轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝與操作-煉鋼原材料

煉鋼工藝與操作轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝與操作-轉(zhuǎn)爐煉鋼原材料1.轉(zhuǎn)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(zhuǎn)爐煉鋼原材料

1、鐵水

鐵水是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要原材料，一般占裝入量的70%-100%。是轉(zhuǎn)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(zhuǎn)爐物理熱多少的標(biāo)志，鐵水物理熱占轉(zhuǎn)爐熱收入的50%。因此，鐵水的溫度不能過(guò)低，否則熱量不足，影響熔池的升溫速度和元素氧化過(guò)程，也影響化渣和去除雜質(zhì)，還容易導(dǎo)致噴濺。我國(guó)規(guī)定，入爐鐵水溫度應(yīng)大于1250℃，以利于迅速成渣，減少噴濺。1.1金屬料1.轉(zhuǎn)爐煉鋼原材料

（2）鐵水的化學(xué)成分A硅（Si）

硅是轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程的重要發(fā)熱元素之一，鐵水含硅量高，轉(zhuǎn)爐熱量來(lái)源增多，能夠提高廢鋼比。有人根據(jù)熱平衡計(jì)算，認(rèn)為ωSi每增加0.10%，廢鋼比可增加0.13%。

但鐵水含硅過(guò)高，則將增大渣量，引起噴濺，使石灰耗量增加。同時(shí)，由于渣中SiO2的增加，加劇了對(duì)爐襯的浸蝕作用，使?fàn)t齡下降，還將使高爐焦比增加。

鐵水含硅量也不宜過(guò)低，這不僅會(huì)因此少用廢鋼，而且不易成渣。渣量小，對(duì)去除硫、磷也不利，所以，為了快速成渣，并能保持適當(dāng)渣量，要求鐵水有適當(dāng)?shù)暮枇俊Ｄ壳拔覈?guó)的廢鋼資源有限，鐵水中ωSi=0.50%～0.80%為宜。通常大、中型轉(zhuǎn)爐用鐵水硅含量可以偏下限；而對(duì)于熱量不富余的小型轉(zhuǎn)爐用鐵水硅含量可以偏上限。1.轉(zhuǎn)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(jìn)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(diǎn)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(shí)將使焦碳用量增加，生產(chǎn)率降低。因而目前對(duì)轉(zhuǎn)爐用鐵水錳含量的要求仍存在著爭(zhēng)議，同時(shí)我國(guó)錳礦資源不多，因此對(duì)轉(zhuǎn)爐用鐵水的錳含量未作強(qiáng)行規(guī)定。實(shí)踐證明鐵水中Mn/Si的比值為0.8～1.00時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)爐的冶煉操作控制最為有利。當(dāng)前使用較多的為低錳鐵水，一般鐵水中ωMn=0.50%～0.80%。1.轉(zhuǎn)爐煉鋼原材料

C磷（P）

磷是強(qiáng)發(fā)熱元素，磷會(huì)使鋼產(chǎn)生“冷脆”現(xiàn)象，通常是冶煉過(guò)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(jìn)入轉(zhuǎn)爐的鐵水磷量盡可能穩(wěn)定。鐵水中磷來(lái)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(zhuǎn)爐的脫磷效率在85%～95%，鐵水中磷含量越低，轉(zhuǎn)爐工藝操作越簡(jiǎn)化，并有利于提高各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。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(zhuǎn)爐中硫主要來(lái)自金屬料和溶劑材料，而其中鐵水的硫是主要來(lái)源。在轉(zhuǎn)爐內(nèi)氧化性氣氛中脫硫是有限的，脫硫率只有35%～40%。為此必須進(jìn)行預(yù)處理，降低入爐鐵水硫含量。1.轉(zhuǎn)爐煉鋼原材料2、廢鋼

廢鋼是轉(zhuǎn)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(dāng)?shù)卦黾訌U鋼比，可以降低轉(zhuǎn)爐鋼消耗和成本。

廢鋼按來(lái)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(bào)廢設(shè)備等）廢鋼加工工業(yè)的廢料（機(jī)械、汽車等行業(yè)的廢鋼等）

外購(gòu)廢鋼鋼鐵制品報(bào)廢件（船舶、車輛、機(jī)械設(shè)備等）1.轉(zhuǎn)爐煉鋼用原材料

轉(zhuǎn)爐煉鋼對(duì)廢鋼的要求

1)廢鋼的外形尺寸和塊度應(yīng)保證能從爐口順利加入轉(zhuǎn)爐。廢鋼的長(zhǎng)度應(yīng)小于轉(zhuǎn)爐口直徑的1/2，廢鋼單重一般不應(yīng)超過(guò)300kg。國(guó)標(biāo)要求廢鋼的長(zhǎng)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(yán)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(yīng)清潔干燥不得混有泥沙，水泥，耐火材料，油物等。4）不同性質(zhì)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(dú)存放，以免造成冶煉困難，產(chǎn)生熔煉廢品或造成貴重合金元素的浪費(fèi)。1.轉(zhuǎn)爐煉鋼原材料3、鐵合金

常用的鐵合金種類：簡(jiǎn)單合金：Fe-Mn，F(xiàn)e-Si，F(xiàn)e-Cr，F(xiàn)e-V等復(fù)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(zhuǎn)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(yáng)、脫S，也是用量最多的造渣材料。其質(zhì)量好壞對(duì)冶煉工藝操作，產(chǎn)品質(zhì)量和爐襯壽命有著重要影響。特別是轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)間短，要在很短的時(shí)間內(nèi)造渣去除磷硫，保證各種鋼的質(zhì)量，因而對(duì)石灰質(zhì)量要求更高，對(duì)石灰質(zhì)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(zhì)發(fā)生反應(yīng)的能力。1.2非金屬料1.轉(zhuǎn)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(yáng)、脫S，也是用量最多的造渣材料。其質(zhì)量好壞對(duì)冶煉工藝操作，產(chǎn)品質(zhì)量和爐襯壽命有著重要影響。特別是轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)間短，要在很短的時(shí)間內(nèi)造渣去除磷硫，保證各種鋼的質(zhì)量，因而對(duì)石灰質(zhì)量要求更高，

對(duì)石灰質(zhì)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(zhì)發(fā)生反應(yīng)的能力。

石灰通常由石灰石在豎窯或回磚窯內(nèi)用煤、焦碳、油、煤氣煅燒而成。

1.2非金屬料1.轉(zhuǎn)爐煉鋼原材料

石灰石在煅燒過(guò)程中的分解反應(yīng)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(chǎn)率越高。

煅燒溫度過(guò)低，石灰塊核心部分的CaCO3來(lái)不及分解，而使生燒率增大。

因此，煅燒溫度應(yīng)控制在1050～1150℃的范圍。（2）螢石

螢石是煉鋼中普遍應(yīng)用的熔劑，其主要成分是CaF2。純CaF2的熔點(diǎn)在1418℃，螢石中還含有其他雜質(zhì)，因此熔點(diǎn)還要低些。造渣加入螢石還能使CaO的熔點(diǎn)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(shí)間內(nèi)能夠改善爐渣的流動(dòng)性。轉(zhuǎn)爐煉鋼要求快速化渣，螢石則成為必備材料。但過(guò)多的螢石用量，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的泡沫渣，導(dǎo)致噴濺，同時(shí)加劇爐襯的損壞，并污染環(huán)境。

1.轉(zhuǎn)爐煉鋼原材料

轉(zhuǎn)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(lái)，由于螢石供應(yīng)不足和價(jià)格貴，尋求其它代用品的研究十分活躍。我國(guó)許多轉(zhuǎn)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(yīng)用白云石代替部分石灰造渣技術(shù)，其目的是保持渣中有一定的MgO含量。以減輕初期酸性渣對(duì)爐襯的浸蝕，提高爐襯壽命，實(shí)踐證明效果很好。生白云石也是濺渣護(hù)爐的調(diào)渣劑。（4）合成造渣材料

合成造渣劑是將石灰和溶劑預(yù)先在爐外制成的低熔點(diǎn)造渣材料，然后用于爐內(nèi)造渣。即把爐內(nèi)的石灰塊造渣過(guò)程部分地，甚至全部移到爐外進(jìn)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(zhuǎn)爐煉鋼原材料

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

在冶煉過(guò)程中，由于配料或裝料不當(dāng)以及脫碳過(guò)量等原因，有時(shí)造成鋼中碳含量沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的要求，這時(shí)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(zhuǎn)爐冶煉中，高碳鋼種時(shí)，使用含雜質(zhì)很少的石油焦作為增碳劑。3、冷卻劑

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

氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼因熱量有富裕，可加入多達(dá)30%的廢鋼，作為調(diào)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(shí)，因廢鋼價(jià)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(yīng)低，還必須配加一定量石灰，渣量大，同樣占用冶煉時(shí)間，過(guò)程調(diào)節(jié)不便。（3）鐵礦石和氧化鐵皮

鐵礦石與球團(tuán)礦的冷卻效應(yīng)高，加入時(shí)不占用冶煉時(shí)間，調(diào)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(zhuǎn)爐煉鋼原材料氧化鐵皮來(lái)自軋鋼車間副產(chǎn)品，其含鐵量高ωFe>90%，其他雜質(zhì)含量不大于3.0%，使用前烘烤干燥，去除油污。氧化鐵皮細(xì)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(shí)還能有脫P(yáng)、S的能力。當(dāng)廢鋼與鐵礦石供應(yīng)不足時(shí)，可用少量的石灰石和生白云石作為補(bǔ)充冷卻劑。1.轉(zhuǎn)爐煉鋼原材料

1、氧氣

氧氣是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要氧化劑，其純度達(dá)到或超過(guò)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(guò)程中產(chǎn)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(shí)應(yīng)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(zhuǎn)爐煉鋼原材料

1、轉(zhuǎn)爐用鐵水的供應(yīng)用

鐵水是轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的主要原料。按所供鐵水來(lái)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(guó)家明令淘汰，因此在新建煉鋼車間時(shí)不采用。高爐向轉(zhuǎn)爐供應(yīng)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(yīng)鐵水

高爐鐵水用鐵水罐車運(yùn)進(jìn)轉(zhuǎn)爐車間，轉(zhuǎn)爐需要鐵水時(shí)，將鐵水倒入轉(zhuǎn)爐車間的鐵水包，稱量后用鐵水吊車兌入轉(zhuǎn)爐。其工藝流程為：高爐→鐵水罐車→鐵水包→稱量→轉(zhuǎn)爐

鐵水罐車供應(yīng)鐵水的特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少。但是鐵水在運(yùn)輸及待裝過(guò)程中熱損失嚴(yán)重，用同一罐鐵水煉幾爐鋼時(shí)，前后爐次的鐵水溫度波動(dòng)較大，不利于操作，而且粘罐現(xiàn)象也較嚴(yán)重；我國(guó)采用這種供鐵方式的主要是小型轉(zhuǎn)爐煉鋼車間。1.4轉(zhuǎn)爐用原材料的供應(yīng)1.轉(zhuǎn)爐煉鋼原材料

(2)混鐵爐供應(yīng)鐵水

采用混鐵爐供應(yīng)鐵水時(shí)，用鐵水吊車將鐵水兌入混鐵爐。當(dāng)轉(zhuǎn)爐需要鐵水時(shí)，從混鐵爐將鐵水倒入轉(zhuǎn)爐車間的鐵水包內(nèi)，經(jīng)稱量后用鐵水吊車兌入轉(zhuǎn)爐。其工藝流程為：高爐→鐵水罐車→混鐵爐→鐵水包→稱量→兌入轉(zhuǎn)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(duì)調(diào)節(jié)高爐與轉(zhuǎn)爐之間均衡的供應(yīng)鐵水有利。1.轉(zhuǎn)爐煉鋼原材料

(3)混鐵車（魚(yú)雷罐車）供應(yīng)鐵水

混鐵車又稱混鐵爐型鐵水罐車或魚(yú)雷罐車，由鐵路機(jī)車牽引，兼?zhèn)溥\(yùn)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(zhuǎn)爐采用混鐵車供應(yīng)鐵水的主要特點(diǎn)是：設(shè)備和廠房的基建投資以及生產(chǎn)費(fèi)用比混鐵爐低。鐵水在運(yùn)輸過(guò)程中的熱損失少，并能較好地適應(yīng)大容量轉(zhuǎn)爐的要求，還有利于進(jìn)行鐵水預(yù)處理(預(yù)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(chǔ)存和混勻鐵水的作用不如混鐵爐。對(duì)于容量大于100t的轉(zhuǎn)爐應(yīng)優(yōu)先采用混鐵車。1.轉(zhuǎn)爐煉鋼原材料

混鐵車1.轉(zhuǎn)爐煉鋼原材料

2、轉(zhuǎn)爐用廢鋼的供應(yīng)

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

向轉(zhuǎn)爐加入廢鋼的方式有兩種：(1)直接用橋式吊車吊運(yùn)廢鋼槽倒入轉(zhuǎn)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(dòng)作把廢鋼加入轉(zhuǎn)爐。這種方式的平臺(tái)結(jié)構(gòu)和設(shè)備都比較簡(jiǎn)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(tái)上專設(shè)一條加料線，使加料車可以在爐前平臺(tái)上來(lái)回運(yùn)動(dòng)。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(kāi)到轉(zhuǎn)爐前并傾動(dòng)轉(zhuǎn)爐，廢鋼加料車將廢調(diào)料槽舉起，把廢鋼加入轉(zhuǎn)爐內(nèi)。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(tái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。1.轉(zhuǎn)爐煉鋼原材料3、轉(zhuǎn)爐用鐵合金的供應(yīng)

鐵合金的供應(yīng)系統(tǒng)一般由煉鋼廠鐵合金料間、鐵合金料倉(cāng)及稱量和輸送、向鋼包加料設(shè)備等部分組成。鐵合金在鐵合金料間(或倉(cāng)庫(kù))內(nèi)加工成合格塊度后，應(yīng)按其品種和牌號(hào)分類存放，還應(yīng)保存好其出廠化驗(yàn)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(zhuǎn)爐煉鋼原材料

4、轉(zhuǎn)爐用散裝料的供應(yīng)

散狀材料是指煉鋼過(guò)程中使用的造渣材料、補(bǔ)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(zhuǎn)爐所用散狀材料供應(yīng)的特點(diǎn)是種類多、批量小、批數(shù)多。供料要求迅速、準(zhǔn)確、連續(xù)、及時(shí)、設(shè)備可靠。

供應(yīng)系統(tǒng)包括車間外和車間內(nèi)兩部分。通過(guò)火本或汽車將各種材料運(yùn)至主廠房外的原料間（或原料場(chǎng))內(nèi)，分別卸入料倉(cāng)中。然后再按需要通過(guò)運(yùn)料提升設(shè)施將各種散狀料由料倉(cāng)送往主廠房?jī)?nèi)的供料系統(tǒng)設(shè)備中。

散狀材料供應(yīng)系統(tǒng)一般由貯存、運(yùn)送、稱量和向轉(zhuǎn)爐加料等幾個(gè)環(huán)節(jié)組成。整個(gè)系統(tǒng)由一些存放料倉(cāng)、運(yùn)輸機(jī)械、稱量設(shè)備和向轉(zhuǎn)爐加料設(shè)備組成。1.轉(zhuǎn)爐煉鋼原材料

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

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