电炉炼钢工艺培训课件PPT169张.ppt
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电炉炼钢工艺朱 荣 1 电炉炼钢工艺的发展历程电炉炼钢工艺的发展历程• 1905年第一台年第一台5吨工业炼钢电炉建成吨工业炼钢电炉建成 （德国人（德国人R.Linberg））• 1936年德国制造了可炉盖旋转的炼钢电炉年德国制造了可炉盖旋转的炼钢电炉• 1936年美国建成了当时最大的年美国建成了当时最大的100吨炼钢电炉吨炼钢电炉• 1964年美国碳化物公司年美国碳化物公司(W.E.Schwabe)和西和西北钢铁线材公司北钢铁线材公司(C.G>Robinson)提出电炉超高提出电炉超高功率概念功率概念(Ultra High Power简称简称UHP)，电炉工，电炉工业开始走向辉煌开始与转炉竞争业开始走向辉煌开始与转炉竞争•1990年后，电炉炼钢技术取得了重大进展炼钢年后，电炉炼钢技术取得了重大进展炼钢技术的进步主要进步集中在电炉炼钢领域技术的进步主要进步集中在电炉炼钢领域 世界电炉生产迅速发展动力世界电炉生产迅速发展动力• 社会废钢积累的增长，环境压力社会废钢积累的增长，环境压力 • 低生产成本的经济刺激，廉价废钢及廉价电力低生产成本的经济刺激，廉价废钢及廉价电力。
• 对对提提高高劳劳动动生生产产率率的的追追求求采采用用废废钢钢作作原原料料的的电电弧弧炉炉工工艺艺，，流流程程短短，，生生产产率率高高，，全全员员劳劳动动生生产产率率高高达达2700~4000 t /（（人人·a）），，几几乎乎是是高高炉炉—转转炉炉流程的流程的3~4倍 • 我国钢铁行业我国钢铁行业20102010年能耗构成的预测值，年能耗构成的预测值， 矿石矿石经高炉经高炉/ /转炉流程而成粗钢的单位能耗高于转炉流程而成粗钢的单位能耗高于600kgce/t600kgce/t，其中氧气转炉炼钢工序能耗仅为，其中氧气转炉炼钢工序能耗仅为10kgce/t10kgce/t，主要能耗是高炉和炼焦工序主要能耗是高炉和炼焦工序• 铁铁前前系系统统烧烧结结、、炼炼焦焦和和高高炉炉炼炼铁铁是是能能耗耗大大户户，，也是污染环境的大户也是污染环境的大户• 相相比比之之下下，，废废钢钢经经电电炉炉熔熔炼炼所所生生产产的的粗粗钢钢吨吨钢钢能能耗耗仅仅为为270kgce/t270kgce/t，，而而污污染染的的产产生生及及其其治治理理更更远远优于高炉优于高炉/ /转炉流程转炉流程 电炉炼钢的其它优势电炉炼钢的其它优势 世界粗钢产量增长情况世界粗钢产量增长情况 世界钢产量预测世界钢产量预测 电弧炉技术的发展电弧炉技术的发展 2 电炉炼钢主体设备介绍电炉炼钢主体设备介绍 机械设备机械设备• 炉壳、炉门、出钢槽或偏心炉底出钢、炉盖，炉壳、炉门、出钢槽或偏心炉底出钢、炉盖，分水冷和耐材分水冷和耐材 • 电极夹持器、电极升降装置电极夹持器、电极升降装置• 炉盖提升旋转机构、炉体旋转或开出炉盖提升旋转机构、炉体旋转或开出• 排烟除尘装置排烟除尘装置• 炉顶加料装置炉顶加料装置 电气设备电气设备• 变压器变压器• 电抗器电抗器• 短网短网• 隔离开关及高压断路器隔离开关及高压断路器• 电极升降自动调节装置电极升降自动调节装置 3 电炉炼钢的能量来源电炉炼钢的能量来源• 电能电能• 化学能。
包括炉料带来的化学能包括炉料带来的物理热及氧化带来的化学热、物理热及氧化带来的化学热、外来输入的燃料外来输入的燃料 传统电炉总能量平衡 现代电炉总能量平衡(装铁水) 3.1 供供 电电 供电技术发展供电技术发展直流电弧炉消除炉衬热点问题，减少电极消耗，搅拌熔池消除偏弧；减少对电网冲击高阻抗电弧炉利用泡沫渣埋弧操作、提高变压器水平，降低电极消耗提高功率因数，减轻对电网干扰无功功率静止式动态补偿消除或减弱电弧炉冶炼冶炼中电负荷造成的电压波动与谐波对电网的危害降低闪烁和谐波冶炼过程计算机自动化控制按冶金模型、热模型进行最佳配料、电热平衡、最佳控制功率等计算，实现控制、管理、决策合理电气工作点动态选择、保证合理供电制度执行智能电弧炉利用人工智能，具有三相意识，也可进行电弧炉综合控制解决电弧炉供电三相不平衡问题，减少对电网冲击 普通功率与超高功率电弧炉工作点普通功率与超高功率电弧炉工作点 配电操作配电操作•冶炼阶段根据工艺要求输入的功率是不相同的，冶炼阶段根据工艺要求输入的功率是不相同的，在各个阶段调节输入功率大小，电功率的调节在各个阶段调节输入功率大小，电功率的调节称为配电操作称为配电操作。
• 配电操作分：送电、停电、调换电压、调节电配电操作分：送电、停电、调换电压、调节电流及电气设备的监护流及电气设备的监护•配电分手动及自动调节，好的配电制度对缩短配电分手动及自动调节，好的配电制度对缩短冶炼时间及降低电耗是非常重要的冶炼时间及降低电耗是非常重要的 供电时间确定供电时间确定1.1.C C 吨钢电耗，吨钢电耗，kWh/tkWh/t2.2.W W 钢水总重，钢水总重，t t3.3.P P电炉变压器容量，电炉变压器容量，kV.AkV.A4.4.变压器利用率，变压器利用率，5.5.非通电时间，非通电时间，minmin 3.2 供供 氧氧•炉门人工吹氧炉门人工吹氧 从从1 1根氧管到根氧管到3 3根氧管；根氧管；• 炉门吹氧机械手炉门吹氧机械手 强化供氧及安全生产；强化供氧及安全生产；•炉壁氧燃枪炉壁氧燃枪(可加二次燃烧可加二次燃烧) 辅助能量;•EBT氧枪氧枪 解决偏心炉的冷区及成分均匀解决偏心炉的冷区及成分均匀；；•炉壁氧气碳粉喷吹模块炉壁氧气碳粉喷吹模块 可伸入式及固定式；可伸入式及固定式；•炉壁及烟道的二次燃烧氧枪炉壁及烟道的二次燃烧氧枪 利用余热、能量极限利用利用余热、能量极限利用 电炉供氧示意图电炉供氧示意图 北京科大电炉炼钢用氧专利技术内容•电炉炉门多功能吹氧装置•电炉炉壁氧燃助熔及二次燃烧氧枪•电炉炉壁及EBT氧枪•电炉炉顶氧枪•电炉炉壁氧气及碳粉喷吹模块（集束氧枪）•电炉泡沫渣技术•电炉用氧诊断－－电炉用氧模块化控制技术 在吹氧条件下，熔池中 各元素氧化1kg时所产生的理论热值 在电炉采用多种供氧方式以后，如何做到炉内均衡供氧是非常重要的。
目的：1、控制吨钢耗氧；2、提高金属收得率；3、解决除尘冷却装置及电极等氧化控制方式：1、结合热平衡及物料平衡；2、结合原有炉次的供氧曲线；3、根据冶炼状况，分解不同供氧方式的供氧量；4、检测冶炼过程炉气成分的变化，调整供氧量电炉用氧模块化控制技术 4 电炉炼钢的原料电炉炼钢的原料• 传统的电弧炉炼钢是全废钢工艺以冷废钢为主，传统的电弧炉炼钢是全废钢工艺以冷废钢为主，配加配加1010％左右的生铁块；％左右的生铁块；• 现代电弧炉炼钢使用的其它原料还有：除冷生现代电弧炉炼钢使用的其它原料还有：除冷生铁外，直接还原铁（铁外，直接还原铁（DRIDRI，，HBIHBI）、热铁水、碳化）、热铁水、碳化铁等；铁等； • 电弧炉炼钢的原料构成对其工艺、装备、指标电弧炉炼钢的原料构成对其工艺、装备、指标等有决定性影响；等有决定性影响；• 不同原料结构下的生产过程是不可比的或者不同原料结构下的生产过程是不可比的或者说只有原料结构相当的情况下才是可比较的说只有原料结构相当的情况下才是可比较的 废废 钢钢• 电炉炼钢是一种铁资源回收再利用过程，也是一种处理电炉炼钢是一种铁资源回收再利用过程，也是一种处理污染的环保技术污染的环保技术 。
•仅就电炉炼钢工序而言，废钢是基本原料，废钢原料需进仅就电炉炼钢工序而言，废钢是基本原料，废钢原料需进行鉴别、分类管理和打包、剪切等预处理行鉴别、分类管理和打包、剪切等预处理 •当前电炉炼钢使用废钢原料的最大问题是金属残留元素，当前电炉炼钢使用废钢原料的最大问题是金属残留元素，主要是残留的主要是残留的NiNi，，CrCr，，MoMo等合金元素和等合金元素和CuCu，，SnSn，，BiBi，，SdSd，，PbPb等有害元素它们在电炉炼钢过程中尚无有效方法去除，等有害元素它们在电炉炼钢过程中尚无有效方法去除，残留在钢材中造成种种危害，并在废钢循环再利用过程中残留在钢材中造成种种危害，并在废钢循环再利用过程中不断积累不断积累•目前采用的对策主要有：目前采用的对策主要有：①①加强废钢管理；加强废钢管理；②②在废钢预加在废钢预加工过程中挑选或分离；工过程中挑选或分离；③③冶炼过程配加其他铁源，稀释残冶炼过程配加其他铁源，稀释残留元素的浓度留元素的浓度 其它金属料其它金属料•冷生铁：配碳、稀释残留元素、渣量增加冷生铁：配碳、稀释残留元素、渣量增加•直接还原铁：粒状直接还原铁（直接还原铁：粒状直接还原铁（DRIDRI）和块状热）和块状热压块（压块（HBIHBI））•铁水：配加铁水：配加1010％的热铁水，带入的物理热约为％的热铁水，带入的物理热约为25kwh/t-steel25kwh/t-steel，化学热约，化学热约25kwh/t-steel25kwh/t-steel，（而，（而氧耗氧耗6 6～～7m7m3 3/t-steel/t-steel））•碳化铁碳化铁(Fe(Fe3 3C)C)：技术问题，不能大量生产：技术问题，不能大量生产 5 电炉冶炼工艺电炉冶炼工艺n 传统冶炼工艺传统冶炼工艺( (三段工艺三段工艺) ) 熔化期、氧化期、还原期熔化期、氧化期、还原期n 现代冶炼工艺现代冶炼工艺( (二段工艺二段工艺) ) 熔化期、氧化期、加炉外处理；熔化期、氧化期、加炉外处理； 或称熔氧脱磷期、脱碳升温期或称熔氧脱磷期、脱碳升温期n 操操作作步步骤骤：：补补炉炉、、装装料料（（配配料料））、、熔熔化化期期、、氧氧化期、精炼化期、精炼(或还原期或还原期)、出钢、出钢 5.1 补补 炉炉 电炉补炉工作量是很大的，补炉的重点是：电炉补炉工作量是很大的，补炉的重点是： ① ①渣线渣线( (渣的浸蚀渣的浸蚀) )；； ② ②靠电极靠电极( (最容易跑钢的地方最容易跑钢的地方) )；电弧的辐射；；电弧的辐射； 补炉用大铲或喷枪。
补炉用大铲或喷枪 5.25.2装料装料( (配料配料) )对废钢的要求对废钢的要求 （（1 1）不允许有有色金属不允许有有色金属2 2）不允许有封闭器皿、易爆炸物不允许有封闭器皿、易爆炸物3 3）入炉的钢铁料块度要合适，不能太大入炉的钢铁料块度要合适，不能太大装料量要求装料量要求 二次进料：第二次进料：第1 1次，次，6060％；第％；第2 2次，次，4040％；％； 三次进料：第三次进料：第1 1次，次，4040％；第％；第2 2、、3 3次，次，3030％；％； 四次进料：第四次进料：第1 1、、2 2次，次，3030％；第％；第3 3、、4 4次，次，2020％ 配碳的重要性配碳的重要性• 重重要要性性：：废废钢钢铁铁氧氧化化、、氧氧化化期期去去气气(N(N、、H)H)、、去去夹杂；夹杂；• 最低配最低配C C计算：计算： 配配C C量量%=0.50%(%=0.50%(熔熔化化期期损损失失)+0.2-0.3%()+0.2-0.3%(氧氧化需要化需要)+)+氧化终了碳含量氧化终了碳含量•装料原则：装料原则： 大、中、小料配合；大、中、小料配合； 重料在下、轻料在上；重料在下、轻料在上； 大块在中、轻料在边大块在中、轻料在边。
5.3 废钢熔化阶段操作废钢熔化阶段操作• 熔熔化化期期是是电电炉炉工工艺艺中中能能源源消消耗耗的的大大头头，，冶冶炼炼时时间间的的50-80%50-80%，，因因此此，，电电炉炉的的节节能能降降耗耗主主要要在在熔熔化化期• 废废钢钢熔熔化化过过程程：：从从中中心心向向四四周周、、从从热热区区向向冷冷区区、、从下向上从下向上• 熔熔化化期期操操作作原原则则：：合合理理供供电电、、合合适适吹吹氧氧、、提提前前造渣• 吹氧方式：自耗式：可切割、可吹渣钢界面；吹氧方式：自耗式：可切割、可吹渣钢界面； 水冷式：只能吹渣钢界面水冷式：只能吹渣钢界面 优化的供电曲线优化的供电曲线 5.4 5.4 电炉氧化期操作电炉氧化期操作• 氧化期的任务：氧化期的任务： 继续脱继续脱P P、脱、脱C C 去气去气(N(N、、H)H)、去夹杂、去夹杂 钢液升温钢液升温•电炉熔氧期操作：电炉熔氧期操作： 熔化废钢与氧化期脱碳结合，提前造渣脱磷熔化废钢与氧化期脱碳结合，提前造渣脱磷 元素氧化方式元素氧化方式•铁矿石氧化：铁矿石氧化： 吸热、有利于脱磷、增加金属量吸热、有利于脱磷、增加金属量 Fe 2O3+3C=2Fe+3CO•吹氧气氧化：吹氧气氧化： 放热、对脱磷不利、但可部分脱硫，渣中放热、对脱磷不利、但可部分脱硫，渣中氧化铁增加。
氧化铁增加•矿石加吹氧矿石加吹氧 氧化期操作氧化期操作•熔熔清清、、取取样样分分析析( (全全分分析析) )、、加加石石灰灰、、吹吹氧氧化化渣渣、、流渣脱流渣脱P P、加石灰、测温、加石灰、测温, ,视钢中含碳量吹氧脱碳；视钢中含碳量吹氧脱碳；•看看P P：：取取样样分分析析、、看看渣渣子子的的颜颜色色（（黑黑亮亮P P高高、、灰灰黑黑P P低低））、、看渣子的泡沫化；看渣子的泡沫化；•看看C C ：取样分析、看火花、砂轮对比、副枪；：取样分析、看火花、砂轮对比、副枪；•看温度：蓝白亮、浅蓝、深蓝、浅红、深红看温度：蓝白亮、浅蓝、深蓝、浅红、深红；；•取样全分析、测温，静沸腾等待出钢取样全分析、测温，静沸腾等待出钢；传统工艺：扒除氧化渣，为还原期造渣做准备 氧化期的造渣氧化期的造渣•氧化期的造渣要根据脱磷及脱碳的要求、氧化期的造渣要根据脱磷及脱碳的要求、具有合适的炉渣成分及流动性具有合适的炉渣成分及流动性• 渣中渣中∑FeO∑FeO含量一般控制在含量一般控制在1010－－2020％，碱％，碱度控制在度控制在2.5-3.02.5-3.0，总渣量在，总渣量在2 2－－4 4％％ 磷的控制磷的控制•3 3个关键因素：炉渣氧化性、石灰含量、温度。
个关键因素：炉渣氧化性、石灰含量、温度 Healy Healy经验式：经验式： lg(%P)/[%P]=22350/T- lg(%P)/[%P]=22350/T-16.0+0.08%(CaO)+2.5lg%(TFeO)16.0+0.08%(CaO)+2.5lg%(TFeO)•常规工艺常规工艺[%P]<0.030[%P]<0.030以下以下•脱磷的主要工艺：脱磷的主要工艺： 强化吹氧提高初渣氧化性强化吹氧提高初渣氧化性 提前造高碱度渣提前造高碱度渣 流渣造新渣流渣造新渣 喷粉技术的应用喷粉技术的应用 氧化期喷粉脱磷氧化期喷粉脱磷 碳的控制碳的控制•作用：减少金属烧损、作用：减少金属烧损、降低熔池温度、促进降低熔池温度、促进钢渣反应、促进脱磷、钢渣反应、促进脱磷、促进泡沫渣形成、去促进泡沫渣形成、去气去夹杂气去夹杂 温度控制温度控制•T出钢出钢=t1+△ △t过程过程－－ △ △t加热加热＋＋ △ △t浇铸浇铸 t1 液相线温度液相线温度△ △t过程过程 过程降温过程降温 △ △t加热加热 钢包温度补偿钢包温度补偿 △ △t浇铸浇铸 浇铸降温浇铸降温 氧化终点特别情况处理氧化终点特别情况处理（（1 1））碳碳高高磷磷低低，，温温度度低低，，吹吹氧氧；；温温度度高高，，低低功功率率操作；操作；（（2 2）碳高）碳高磷磷高，先脱高，先脱P P后脱后脱C(C(可加部分矿石可加部分矿石) )；；（（3 3））碳碳低低磷磷高高，，温温度度合合适适，，造造FeOFeO渣渣；；温温度度高高(加加矿石矿石)，停电；，停电； (4) (4) 低低磷磷低低温温，，性性碳碳低低，，加加大大电电功功率率, ,造造泡泡沫沫渣渣；；碳高，吹氧，一般功率。
碳高，吹氧，一般功率 5.5 冶炼过程造泡沫渣冶炼过程造泡沫渣•泡沫渣是指在不增大渣量的情况下，使炉渣呈泡沫渣是指在不增大渣量的情况下，使炉渣呈很厚的泡沫状很厚的泡沫状•泡沫渣的作用泡沫渣的作用1.1.采用长弧泡沫渣操作可以增加电炉输入功率，采用长弧泡沫渣操作可以增加电炉输入功率，提高功率因数及热效率；提高功率因数及热效率；2.2.降低电炉冶炼电耗，缩短了冶炼时间；降低电炉冶炼电耗，缩短了冶炼时间；3.3.减少了电弧热辐射对炉壁及炉盖的热损失；减少了电弧热辐射对炉壁及炉盖的热损失；4.4.泡沫渣有利于炉内化学反应，特别有利于脱泡沫渣有利于炉内化学反应，特别有利于脱P P、、C C及去气（及去气（N N、、H H）） 泡沫渣对电能输入的影响泡沫渣对电能输入的影响 对炉渣泡沫渣高度的影响对炉渣泡沫渣高度的影响 泡沫渣新工艺泡沫渣新工艺1、设备要求、设备要求• 性能稳定及易操作的喷粉设备性能稳定及易操作的喷粉设备• 碳粉喷吹量、粒度及喷粉速度控制碳粉喷吹量、粒度及喷粉速度控制• 稳定干燥的喷吹气源及定期的设备检查稳定干燥的喷吹气源及定期的设备检查 泡沫渣技术泡沫渣技术2、造泡沫渣的新思路、造泡沫渣的新思路----解决喷吹区域解决喷吹区域 炉门区及炉后区域同时喷碳，全熔池区域泡沫炉门区及炉后区域同时喷碳，全熔池区域泡沫化及全程泡沫渣冶炼。
化及全程泡沫渣冶炼3、热装铁水后的泡沫渣、热装铁水后的泡沫渣 有丰富的碳源，喷碳任务减轻，但喷碳粉有丰富的碳源，喷碳任务减轻，但喷碳粉在冶炼前期及后期作用是很大的在冶炼前期及后期作用是很大的 铁水热装的终渣铁水热装的终渣FeO高达高达30％ 5.6 电炉还原期电炉还原期•还原期是转炉炼钢没有的还原期是转炉炼钢没有的 •还原期的主要任务是：还原期的主要任务是： 1 1 去除钢液中的氧去除钢液中的氧 2 2 去除钢液中的硫去除钢液中的硫 3 3 调整钢液的温度，成份到规定成分；调整钢液的温度，成份到规定成分； 4 4 合金化合金化• 这这四四点点是是相相互互联联系系及及同同时时进进行行的的脱脱O O与与脱脱S S的的关关系系，，合合金金化化与与脱脱O O、、S S，，脱脱O O、、S S时时加加入入的合金的合金MnMn，就是成品需要的合金就是成品需要的合金•进入还原或采用炉外精炼的条件是无渣出钢进入还原或采用炉外精炼的条件是无渣出钢 无渣出钢无渣出钢•残余氧化渣的危害：残余氧化渣的危害： 降低脱硫脱氧能力；降低脱硫脱氧能力； 降低合金收得率；降低钢包搅拌强度；降低合金收得率；降低钢包搅拌强度； 降低包衬寿命。
降低包衬寿命•偏心炉底出钢彻底解决了这一问题传统偏心炉底出钢彻底解决了这一问题传统电炉需扒渣电炉需扒渣 传统出钢－虹吸出钢传统出钢－虹吸出钢 还原期操作还原期操作• 扒除氧化渣后加石灰和莹石扒除氧化渣后加石灰和莹石• 化渣、加碳粉造白渣或电石渣化渣、加碳粉造白渣或电石渣• 还原还原5-105-10分钟推渣，取样全分析、测温分钟推渣，取样全分析、测温 • 补加渣料加补加渣料加C C粉粉• 成份温度合格、加合金测温度、看脱氧、出钢成份温度合格、加合金测温度、看脱氧、出钢 还原白渣及电石渣还原白渣及电石渣•白白渣渣：：是是用用C C粉粉和和SiSi粉粉还还原原的的炉炉渣渣，，冷冷却却后后呈呈白白色，过一会儿会粉化；色，过一会儿会粉化；•电电石石渣渣：：过过量量的的C C粉粉（（或或加加CaCCaC2 2）），，在在渣渣中中有有大大量存在，冷却后呈灰色；量存在，冷却后呈灰色；•白白渣渣与与电电石石渣渣的的比比较较：：①①电电石石渣渣的的脱脱氧氧、、脱脱S S能能力力强强（（在在S S、、O O高高时时，，采采用用））②②电电石石渣渣增增C C增增Si Si ③③电电石石渣渣和和钢钢液液性性湿湿润润性性较较好好，，钢钢水水，，中中易易产产生夹杂，所以，不能电石渣出钢，生夹杂，所以，不能电石渣出钢，•如何破电石渣：如何破电石渣： ① ①加渣料加渣料②②炉盖留一条线炉盖留一条线 6 近年主要电炉炼钢新工艺近年主要电炉炼钢新工艺• 竖式电炉竖式电炉• 双壳电炉双壳电炉• consteel 电炉电炉• 铁水热装及强化供氧铁水热装及强化供氧 竖炉电弧炉竖炉电弧炉 竖炉电弧炉是竖炉电弧炉是Fuchs System Fuchs System 在在19921992年推年推出的。
它有一个废钢预热系统，竖炉电弧炉出的它有一个废钢预热系统，竖炉电弧炉可以是单竖炉或双竖炉，也可以是直流的或可以是单竖炉或双竖炉，也可以是直流的或交流的 它它用用废废气气（（1000℃1000℃以以上上））的的潜潜热热和和化化学学热热，，加加上上在在竖竖炉炉底底部部的的氧氧燃燃烧烧嘴嘴预预热热装装在在水水冷冷竖竖炉炉内内的的废废钢钢料料柱柱与与普普通通的的炉炉子子比比较较，，其其氧氧——燃燃烧烧嘴嘴的的热热效效更更高高竖竖炉炉里里至至少少可可装装全全炉炉废废钢钢的的40%40%，，剩下的废钢在开始熔化前直接加入炉内剩下的废钢在开始熔化前直接加入炉内 双壳电弧炉双壳电弧炉• 双壳炉内有两个炉壳，共用一套电源双壳炉内有两个炉壳，共用一套电源 •双双壳壳炉炉的的技技术术特特点点是是将将废废钢钢预预热热和和节节省省非非通通电电时时间间相相结结合合：：当当一一个个炉炉壳壳内内在在熔熔化化炉炉料料时时，，另另一一炉炉壳壳就就加加入入第第一一篮篮炉炉料料当当第第一一个个炉炉壳壳要要出出钢钢时时电电极极就就转转向向另另一一个个炉炉壳壳，，开开始始送送电电这这样样停停电电时时间间可可缩缩短短6~10分分钟钟，，生生产产率率大大大提高。
大提高•有有些些设设计计中中，，当当一一个个炉炉壳壳在在熔熔炼炼时时将将排排出出的的热热废废气气通通入入第二个炉壳，以预热废钢第二个炉壳，以预热废钢 •预预热热炉炉料料的的优优点点是是缩缩短短给给电电时时间间和和节节电电，，日日本本Nippon Steel估计预热估计预热25分钟可节电分钟可节电35KWh/t Consteel电炉电炉 废废钢钢原原料料预预热热和和加加料料过过程程的的连连续续化化，，显显然然 对电弧炉炼钢过程是非常有利的：对电弧炉炼钢过程是非常有利的：n 电弧非常平稳，闪烁、谐波和噪音很低电弧非常平稳，闪烁、谐波和噪音很低n过程连续进行，非通电操作时间减至最少过程连续进行，非通电操作时间减至最少n不必周期性加料，热损失和排放大大减少不必周期性加料，热损失和排放大大减少n便于稳定控制生产过程和产品质量便于稳定控制生产过程和产品质量 钢液炉外精炼工艺冶金学院冶金学院 朱朱 荣荣炉外精炼 1 炉外精炼的产生炉外精炼的产生•半世纪以来迅速发展的钢铁冶金重要技术；半世纪以来迅速发展的钢铁冶金重要技术；•提高生产率的需要；提高生产率的需要；•提高钢质量的需要；提高钢质量的需要；•满足不同钢种的特殊要求。
满足不同钢种的特殊要求 炉外精炼发展历程炉外精炼发展历程•2020世纪世纪3030－－4040年代，合成渣洗、真空模铸年代，合成渣洗、真空模铸•5050年代，大功率蒸汽喷射泵技术的突破，发明年代，大功率蒸汽喷射泵技术的突破，发明了钢包提升脱气法了钢包提升脱气法(DH)(DH)及循环脱气法及循环脱气法(RH)(RH)•6060－－7070年代，高质量钢种的要求，产生了各种年代，高质量钢种的要求，产生了各种精炼方法精炼方法•8080－－9090年代，连铸的发展，连铸坯对质量的要年代，连铸的发展，连铸坯对质量的要求及炼钢炉与连铸的衔接求及炼钢炉与连铸的衔接•2121世纪，更高节奏及超级钢的生产世纪，更高节奏及超级钢的生产 炉外精炼的内容炉外精炼的内容•脱氧、脱硫脱氧、脱硫•去气、去除夹杂去气、去除夹杂•调整钢液成分及温度调整钢液成分及温度 2 炉外精炼的手段炉外精炼的手段•渣洗渣洗 最简单的精炼手段；最简单的精炼手段；•真空真空 目前应用的高质量钢的精炼手段；目前应用的高质量钢的精炼手段；•搅拌搅拌 最基本的精炼手段；最基本的精炼手段；•喷吹喷吹 将反应剂直接加入熔体的手段；将反应剂直接加入熔体的手段；•调温调温 加热是调节温度的一项常用手段。
加热是调节温度的一项常用手段 合成渣洗合成渣洗•根据要求将各种渣料配置成满足某种冶金功能根据要求将各种渣料配置成满足某种冶金功能的合成炉渣；的合成炉渣；•通过在专门的炼渣炉中熔炼，出钢时钢液与炉通过在专门的炼渣炉中熔炼，出钢时钢液与炉渣混合，实现脱硫及脱氧去夹杂功能；渣混合，实现脱硫及脱氧去夹杂功能；•不能去除钢中气体；不能去除钢中气体；•必须将原炉渣去除；必须将原炉渣去除；•同炉渣洗、异炉渣洗同炉渣洗、异炉渣洗 真空处理真空处理•脱气的主要方法脱气的主要方法 提高真空度可将钢中提高真空度可将钢中C C、、H H、、O O降低；降低；•日本真空技术，真空度到日本真空技术，真空度到1 torr1 torr；；C<10ppm,H<1ppm,O<5ppmC<10ppm,H<1ppm,O<5ppm•中国真空技术，真空度到中国真空技术，真空度到3 torr3 torr；；C<20ppm,H<2ppmC<20ppm,H<2ppm，，O<15ppmO<15ppm•新开发了脱硫功能：新开发了脱硫功能：KTBKTB 代表性装置：代表性装置：RHRH、、VDVD、、VODVOD 喷吹技术喷吹技术•喷吹实现脱碳、脱硫、脱氧、合金化、控制喷吹实现脱碳、脱硫、脱氧、合金化、控制夹杂物形态；夹杂物形态；•单一气体喷吹单一气体喷吹 VOD VOD；；•混合气体喷吹混合气体喷吹 AOD AOD；；•粉气流的喷吹粉气流的喷吹 TN TN；；•固体物加入固体物加入 喂线。
喂线 升温工艺升温工艺•提高生产率的需要；提高生产率的需要；升温装置：升温装置：• LF LF加热加热• CAS CAS化学加热化学加热 3 主要的精炼工艺主要的精炼工艺•LF(Ladle Furnace process)；；•AOD(Argon-oxygen decaburizition process );•VOD (Vacuum oxygen decrease process) ; •RH (Ruhrstahl Heraeus process);•CAS-OB( Composition adjustments by sealed argon -oxygen blowing process) ；；•喂线喂线 (Insert thread) ；； •钢包吹氩搅拌钢包吹氩搅拌(Ladle argon stirring)；；•喷粉喷粉( powder injection ) 3.1 LF3.1 LF炉炉•最常用的精炼方法最常用的精炼方法•取代电炉还原期取代电炉还原期•解决了转炉冶炼优钢问题解决了转炉冶炼优钢问题•具有加热及搅拌功能具有加热及搅拌功能•脱氧、脱硫、合金化脱氧、脱硫、合金化 LF炉精炼原理1-电极；2-合金料斗；3-透气砖；4-滑动水口1-电极；2-合金料斗；3-透气砖；4-滑动水口l精精炼炼功功能能强强，，适适宜宜生生产产超超低硫、超低氧钢；低硫、超低氧钢；l具具备备电电弧弧加加热热功功能能，，热热效效率率高高，，升升温温幅幅度度大大，，温温度度控制精度高；控制精度高；l 具具备备搅搅拌拌和和合合金金化化功功能能，，易易于于实实现现窄窄成成分分控控制制，，提提高产品的稳定性；高产品的稳定性；l 采采用用渣渣钢钢精精炼炼工工艺艺，，精精炼成本较低；炼成本较低；l设备简单，投资较少。
设备简单，投资较少工艺优点工艺优点 常规常规 LF LF炉工艺操作炉工艺操作•电炉电炉EBTEBT出钢，出钢过程加合金、加渣料出钢，出钢过程加合金、加渣料( (石灰、石灰、萤石等萤石等2%)2%)，底吹氩、通电升温、化渣，，底吹氩、通电升温、化渣，1010分分钟取样分析，加渣料钟取样分析，加渣料(1(1％％) )，测温取样，加合，测温取样，加合金看脱氧，准备出钢金看脱氧，准备出钢•一般一般3030－－5050分钟，电耗分钟，电耗5050－－80kwh/t80kwh/t；；•现代转炉、电炉与连铸联系的纽带现代转炉、电炉与连铸联系的纽带 3.2 AOD 3.2 AOD 炉炉•目的：目的： 主要是冶炼高质量的不锈钢主要是冶炼高质量的不锈钢(C<20ppm,S,P<50ppm)(C<20ppm,S,P<50ppm) 使用更廉价的原料使用更廉价的原料( (采用高碳铬代低碳铬采用高碳铬代低碳铬) )；；•使用情况：使用情况：6060－－7070％的不锈钢产量；％的不锈钢产量；•我国太钢有国内第一台我国太钢有国内第一台AOD;AOD;•不锈钢的冶炼方法不锈钢的冶炼方法 电炉；电炉或转炉＋电炉；电炉或转炉＋AODAOD；电炉或转炉＋；电炉或转炉＋VOD.VOD. AODAOD工艺过程工艺过程•炉料：废钢、不锈钢返回料、高碳铬铁、高碳镍炉料：废钢、不锈钢返回料、高碳铬铁、高碳镍铁铁•吹炼过程温度及氩氧比的控制吹炼过程温度及氩氧比的控制•分不同温度及碳含量控制吹炼氩氧比分不同温度及碳含量控制吹炼氩氧比: :•O O2 2：：Ar=4:1(3:1)Ar=4:1(3:1)，，C C下降为下降为0.2%0.2%、、T T＝＝1680℃1680℃；；•O O2 2：：Ar=2:1Ar=2:1，， C C下降为下降为0.1%0.1%、、T T＝＝1700℃1700℃；；•O O2 2：：Ar=1:2Ar=1:2，， C C下降为下降为0.02%0.02%、、T T＝＝1730℃1730℃；；•O O2 2：：Ar=1:3Ar=1:3，， C C下降为下降为0.01%0.01%、、T T＝＝1750℃1750℃；； 3.3 VD/VOD3.3 VD/VOD炉炉•VD VD 的功能仅是真空加搅拌，的功能仅是真空加搅拌，•VOD VOD 是是Vacuum and stir and injection oxygenVacuum and stir and injection oxygen；；•VDVD主要应用于轴承钢脱氧；主要应用于轴承钢脱氧；•VOD VOD 主要用于不锈钢冶炼；主要用于不锈钢冶炼； VD工艺工艺•轴承钢最重要的性能指标是疲劳寿命。
轴承钢最重要的性能指标是疲劳寿命•影响轴承钢寿命的重要指标是钢中氧含量，钢影响轴承钢寿命的重要指标是钢中氧含量，钢中中[O][O]控制在控制在10ppm10ppm为好 最好水平最好水平[O] [O] ＝＝3 3－－5ppm5ppm国内10ppm10ppm左右•控制钢中非金属夹杂物和碳化物级别控制钢中非金属夹杂物和碳化物级别•GCr15GCr15是最常用轴承钢：是最常用轴承钢： %C %C：：0.95-1.05 %Mn: 0.9-1.20 0.95-1.05 %Mn: 0.9-1.20 %Si:0.40-0.65%Si:0.40-0.65 %Cr: 1.30-1.65 S,P<0.020 %Cr: 1.30-1.65 S,P<0.020以轴承钢冶炼为例以轴承钢冶炼为例 冶炼工艺：冶炼工艺：UHPUHP＋＋LF+VDLF+VD（或（或RHRH））+CC+CC：：• LFLF出钢后，扒渣（倒渣）出钢后，扒渣（倒渣）2/32/3，渣层厚度应保，渣层厚度应保持持4040－－70mm70mm，扒渣时间，扒渣时间<3min<3min。
• 扒扒渣渣完完毕毕LFLF钢钢包包入入VDVD处处理理工工位位，，接接通通氩氩气气，，调调节节流流量量5050－－80NL/min80NL/min，，同同时时测测温温、、取取样样，，加加入硅石入硅石2 kg/mm2 kg/mm，调整炉渣碱度，调整炉渣碱度R=1 .2R=1 .2－－1 .51 .5•测温、取样后测温、取样后VDVD加盖密封，抽真空加盖密封，抽真空•真真空空泵泵启启动动期期间间，，调调整整氩氩气气流流量量保保持持30 30 －－40NL/min40NL/minVD工艺工艺以轴承钢冶炼为例以轴承钢冶炼为例 •真真空空保保持持时时间间：：真真空空启启动动后后，，工工作作压压力力达达到到67 67 PaPa时，保持时间时，保持时间≥15min≥15min•真真空空保保持持期期间间调调整整氩氩气气流流量量 70NL/min70NL/min左左右右，，并并通通过过观观察察孔孔观观察察钢钢水水沸沸腾腾情情况况，，及及时时调调整整，，保保持持均匀沸腾均匀沸腾•终终脱脱氧氧后后解解除除真真空空、、开开盖盖、、测测温温，，软软吹吹1515－－25min25min，，氩氩气气流流量量 70-100NL/min70-100NL/min左左右右，，控控制制渣渣面面微动为宜。
微动为宜•软软吹吹结结束束后后，，测测温温、、取取样样，，加加保保温温剂剂出出钢钢，，出出钢钢温度温度15301530－－1540℃1540℃以轴承钢冶炼为例以轴承钢冶炼为例VD工艺 VOD VOD 工艺工艺•初炼炉将碳控制在初炼炉将碳控制在0.20.2－－0.50.5％，％，P<0.03%P<0.03%以下；以下； 钢液温度为钢液温度为1630℃1630℃；；•初炼炉除渣后，将初炼炉除渣后，将VODVOD钢包吊入真空室，接底吹氩，开始钢包吊入真空室，接底吹氩，开始抽真空，此时温度抽真空，此时温度1550-1580℃;1550-1580℃;•当真空度达到当真空度达到1313－－20kpa20kpa时，开始吹氧脱碳；时，开始吹氧脱碳；•碳含量降低的同时，提高真空度，保铬不氧化；碳含量降低的同时，提高真空度，保铬不氧化；•当碳合格时，停止吹氧，加大真空到当碳合格时，停止吹氧，加大真空到100Pa100Pa以下，并加大以下，并加大搅拌，进一步脱碳，钢液温度达到搅拌，进一步脱碳，钢液温度达到16701670－－1750℃1750℃；；•加合金、微调成分、加铝吹氩搅拌几分钟后，破真空浇铸。
加合金、微调成分、加铝吹氩搅拌几分钟后，破真空浇铸以冶炼超低碳不锈钢为例以冶炼超低碳不锈钢为例 3.4 RH3.4 RH真空精炼真空精炼 •Ruhrstahl Ruhrstahl 公司和公司和HeraeusHeraeus公司公司19571957年开发的年开发的•也称钢液循环脱气法，将钢液提升到一容器内处也称钢液循环脱气法，将钢液提升到一容器内处理•主要冶炼高质量产品，如轴承钢、主要冶炼高质量产品，如轴承钢、LFLF钢、硅钢、钢、硅钢、不锈钢、齿轮钢等不锈钢、齿轮钢等•国内国内RHRH设备主要依靠进口设备主要依靠进口 RHRH工艺特点工艺特点①①反反应应速速度度快快，，表表观观脱脱碳碳速速度度常常数数k kC C可可达达到到3.5min3.5min-1-1处理周期短，生产效率高，常与转炉配套使用处理周期短，生产效率高，常与转炉配套使用②②反反应应效效率率高高，，钢钢水水直直接接在在真真空空室室内内进进行行反反应应，，可可生生产产H≤0.5×10H≤0.5×10-6-6，，N≤25×10N≤25×10-6-6，，C≤10×10C≤10×10-6-6的的超超纯纯净钢③③可可进进行行吹吹氧氧脱脱碳碳和和二二次次燃燃烧烧进进行行热热补补偿偿，，减减少少处处理理温降；温降；④④可进行喷粉脱硫，生产可进行喷粉脱硫，生产[S]≤5×10[S]≤5×10-6-6的超低硫钢。
的超低硫钢 RHRH工艺参数工艺参数•处理容量：大炉子比小炉子好处理容量：大炉子比小炉子好(50t(50t以上以上) )；；•处理时间：钢包在真空位的停留时间处理时间：钢包在真空位的停留时间ττ；； τ τ＝＝Tc/Vt TcTc/Vt Tc允许温降，允许温降， Vt Vt平均温降平均温降℃/min℃/min；；•循环因数：循环因数：C C＝＝ω(t/min).t(min)/Qω(t/min).t(min)/Q (ton) (ton) ω ω 循环流量、循环流量、 t t脱气时间、脱气时间、 Q Q处理容量处理容量•循环流量循环流量ωω：主要由上升管与驱动气体流量决定；：主要由上升管与驱动气体流量决定；•真空度：真空度：6060－－100pa100pa；；•抽气能力抽气能力 RHRH真空工艺过程真空工艺过程•出钢后，钢包测温取样；出钢后，钢包测温取样；•下降真空室，插入深度为下降真空室，插入深度为150-150-200mm200mm；；•起动真空泵，一根插入管输入起动真空泵，一根插入管输入驱动气体；驱动气体；•当真空室的压力降到当真空室的压力降到2626－－10kpa10kpa后，循环加剧；后，循环加剧；•钢水上升速度为钢水上升速度为5m/s5m/s、下降速、下降速度为度为1 1－－2m/s2m/s；；•气泡在钢液中将气体及夹杂带气泡在钢液中将气体及夹杂带出。
出 RHRH的发展的发展•-OB (Oxygen Blowing)，真空室下部吹氧，真空室下部吹氧•-KTB (Kawasaki Top Blowing) 日本川崎，顶日本川崎，顶吹氧吹氧•-PB(Powder Blowing)，真空室下部喷粉脱，真空室下部喷粉脱P、、S 工艺优点：工艺优点： 钢液升温和精确控制钢水温度钢液升温和精确控制钢水温度 促进夹杂物上浮，提高钢水纯净度促进夹杂物上浮，提高钢水纯净度 精确控制钢液成分，实现窄成分控制精确控制钢液成分，实现窄成分控制 均匀钢水成分和温度均匀钢水成分和温度· 与喂线配合，可进行夹杂物的变性处理与喂线配合，可进行夹杂物的变性处理· 冶炼节奏快，适合转炉的冶炼节奏冶炼节奏快，适合转炉的冶炼节奏3.5 CAS3.5 CAS、、CASCAS－－OBOB精炼工艺精炼工艺 CASCAS－－OBOB的冶炼效果的冶炼效果•加热；升温速度加热；升温速度5 5－－6℃/min6℃/min；；•钢液成分：吹氧前后变化不大；钢液成分：吹氧前后变化不大；•钢水洁净度：钢水洁净度：[O][O]基本不变，可降低基本不变，可降低[N][N]含量。
含量 CAS工艺的操作过程 CAS-OB工艺的操作过程 3.6 喷粉工艺喷粉工艺•效果最好投资及使用成本最低也是最不好掌握的效果最好投资及使用成本最低也是最不好掌握的技术；可脱硫、脱磷、合金化、夹杂变性；技术；可脱硫、脱磷、合金化、夹杂变性；工艺参数：工艺参数：•喷枪插入深度；喷枪插入深度；h=H(h=H(钢液深钢液深)-hc()-hc(喷入深喷入深) )；；•喷吹压力：大于钢液、炉渣及大气压；喷吹压力：大于钢液、炉渣及大气压；•喷吹时间：喷粉设备及钢液容纳粉剂的能力；喷吹时间：喷粉设备及钢液容纳粉剂的能力；•供料速度：设备能力及钢液化学反应速度；供料速度：设备能力及钢液化学反应速度；•载气能力与粉气比载气能力与粉气比 4 典型精炼设备的功能典型精炼设备的功能 冶金效果冶金效果 典型精炼方法达到的洁净度典型精炼方法达到的洁净度 5 5 洁净钢洁净钢(purity steel) (purity steel) •6060年代：年代：[S]+[P]+[N]+[O]+[H]<900ppm[S]+[P]+[N]+[O]+[H]<900ppm；；•7070年代：年代：[S]+[P]+[N]+[O]+[H]<800ppm[S]+[P]+[N]+[O]+[H]<800ppm；；•8080年代：年代：[S]+[P]+[N]+[O]+[H]<600ppm[S]+[P]+[N]+[O]+[H]<600ppm；；•9090年代：年代：[S]+[P]+[N]+[O]+[H]<100ppm[S]+[P]+[N]+[O]+[H]<100ppm；；•20002000年代：年代：[S]+[P]+[N]+[O]+[H]<50ppm[S]+[P]+[N]+[O]+[H]<50ppm。
洁净钢除洁净钢除[S]+[P]+[N]+[O]+[H][S]+[P]+[N]+[O]+[H]五大元素外，五大元素外，随废钢量的增加还包括随废钢量的增加还包括CuCu、、ZrZr、、SnSn、、BiBi、、PbPb等等伴生元素伴生元素 •洁净钢是一个相对概念洁净钢是一个相对概念•某一杂质含量降低到什么水平决定于钢种和产品某一杂质含量降低到什么水平决定于钢种和产品用途用途•不同的年代，对洁净钢有不同的要求不同的年代，对洁净钢有不同的要求•有害元素降低程度决定于装备和工艺现代化水平有害元素降低程度决定于装备和工艺现代化水平•高附加值产品对洁净度的要求是：高附加值产品对洁净度的要求是： T[O]要低要低<20ppm；； 夹杂物数量要少；夹杂物数量要少； 夹杂物尺寸要小夹杂物尺寸要小<50μm；夹杂物形态要合适夹杂物形态要合适洁净钢的定义 洁净钢生产技术洁净钢生产技术 初炼炉低氧钢精炼技术初炼炉低氧钢精炼技术 出钢炉渣改质与预脱硫工艺出钢炉渣改质与预脱硫工艺 出钢挡渣技术与下渣检测出钢挡渣技术与下渣检测 渣洗精炼工艺渣洗精炼工艺 夹杂物改性技术夹杂物改性技术 Ca Ca处理技术处理技术 超低碳钢冶炼技术超低碳钢冶炼技术 低低N N钢冶炼技术钢冶炼技术 夹杂物控制技术夹杂物控制技术 钢水保护技术钢水保护技术 无缺陷连铸坯生产工艺无缺陷连铸坯生产工艺 连铸坯表面质量的控制连铸坯表面质量的控制 大型夹杂物的控制大型夹杂物的控制 铁 水 预 处 理 工 艺 朱 荣 铁水预处理技术铁水预处理技术 铁水预处理是指铁水兑入炼钢炉之前进行的各铁水预处理是指铁水兑入炼钢炉之前进行的各种处理。
种处理 分为普通铁水预处理和特殊铁水预处理两大类分为普通铁水预处理和特殊铁水预处理两大类 普通铁水预处理包括：普通铁水预处理包括：铁水脱硫、铁水脱硅和铁铁水脱硫、铁水脱硅和铁水脱水脱P P 特殊铁水预处理一般是针对铁水中含有的特特殊铁水预处理一般是针对铁水中含有的特殊元素进行提纯精炼或资源综合利用，如铁水提殊元素进行提纯精炼或资源综合利用，如铁水提钒、提铌、脱铬等预处理工艺钒、提铌、脱铬等预处理工艺 铁水预处理容器的选择铁水预处理容器的选择根据铁水预处理容器的选择，脱硫工艺可分为：根据铁水预处理容器的选择，脱硫工艺可分为： 混铁车喷吹法混铁车喷吹法 铁水罐法铁水罐法 铁水包法铁水包法 发展趋势：发展趋势： 采用铁水包作为铁水脱硫预处理的容器采用铁水包作为铁水脱硫预处理的容器 1.2 铁水预处理的化学冶金学意义•化学冶金学意义化学冶金学意义：： 创造最佳的冶金反应环境创造最佳的冶金反应环境 ! !•钢铁冶金工艺优化钢铁冶金工艺优化：： 高炉高炉 分离脉石、还原铁矿石分离脉石、还原铁矿石 铁水预处理铁水预处理 脱硅、脱磷、脱硫脱硅、脱磷、脱硫 转炉转炉 脱碳、升温脱碳、升温 钢水炉外精炼钢水炉外精炼 去夹杂、合金化去夹杂、合金化 1. 3 铁水预处理(脱硫)的优越性•(1) 满足用户对超低硫、磷钢的需求，发展满足用户对超低硫、磷钢的需求，发展高附加值钢种：如：高附加值钢种：如： 船板钢、油井管钢：船板钢、油井管钢：[S]、、[P] 0.005 % 管线钢、管线钢、Z向钢、向钢、IF钢：钢：[S] 0.002~0.004 %•(2) 减轻高炉脱硫负担，放宽对硫的限制，减轻高炉脱硫负担，放宽对硫的限制，提高产量，降低焦比；提高产量，降低焦比；•(3) 炼钢采用低硫铁水冶炼，可获得巨大的炼钢采用低硫铁水冶炼，可获得巨大的经济效益。
经济效益 铁水脱硫工艺方法铁水脱硫工艺方法 投掷法，将脱硫剂投入铁水中脱硫投掷法，将脱硫剂投入铁水中脱硫 喷吹法，将脱硫剂喷入铁水中脱硫喷吹法，将脱硫剂喷入铁水中脱硫 搅拌法（搅拌法（KRKR法），通过中空机械搅拌器法），通过中空机械搅拌器 向铁水内加入脱硫剂，搅拌脱硫向铁水内加入脱硫剂，搅拌脱硫 脱硫工艺的技术比较脱硫工艺的技术比较 2 铁水预处理发展的技术经济背景与现状铁水预处理发展的技术经济背景与现状2.1国外铁水预脱硫技术的发展背景与现状国外铁水预脱硫技术的发展背景与现状•历史背景：历史背景：60年代，氧枪转炉炼钢的崛起工业的年代，氧枪转炉炼钢的崛起工业的发展给钢铁材料质量提出了更高要求发展给钢铁材料质量提出了更高要求• 钢材质量：钢材质量： 强度高、低温韧性好；冷成型和焊强度高、低温韧性好；冷成型和焊接性能好；抗腐蚀和高温性能好接性能好；抗腐蚀和高温性能好• 用户需求：降低钢中杂质：硫、磷含量越低越好用户需求：降低钢中杂质：硫、磷含量越低越好 国外脱硫现状国外脱硫现状•世界各国都致力于降低钢中硫含量世界各国都致力于降低钢中硫含量•80年代初期欧洲钢材市场：年代初期欧洲钢材市场： 大批量产品含硫量大批量产品含硫量[S] 0.02%；小量产品；小量产品[S] 0.01%；极少的优质钢；极少的优质钢[S] 0.005%。
•90年代中期：年代中期： 约约70%的产品的产品[S] 0.015%；；约约50%的产品的产品[S] 0.01% •约约28%的产品的产品[S] 0.005%；约；约10%的产品的产品[S] 0.002% 我国脱硫现状我国脱硫现状•整体差距太大：生铁一类的质量标准：整体差距太大：生铁一类的质量标准：[S] [S] 0.03% 0.03%•宝钢、本钢等企业水平与国外一致宝钢、本钢等企业水平与国外一致•结果：高炉脱硫，操作保守结果：高炉脱硫，操作保守 焦比高、产焦比高、产量低量低 •国外预脱硫工艺发展趋势国外预脱硫工艺发展趋势 铁水罐、混铁车喷铁水罐、混铁车喷吹法吹法(CaO(CaO、、CaCCaC2 2系系) )、镁系喷吹脱硫法、镁系喷吹脱硫法 2.2 铁水预处理的发展趋势•预脱硫预脱硫 预脱硅预脱硅 预脱磷预脱磷(同时脱磷脱硫同时脱磷脱硫)•未来以喷吹法为主未来以喷吹法为主•脱硫剂受原料经济和钢材产品要求而波动脱硫剂受原料经济和钢材产品要求而波动•发展方向：发展方向：高效、廉价、易得的复合脱硫剂；高效、廉价、易得的复合脱硫剂；CaO系、系、CaC2系、系、Mg系系“并驾齐驱并驾齐驱”•铁铁水水预预脱脱硫硫处处理理愈愈来来愈愈普普遍遍，，各各种种级级别别钢钢种种都都可可处处理理，，特特别别是是优优质质钢钢或或特特殊殊钢钢种种。
铁铁水水预预处处理理(脱脱硫硫)是提高钢材质量的最经济手段是提高钢材质量的最经济手段 ! 3 铁水预脱硫 3.1 四大系列以及复合脱硫剂四大系列以及复合脱硫剂•苏打苏打(Na2CO3)系：系： 炉前铁水沟铺撒法，宣钢、包钢做炉前铁水沟铺撒法，宣钢、包钢做过喷吹工艺试验过喷吹工艺试验•电石电石(CaC2)系：系： 主要是喷吹法，攀钢、宝钢、武钢用主要是喷吹法，攀钢、宝钢、武钢用过•石灰石灰(CaO)系：系：喷吹法，鞍钢、宝钢、武钢、酒钢、喷吹法，鞍钢、宝钢、武钢、酒钢、宣钢、重钢、太钢等宣钢、重钢、太钢等•金属金属Mg系复合脱硫剂：系复合脱硫剂： 90年代起步，喷吹法如鞍钢、年代起步，喷吹法如鞍钢、宝钢、本钢等宝钢、本钢等 3.2 3.2 四种主要脱硫剂及其脱硫原理四种主要脱硫剂及其脱硫原理苏打苏打 (Na (Na2 2COCO3 3) )系：系：(+ (+ 氧化剂，同时脱磷脱硫氧化剂，同时脱磷脱硫) ) Na Na2 2COCO3(l)3(l) ==== Na ==== Na2 2O O(l)(l) + CO + CO2 2 Na Na2 2O O(l)(l) + [S] + [C] ==== (Na + [S] + [C] ==== (Na2 2S) + COS) + CO 价格贵，挥发损失严重，环境污染大，价格贵，挥发损失严重，环境污染大，侵蚀包衬侵蚀包衬 目前只作号外铁补救脱硫之用！目前只作号外铁补救脱硫之用！ 石灰石灰 (CaO)系系• (+CaCO3+CaF2+C，，+CaC2，，+ Al)• CaO(S) + [S] + [C] ==== (CaS) + CO当当 [Si] 0.05% 时，时， CaO(S) + [S] + 1/2[Si] === (CaS) + 1/2(SiO2)价廉易得，高温、细磨、活性高脱硫效果较好。
价廉易得，高温、细磨、活性高脱硫效果较好 石灰易吸水，脱硫渣夹带铁，不能进行深度脱硫 碳化钙碳化钙 (CaC2，电石，电石)系系•CaC2(+CaO+CaCO3+CaF2)、、(CaC2+CaCO3)• CaC2(S) + [S] ==== (CaS) + 2[C]•相对较便宜，高温、细磨、深喷，脱硫效率较相对较便宜，高温、细磨、深喷，脱硫效率较高高 脱硫效率受温度和粒度影响较大，安全性不高！ 镁镁 (Mg)系系种类：种类：①① 镁焦镁焦(Mag coke)；；②② 镁合金镁合金(Mg Fe Si)；；③③ 覆膜镁粒覆膜镁粒：： ④ ④ 覆膜混合镁覆膜混合镁粒粒：含：含Mg30~80%Mg30~80%，余为，余为CaOCaO•[Mg ]+ [S] == MgS[Mg ]+ [S] == MgS( (固固) ) Mg Mg( (气气) ) + [S] == MgS + [S] == MgS( (固固) )•镁脱硫的热力学：受铁水温度和镁的蒸气压影响镁脱硫的热力学：受铁水温度和镁的蒸气压影响•Log [Mg]Log [Mg]satsat = 7000 = 7000 T + Log P T + Log PMgMg 5.1( 5.1(低温低温和高压有利！和高压有利！) ) 镁脱硫的动力学镁脱硫的动力学 主要受镁蒸汽的溶解速度影响。
主要受镁蒸汽的溶解速度影响措施措施：：①① 铁水温度低些有利铁水温度低些有利 ②② 加入惰性物质减缓镁的气化速度加入惰性物质减缓镁的气化速度 ③③ 喷枪插入铁水液面以下喷枪插入铁水液面以下2~3m处处 镁的脱硫效率和消耗量：镁的脱硫效率和消耗量： [S]为为0.06%脱到脱到0.01%，脱硫效率达，脱硫效率达63%，当，当[S]降至降至0.005%时，每吨铁水耗镁时，每吨铁水耗镁300~500g 镁脱硫剂的优缺点镁脱硫剂的优缺点• 镁和硫的亲和力极高，对低温铁水，镁脱硫最好镁和硫的亲和力极高，对低温铁水，镁脱硫最好,用量少，对高炉渣不敏感；铁损少，无环境问题用量少，对高炉渣不敏感；铁损少，无环境问题•脱硫处理用的设备投资低脱硫处理用的设备投资低 但镁价格高•关键要保证插枪深度，精心控制，提高镁的收得关键要保证插枪深度，精心控制，提高镁的收得率•我国有我国有便宜镁资源便宜镁资源 铁水脱硫剂的选择铁水脱硫剂的选择 元素的脱硫能力，由高到低依次为：元素的脱硫能力，由高到低依次为： CaC CaC2 2、、NaONaO2 2、、MgMg、、BaOBaO、、CaOCaO、、MnOMnO、、MgOMgO 工业中常用的脱硫剂有：工业中常用的脱硫剂有： CaO CaO系、系、CaO+CaCCaO+CaC2 2系、系、CaCCaC2 2、、CaO+MgCaO+Mg系、系、MgMg等。
等 铁水脱硫剂性能比较铁水脱硫剂性能比较 4 4 铁水脱铁水脱SiSi工艺技术工艺技术 铁水脱铁水脱SiSi的重要意义的重要意义 是铁水脱磷的必要条件是铁水脱磷的必要条件 利于减少石灰加入量和渣量利于减少石灰加入量和渣量 可在低碱度下实现脱可在低碱度下实现脱SiSi，成本低，成本低 铁水脱铁水脱SiSi的工艺方法的工艺方法 铁水沟连续脱硅，分为一段法和铁水沟连续脱硅，分为一段法和 两段法两段法 铁水罐脱硅铁水罐脱硅 铁水脱硅站示意图铁水脱硅站示意图 铁水脱硅方法的比较铁水脱硅方法的比较 5 5 铁水预处理脱磷及同时脱磷脱硫铁水预处理脱磷及同时脱磷脱硫•5.1 脱磷同时脱硫的化学原理电化学反应电化学反应：：阳极：阳极： [P] + 4(O2 ) ==== (PO43 ) + 5e 阴极：阴极： [S] + 2e ==== (S2 ) 喷吹法同时脱磷脱硫反应的实质：喷吹法同时脱磷脱硫反应的实质： 在在喷喷枪枪附附近近，，氧氧位位较较高高(Po2=10 12~10 11kPa)，，进进行行着着氧氧化化脱脱磷磷反反应应；；在在铁铁水水罐罐壁壁和和顶顶渣渣与与铁铁水水界界面面处处，，氧氧位位较较低低(Po2 10 13kPa)，，进进行行着着还还原原脱脱硫硫反反应应。
因因此此，，喷喷吹吹预预处处理理工工艺艺是是在在实实行行了了熔熔池池的的氧氧位位再再分分布布后后，，才才达达到到同同时脱除磷、硫的，即是时脱除磷、硫的，即是“同时不同位同时不同位” 5.25.2 脱磷前的铁水预脱硅脱磷前的铁水预脱硅•脱磷过程中硅比磷优先氧化这样形成的脱磷过程中硅比磷优先氧化这样形成的SiO2势必会大势必会大大降低脱磷渣的碱度因此，为了减少脱磷剂用量、提大降低脱磷渣的碱度因此，为了减少脱磷剂用量、提高脱磷效率，脱磷前必须优先将铁水高脱磷效率，脱磷前必须优先将铁水[Si]氧化脱除至氧化脱除至0.10%~0.15%•预预脱脱硅硅方方法法：：主主要要有有高高炉炉炉炉前前铁铁水水沟沟上上置置或或顶顶喷喷固固体体氧氧化化剂剂脱脱硅硅法法和和铁铁水水罐罐、、混混铁铁车车内内喷喷吹吹脱脱硅硅法法(顶顶吹吹O2)两两种•高炉要冶炼低硅生铁高炉要冶炼低硅生铁 铁水脱磷预处理的工艺优点铁水脱磷预处理的工艺优点 铁水预处理脱磷，反应温度低，热力学条件好，铁水预处理脱磷，反应温度低，热力学条件好，易于脱磷易于脱磷 铁水中铁水中C C、、SiSi含量高提高了铁水中磷的活度，有利含量高提高了铁水中磷的活度，有利于脱磷。
于脱磷 由于铁水预处理脱磷具备良好的化学热力学条件，由于铁水预处理脱磷具备良好的化学热力学条件，渣钢间磷的分配系数是炼钢脱磷的渣钢间磷的分配系数是炼钢脱磷的5 5～～1010倍，因倍，因而渣量小，可以控制较低的渣中而渣量小，可以控制较低的渣中FeOFeO含量，脱磷含量，脱磷成本低 和炼钢相比，不会因脱磷造成钢水过氧化，影响和炼钢相比，不会因脱磷造成钢水过氧化，影响钢质量 5.3 两类脱磷剂•苏打系苏打系：： Na Na2 2COCO3 3 (+ (+ 氧化剂氧化剂) ) 2[P]+3(Na 2[P]+3(Na2 2O)+5(FeO) ==(3NaO)+5(FeO) ==(3Na2 2O O P P2 2O O5 5)+5Fe)+5Fe•石灰系石灰系：： CaO + CaO + 氧化剂氧化剂 + + 助熔剂助熔剂(CaF(CaF2 2) ) 2[P]+5(FeO)+3(CaO) == (3CaO 2[P]+5(FeO)+3(CaO) == (3CaO P P2 2O O5 5)+5Fe)+5Fe• 氧化剂：气体氧化剂：气体O O2 2和和/ /或固体氧化剂或固体氧化剂•固氧剂：轧钢铁皮、铁精矿粉、烧结返矿粉固氧剂：轧钢铁皮、铁精矿粉、烧结返矿粉•助熔剂：萤石助熔剂：萤石(CaF(CaF2 2) )、、 CaCl CaCl2 2等等 6 6 铁水深度预处理与纯净钢冶炼铁水深度预处理与纯净钢冶炼•6.1 铁水预处理对纯净钢生产的意义•铁水含磷、硫可降到低或超低含量水平。
铁水含磷、硫可降到低或超低含量水平•提高转炉生产率、降低成本、节约能耗提高转炉生产率、降低成本、节约能耗•增加极低碳钢的清洁度钢中增加极低碳钢的清洁度钢中T[O]、、[N]、、[H]含量含量降低•有利于复吹转炉冶炼高碳钢时的有利于复吹转炉冶炼高碳钢时的“提碳出钢技术提碳出钢技术”•有效地提高铁、钢、材系统的综合经济效益有效地提高铁、钢、材系统的综合经济效益 6.2基于铁水预处理的纯净钢冶炼工艺•基于铁水深度预脱硫的纯净钢冶炼工艺：基于铁水深度预脱硫的纯净钢冶炼工艺：(北美、欧洲、宝钢、武钢 )•铁水深脱硫铁水深脱硫 转炉强化脱磷转炉强化脱磷 钢水喷粉脱磷、脱硫、钢水喷粉脱磷、脱硫、升温、真空精炼升温、真空精炼•基于铁水三脱预处理的纯净钢冶炼工艺：基于铁水三脱预处理的纯净钢冶炼工艺：日本(NSC、Sumitomo、Kobe、Kawasaki、NKK )•铁水三脱铁水三脱(Si、、P、、S)处理处理 复吹转炉少渣吹炼复吹转炉少渣吹炼 钢水喷粉脱硫、升温、真空精炼钢水喷粉脱硫、升温、真空精炼 6.3 铁水预处理与纯净钢生产实践•高炉铁水高炉铁水常规常规(轻轻)脱硫脱硫([S] 0.02%)复吹转炉复吹转炉(脱脱磷、脱碳、升温磷、脱碳、升温)钢水精炼钢水精炼(脱氧、去气体、去夹杂脱氧、去气体、去夹杂)普通钢水，此即普通钢水，此即常规流程常规流程(生产普通钢种生产普通钢种)。
•高高炉炉铁铁水水深深度度脱脱硫硫([S] 0.005%)复复吹吹转转炉炉(脱脱磷磷、、脱脱碳碳、、升升温温)钢钢水水精精炼炼(脱脱硫硫、、去去气气体体、、去去夹夹杂杂)低低硫硫钢钢水水([S] 0.005%)，，此此即即纯纯净净钢钢流流程程其其中中生生产产超超 低低 硫硫 钢钢 ([S] 0.002%)，， 铁铁 水水 则则 要要 深深 脱脱 硫硫 至至[S] 0.002%~0.003% 7 7 结语结语•铁水预处理脱硫：铁水预处理脱硫：•适度脱硫适度脱硫：：补救措施，将硫脱至补救措施，将硫脱至<0.03~0.05%，在，在炉前铁水沟中用简单设施进行处理炉前铁水沟中用简单设施进行处理•常规脱硫常规脱硫：：一一般般铁铁水水炼炼钢钢之之用用，，将将硫硫脱脱至至<0.02%，，在铁水罐喷入石灰系或碳化钙系脱硫剂进行处理在铁水罐喷入石灰系或碳化钙系脱硫剂进行处理•深度脱硫深度脱硫：：转转炉炉炼炼优优质质或或合合金金钢钢种种(纯纯净净钢钢)，，将将硫硫脱脱至至“双零双零”水平在铁水罐中用喷枪喷入镁基脱硫剂进行处理在铁水罐中用喷枪喷入镁基脱硫剂进行处理 铁水深度预处理铁水深度预处理+纯净钢生产纯净钢生产•铁水镁系脱硫剂深脱硫处理铁水镁系脱硫剂深脱硫处理 + 转炉脱磷、脱碳转炉脱磷、脱碳 + 钢钢水炉外喷粉脱磷、脱硫。
水炉外喷粉脱磷、脱硫•铁水三脱处理铁水三脱处理 + 复吹转炉少渣吹炼复吹转炉少渣吹炼 + 钢水炉外喷粉钢水炉外喷粉脱硫•铁铁水水深深度度三三脱脱处处理理：：铁铁水水罐罐或或专专用用转转炉炉分分期期脱脱磷磷(石石灰系脱磷剂灰系脱磷剂)、脱硫、脱硫(镁系或电石系脱硫剂镁系或电石系脱硫剂) 朱朱 荣荣Tel:01-62332515，，Email:zhurong@转炉炼钢工艺 炼钢工艺授课内容 参考书：钢铁冶金学（陈家祥）参考书：钢铁冶金学（陈家祥） 转炉炼钢学（徐文派）转炉炼钢学（徐文派） 氧气转炉炼钢工艺与设备（王雅贞）氧气转炉炼钢工艺与设备（王雅贞）n转炉炼钢工艺转炉炼钢工艺(4学时学时)n电炉炼钢工艺电炉炼钢工艺(4学时学时)n铁水预处理工艺铁水预处理工艺(2学时学时)n钢水炉外精炼工艺钢水炉外精炼工艺(2学时学时) 1 转炉炼钢的发展 •1855－－1856年英国人亨利年英国人亨利.贝塞麦贝塞麦(Henly)开发了酸性底开发了酸性底吹空气转炉炼钢法；吹空气转炉炼钢法；•1878年英国人托马斯年英国人托马斯(S.G.Thomas)碱性底吹空气转炉炼碱性底吹空气转炉炼钢法；钢法；•1940年廉价获得氧气后，瑞士、奥地利开发了顶吹氧气转年廉价获得氧气后，瑞士、奥地利开发了顶吹氧气转炉，炉，1952年在奥地利林茨年在奥地利林茨(Linz)和多纳维茨城和多纳维茨城(Donawitz)建成第一座建成第一座30吨碱性顶吹氧气转炉吨碱性顶吹氧气转炉(LD转炉转炉)；或称；或称BOF(Basic Oxygen Furnace)。
•1970年开发顶底复合吹炼转炉年开发顶底复合吹炼转炉•我国的炼钢发展史我国的炼钢发展史 氧气转炉的种类• 氧气顶吹转炉氧气顶吹转炉• 氧气底吹转炉氧气底吹转炉• 氧气侧吹转炉氧气侧吹转炉 • 氧气顶底复合转炉氧气顶底复合转炉 顶吹氧气转炉炼钢工艺特点•完全依靠铁水氧化带来的化学热及物理热完全依靠铁水氧化带来的化学热及物理热; ;•生产率高（冶炼时间在生产率高（冶炼时间在2020分钟以内）；分钟以内）；•质质量量好好（（* *气气体体含含量量少少：：（（因因为为COCO的的反反应应搅搅拌拌，，将将N N、、 H H除除去去））可可以以生生产产超超纯纯净净钢钢, ,有有害害成成份份（（S S、、P P、、N N、、H H、、O O）〈）〈80ppm80ppm；； •冶炼成本低，耐火材料用量比平炉及电炉用量低；冶炼成本低，耐火材料用量比平炉及电炉用量低；• 原材料适应性强，高原材料适应性强，高P P、低、低P P都可以 转炉炼钢的热平衡及物料平衡•热平衡是计算炼钢过程的热量收入（铁水的物理热平衡是计算炼钢过程的热量收入（铁水的物理及化学热）及热量支出（钢液、炉渣、炉气、冷及化学热）及热量支出（钢液、炉渣、炉气、冷却剂、热量损失）却剂、热量损失）• 物料平衡是计算炼钢过程中加入炉内和参予炼钢物料平衡是计算炼钢过程中加入炉内和参予炼钢过程的全部物料（铁水、废钢、氧气、冷却剂、过程的全部物料（铁水、废钢、氧气、冷却剂、渣料和耐材等）及炼钢过程中产物（钢液、炉渣、渣料和耐材等）及炼钢过程中产物（钢液、炉渣、炉气及烟尘等）炉气及烟尘等） ““负能炼钢负能炼钢””•转炉炼钢是一个能量有富裕的炼钢方法，衡量转炉转炉炼钢是一个能量有富裕的炼钢方法，衡量转炉炼钢的重要指标之一，转炉工序能耗及炼钢厂能炼钢的重要指标之一，转炉工序能耗及炼钢厂能耗。
耗•当炉气回收的总热量当炉气回收的总热量> >转炉生产消耗的能量时，实转炉生产消耗的能量时，实现了现了转炉工序转炉工序““负能炼钢负能炼钢””；当炉气回收的总热；当炉气回收的总热量量> >炼钢厂生产消耗的总能量时，实现了炼钢厂炼钢厂生产消耗的总能量时，实现了炼钢厂““负能炼钢负能炼钢””日本君津钢厂、我国宝钢、武钢三日本君津钢厂、我国宝钢、武钢三炼钢厂均已实现炼钢厂均已实现炼钢厂炼钢厂““负能炼钢负能炼钢”” 转炉设备•转炉炉体及转炉倾动系统转炉炉体及转炉倾动系统•铁水、废钢、散状材料设备铁水、废钢、散状材料设备•氧枪提升机构氧枪提升机构•转炉烟气净化与回收设备转炉烟气净化与回收设备 2 氧气射流及熔池搅拌•氧氧枪枪吹吹炼炼参参数数决决定定转转炉炉的的冶冶炼炼过过程程及及冶冶炼炼结果结果•氧枪心藏是氧枪喷头；氧枪心藏是氧枪喷头；•有有关关氧氧枪枪及及氧氧枪枪喷喷头头设计有专门介绍设计有专门介绍• 氧氧气气射射流流属属于于气气体体动动力学的范畴力学的范畴 氧气射流对熔池的物理作用• 转转炉炉实实际际上上是是一一个个黑黑箱箱，，对对炉炉内内的的运运动动状状态态是是冷态实验的分析结果冷态实验的分析结果。
•氧流作用下熔池的循环运动，动量传递，氧压或氧流作用下熔池的循环运动，动量传递，氧压或氧速越高，凹坑越深，搅拌加剧氧速越高，凹坑越深，搅拌加剧 氧气射流对熔池的化学作用•直直接接氧氧化化------氧氧气气射射流流直直接接与与杂杂质质元元素素产产生生氧氧化反应；化反应；•间间接接氧氧化化------氧氧气气射射流流先先与与FeFe反反应应生生成成后后FeO FeO ，，FeOFeO传氧给杂质元素传氧给杂质元素•是直接氧化还是间接氧化为主呢？是直接氧化还是间接氧化为主呢？ 是是间间接接氧氧化化为为主主，，最最主主要要一一点点是是由由于于氧氧流流是是集集中中于于作作用用区区附附近近（（4 4％％的的面面积积）），，而而不不是是高度分散在熔池中高度分散在熔池中 氧枪喷头的种类• 直简型直简型• 收缩型收缩型• 拉瓦尔型拉瓦尔型• 多多孔孔拉拉瓦瓦尔尔型型马马赫赫数数控制在控制在1.8-2.11.8-2.1）） 喷头设计需考虑的因素•主主要要根根据据炼炼钢钢车车间间生生产产能能力力大大小小、、原原料料条条件件、、供供氧氧能能力力、、水冷条件和炉气净化设备的能力来决定。
水冷条件和炉气净化设备的能力来决定 •考考虑虑到到转转炉炉的的炉炉膛膛高高度度、、直直径径大大小小、、熔熔池池深深度度等等参参数数确确定其孔数、喷孔出口马赫数和氧流股直径定其孔数、喷孔出口马赫数和氧流股直径 •对对于于原原料料中中废废钢钢比比高高、、高高磷磷铁铁水水冶冶炼炼或或需需二二次次燃燃烧烧提提温温等情况，则其氧枪喷头的设计就需特殊考虑等情况，则其氧枪喷头的设计就需特殊考虑 3 顶吹转炉的过程描述•上上炉炉出出钢钢----倒倒完完炉炉渣渣( (或或加加添添加加剂剂)-- )-- 补补炉炉或或溅溅渣渣----堵堵出出钢钢口口----兑兑铁铁水水----装装废废钢钢----下下枪枪----加加渣渣料料（（石石灰灰、、铁铁皮皮））-- -- 点点火火-- -- 熔池升温熔池升温----脱脱P P、、Si Si 、、Mn----Mn----降枪脱碳降枪脱碳•看看炉炉口口的的火火，，听听声声音音看看火火亮亮度度----加加第第二二批批（（渣渣料料））----提提枪化渣，控制枪化渣，控制““返干返干””•降枪控制终点（降枪控制终点（FeOFeO），倒炉取样测温，出钢倒炉取样测温，出钢•技技术术水水平平高高的的炉炉长长，，一一次次命命中中率率高高。
50%50%宝宝钢钢是是付付枪枪））根据分析取样结果根据分析取样结果----决定出钢（或补吹）－决定出钢（或补吹）－- -合金化合金化 不要补吹的就是通常说的一次命中不要补吹的就是通常说的一次命中 冶炼技巧•钢液碳的判断方法钢液碳的判断方法 取样分析、磨样、看火花、付枪取样分析、磨样、看火花、付枪•钢液磷的判断方法钢液磷的判断方法 取样分析、渣的颜色及气孔；取样分析、渣的颜色及气孔；•钢液温度判断方法钢液温度判断方法 接触热电偶、看炉口火焰、看钢液颜色、读秒表接触热电偶、看炉口火焰、看钢液颜色、读秒表 钢液颜色：白亮、青色、浅兰、深兰、红色钢液颜色：白亮、青色、浅兰、深兰、红色 冶炼过程渣、钢成份变化 冶炼过程钢中[N][O]成份变化 4 炼钢用原辅材料 原材料原材料•铁水：加铁水：加70-85%(%C=4,%Si=0.4-1.0,%P=0.02-0.15,%S=0.001-0.050)•废钢：加废钢：加15-30%(厚度小于厚度小于150mm，清洁，清洁)•生铁块：调温及配碳生铁块：调温及配碳•烧结矿（改性铁）烧结矿（改性铁） 4 炼钢用原辅材料辅助材料：辅助材料：石灰：有效石灰：有效CaO成分，块度，控制石灰吸水成分，块度，控制石灰吸水萤石：萤石：CaF2，能改善炉渣流动性，能改善炉渣流动性生白云石：生白云石：CaMg(CO3)2,造渣及护炉造渣及护炉菱镁矿：菱镁矿：MgCO3调渣剂调渣剂铁合金、冷却剂及增碳剂铁合金、冷却剂及增碳剂 •耐火材料分类：耐火材料分类： 碱性耐火材料碱性耐火材料(MgO)(MgO) 酸性耐火材料酸性耐火材料(SiO(SiO2 2) ) 中性耐火材料中性耐火材料( (碳质及铬质碳质及铬质) )•耐火材料的主要性质：耐火材料的主要性质： 耐火度、荷重软化温度、耐压强度、抗热震耐火度、荷重软化温度、耐压强度、抗热震性、热膨胀性、导热性、抗渣性、气孔率等。
性、热膨胀性、导热性、抗渣性、气孔率等5 转炉耐火材料及护炉技术 •炉衬寿命：炉衬寿命影响转炉的工作时间及生产炉衬寿命：炉衬寿命影响转炉的工作时间及生产成本炉龄是钢厂一重要生产技术指标炉龄是钢厂一重要生产技术指标•炉衬损坏的原因：炉衬损坏的原因： 铁水、废钢及炉渣等的机械碰撞和冲刷铁水、废钢及炉渣等的机械碰撞和冲刷 炉渣及钢水的化学侵蚀炉渣及钢水的化学侵蚀 炉衬自身矿物组成分解引起的层裂炉衬自身矿物组成分解引起的层裂 急冷急热等因素急冷急热等因素5 转炉耐火材料及护炉技术 5 转炉耐火材料及护炉技术提高炉龄的措施：提高炉龄的措施： 耐材质量；耐材质量； 系统优化炼钢工艺；系统优化炼钢工艺； 补炉工艺补炉工艺新工艺：溅渣护炉工艺，新工艺：溅渣护炉工艺，九十年代，美国开发九十年代，美国开发成功转炉溅渣护炉技成功转炉溅渣护炉技术，在我国达到最高术，在我国达到最高效益，炉龄效益，炉龄3000030000 5 转炉耐火材料及护炉技术溅渣护炉的基本原理：溅渣护炉的基本原理：• 是利用高速氮气把成分调整后的剩余炉渣喷溅是利用高速氮气把成分调整后的剩余炉渣喷溅在炉衬表面形成溅渣层。
在炉衬表面形成溅渣层• 溅渣层固化了镁碳砖表层的脱碳层，抑制了炉溅渣层固化了镁碳砖表层的脱碳层，抑制了炉衬表层的氧化，并减轻了高温炉渣对砖表面的冲衬表层的氧化，并减轻了高温炉渣对砖表面的冲刷侵蚀 6 转炉冶炼工艺•转炉冶炼五大制度转炉冶炼五大制度 装料制度装料制度 供氧制度供氧制度 造渣制度造渣制度 温度制度温度制度 终点控制及合金化制度终点控制及合金化制度 6.1 装料制度• 确定合理的装入量，需考确定合理的装入量，需考虑的两个参数：虑的两个参数： 炉容比：炉容比：(V/T,m3/t),0.8-1.05(30-300t转炉转炉)；； 熔池深度：需大于氧气射流的冲击深度熔池深度：需大于氧气射流的冲击深度 800-2000mm (30-300t转炉转炉)•装料制度：定量装入、定深装入；装料制度：定量装入、定深装入； 分阶段定量装入分阶段定量装入• 分分阶阶段段定定量量装装入入：：1－－50炉炉，，51－－200炉炉，，200炉以上，枪位每天要校正交接班看枪位炉以上，枪位每天要校正。
交接班看枪位 •供氧强度供氧强度Nm3/t.min•氧气流量氧气流量 Nm3/h•操作氧压操作氧压 Mpa• 氧枪枪位氧枪枪位 m基本操作参数基本操作参数6.2 供氧制度 6.2 供氧制度•供供氧氧强强度度(Nm3/t.min) 决定冶炼时间，但太大，喷溅可能性增大，一般3.0-4.0•氧气流量大小氧气流量大小(Nm3/h)：： 装入量，C、Mn、Si的含量，由物料平衡计算得到，50-65Nm3/h•氧压氧压(Mpa) 喷头的喉口及马赫数一定，P大，流量大,有一范围 0.8－1.2Mpa•氧枪枪位，氧枪枪位，由冲击深度决定，1/3-1/2 6.2 供氧制度 吨钢耗氧量计算吨钢耗氧量计算 ％ C Si Mn P S铁水成分 ４.３0 ０.８０ ０.２０ ０.１３ ０.０４成品成分 ０.２０ ０.２７ ０.５０ ０.０２ ０.０２• 转炉公称容量为100吨时，炉渣量为 ：100×10％＝10吨• 铁损耗氧量 10×15％×16/(16＋56)＝0.33吨•［C］→[CO] 耗氧量 100×(4.30%-0.20%)×90%×16/12=4.92吨 ［C］→[CO2] 耗氧量 100×(4.30%-0.20%)×10%〕32/12=1.09吨•［Si］→[SiO2]耗氧量 100×0.8%×32/28=0.914吨•［Mn］→[MnO]耗氧量 100×0.2%×16/55=0.058吨•［P］→[P2O5] 耗氧量 100×0.13%×(16×5)/(31×2)=0.168吨•[S] 1/3被气化为SO2, 2/3与CaO反应生成CaS进入渣中, 则［S］不耗氧。
•总耗氧量 ＝0.33+4.92+1.09+0.914+0.058+0.168=7.48吨/1.429＝5236Nm3•实际耗氧量＝5236/0.9/99.5%=5847Nm3•实际吨钢耗氧量＝5847/100=58.37Nm3/t 两种操作方式：两种操作方式：软软吹吹：：低低压压、、高高枪枪位位，，吹吹入入的的氧氧在在渣渣层层中中，，渣中渣中FeOFeO升高、有利于脱磷；升高、有利于脱磷；硬吹：高压低枪位硬吹：高压低枪位( (与软吹相反与软吹相反) )，脱，脱P P不好，不好，但脱但脱C C好，穿透能力强，脱好，穿透能力强，脱C C反应激烈反应激烈 6.2 供氧制度 两种操作方式 氧枪操作方式• 氧枪操作就是调节氧压和枪位氧枪操作就是调节氧压和枪位• 氧枪的操作方式：氧枪的操作方式： 衡枪变压衡枪变压 ：压力控制不稳定，阀门控制不好；：压力控制不稳定，阀门控制不好； 恒压变枪：压力不变，枪位变化，目前主要操恒压变枪：压力不变，枪位变化，目前主要操作方式作方式6.2 供氧制度 6.3造渣制度•炼钢就是炼渣炼钢就是炼渣•造造渣渣的的目目的的：：通通过过造造渣渣，，脱脱P P、、减减少少喷喷溅溅、、保护炉衬。
保护炉衬•造造渣渣制制度度：：确确定定合合适适的的造造渣渣方方式式、、渣渣料料的的加入数量和时间、成渣速度加入数量和时间、成渣速度•渣渣的的特特点点：：一一定定碱碱度度、、良良好好的的流流动动性性、、合合适的适的FeOFeO及及MgOMgO、正常泡沫化的熔渣正常泡沫化的熔渣 造渣方式造渣方式•单渣法：铁水单渣法：铁水Si、、P低，或冶炼要求低低，或冶炼要求低•双渣法：铁水双渣法：铁水Si、、P高，或冶炼要求高高，或冶炼要求高•留渣法：利用终渣的热及留渣法：利用终渣的热及FeO，为下炉准备，为下炉准备 石灰加入量确定石灰加入量确定•石灰加入量是根据铁水中石灰加入量是根据铁水中Si、、P含量及炉渣碱度含量及炉渣碱度R确定 铁水含磷小于铁水含磷小于0.30%时：时：石灰加入量石灰加入量(kg/t)=2.14×W[Si]×R×1000/A A为石灰中的有效氧化钙为石灰中的有效氧化钙 A= W（（CaO) －－R × W（（SiO2) R × W（（SiO2) W为石灰自身为石灰自身SiO2占用的占用的CaO 当当Si、、P高时，需计算石灰补加量高时，需计算石灰补加量。
成渣速度成渣速度 转转炉炉冶冶炼炼时时间间短短，，快快速速成成渣渣是是非非常常重重要要的的，，石石灰灰的的溶解是决定冶炼速度的重要因素溶解是决定冶炼速度的重要因素•石灰的熔解石灰的熔解：： 开开始始吹吹氧氧时时渣渣中中主主要要是是SiOSiO，，MnOMnO，，FeO,FeO,是是酸酸性性渣渣，，加石灰后，石灰溶解速度，可用下式表加石灰后，石灰溶解速度，可用下式表 J J＝＝K K（（CaO+1.35MgO-1.09SiOCaO+1.35MgO-1.09SiO2 2+2.75FeO+1.9MnO-+2.75FeO+1.9MnO-39.139.1））•形形成成2CaO*SiO2CaO*SiO2 2，，难难熔熔渣渣FeO,MnO,MgOFeO,MnO,MgO可可加加速速石石灰灰熔化因为可降低炉渣粘度，破坏熔化因为可降低炉渣粘度，破坏2CaO*SiO2CaO*SiO2 2的存在•采用软烧活性石灰、加矿石、萤石及吹氧加速成渣采用软烧活性石灰、加矿石、萤石及吹氧加速成渣 成渣途径• 钙质成渣钙质成渣 低低枪枪位位操操作作，，渣渣中中FeO含含量量下下降降很很快快，，碳碳接接近近终终点时，渣中铁才回升。
点时，渣中铁才回升 适用于低磷铁水、对炉衬寿命有好处适用于低磷铁水、对炉衬寿命有好处• 铁质成渣过程铁质成渣过程 高枪位操作，渣中高枪位操作，渣中FeO含量保持较高水平，碳含量保持较高水平，碳接近终点时，渣中铁才下降接近终点时，渣中铁才下降 适用于高磷铁水、对炉衬侵蚀严重；适用于高磷铁水、对炉衬侵蚀严重；FeO高，炉高，炉渣泡沫化严重，易产生喷溅渣泡沫化严重，易产生喷溅 CaO(+MgO)-FeO(+MnO)-SiO2(+P2O5)相图相图•ABCABC钙质成渣钙质成渣•ADCADC铁质成渣铁质成渣 白云石造渣•提高渣中提高渣中MgO的含量，延长炉衬寿命；的含量，延长炉衬寿命；•渣中饱和渣中饱和MgO的概念；一般根据冶炼情况，的概念；一般根据冶炼情况，MgO控制在控制在6－－10％％•采用白云石造渣应注意加入时间，防止涨炉采用白云石造渣应注意加入时间，防止涨炉底及粘氧枪底及粘氧枪 大喷 溅•转转炉炉喷喷溅溅分分：：爆爆发发性性喷喷溅溅、、金金属属喷喷溅溅及及泡泡沫沫渣渣喷溅•喷溅的主要原因喷溅的主要原因 低低温温吹吹氧氧，，氧氧位位较较高高，，碳碳氧氧反反应应不不平平衡衡，，吹吹入入的的氧氧成成为为FeOFeO，，脱脱C C反反应应较较慢慢，，当当温温度度升升高高后后 C-OC-O反应激烈；反应激烈； 渣粘稠，金属喷溅。
渣粘稠，金属喷溅 操作中防止喷溅的措施•控制渣量控制渣量•吹氧脱碳的温度控制吹氧脱碳的温度控制•控制枪位，保证渣中控制枪位，保证渣中FeOFeO在一定范围在一定范围(15(15－－2020％％) )•保持合适的炉容比保持合适的炉容比 6.4 温度制度•温度控制就是确定冷却剂加入的数量和时间温度控制就是确定冷却剂加入的数量和时间•影响终点温度的因素：影响终点温度的因素： 铁水成分铁水成分:[%Si]=0.1,升高炉温约升高炉温约15 ℃℃ 铁水温度：铁水温度提高铁水温度：铁水温度提高10℃℃，钢水温度约提高，钢水温度约提高6 ℃℃（（30t）） 铁水装入量：每增加铁水装入量：每增加1吨铁水，终点钢水温度约提高吨铁水，终点钢水温度约提高8 ℃℃ （（30t）） 废钢加入量：每增加废钢加入量：每增加1吨废钢，终点钢水温度约下降吨废钢，终点钢水温度约下降45 ℃℃ （（30t）） 此外，炉龄、终点碳、吹炼时间、喷溅等有影响此外，炉龄、终点碳、吹炼时间、喷溅等有影响 6.4 温度制度 温度控制措施温度控制措施•熔池升温熔池升温 降枪脱降枪脱C、氧化熔池金属铁。
金属收到率降低；、氧化熔池金属铁金属收到率降低；•熔池降温熔池降温 加加冷冷却却剂剂(矿矿石石、、球球团团矿矿、、氧氧化化铁铁皮皮、、废废钢钢)；；废废钢钢冶冶炼炼时一般不加时一般不加 6.5 终点控制及合金化制度•终点控制指终点温度和成分的控制终点控制指终点温度和成分的控制•终点标志：终点标志： 钢中碳含量达到所炼钢种的控制范围钢中碳含量达到所炼钢种的控制范围 钢中钢中P达到要求达到要求 出钢温度达到要求出钢温度达到要求 终点控制方法•终点碳控制的方法：终点碳控制的方法： 一次拉碳法、增碳法、高拉补吹法一次拉碳法、增碳法、高拉补吹法•一次拉碳法：一次拉碳法： 按出钢要求的终点碳和温度进行吹炼，当按出钢要求的终点碳和温度进行吹炼，当达到要求时提枪操作要求较高达到要求时提枪操作要求较高 优点：终点渣优点：终点渣FeOFeO低，钢中有害气体少，不低，钢中有害气体少，不加增碳剂，钢水洁净氧耗较小，节约增碳剂加增碳剂，钢水洁净氧耗较小，节约增碳剂 终点控制方法•增碳法：所有钢种均将碳吹到增碳法：所有钢种均将碳吹到0.05%左右，按左右，按钢种加增碳剂。
钢种加增碳剂 优点：操作简单，生产率高，易实现自动控制，优点：操作简单，生产率高，易实现自动控制，废钢比高废钢比高• 高拉补吹法：当冶炼中，高碳钢种时，终点按高拉补吹法：当冶炼中，高碳钢种时，终点按钢种规格略高一些进行拉碳，待测温、取样后按钢种规格略高一些进行拉碳，待测温、取样后按分析结果与规格的差值决定补吹时间分析结果与规格的差值决定补吹时间 终点温度确定•所炼钢种熔点：所炼钢种熔点： T＝＝1538－－∑△ △T×j △ △T: 钢中某元素含量增加钢中某元素含量增加1％时使铁的熔点降低％时使铁的熔点降低值，值， j钢中某元素％含量钢中某元素％含量• 考虑到钢包运行、镇静吹氩、连铸等要求考虑到钢包运行、镇静吹氩、连铸等要求 钢水合金化钢水合金化•满足脱氧的要求满足脱氧的要求•满足钢种的要求满足钢种的要求•有精炼的转炉，作为预脱氧及初步合金化有精炼的转炉，作为预脱氧及初步合金化•合金加入原则：脱氧能力先弱后强，先难熔合金加入原则：脱氧能力先弱后强，先难熔•合金加入量合金加入量(kg) ＝＝ (钢种规格中限％－终点残余成分％钢种规格中限％－终点残余成分％)/A A=(铁合金中合金元素含量％铁合金中合金元素含量％×合金元素收得率％合金元素收得率％)1000 • 1、最孤独的时光，会塑造最坚强的自己。
• 2、把脸一直向着阳光，这样就不会见到阴影• 3、永远不要埋怨你已经发生的事情，要么就改变它，要么就安静的接受它• 4、不论你在什么时候开始，重要的是开始之后就不要停止• 5、通往光明的道路是平坦的，为了成功，为了奋斗的渴望，我们不得不努力• 6、付出了不一定有回报，但不付出永远没有回报• 7、成功就是你被击落到失望的深渊之后反弹得有多高• 8、为了照亮夜空，星星才站在天空的高处• 9、我们的人生必须励志，不励志就仿佛没有灵魂• 10、拼尽全力，逼自己优秀一把，青春已所剩不多• 11、一个人如果不能从内心去原谅别人，那他就永远不会心安理得• 12、每个人心里都有一段伤痕，时间才是最好的疗剂• 13、如果我不坚强，那就等着别人来嘲笑• 14、早晨给自己一个微笑，种下一天旳阳光• 15、没有爱不会死，不过有了爱会活过来• 16、失败的定义：什么都要做，什么都在做，却从未做完过，也未做好过• 17、当我微笑着说我很好的时候，你应该对我说，安好就好• 18、人不仅要做好事，更要以准确的方式做好事• 19、我们并不需要用太华丽的语言来包裹自己，因为我们要做最真实的自己。
• 20、一个人除非自己有信心，否则无法带给别人信心• 21、为别人鼓掌的人也是在给自己的生命加油• 22、失去金钱的人损失甚少，失去健康的人损失极多，失去勇气的人损失一切• 23、相信就是强大，怀疑只会抑制能力，而信仰就是力量• 24、那些尝试去做某事却失败的人，比那些什么也不尝试做却成功的人不知要好上多少• 25、自己打败自己是最可悲的失败，自己战胜自己是最可贵的胜利• 26、没有热忱，世间便无进步• 27、失败并不意味你浪费了时间和生命，失败表明你有理由重新开始• 28、青春如此华美，却在烟火在散场• 29、生命的道路上永远没有捷径可言，只有脚踏实地走下去• 30、只要还有明天，今天就永远是起跑线• 31、认真可以把事情做对，而用心却可以做到完美• 32、如果上帝没有帮助你那他一定相信你可以• 33、只要有信心，人永远不会挫败• 34、珍惜今天的美好就是为了让明天的回忆更美好• 35、只要你在路上，就不要放弃前进的勇气，走走停停的生活会一直继续• 36、大起大落谁都有拍拍灰尘继续走• 37、孤独并不可怕，每个人都是孤独的，可怕的是害怕孤独• 38、宁可失败在你喜欢的事情上，也不要成功在你所憎恶的事情上。
• 39、我很平凡，但骨子里的我却很勇敢• 40、眼中闪烁的泪光，也将化作永不妥协的坚强• 41、我不去想是否能够成功，既然选了远方，便只顾风雨兼程• 42、宁可自己去原谅别人，莫等别人来原谅自己• 43、踩着垃圾到达的高度和踩着金子到达的高度是一样的• 44、每天告诉自己一次：我真的很不错• 45、人生最大的挑战没过于战胜自己！• 46、愚痴的人，一直想要别人了解他有智慧的人，却努力的了解自己• 47、现实的压力压的我们喘不过气也压的我们走向成功• 48、心若有阳光，你便会看见这个世界有那么多美好值得期待和向往• 49、相信自己，你能作茧自缚，就能破茧成蝶• 50、不能强迫别人来爱自己，只能努力让自己成为值得爱的人• 51、不要拿过去的记忆，来折磨现在的自己• 52、汗水是成功的润滑剂• 53、人必须有自信，这是成功的秘密• 54、成功的秘密在于始终如一地忠于目标• 55、只有一条路不能选择――那就是放弃• 56、最后的措手不及是因为当初游刃有余的自己• 57、现实很近又很冷，梦想很远却很温暖• 58、没有人能替你承受痛苦，也没有人能抢走你的坚强。
• 59、不要拿我跟任何人比，我不是谁的影子，更不是谁的替代品，我不知道年少轻狂，我只懂得胜者为• 60、如果你看到面前的阴影，别怕，那是因为你的背后有阳光• 61、宁可笑着流泪，绝不哭着后悔• 62、觉得自己做得到和做不到，只在一念之间• 63、跌倒，撞墙，一败涂地，都不用害怕，年轻叫你勇敢• 64、做最好的今天，回顾最好的昨天，迎接最美好的明天• 65、每件事情都必须有一个期限，否则，大多数人都会有多少时间就花掉多少时间• 66、当你被压力压得透不过气来的时候，记住，碳正是因为压力而变成闪耀的钻石• 67、现实会告诉你，不努力就会被生活给踩死无需找什么借口，一无所有，就是拼的理由• 68、人生道路，绝大多数人，绝大多数时候，人都只能靠自己• 69、不是某人使你烦恼，而是你拿某人的言行来烦恼自己• 70、当一个人真正觉悟的一刻，他放弃追寻外在世界的财富，而开始追寻他內心世界的真正财富• 71、失败并不意味你浪费了时间和生命，失败表明你有理由重新开始• 72、人生应该树立目标，否则你的精力会白白浪费• 73、山涧的泉水经过一路曲折，才唱出一支美妙的歌• 74、时间告诉我，无理取闹的年龄过了，该懂事了。
• 75、命运是不存在的，它不过是失败者拿来逃避现实的借口• 76、人总是在失去了才知道珍惜！• 77、要铭记在心：每天都是一年中最美好的日子• 78、生活远没有咖啡那么苦涩，关键是喝它的人怎么品味！每个人都喜欢和向往随心所欲的生活，殊不知随心所欲根本不是生活• 79、别拿自己的无知说成是别人的愚昧！• 80、天空的高度是鸟儿飞出来的，水无论有多深是鱼儿游出来的• 81、思想如钻子，必须集中在一点钻下去才有力量• 82、如果我坚持什么，就是用大炮也不能打倒我• 83、我们要以今天为坐标，畅想未来几年后的自己• 84、日出时，努力使每一天都开心而有意义，不为别人，为自己• 85、有梦就去追，没死就别停• 86、今天不为学习买单，未来就为贫穷买单• 87、因为一无所有这才是拼下去的理由• 88、只要我还有梦，就会看到彩虹!• 89、你既认准这条路，又何必在意要走多久• 90、尽管社会是这样的现实和残酷，但我们还是必须往下走• 91、能把在面前行走的机会抓住的人，十有八九都会成功• 92、你能够先知先觉地领导产业，后知后觉地苦苦追赶，或不知不觉地被淘汰• 93、强烈的信仰会赢取坚强的人，然后又使他们更坚强。
• 94、人生，不可能一帆风顺，有得就有失，有爱就有恨，有快乐就会有苦恼，有生就有死，生活就是这样• 95、好习惯的养成，在于不受坏习惯的诱惑• 96、凡过于把幸运之事归功于自我的聪明和智谋的人多半是结局很不幸的• 97、如果我们一直告诫自己要开心过每一天，就是说我们并不开心• 98、天气影响身体，身体决定思想，思想左右心情• 99、不论你在什么时候结束，重要的是结束之后就不要悔恨• 100、只要还有明天，今天就永远是起跑线。
