轉爐煉鋼工藝與操作-煉鋼原材料

煉鋼工藝與操作轉爐煉鋼工藝與操作-轉爐煉鋼原材料1.轉爐煉鋼原材料

金屬料：鐵水、廢鋼、合金鋼非金屬料：造渣劑（石灰、螢石、鐵礦石）、冷卻劑（廢鋼、鐵礦石、氧化鐵）、增碳劑和燃料（焦炭、石墨籽、煤塊、重油）氧化劑：氧氣、鐵礦石、氧化鐵皮1.轉爐煉鋼原材料

1、鐵水

鐵水是轉爐煉鋼的主要原材料，一般占裝入量的70%-100%。是轉爐煉鋼的主要熱源。（1）鐵水的溫度鐵水溫度的高低是帶入轉爐物理熱多少的標志，鐵水物理熱占轉爐熱收入的50%。因此，鐵水的溫度不能過低，否則熱量不足，影響熔池的升溫速度和元素氧化過程，也影響化渣和去除雜質，還容易導致噴濺。我國規(guī)定，入爐鐵水溫度應大于1250℃，以利于迅速成渣，減少噴濺。1.1金屬料1.轉爐煉鋼原材料

（2）鐵水的化學成分A硅（Si）

硅是轉爐煉鋼過程的重要發(fā)熱元素之一，鐵水含硅量高，轉爐熱量來源增多，能夠提高廢鋼比。有人根據(jù)熱平衡計算，認為ωSi每增加0.10%，廢鋼比可增加0.13%。

但鐵水含硅過高，則將增大渣量，引起噴濺，使石灰耗量增加。同時，由于渣中SiO2的增加，加劇了對爐襯的浸蝕作用，使爐齡下降，還將使高爐焦比增加。

鐵水含硅量也不宜過低，這不僅會因此少用廢鋼，而且不易成渣。渣量小，對去除硫、磷也不利，所以，為了快速成渣，并能保持適當渣量，要求鐵水有適當?shù)暮枇?。目前我國的廢鋼資源有限，鐵水中ωSi=0.50%～0.80%為宜。通常大、中型轉爐用鐵水硅含量可以偏下限；而對于熱量不富余的小型轉爐用鐵水硅含量可以偏上限。1.轉爐煉鋼原材料

B錳（Mn）

錳是弱發(fā)熱元素，鐵水中錳氧化后形成的MnO能有效地促進石灰溶解，加快成渣，減少助溶劑的用量和爐襯浸蝕；減少氧槍粘鋼，終點鋼中余錳高，能夠減少合金用量，利于提高金屬收得率；錳在降低鋼水硫含量和硫的危害方面起有利作用。但是高爐冶煉含錳高的鐵水時將使焦碳用量增加，生產率降低。因而目前對轉爐用鐵水錳含量的要求仍存在著爭議，同時我國錳礦資源不多，因此對轉爐用鐵水的錳含量未作強行規(guī)定。實踐證明鐵水中Mn/Si的比值為0.8～1.00時對轉爐的冶煉操作控制最為有利。當前使用較多的為低錳鐵水，一般鐵水中ωMn=0.50%～0.80%。1.轉爐煉鋼原材料

C磷（P）

磷是強發(fā)熱元素，磷會使鋼產生“冷脆”現(xiàn)象，通常是冶煉過程要去除的有害元素。磷在高爐中是不可去除的，因而要求進入轉爐的鐵水磷量盡可能穩(wěn)定。鐵水中磷來源于鐵礦石，根據(jù)磷含量的多少可以分為如下三類：

ωp<0.30%低磷鐵水；ωp=0.30%～1.00%中磷鐵水；ωp>1.50%高磷鐵水。轉爐的脫磷效率在85%～95%，鐵水中磷含量越低，轉爐工藝操作越簡化，并有利于提高各項技術經濟指標。D硫（S）

除了含硫易切鋼（以外），絕大多數(shù)鋼中硫是有害元素。轉爐中硫主要來自金屬料和溶劑材料，而其中鐵水的硫是主要來源。在轉爐內氧化性氣氛中脫硫是有限的，脫硫率只有35%～40%。為此必須進行預處理，降低入爐鐵水硫含量。1.轉爐煉鋼原材料2、廢鋼

廢鋼是轉爐煉鋼的主要原料之一，冷卻效果穩(wěn)定的冷卻劑。通常占裝入量的30%以下。適當?shù)卦黾訌U鋼比，可以降低轉爐鋼消耗和成本。

廢鋼按來源可分類如下：

返回料（廢鋼錠、軋鋼切頭等）

本廠廢鋼回收料（加工廢料、報廢設備等）廢鋼加工工業(yè)的廢料（機械、汽車等行業(yè)的廢鋼等）

外購廢鋼鋼鐵制品報廢件（船舶、車輛、機械設備等）1.轉爐煉鋼用原材料

轉爐煉鋼對廢鋼的要求

1)廢鋼的外形尺寸和塊度應保證能從爐口順利加入轉爐。廢鋼的長度應小于轉爐口直徑的1/2，廢鋼單重一般不應超過300kg。國標要求廢鋼的長度不大于1000mm，最大單件重量不大于800kg。2）廢鋼中不得混有鐵合金嚴禁混入銅、鋅、鉛、錫等有色金屬和橡膠，不得混有封閉器皿、爆炸物和易燃易爆品以及有毒物品。廢鋼的硫、磷含量均不大于0.050%。

3）廢鋼應清潔干燥不得混有泥沙，水泥，耐火材料，油物等。4）不同性質的廢鋼分類存放非合金鋼、低合金鋼廢鋼可混放在一起，不得混有合金廢鋼和生鐵。合金廢鋼要單獨存放，以免造成冶煉困難，產生熔煉廢品或造成貴重合金元素的浪費。1.轉爐煉鋼原材料3、鐵合金

常用的鐵合金種類：簡單合金：Fe-Mn，F(xiàn)e-Si，F(xiàn)e-Cr，F(xiàn)e-V等復合脫氧劑：Ca-Si合金，Al-Mn-Si合金，Mn-Si合金等純金屬：Mn、Ti、Ni、Al。1.轉爐煉鋼原材料

1、造渣劑

（1）石灰石灰的主要成分CaO，是煉鋼主要造渣材料，作用：脫P、脫S，也是用量最多的造渣材料。其質量好壞對冶煉工藝操作，產品質量和爐襯壽命有著重要影響。特別是轉爐冶煉時間短，要在很短的時間內造渣去除磷硫，保證各種鋼的質量，因而對石灰質量要求更高，對石灰質量的要求：有效CaO含量高；硫含量低；殘余CO2少；活性度高。石灰的活性：是指石灰同其它物質發(fā)生反應的能力。1.2非金屬料1.轉爐煉鋼原材料

1、造渣劑

（1）石灰石灰的主要成分CaO，是煉鋼主要造渣材料，作用：脫P、脫S，也是用量最多的造渣材料。其質量好壞對冶煉工藝操作，產品質量和爐襯壽命有著重要影響。特別是轉爐冶煉時間短，要在很短的時間內造渣去除磷硫，保證各種鋼的質量，因而對石灰質量要求更高，

對石灰質量的要求：

有效CaO含量高；硫含量低；殘余CO2少；活性度高。石灰的活性：是指石灰同其它物質發(fā)生反應的能力。

石灰通常由石灰石在豎窯或回磚窯內用煤、焦碳、油、煤氣煅燒而成。

1.2非金屬料1.轉爐煉鋼原材料

石灰石在煅燒過程中的分解反應為：CaCO3→CaO+CO2↑377×4184J/kg

CaCO3的分解溫度為880～910℃。石灰石的煅燒溫度高于其分解溫度越多，石灰石分解越快，生產率越高。

煅燒溫度過低，石灰塊核心部分的CaCO3來不及分解，而使生燒率增大。

因此，煅燒溫度應控制在1050～1150℃的范圍。（2）螢石

螢石是煉鋼中普遍應用的熔劑，其主要成分是CaF2。純CaF2的熔點在1418℃，螢石中還含有其他雜質，因此熔點還要低些。造渣加入螢石還能使CaO的熔點顯著降低，因而可以加速石灰的溶解，螢石的助熔作用是在很短的時間內能夠改善爐渣的流動性。轉爐煉鋼要求快速化渣，螢石則成為必備材料。但過多的螢石用量，會產生嚴重的泡沫渣，導致噴濺，同時加劇爐襯的損壞，并污染環(huán)境。

1.轉爐煉鋼原材料

轉爐煉鋼用螢石的ωCaF2>85%，ωSiO2＜5.0%，ωS＜0.10%，塊度5～40mm,并要干燥清潔。

近年來，由于螢石供應不足和價格貴，尋求其它代用品的研究十分活躍。我國許多轉爐鋼廠使用鐵釩土和氧化鐵皮代替螢石，但助熔速度比螢石慢。（3）生白云石

生白云石即天然白云石，主要成分是CaMg(CO3)2。焙燒后為熟白云石，其主要成分CaO與MgO。應用白云石代替部分石灰造渣技術，其目的是保持渣中有一定的MgO含量。以減輕初期酸性渣對爐襯的浸蝕，提高爐襯壽命，實踐證明效果很好。生白云石也是濺渣護爐的調渣劑。（4）合成造渣材料

合成造渣劑是將石灰和溶劑預先在爐外制成的低熔點造渣材料，然后用于爐內造渣。即把爐內的石灰塊造渣過程部分地，甚至全部移到爐外進行。顯然，這是一種提高成渣速度，改善冶煉效果的有效措施。

1.轉爐煉鋼原材料

作為合成造渣劑中溶劑的物質有：氧化鐵、氧化錳、螢石等。高堿度燒結礦或球團礦也可做合成造渣劑使用，它的化學成分和物理性能穩(wěn)定，造渣效果良好。2、增碳劑

在冶煉過程中，由于配料或裝料不當以及脫碳過量等原因，有時造成鋼中碳含量沒有達到預期的要求，這時要向鋼液中增碳。常用的增碳劑有增碳生鐵、電極粉、石油焦粉、木炭粉和焦炭粉。轉爐冶煉中，高碳鋼種時，使用含雜質很少的石油焦作為增碳劑。3、冷卻劑

通常，轉爐煉鋼過程熱量有富余，因而根據(jù)熱平衡計算加入一定數(shù)量的冷卻劑，以準確地命中終點溫度。轉爐用冷卻劑有廢鋼、生鐵塊、鐵礦石、氧化鐵皮、球團礦、球團礦、石灰石和白云石等，其中主要為廢鋼、石灰石、白云石。1.轉爐煉鋼原材料（1）廢鋼

氧氣轉爐煉鋼因熱量有富裕，可加入多達30%的廢鋼，作為調整吹煉溫度的冷卻劑。采用廢鋼冷卻，可降低鋼鐵料、造渣材料和氧氣的消耗，而且比用鐵礦石冷卻的效果穩(wěn)定、噴濺少。同時，因廢鋼價格較生鐵低，多用廢鋼可降低鋼的成本。（2）生鐵塊

生鐵塊與廢鋼相比，冷卻效應低，還必須配加一定量石灰，渣量大，同樣占用冶煉時間，過程調節(jié)不便。（3）鐵礦石和氧化鐵皮

鐵礦石與球團礦的冷卻效應高，加入時不占用冶煉時間，調節(jié)方便，還可以降低鋼鐵料消耗。鐵礦石還能起到氧化作用。

1.轉爐煉鋼原材料氧化鐵皮來自軋鋼車間副產品，其含鐵量高ωFe>90%，其他雜質含量不大于3.0%，使用前烘烤干燥，去除油污。氧化鐵皮細小體輕，因而容易浮在渣中，增加渣中氧化鐵的含量，有利于化渣，因此氧化鐵皮不僅能起到冷卻劑的作用，而且能起到助熔劑的作用。（4）其他冷卻劑

石灰石、生白云石也可作冷卻劑使用，其分解熔化均能吸收熱量，同時還能有脫P、S的能力。當廢鋼與鐵礦石供應不足時，可用少量的石灰石和生白云石作為補充冷卻劑。1.轉爐煉鋼原材料

1、氧氣

氧氣是轉爐煉鋼的主要氧化劑，其純度達到或超過99.5%，氧氣壓力要穩(wěn)定，并脫除水分2、氧化鐵

氧化鐵亦稱鐵磷，是鋼坯加熱，軋制和連鑄過程中產生的氧化殼層，鐵量約占70%-75%。氧化鐵皮還有助于化渣和冷卻作用，使用時應加熱烘烤，保持干燥。3、鐵礦石鐵礦石中鐵的氧化物存在形式是Fe2O3、Fe3O4和FeO其氧含量分別是30.06%，27.64%和22.28%。1.3氧化劑1.轉爐煉鋼原材料

1、轉爐用鐵水的供應用

鐵水是轉爐煉鋼車間的主要原料。按所供鐵水來源的不同可分為化鐵爐鐵水和高爐鐵水兩種。由于化鐵爐需二次化鐵，能耗與熔損較大，己被國家明令淘汰，因此在新建煉鋼車間時不采用。高爐向轉爐供應鐵水的方式：有混鐵爐、混鐵車、鐵水罐車等方式。(1)鐵水罐車供應鐵水

高爐鐵水用鐵水罐車運進轉爐車間，轉爐需要鐵水時，將鐵水倒入轉爐車間的鐵水包，稱量后用鐵水吊車兌入轉爐。其工藝流程為：高爐→鐵水罐車→鐵水包→稱量→轉爐

鐵水罐車供應鐵水的特點是設備簡單，投資少。但是鐵水在運輸及待裝過程中熱損失嚴重，用同一罐鐵水煉幾爐鋼時，前后爐次的鐵水溫度波動較大，不利于操作，而且粘罐現(xiàn)象也較嚴重；我國采用這種供鐵方式的主要是小型轉爐煉鋼車間。1.4轉爐用原材料的供應1.轉爐煉鋼原材料

(2)混鐵爐供應鐵水

采用混鐵爐供應鐵水時，用鐵水吊車將鐵水兌入混鐵爐。當轉爐需要鐵水時，從混鐵爐將鐵水倒入轉爐車間的鐵水包內，經稱量后用鐵水吊車兌入轉爐。其工藝流程為：高爐→鐵水罐車→混鐵爐→鐵水包→稱量→兌入轉爐由于混鐵爐具有貯存鐵水、混勻鐵水成分和溫度的作用，故這種供鐵方式，鐵水成分和溫度都比較均勻，特別是對調節(jié)高爐與轉爐之間均衡的供應鐵水有利。1.轉爐煉鋼原材料

(3)混鐵車（魚雷罐車）供應鐵水

混鐵車又稱混鐵爐型鐵水罐車或魚雷罐車，由鐵路機車牽引，兼?zhèn)溥\送和貯存鐵水的兩種作用。其工藝流程為：高爐→混鐵車→鐵水包→稱量→轉爐采用混鐵車供應鐵水的主要特點是：設備和廠房的基建投資以及生產費用比混鐵爐低。鐵水在運輸過程中的熱損失少，并能較好地適應大容量轉爐的要求，還有利于進行鐵水預處理(預脫磷、硫和硅)。但是，混鐵車的容量受鐵路軌距和彎道曲率半徑的限制不宜太大，因此，儲存和混勻鐵水的作用不如混鐵爐。對于容量大于100t的轉爐應優(yōu)先采用混鐵車。1.轉爐煉鋼原材料

混鐵車1.轉爐煉鋼原材料

2、轉爐用廢鋼的供應

廢鋼的供應有兩種布置方式：（1）在原料跨的一端設廢鋼工段，廢鋼由火車或汽車運入，用電磁盤吊車裝入廢鋼料斗，稱量后待用；（2）當加入轉爐的廢鋼量大時，在原料跨一端的外側另建廢鋼間（一般垂直于原料跨），在廢鋼間內加工處理后的廢鋼裝入料斗稱量后，由地面或高架臺車送進原料跨待用。1.轉爐煉鋼原材料

向轉爐加入廢鋼的方式有兩種：(1)直接用橋式吊車吊運廢鋼槽倒入轉爐這種方法是用普通吊車的主鉤利副鉤吊起廢鋼料槽，靠主、副鉤的聯(lián)合動作把廢鋼加入轉爐。這種方式的平臺結構和設備都比較簡單，廢鋼吊車與兌鐵水吊車可以共用，但一次只能吊起一槽廢鋼，并且廢鋼吊車與兌鐵水吊車之間的干擾較大。目前多數(shù)企業(yè)均采用此方法加廢鋼。(2)用廢鋼加料車裝入廢鋼

這種方法是在爐前平臺上專設一條加料線，使加料車可以在爐前平臺上來回運動。廢鋼料槽用吊車事先吊放到廢鋼加料車上，然后將廢鋼加料車開到轉爐前并傾動轉爐，廢鋼加料車將廢調料槽舉起，把廢鋼加入轉爐內。這種方式廢鋼的裝入速度較快，并可以避免裝廢鋼與兌鐵水吊車之間的干擾，但平臺結構復雜。1.轉爐煉鋼原材料3、轉爐用鐵合金的供應

鐵合金的供應系統(tǒng)一般由煉鋼廠鐵合金料間、鐵合金料倉及稱量和輸送、向鋼包加料設備等部分組成。鐵合金在鐵合金料間(或倉庫)內加工成合格塊度后，應按其品種和牌號分類存放，還應保存好其出廠化驗單。貯存面積主要取決于鐵合金的日消耗量、堆積密度及貯存天數(shù)。1.轉爐煉鋼原材料

4、轉爐用散裝料的供應

散狀材料是指煉鋼過程中使用的造渣材料、補爐材料和冷卻劑等，如石灰、螢石、白云石、鐵礦石、氧化鐵皮、焦炭等。氧氣轉爐所用散狀材料供應的特點是種類多、批量小、批數(shù)多。供料要求迅速、準確、連續(xù)、及時、設備可靠。

供應系統(tǒng)包括車間外和車間內兩部分。通過火本或汽車將各種材料運至主廠房外的原料間（或原料場)內，分別卸入料倉中。然后再按需要通過運料提升設施將各種散狀料由料倉送往主廠房內的供料系統(tǒng)設備中。

散狀材料供應系統(tǒng)一般由貯存、運送、稱量和向轉爐加料等幾個環(huán)節(jié)組成。整個系統(tǒng)由一些存放料倉、運輸機械、稱量設備和向轉爐加料設備組成。1.轉爐煉鋼原材料

一個全膠帶上料系統(tǒng)，其作業(yè)流程如下：地下(或地面)料倉→固定膠帶運輸機→轉運漏斗→可逆式膠帶運輸機→高位料倉→分散稱量漏斗→電磁振動給料器→匯集膠帶運輸機→匯集料斗→轉爐這種上料系統(tǒng)的特點是運輸能力大，上料速度快而且可靠，能夠進行連續(xù)作業(yè)，有利于自動化，但它的占地面積大，投資多，上料和配料時有粉塵外逸現(xiàn)象。1.轉爐煉鋼原材料

全膠帶上料系統(tǒng)1—固定膠帶運輸機2—可逆式膠帶運輸機3—匯集膠帶運輸機4—匯集料斗5—煙罩6—高位料倉7—稱量