炼钢原材料..ppt

3 炼钢原材料 3.1 金属料 3.2 造渣材料 3.3 氧化剂、冷却剂和增碳剂 1 ■原材料是炼钢的重要物质基础，原材料的质量好坏对 炼钢工艺和钢的质量有直接的影响，采用精料并保证 质量稳定是提高炼钢各项技术经济指标的重要措施之 一，是实现冶炼过程自动化的先决条件 ■按性质分类，炼钢原材料可分为金属料、非金属料和 气体金属料包括铁水（生铁）、废钢、铁合金、直 接还原铁及碳化铁（电炉使用）；非金属料包括石灰 、白云石、萤石、合成造渣剂；气体包括氧气、氮气 、氢气等按用途分类，炼钢原材料可分为金属料、 造渣剂、化渣剂、氧化剂、冷却剂、增碳剂等 2 3.1 金属料 3.1.1 铁水 3.1.2 废钢 ■废钢是转炉炼钢的主要金属料之一，是电炉炼钢的基 本原料 ■废钢来源复杂，质量差异很大，按来源可分为钢铁厂 返回废钢和外购废钢返回废钢包括本厂生产过程中 产生的废钢锭、坯，铸坯切头、切尾，轧钢切头等 外购废钢来源复杂，包括加工工业的废料（机械、造 船、汽车等行业的废钢、车屑等）、钢铁制品报废件 （船舶、车辆、机械设备、土建和民用材料等） 3 ■废钢质量对炼钢技术经济指标有明显影响，从合理使 用和冶炼工艺出发，对废钢的要求如下： （1）废钢表面应清洁、干燥、少锈，尽量避免带人泥 土、沙石、耐火材料和炉渣等杂质 ； （2）废钢在人炉前应仔细检查，严防混人爆炸物、易 燃物、密闭容器和毒品，严防混人铜、铅、锡、锑、 砷等有色金属元素； （3）不同性质的废钢应分类堆放，以避免贵重元素损 失和熔炼出废品； （4）废钢要有明确的化学成分； 4 （5）废钢要有合适的块度和外形尺寸 ； ■对于电炉炼钢，过大、过小的废钢对冶炼都将造成不 利的影响，必须对废钢进行加工处理。

加工方法有两 种：一种是对过大的废钢进行切割处理，另一种是对 钢屑及轻薄料进行打包压块处理，使压块密度提高至 2500可kg/m3以上 5 3.1.3 生铁 ■生铁在电炉中使用，其主要目的在于提高炉料或钢中 的碳含量，并解决废钢来源不足的问题由于生铁中 含碳及杂质较高，因此，电炉钢炉料中生铁配比通常 为10％一25 %，最高不超过30％电炉钢对生铁的要 求较高，一般S、P含量要低，Mn含量不能高于2.5 % , Si含量不能高于1.2％ 6 3.1.4 直接还原铁 ■直接还原铁（DRI）是以铁矿石或精矿粉球团为原料 ，在低于炉料熔点的温度下，以气体（CO和H2）或固 体碳作还原剂，直接还原铁的氧化物而得到的金属铁 产品 ■直接还原铁的含铁量较高，S 、 P含量较低，杂质较 少电炉炼钢采用直接还原铁代替废钢，不仅可以解 决废钢供应不足的问题，而且可以大大缩短冶炼时间 ，提高电炉钢的生产率，还可以满足冶炼优质钢的要 求 7 3.1.5 铁合金 ■铁合金主要用于调整钢液成分和脱除钢中杂质，主要 作炼钢的脱氧剂和合金元素添加剂铁合金的种类可 分为铁基合金、纯金属合金、复合合金、稀土合金、 氧化物合金。

■电炉常用的铁合金有：Fe一Mn 、 Fe一Si 、 Fe一 Cr 、 Fe一MO 、 Fe一W、 Fe一Ti 、 Fe一V 、Fe一 B 、 Fe -Nb 、 Ni 、 AI等 8 ■对铁合金的要求如下： （1）使用块状铁合金时，块度要合适，以控制在10一 40mm为宜，这有利于减少烧损和保证钢水成分均匀 （2）在保证钢质量的前提条件下，选用适当牌号的铁 合金，以降低成本 （3）铁合金使用前要经过烘烤，特别是冶炼含氢量要 求严格的钢种，以减少带人钢中的气体 （4）铁合金成分应符合技术标准规定，以避免炼钢操 作失误，如硅铁中的含铝、钙量，沸腾钢脱氧用锰铁的 含硅量，都直接影响钢水的脱氧程度 9 （5）铁合金应按其成分严格分类保管，避免混杂 （6）铁合金中含非金属夹杂和有害杂质磷、硫及气体 要少 10 3.2 造渣材料 3.2.1 石灰 3.2.1.1 石灰的质量要求 ■石灰是炼钢用量最大且价格便宜的造渣材料它具有很 强的脱磷、脱硫能力，不损坏炉衬 对炼钢用石灰有下列基本要求： （1）石灰含CaO要高，含SiO2和S要低； （2）石灰应保证清洁、干燥、新鲜； （3）石灰的灼减率应控制在3％左右； （4）石灰应具有合适的块度，块度过大，溶解缓慢，甚 至到吹炼终点还来不及溶解，影响成渣速度且不能发挥作 用；过小的石灰容易被炉气带走，造成浪费。

11 （5）石灰活性度要高石灰的活性，是指石灰同其他物 质发生反应的能力，用石灰的溶解速度来表示，石灰在高 温炉渣中的溶解能力称为热活性，目前在实验室还没有条 件测定因此，一般用石灰与水的反应，即石灰的水活性 来近似地反映石灰在炉渣中的溶解速度活性度越大，石 灰溶解越快，成渣越迅速，反应能力越强 ■对石灰的具体要求是：w ( CaO）≥85%，w ( SiO2） ≤3%（电炉小于2 % )，w（MgO）≤5 % , w ( Fe2O3＋ A12O3）≤3 %，w（S）≤0.15% , w ( H20）≤0.3% 12 3.2.1.2 石灰的性质和反应能力 ■石灰通常由石灰石在竖窑或回转窑内煅烧而成 CaCO3的分解温度为880-910 ℃，分解反应的过程是：( 1 ) CaCO3微粒破坏，在CaCO3中生成CaO过饱和溶体；( 2 ）过饱和溶体分解，生成CaO晶体；( 3 ) CO2气体解吸， 随后向晶体表面扩散 13 ■影响石灰质量的因素很多，其中包括石灰石的化学成分 、晶体结构及物理性质、装人煅烧窑的石灰石块度、煅烧 窑类型、煅烧温度及其作用时间、所用燃料的类型和数量 等 ■石灰石中SiO2 、S含量高，则煅烧得到的石灰的有效CaO 含量低，这样会增大石灰用量，增大渣量，增加热损失， 降低钢水收得率 。

■煅烧温度和时间对CaCO3分解速度及石灰质量有重要影响 14 ■石灰性质对石灰质量也有显著影响，石灰性质包括物理 和化学性质，主要有煅烧度、体积密度、孔隙率、比表面 积、灼减和水活性等 ■文献中普遍把煅烧温度过低或煅烧时间过短、含有较多 未分解的CaCO3的石灰，称为生烧石灰；把煅烧温度过高或 时间过长而获得的晶粒粗大、孔隙率低和体积密度大的石 灰，称为硬烧石灰（过烧石灰）；把煅烧温度在1100 ℃ 左右而获得的晶粒细小、孔隙率高、体积密度小的石灰， 称为软烧石灰（活性石灰）；把介于硬烧石灰和软烧石灰 两者性质之间的石灰，称为中烧石灰 15 ■由表3一3可以看出，软烧石灰的晶粒直径比较小（1 - 2μm）、比表面积大（大于1.0m2/g）、孔隙率高（46％一 55 %）、体积密度小，因而溶解速度快，反应能力强，也 称为活性石灰 ■回转窑可以严格控制温度，能保证石灰性质均匀，加之 采用以辐射为主的加热方式，石灰吸硫率低，即使用劣质 燃料也能烧成优质石灰目前，活性石灰主要由回转窑、 新型竖窑烧成 16 3.2.1.3 石灰活性的检验 ■世界各国目前均采用石灰的水活性来表示石灰的活性。

其基本原理是石灰与水化合生成Ca ( OH ) 2，在化合反应 时要放出热量和形成碱性溶液，测量此反应的放热量和中 和其溶液所消耗的盐酸量，并以此结果来表示石灰的活性 （1）温升法 （2）盐酸滴定法 我国标准规定，盐酸溶液消耗量大于300 mL者才属于活 性石灰 3.2.1.4 活性石灰在炼钢中的应用 17 3.2.2 镁质石灰 ■镁质石灰是由白云石质石灰石或石灰石与白云石混合煅 烧生产的，其石灰成分中含有5 %一8％的MgO 3.2.3 白云石 生白云石的主要成分为CaCO3 MgCO3 3.2.4 萤石 ■萤石的主要成分是CaF2，熔点约为930 ℃，在炼钢中作 助熔剂使用 18 ■萤石中的CaF2能与CaO组成共晶体，其熔点为1362 ℃， 能使阻碍石灰溶解的2CaO SiO2外壳熔点降低，加速石灰 溶解，迅速改善炉渣流动性萤石助熔的特点是作用快、 时间短，但大量使用会造成严重喷溅，加剧对炉衬的侵蚀 ■炼钢用萤石含CaF2要高，含Si02 、 S等杂质要低；应具 有合适的块度，转炉为5一50 mm，电炉为10一80 mm； 使用前应在100一200 ℃的低温下干燥4h以上；萤石需清 洁干燥，不得混有泥沙等杂物。

萤石的成分范围为：w ( CaF2）≥85%，w ( SiO2）≤5%，w（CaO）＜3 % , w（S ）＜0.10% , w ( P）＜0.06% 19 3.2.5 合成造渣剂 ■合成造渣剂是将石灰和熔剂预先在炉外制成的低熔点造 渣材料，然后用于炉内造渣，即把炉内石灰块造渣过程的 一部分、甚至全部移到炉外进行显然，这是一种提高成 渣速度、改善冶金效果的有效措施 ■合成造渣剂中的熔剂有氧化铁、氧化锰和其他氧化物、 萤石等可用一种或几种与石灰粉一起在低温下预制成形 ，这种预制料一般熔点较低、碱度高、颗粒小、成分均匀 ，在高温下容易碎裂，是效果较好的造渣料 20 3.2.6 菱镁矿 3.2.7 火砖块 ■火砖块是浇注系统的废弃品，其主要成分为：SiO2约60 % , A12O3约35％它的作用是用于改善电炉炼钢炉渣的 流动性，特别是对含Mgo高的炉渣，稀释作用比萤石好 火砖块中的A12O3可改善炉渣的透气性，使氧化渣形成泡 沫而自动流出，促进了氧化期操作的顺利进行在还原期 炉渣碱度较高时，用一部分火砖块代替萤石是比较经济的 ，用炭粉还原炉渣时钢液也不易增碳但因降低炉渣碱度 ，影响去磷、去硫效果，其用量不能太大 。

21 3.3 氧化剂、冷却剂和增碳剂 3.3.1 氧化剂 （1）氧气 ■电炉炼钢在熔化期要吹氧助熔，氧化期要吹氧脱碳，因 此，氧气也是电炉炼钢的最主要的氧化剂电炉炼钢要求 氧气纯度大于98 %，水分少于3g/m3耐，吹氧助熔时氧气 压力应为0.3 -0.7 MPa，氧化脱碳时氧气压力为0.7一1.2 MPa 22 （2）铁矿石 ■电炉用铁矿石的含铁量要高，因为含铁量越高，密度越大， 人炉后越容易穿过渣层直接与钢液接触，加速氧化反应的进 行要求矿石成分为：w ( TFe）≥55%，w( SiO2）≤8%，w （S）≤0.1% , w（P）≤0.10% , w（Cu）≤0.3% ,w ( H20） ≤0.5% （3）氧化铁皮 ■电炉用氧化铁皮造渣，可以改善炉渣的流动性，提高炉渣的 去磷能力要求氧化铁皮的成分为： w ( TFe）≥70%，w( SiO2）≤3%，w（S）≤0.04% , w（P）≤0.05% ,w ( H20） ≤0.5% 23 ■氧化铁皮的含铁量高、杂质少，但豁附的油污和水分较多， 因此，在使用前必须在500 ℃以上的高温下烘烤4h以上 24 3.3.2 冷却剂 3.3.3 增碳剂 ■电炉冶炼时由于配料或装料不当以及脱碳过量等原因， 造成冶炼过程中碳含量达不到预期要求，必须对钢液增碳 。

■常用的增碳剂有沥青焦粉、电极粉、焦炭粉、生铁等 25 。