钢铁冶金学炼钢部分PPT课件.ppt

1钢铁冶金学钢铁冶金学（（炼钢部分）炼钢部分） 参考教材：参考教材：《《炼钢学原理炼钢学原理》》, ,曲英曲英, ,冶金工业出版社冶金工业出版社《《钢铁冶金学钢铁冶金学》》( (炼钢部分炼钢部分) )，陈家祥，，陈家祥， 冶金工业出版社冶金工业出版社 《《钢铁冶炼钢铁冶炼》》，万谷志郎，冶金工业出版社，万谷志郎，冶金工业出版社2第一章第一章 炼钢的基本任务炼钢的基本任务一、钢与生铁的区别一、钢与生铁的区别  C < 2.11%C < 2.11%的的Fe-CFe-C 合金为钢；合金为钢；  C > 1.2%C > 1.2%的钢很少的钢很少 实用；实用；  还含还含SiSi、、MnMn等合金等合金 元素及杂质元素及杂质31) 1) 脱碳；脱碳；2) 2) 脱磷；脱磷；3) 3) 脱硫炼钢任务：4伴随脱碳反应，伴随脱碳反应， 钢的熔点提高钢的熔点提高炼钢任务：4)4)升温升温 1200℃￿￿1700℃5伴随脱碳反应，钢液伴随脱碳反应，钢液[O][O]含量增加含量增加C(石墨)+1/2O2=CO  G ＝－116204－83.62T[1]C(石墨)=[C]  G ＝21318－41.8T[2]1/2O2=[O]  G ＝－117040－2.88T[2] [C]+[O]=CO  G ＝－20482－38.94T[1]Reed Thomas, Free Energy of Formation of Binary Compounds, MIT Press, 1971[2]J.F. Elliott, Thermochemistry for Steelmaking, Vol.2, Addison-Wesley 19636炼钢任务：5)5)脱氧脱氧 0.3%￿￿0.0003%7炼钢任务：6) 6) 合金化合金化伴随脱碳反应，钢液[Si]和部分[Mn]被氧化 。

8C C：： 控制钢材强度、硬度的重要元素，每控制钢材强度、硬度的重要元素，每1 1％％[C][C] 可增加抗拉强度约可增加抗拉强度约980MPa980MPaSiSi：也是增大强度、硬度的元素，每：也是增大强度、硬度的元素，每1 1％％[Si][Si]可增可增 加抗拉强度约加抗拉强度约98MPa98MPaMnMn：增加淬透性，提高韧性，降低：增加淬透性，提高韧性，降低S S的危害等的危害等AlAl：细化钢材组织，控制冷轧钢板退火织构细化钢材组织，控制冷轧钢板退火织构NbNb：细化钢材组织，增加强度、韧性等细化钢材组织，增加强度、韧性等V V：： 细化钢材组织，增加强度、韧性等细化钢材组织，增加强度、韧性等CrCr：增加强度、硬度、耐腐蚀性能增加强度、硬度、耐腐蚀性能9炼钢任务：7)7)去除去除[N][N]、、[H][H]等气体杂质元素等气体杂质元素陈家祥，炼钢常用图表数据手册，冶金工业出版社，198410炼钢任务：8)8)去除非金属夹杂物去除非金属夹杂物 11氧化物系非氧化物系非金属夹杂物金属夹杂物脱氧产物脱氧产物二次氧化二次氧化生成物生成物外来性夹外来性夹杂物杂物渣卷入渣卷入耐火材料融损及耐火材料融损及卷入卷入炉渣造成的氧化炉渣造成的氧化空气造成的氧化空气造成的氧化炉衬造成的氧化炉衬造成的氧化钢水包衬钢水包衬中间包衬中间包衬炉渣炉渣中间包覆盖渣中间包覆盖渣结晶器保护渣结晶器保护渣钢中非金属夹杂物来源钢中非金属夹杂物来源 12炼钢任务：9)9)凝固成型凝固成型 13炼钢的基本任务：炼钢的基本任务：1 1、脱碳；、脱碳；2 2、脱磷；、脱磷；3 3、脱硫；、脱硫；4 4、脱氧；、脱氧；5 5、脱氮、氢等；、脱氮、氢等；6 6、去除非金属夹杂物；、去除非金属夹杂物； 7 7、合金化；、合金化；8 8、、升温；9 9、凝固成型、凝固成型 。

14主要炼钢工艺：铁水预处理；铁水预处理；转炉或电弧炉炼钢；转炉或电弧炉炼钢；炉外精炼（二次精炼）；炉外精炼（二次精炼）；连铸1516铁水预处理铁水预处理 脱硫预处理；脱硫预处理；三脱三脱( (脱硅、脱磷、脱硫脱硅、脱磷、脱硫) )预处理铁水脱硫预处理：铁水脱硫预处理：[S]＋{Mg}＝(MgS)脱硫剂：CaC2,￿￿￿￿￿￿￿￿CaO、￿￿￿￿￿￿￿￿Mg等脱硫率：40-80％[S]可脱除到90～30ppmKR法脱硫 喷粉脱硫[S]＋(CaO)＋[C]＝(CaS)＋CO17三脱(脱硅、脱磷、脱硫)预处理18脱硅反应：[Si]＋2/3Fe2O3＝(SiO2)＋4/3Fe2[P]＋3(CaO)＋5/3Fe2O3＝(3CaO P2O5)＋5/3Fe脱磷反应：19氧气转炉炼钢 20主原料：铁水、废钢辅助原料：石灰、萤石、 铁矿石等吨位：25～300t顶吹O2：3～3.5m3/min.t吹炼时间：15～25min炉龄：2000～20000次21铁水温度：1200～1300℃钢水温度：1640～1720℃主要化学反应：[C]＋1/2O2＝CO[C]＋O2＝CO2[Si]＋O2＝(SiO2)[Mn]＋1/2O2＝(MnO)2[P]＋5/2O2＋3(CaO)＝(3CaO P2O5)Fe＋1/2O2＝(FeO)[S]＋(CaO)＝(CaS)＋[O]不需外供热源 2223电弧炉炼钢 24主原料：废钢、DRI、 HBI辅助原料：石灰、萤石、 铁矿石等吨位：25～150t功率：500～1500kVA/t冶炼时间：45min～1.5h供热：电弧加热类型：交流、直流25主要化学反应：[C]＋1/2O2＝CO[C]＋O2＝CO2[Si]＋O2＝(SiO2)[Mn]＋1/2O2＝(MnO)2[P]＋5/2O2＋3(CaO)＝(3CaO P2O5)Fe＋1/2O2＝(FeO)[S]＋(CaO)＝(CaS)＋[O]26炼钢工序功能的演变 1) 脱碳；2) 升温；3) 脱磷；4) 脱硫；4) 脱氧、氮、氢等；5) 合金化。

基本任务}}炉外精炼{27炉外精炼 。