鋼主要用于制造軟磁材料硅鋼片，是發(fā)展電力、電訊、自動(dòng)控制和儀表制造等工業(yè)的主要金屬材料。硅鋼分類第3頁/共35頁

鋼號(hào)化學(xué)成分，%備注CSiMnPS30噸轉(zhuǎn)爐D21D21P≤0.080.082.00～2.802.00～2.800.20～0.400.20～0.40≤0.040.06～0.12≤0.030.03廠控成分P可達(dá)0.15%；廠控成分50噸轉(zhuǎn)爐D11、D12D21D22、(D23、D24)D24D31D41≤0.100.090.090.080.081.50～2.002.00～2.802.10～2.803.00～3.903.90～4.500.30～0.500.30～0.500.30～0.50≤0.25≤0.20≤0.080.080.080.030.03≤0.030.030.0250.0200.020廠控成分廠控成分廠控成分Al0.05～0.12%；廠控成分Al0.05～0.12%；廠控成分；厚0.5D42D43D44≤0.074.30～4.70≤0.15≤0.025≤0.015Al0.05～0.12%；廠控成分；厚0.35表7－1按化學(xué)成分命名的常用硅鋼鋼號(hào)第4頁/共35頁

A性能的要求

(1)磁感強(qiáng)度要大

(2)鐵損要低(3)要具有一定的塑性和良好的沖剪加工性能性能要求B影響因素（1）化學(xué)成分—硅、碳、磷、鋁、硫、錳；（2）鋼中氣體；（3）非金屬夾雜。

第5頁/共35頁(1)創(chuàng)造良好的冶煉條件嚴(yán)格保證入爐原材料質(zhì)量，選用優(yōu)質(zhì)原材料。對(duì)于鐵水，冶煉低硅鋼時(shí)要求含硫量≤0.050％，高硅鋼≯0.030％。提高氧氣純度，減少水分含量，以減少帶入鋼中的氫、氮含量。(2)根據(jù)鐵水中Si、P、S含量選擇好造渣制度(3)控制供氧操作要用比一般鋼種稍高的過程槍位促進(jìn)化渣并使熔池良好的活躍沸騰，以加強(qiáng)脫氣和排除夾雜。(4)控制吹煉過程溫度和終點(diǎn)溫度(5)控制好終點(diǎn)和出鋼操作(6)所用脫氧劑和鐵合金、鋼水包都要嚴(yán)格進(jìn)行烘烤。7.1.1.2

硅鋼冶煉第6頁/共35頁7-1-2不銹鋼冶煉分類和耐蝕性選擇性氧化和脫碳保鉻

不銹鋼的冶煉第7頁/共35頁7-1-2-1不銹鋼的分類和耐蝕性

根據(jù)金相組織，不銹鋼可以分為以下三類：鐵素體不銹鋼奧氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼強(qiáng)化的馬氏體不銹鋼、時(shí)效硬化的不銹鋼σ相強(qiáng)化的不銹鋼等常見不銹鋼的化學(xué)成分見表7—2。

分類第8頁/共35頁化學(xué)腐蝕指金屬與周圍介質(zhì)直接產(chǎn)生的，沒有電流的化學(xué)作用，作用的產(chǎn)物沉積在金屬的表面上

耐蝕性

電化學(xué)腐蝕

指金屬形成具有陽極和陰極并伴隨有電子流動(dòng)的微電池作用而引起的腐蝕具有更大的危害性。

第9頁/共35頁鉻：決定不銹鋼耐蝕性的主要合金元素是鉻，鋼中含鉻量越高，耐蝕性能越好。；鉻還能夠提高鐵的電極電位，使其由負(fù)值變?yōu)檎?。電極電位躍變式提高，耐腐蝕性顯著提高；鉻也是縮小（乃至封閉）γ區(qū)擴(kuò)大α區(qū)的元素，促進(jìn)鋼的組織均一化。因此不銹鋼中的含鉻量應(yīng)至少為12.5％，原子百分?jǐn)?shù)（重量百分?jǐn)?shù)）為11.7％鎳、硅、鋁、鈦、鈮、銅、鉬等元素：也都具有不同程度改善耐蝕性的作用，因此也是冶煉不銹鋼常用的合金元素。

碳：在不銹鋼中具有雙重作用，它可以提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但同時(shí)也降低鋼的耐蝕性。所以，不銹鋼的含碳量一般都很低。

影響耐蝕性的因素第10頁/共35頁選擇性氧化

在吹煉初期較低溫度下，鉻對(duì)氧的親合力比碳對(duì)氧的親合力大鉻在硅、錳氧化后即進(jìn)行氧化。7-1-2-2

脫碳保鉻隨著溫度升高，則碳比鉻優(yōu)先得到氧化。在冶煉不銹鋼時(shí)，為了保鉻，避免鉻氧化進(jìn)入爐渣，希望碳比鉻優(yōu)先氧化。

7-1-2-2碳、鉻的選擇性氧化和吹煉時(shí)脫碳保鉻第11頁/共35頁

碳、鉻選擇氧化的轉(zhuǎn)化溫度

[Cr]+2CO=2[C]+2[C]+1/2（Cr3O4）(7-1)(7-2)

由式(7-2)可見：溫度和壓力對(duì)金屬中C和Cr的平衡濃度都存在影響。欲降低鋼中含碳量，可以通過減小PCO和提高溫度兩種途徑來實(shí)現(xiàn)。

第12頁/共35頁圖7—1不同溫度和Pco下碳與鉻的平衡關(guān)系

從式7—1、7—2和圖7—1可以看出，在不銹鋼脫碳過程中，pCO的影響比溫度影響更大。對(duì)鉻在鋼一渣間分配的研究表明，爐渣堿度和氧化鐵含量、對(duì)鉻的分配比有重要影響。鉻在鋼一渣間的分配比隨爐渣堿度和爐渣氧化性下降而下降第13頁/共35頁

方法（1）單純用頂吹轉(zhuǎn)爐的方法（2）用熔化爐配合轉(zhuǎn)爐的方法（3）用中間包配合的轉(zhuǎn)爐氧化還原法。（4）頂吹轉(zhuǎn)爐真空脫氧(VODK法)法（5）頂吹轉(zhuǎn)爐一真空處理雙聯(lián)法，例如LD-VOD法（6）頂吹轉(zhuǎn)爐一雙液循環(huán)真空吹氧（RHOB）法（7）頂吹轉(zhuǎn)爐一電爐雙聯(lián)法。（8）底吹氧氣轉(zhuǎn)爐法（9）頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐法等。

冶煉特點(diǎn)

（1）它是一種低碳高鉻鋼，在冶煉過程中需要去碳保鉻，成分中雜質(zhì)P、S的限制也很嚴(yán)；（2）它是一種高合金鋼，合金元素的含量至少在5％以上，需要在冶煉和出鋼過程中加入鋼水中。吹煉前期要搞好造渣制度，強(qiáng)化脫磷、硫操作，盡快使鋼中P、S降到規(guī)格要求含量以下。在吹煉前期結(jié)束后，要除凈爐渣，避免后期回磷。除凈前期渣后，要加強(qiáng)供氧操作

7-1-2-3不銹鋼的冶煉第14頁/共35頁7-1-3低合金鋼的冶煉低合金鋼的分類講授內(nèi)容

低合金鋼的冶煉

第15頁/共35頁7-1-3-1低合金鋼的分類按合金元素

按金相組織

按特點(diǎn)和用途

低合金鋼分類第16頁/共35頁分類BA

強(qiáng)度鋼（亦稱結(jié)構(gòu)鋼）

專用鋼

耐腐蝕鋼

鋼筋

ECD

低溫用鋼A按特點(diǎn)和用途分類G耐磨鋼

F

鋼軌鋼H氧氣瓶、焊條、地下鐵道接觸軌、自行車鏈條用鋼等

第17頁/共35頁按主體合金元素的不同可分為：錳系錳一釩系、錳一鈮系、錳一鈦系硅系硅一鈦系、硅一鈮系、硅一釩系釩系含鋁鋼系含磷鋼系多元鋼系等B按合金元素分類第18頁/共35頁貝氏體型馬氏體型目前大多數(shù)普通低合金鋼都屬于這種類型，其中珠光體的含量隨鋼中含碳量的增加而增多。

當(dāng)鋼中加入一定含量的Mo、B等合金元素時(shí)能得到貝氏體組織，如14MnMoVBRe等

鐵素體十珠光體型

C按金相組織分類

目前大多數(shù)普通低合金鋼都屬于這種類型，其中珠光體的含量隨鋼中含碳量的增加而增多。

第19頁/共35頁

低合金鋼中的合金元素，對(duì)鋼中相變和鋼的組織、結(jié)構(gòu)都起重要影響，從而使鋼具有各種需要的性能。以鐵秦體一珠光體型鋼的合金化為例絕大多數(shù)合金元素，如P、Si、Mn、Cr、Cu和Ni等，都可固溶于鐵素體中，使其晶格產(chǎn)生歪扭，并改變（多為增加）原子間的結(jié)合力；絕大多數(shù)合金元素，如Mn、Cr、Mo、W、Ni、Cu和Si等，在一般加熱條件下比較容易溶于奧氏體，增加其穩(wěn)定性和過冷能力，從而使珠光體的彌散度增大，其組織的百分?jǐn)?shù)增加，同時(shí)也使鐵素體晶粒得到細(xì)化；絕大多數(shù)合金元素，使鐵碳狀態(tài)圖上共析成分點(diǎn)左移，從而使鋼的強(qiáng)度增加；

Ti、V、Mo及少量A1能形成穩(wěn)定的碳化物和氮化物，減少奧氏體晶粒長大傾向，因而能細(xì)化晶粒；Ti、V、Al等與氮有很大的親合力；可形成彌散的化合物；產(chǎn)生彌散硬化作用。低合金鋼中的合金元素作用

第20頁/共35頁

化學(xué)成分控制

化學(xué)成分是影響鋼的性能的主要因素，為了保證低合金鋼性能，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基礎(chǔ)上，必須對(duì)成分進(jìn)行嚴(yán)格控制和適宜調(diào)整?；瘜W(xué)成分變化對(duì)鋼的性能特別敏感。如25MnSi鋼、16Mn鋼等通常采用縮小成分控制范圍，適當(dāng)控制化學(xué)成分的作法嚴(yán)格控制化學(xué)成分的結(jié)果，既促進(jìn)了操作水平提高，合金收得率波動(dòng)范圍縮小，煉鋼成本下降，也使鋼材性能相對(duì)穩(wěn)定

冶煉工藝控制

（1）創(chuàng)造良好的爐體條件，盡量不在新爐前10爐和補(bǔ)爐后第一爐冶煉；（2）低合金鋼質(zhì)量要求比較嚴(yán)格，（3）采用拉碳法控制終點(diǎn)，避免后吹，以降低鋼中含氧量，提高合金和金屬收得率，（4）加強(qiáng)脫氧操作，以生產(chǎn)16Mn鋼為例，（5）維護(hù)好出鋼口，加強(qiáng)出鋼操作，出鋼時(shí)盡量少下渣并防止渣鋼混出，必須防止回磷，出鋼后應(yīng)向鋼包中加石灰稠化爐渣。

7.1.3.2低合金鋼的冶煉第21頁/共35頁低碳鋼（C＜0.25％）：普碳鋼、焊條鋼，硅鋼、工業(yè)純鐵、子彈鋼等低碳優(yōu)質(zhì)鋼。

操作注意事項(xiàng)(1)鐵水的含硫量不能大于0.05%。(2)可一次拉碳控制吹煉終點(diǎn)，但為了有效的去除磷硫和控制熔池溫度，在吹煉低碳優(yōu)質(zhì)鋼時(shí)，多采用高控補(bǔ)吹工藝。(3)注意爐渣控制，早化渣、化好渣、全程化透渣。(4)終點(diǎn)溫度應(yīng)根據(jù)冶煉鋼種，合金種類和用量，澆注方法及是否進(jìn)行爐外處理等來確定。(5)為了加強(qiáng)熔池?cái)嚢?，可適當(dāng)降低頂吹槍位或增加氧壓。復(fù)吹時(shí)可適當(dāng)增加底部供氣壓力。(6)脫氧一般在盛鋼桶內(nèi)進(jìn)行，合金應(yīng)經(jīng)過烘烤。出鋼到1／3時(shí)開始加入合金，出鋼到3／4時(shí)加完，嚴(yán)禁先加合金后出鋼。(7)出鋼后最好采用吹A(chǔ)r處理。

7-1-4低碳鋼第22頁/共35頁含碳量為0.25％～0.60％的鋼稱為中碳鋼，把含碳量大于0.6％的鋼稱為高碳鋼。中、高碳鋼都是優(yōu)質(zhì)鋼和合金鋼。(1)高拉碳法。根據(jù)爐口火焰和噴出火花的外觀形狀，參考供氧時(shí)間及氧氣消耗量，對(duì)熔池含碳量作出判斷，按高出所煉鋼種的含碳量規(guī)格中限一定范圍用副槍取樣測(cè)溫或停吹取樣測(cè)溫，根據(jù)鋼中的含碳量和這一含碳量范圍的脫碳速度確定繼續(xù)吹煉時(shí)間或補(bǔ)吹時(shí)間。(2)增碳法。高拉碳法冶煉中、高碳鋼，終點(diǎn)控制雖比較理想，但很難爐爐命中，這樣就延長了冶煉時(shí)間，影響爐襯壽命，由于熔池含碳量高，對(duì)脫磷不利。因此很多廠用爐后增碳法代替高拉碳法冶煉中、高碳鋼。7-1-5中、高碳鋼第23頁/共35頁CompanyLogo硅鋼的冶煉

1不銹鋼的冶煉

2低合金鋼的冶煉

3低碳鋼

4中、高碳鋼

5

小結(jié)第24頁/共35頁7-2復(fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉45鋼鐵水條件工藝技術(shù)

鋼水的質(zhì)量分析冶煉效果第25頁/共35頁7-2-1鐵水條件

某廠80t復(fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉45鋼，冶煉周期為33min，吹煉前10min吹氮?dú)猓?0min后自動(dòng)切換為氬氣，底吹氣體流量為30～80m3/h。

采用復(fù)吹轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)45鋼過程中所采取的冶煉工藝及相關(guān)技術(shù)措施，生產(chǎn)實(shí)踐表明，這些工藝技術(shù)能夠適應(yīng)復(fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉45鋼的生產(chǎn)需要。

w/%

溫度/℃CSiMnPS

≥12503.80~4.500.35～0.500.20～0.35≤0.12≤0.035表7－5冶煉45鋼采用的鐵水第26頁/共35頁采用雙渣－留渣法進(jìn)行操作“軟吹”，過程槍位與頂吹轉(zhuǎn)爐相比上調(diào)，基本與頂吹轉(zhuǎn)爐的脫磷率相當(dāng)

供氧造渣底部供氣終點(diǎn)控制前期造渣7-2-2復(fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉45鋼的工藝技術(shù)吹入氣體的降溫效應(yīng)，以及均勻溫度、成分的作用均促進(jìn)前期脫磷的效果當(dāng)供氧時(shí)間達(dá)到13min左右時(shí)進(jìn)行第一次倒?fàn)t，出鋼終了前加擋渣球第27頁/共35頁采用雙渣－留渣法進(jìn)行操作，由于轉(zhuǎn)爐在濺渣過程中底吹惰性氣體的冷卻作用，爐渣冷凝速度要比頂吹轉(zhuǎn)爐快，濺渣操作之后留下的爐渣較稠，在下一爐次冶煉初期熔化速度減緩。底部氣體攪拌熔池，冶煉過程渣中（FeO）含量低于頂吹轉(zhuǎn)爐，造成爐渣成泡、乳化時(shí)間相對(duì)滯后，圖7－2為頂吹與頂?shù)讖?fù)合吹煉鋼過程中爐渣（FeO）的變化情況，7-2-2-1前期造渣

第28頁/共35頁供氧流量控渣在16500～17000m3/h，出口壓力為0.75～0.80MPa，相對(duì)于冶煉普碳鋼時(shí)下調(diào)1000m3/h.這樣起到一定程度上的“軟吹”作用。過程槍位與頂吹轉(zhuǎn)爐相比，上調(diào)200mm，并視爐內(nèi)反應(yīng)成渣情形，將槍位在±100mm范圍內(nèi)調(diào)整，強(qiáng)化高槍位化渣效果倒完前期渣之后。加入500～800kg輕燒白云石，同時(shí)加入余下所需石灰，控制分批、均衡加入，避免爐渣狀況劇烈變化。

7-2-2-2供氧流量、槍位控制及過程造渣第29頁/共35頁7-2-2-3底部供氣調(diào)整

煉鋼過程中底部供氣增強(qiáng)了對(duì)熔池的攪拌，使鋼渣反應(yīng)界面增加，良好的動(dòng)力學(xué)條件和熱力學(xué)條件—即吹入氣體的降溫效應(yīng)，以及均勻溫度、成分的作用均促進(jìn)前期脫磷的效果。生產(chǎn)45鋼時(shí)，控制底吹氣體的壓力在0.30MPa