炼钢工艺学.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二节 炼钢工艺和炉外精炼,炼 钢 方 法（1）,最早出现的炼钢方法是,1740年,出现的,坩埚法,，它是将生铁和废铁装入由石墨和粘土制成的坩埚内，用火焰加热熔化炉料，之后将熔化的炉料浇成钢锭。,此法几乎无杂质元素的氧化反应,。,炼钢的发展历程,炼 钢 方 法（2）,1856年,英国人,亨利贝塞麦,发明了酸性空气底吹转炉炼钢法，也称为,贝塞麦法,，第一次解决了用铁水直接冶炼钢水的难题，从而使炼钢的质量得到提高，但此法,要求铁水的硅含量大于0.8%,，,而且不能脱硫,。目前已淘汰。,炼 钢 方 法（3）,1865年,德国人马丁利用蓄热室原理发明了以铁水、废钢为原料的酸性平炉炼钢法，即,马丁炉法,。,1880年,出现了第一座,碱性平炉,。由于其成本低、炉容大，钢水质量优于转炉，同时原料的适应性强，平炉炼钢法仍一时成为的主要的炼钢法。,炼 钢 方 法（4）,1878年,英国人,托马斯,发明了碱性炉衬的底吹转炉炼钢法，即,托马斯法,。他是在吹炼过程中加石灰造碱性渣，从而,解决了高磷铁水的脱磷问题,。当时，对西欧的一些国家特别适用，因为西欧的矿石普遍磷含量高。但,托马斯法的缺点是炉子寿命低，钢水中氮的含量高,。,炼 钢 方 法（5）,1899年,出现了完全依靠废钢为原料的,电弧炉炼钢法(,EAF),，,解决了充分利用废钢炼钢的问题，此炼钢法自问世以来，一直在不断发展，是当前主要的炼钢法之一，由电炉冶炼的钢目前占世界总的钢的产量的30-40%。,炼 钢 方 法（6）,瑞典人罗伯特杜勒首先进行了氧气顶吹转炉炼钢的试验，并获得了成功。,1952年,奥地利的林茨城(,Linz),和多纳维兹城(,Donawitz),先后建成了30吨的氧气顶吹转炉车间并投入生产，所以此法也称为,LD,法,。美国称为,BOF,法,（,Basic Oxygen Furnace）,或,BOP,法,。,从采选到冶炼、轧钢装备大型化程度低；,瑞典人罗伯特杜勒首先进行了氧气顶吹转炉炼钢的试验，并获得了成功。,3）气体与夹杂物的去除,目前，世界范围电炉采用的排烟方法有：炉顶开孔排烟法（第四孔或第二孔）、车间屋顶大罩法、电炉封闭罩法，以及它们之间的结合法等，电炉排烟除尘方法见图2-8。,在顶吹氧气转炉炼钢发展的同时，1978-1979年成功开发了转炉顶底复合吹炼工艺，即从转炉上方供给氧气（顶吹氧），从转炉底部供给惰性气体或氧气，它不仅提高钢的质量，降低了消耗和吨钢成本，更适合供给连铸优质钢水。,强还原气分（或低氧化性），造还原性渣，减少渣中的氧化铁；,出钢。,6）均匀钢水温度 可保持连铸中间包钢水温度波动不大于5。,25元/kWh，韩国从中国内地运煤去发电，电炉用电价格却比我们低，这才是问题的症结所在。,吹氧是利用元素氧化热加速炉料熔化。,当废钢料完全熔化，并达到氧化温度，磷脱除7080%以上进入氧化期。,还有不少国家对电炉用电出于环保原因，还有优惠政策等。,FeS+（CaO）=（CaS）+（FeO），H0 分析：该反应是在渣-钢界面上进行的，为一吸热反应。,此法常用在电炉还原期稀薄渣形成后。,吹炼一炉钢过程中金属、炉渣成分的变化,LD/BOF/BOP,炼 钢 方 法（7）,1965年加拿大液化气公司研制成,双层管氧气喷嘴,，1967年西德马克西米利安钢铁公司引进此技术并成功开发了底吹氧转炉炼钢法，即,OBM,法,(,Oxygen Bottom Maxhuette,),。1971,年美国钢铁公司引进,OBM,法，1972年建设了3座200吨底吹转炉，命名为,Q-BOP,(Quiet BOP)。,炼 钢 方 法（8）,在顶吹氧气转炉炼钢发展的同时，,1978-1979年,成功开发了,转炉顶底复合吹炼工艺,，即从转炉上方供给氧气（顶吹氧），从转炉底部供给惰性气体或氧气，它不仅提高钢的质量，降低了消耗和吨钢成本，更适合供给连铸优质钢水。,炼 钢 方 法（9）,我国首先在1972-1973年在沈阳第一炼钢厂成功开发了全氧侧吹转炉炼钢工艺。并在唐钢等企业推广应用。,总之，炼钢技术经过200多年的发展，技术水平、自动化程度得到了很大的提高，21世纪炼钢技术会面临更大的挑战，相信会有不断的新技术涌现。,主要炼钢工艺：,平炉,转炉,电炉,平炉,Open Hearth,碱性平炉炼钢：,以液态生铁或废钢为原料；利用炉气和矿石供氧；以气体或液体燃料供热。,氧气顶吹转炉,Basic Oxygen Furnace,电弧炉,Electric-arc Furnace,2.1 氧气顶吹转炉炼钢工艺：,2.1.1 设备,炉体与倾动机构,吹氧设备,废气处理设备,供料设备,吹氧压力,氧枪的位置,氧枪,2.1.2 氧气顶吹转炉炼钢工艺：,装料 铁水、废钢下降氧枪加造渣料,吹炼 前期,温度低于1400-1500，,Si,Mn,Fe,C,开始氧化。,中期,温度高于1500,，,碳氧化速度高。,后期,超过1600,，,碳氧化速度比中期低。,测温、取样化验,脱氧出钢与合金化,溅渣护炉,氧枪位置的确定,开吹时,氧枪枪位采用,高枪位,，目前是为了早化渣，多去磷，保护炉衬；,在,吹炼过程中,适当,降低枪位,的保证炉渣不“返干”，不喷溅，快速脱碳与脱硫，熔池均匀升温为原则；,在,吹炼末期,要,降枪,，主要目的是熔池钢水成分和温度均匀，加强熔池搅拌，稳定火焰，便于判断终点，同时使降低渣中,Fe,含量，减少铁损，达到溅渣的要求。,吹炼一炉钢过程中金属、炉渣成分的变化,因素,时期,熔池温度,(%,S,FeO),炉渣碱度,降碳速度,顶吹转炉吹炼各期的特点,较低,较高,高,较高,较低,高,低,较高,高,低于中期,高于初期,低于中期,前期,中期,后期,思考：分析顶吹转炉吹炼各期,脱,P、S,的特点？,磷的变化规律,前期不利于脱磷的因素,是,炉渣碱度比较低,，因此，为及早形成碱度较高的炉渣，是前期脱磷的关键。,中期不利于脱磷的因素,是,（,FeO）,较低,，因此，如何控制渣中(,FeO),达10%-20%，避免炉渣“返干”是中期脱磷的关键。,后期不利于脱磷的热力学因素,是,熔池温度高,。,硫的变化规律,吹炼前期,，由于温度和碱度较低，（,FeO）,较高，渣的流动性差，因此,脱硫能力较低,，脱硫速度很慢；,吹炼中期,，熔池温度逐渐升高，（,FeO）,比前期有所降低，碱度因大量石灰熔化而增大，熔池乳化比较好，是,脱硫的最好时期,；,吹炼后期,，熔池温度已升至出钢温度，（,FeO）,回升，比中期高，碱度高熔池搅拌不如中期，因此，,脱硫速度低于或稍低于中期,。,LD/BOF/BOP,OBM/Q-BOP,LD-Q-BOP,2.2,电炉炼钢及其发展,电炉是采用电能作为热源进行炼钢的炉子的统称。按电能转换热能方式的差异，电炉可分为：,电渣重熔炉,利用电阻热；,感应熔炼炉,利用电磁感应；,电 子 束 炉,依靠电子碰撞；,等 离 子 炉,利用等离子弧；,电 弧 炉,利用高温电弧，不包括加热炉、热处理炉等。,2.2.1,前言,钢的品种结构,实现“全方位竞争”,电炉钢不但在传统的特殊钢和高合金钢领域继续保持其相对优势，而且,正在普钢领域表现出强劲的竞争态势,。,在产品结构上，电炉钢几乎覆盖了整个长材生产领域，诸如圆钢、钢筋、线材、小型钢、无缝管，甚至部分中型钢材等。并且正在与转炉钢争夺板材（热轧板）市场。,总之，电炉的发展使得平炉完成它的使命，并与转炉形成竞争，此格局将在较长时期内存在。,电炉生产流程,当今钢铁工业所采用的炼钢流程，经,150,年来的发展竞争，目前基本形成了两类流程：,以铁矿石、煤炭为源头的“高炉,转炉炼钢流程”；,以废钢、电力为源头的“废钢,电炉炼钢流程”。,废钢,电炉炼钢流程，,具有流程短，设备布置、工艺衔接紧凑，投入产出快，故称其为“短流程”,。,“短流程”的特征：该流程必须是高效、节能，是世界上流行的“三位一体”或者“四个一”。也正是由于这种高效、节能的短流程才赋予给电炉炼钢强大的生命力。,“短流程”的优越性：,投资省,1/3,1/2,：每吨钢的投资长流程为,1000,1500,美元,/t,，短流程为,500,800,美元,/t,；,建设周期短,1/2,：长流程为,2,4,年，短流程为,1,2,年；,生产能耗低,1/2,；,操作成本低,1/4,；,“短流程”的优越性：,劳动生产率高,1,3,倍：长流程为,500,900t/a.p,，短流程为,1000,3000 t/a.p,；,占地面积小,1/2,3/5,；,环境污染少：,可减少冶金渣,40%,、减少废弃物,97%,、减少废气,86%,、减轻水污染,76%,，,在人类生存环境日益恶化的今天，使用废钢炼钢意义深远。,J,表,1-8,流程物质、能源及环境负荷情况比较,吨钢消耗,主要物质消耗,/kg,能源消耗,/GJ,环境负荷,/,有害气体,/CO,2,/kg,长流程,铁矿石,1500,19.300,1369.3/1343.7,短流程,废钢,1122,10.475,155.6/152.5,后语,综上分析可见，充足的废钢资源与环保意识的加强，以及能源与流程的优势，有利于钢铁工业的可持续发展，使得以废钢为主要原料的电炉炼钢前途光明。,近年电炉短流程的发展及电炉钢产量的高速增长，也正是由于电炉短流程的经济效益与环境优势。,之一废钢暂时短缺，北科大黄务涤指出：印度、韩国废钢存储量远不如中国，他们采取部分进口弥补不足，以发展电炉，即废钢不足不是理由；,之二是中国电价高的不合理，宝钢周渝生指出：美国电炉用电价格合0.25元/,kWh，,韩国从中国内地运煤去发电，电炉用电价格却比我们低，这才是问题的症结所在。还有不少国家对电炉用电出于环保原因，还有优惠政策等。,之三废钢铁价格高，国家税收政策有待改进，如大力开发国外资源，废钢铁进口实现零税制。,我国电炉钢成本高的原因：,2.2,电炉炼钢设备,电弧炉,主要包括机械结构和电气设备两部分,电炉大小与分类,电炉的机械结构,电炉排烟与除尘,电炉的电气设备,电炉电气特性与供电制度,2.2.1,电炉的大小,电炉的大小可以用其熔池的额定容钢量来表示常称为额定容量、公称容量或标准容量，也常用炉壳直径表示。电炉的公称容量,/,炉壳直径一般在,1.6t/1.8m,350t/9.0m,范围。,随着电炉超高功率化、大型化的发展，炉子大与小的区分界限也在改变，通常把,40t,4.6m,以下的电炉看作小炉子，把,50t,5.2m,以上的电炉看作大炉子。,20112020年转炉、电炉连续炼钢技术；,或看见531的高水平。,3）增碳剂,水冷炉盖的材质均为钢质的。,吹炼一炉钢过程中金属、炉渣成分的变化,此法常用在电炉还原期稀薄渣形成后。,但托马斯法的缺点是炉子寿命低，钢水中氮的含量高。,高温，加速-间的扩散（由于脱碳反应是“弱”放热反应，温度影响不大（热力学温度），但从动力学角度，温度升高改善动力学条件，加速-间的扩散，故高温有利脱碳的进行）。,大渣量（适当大），充分搅拌增加渣-钢接触。,还有不少国家对电炉用电出于环保原因，还有优惠政策等。,吹炼一炉钢过程中金属、炉渣成分的变化,大渣量（适当大），充分搅拌增加渣-钢接触。,非金属夹杂物控制水平低；,2）布袋除尘器结构与工作原理,若干条数米长的布袋布置在除尘室中，当烟尘经冷却后（135）进入除尘室中，经布袋过滤后的净气离开除尘室进入排气筒（烟囱）排空；,目前，年产钢在50万吨以上的企业超过50家，其中有40家超过100万吨，钢产量处于前十位的是宝钢、鞍钢、武钢、包钢、马钢、攀钢、首钢、本钢、邯钢和济钢。,电炉生产技术经济指标大幅度提高,我国不少钢厂在冶炼周期、电耗及电炉利用系数等方面已进入国际先进，甚至国际领先行列，,50%,以上的,大型超高功率电炉的,生产率超过,6000,吨,/,（,t.a,），有的甚至超过,8000,吨,/,（,t.a,）。,大多数电炉的冶炼周期、电耗及电极消耗均突破,642,，即冶炼周期,60min,，电耗,400kWh/t,，电极消耗,2kg/t,的水平；或看见,531,的高水平。,2.,2.2,电炉的机械结构,主要由四部分组成：,炉 体 装 置；,炉子倾动机构；,电极升降机构；,炉盖升转机构。,水冷炉壁与水冷炉盖的形式,大型电炉高功率电炉要采用水冷炉壁与水冷炉盖，其形式有板式、管式及喷淋式等，但比较普遍的是管式。,水冷炉壁的材质主要为钢质的，也有将水冷炉壁下面靠近渣线附近水冷块换成铜质的，以增加冷却强度。整个水冷炉壁由,6,12,个水冷构件组成，布置在距渣线,350mm,以上的炉壁上，占炉壁面积的,80%,以上，见图,2-4,。采用水冷炉壁后炉容积扩大，增加了废钢一次装入量，提高炉衬寿命。,水冷炉盖的材质均为钢质的。整个炉盖可由一个或,5,6,个水冷构件组成，,2.2.3,排烟与除尘,排烟方法：,目前，世界范围电炉采用的排烟方法有：炉顶开孔排烟法（第四孔或第二孔）、车间屋顶大罩法、电炉封闭罩法，以及它们之间的结合法等，电炉排烟除尘方法见图,2-8,。,宝山钢铁公司,150t,双壳电炉则采取三级排烟，即炉顶第二孔排烟（为单电极直流电炉）电炉封闭罩车间屋顶大罩，使之成为“无烟”车间，并采用炉顶第二孔排出的高温废气进行废钢预热。四孔排烟与封闭罩结合法见,图,2-8,电炉排烟除尘方法,1,）除尘方法与特点,大多数电炉的除尘均采用布袋除尘法。它是用多孔编织物制成的过滤布袋，有玻璃纤维的，工作温度,260,，但寿命低为,1,2,年；大多数用聚脂纤维，即涤纶的，工作温度低,135,，但涤纶耐化学腐蚀性能好、耐磨，其寿命高为,3,5,年。近年也有一些新材料的出现。其特点是：,价格便宜、设备简单、运行可靠、操作容易以及便于增容；,布袋工作温度低和除尘系统占空间较大。,2,）布袋除尘器结构与工作原理,若干条数米长的布袋布置在除尘室中，当烟尘经冷却后（,135,）进入除尘室中，经布袋过滤后的净气离开除尘室进入排气筒（烟囱）排空；,当布袋中灰尘（外壁或内壁）聚积至一定厚度时，对气流的阻力加大，布袋的内外压差增大，将触发一个信号，启动空气反吹或振打装置，使灰尘由布袋外壁（或内壁）下落，进入到布袋除尘器下部的灰仓中，再经铰笼运送至储灰室，灰尘定期进行清理。,电弧,电炉是利用电弧产生的高温（其温度高达,3000,8000,）进行熔炼金属的。,电弧是气体放电（导电）现象的一种形态。,气体放电的形式：按气体放电时产生的光辉亮度不同可分为：无声放电,弱，辉光放电,明亮，电弧放电,炫目三种。,电弧产生过程：按直流讨论交流的瞬间。从电炉操作的表面现象看，合闸后，首先使电极与钢铁料做瞬间接触，而后拉开一定距离，电弧便开始燃烧,起弧。,电弧产生过程：,实质上，当两极接触时，产生非常大的短路电流，在接触处，由于焦耳热而产生赤热点，于是在阴极将有电子逸出。,当两极拉开一定距离后（形成气隙），极间就是一个电场。,在电场作用下，电子向阳极加速运动，在运动过程中与气体分子、原子碰撞，使气体发生电离。这些电子与新产生的离子、电子在电场中做定向加速运动的过程，又使另外的气体电离。,这样电极间隙中的带电质点数目会突然增加，并快速向两极移动，气体导电形成电弧。,电流方向由阳极向阴极。,由此可见，电弧产生过程大致分四步：,短路热电子放出；,两极分开形成气隙；,电子加速运动气体电离；,带电质点定向运动，气体导电，形成电弧。,这一过程是在一瞬间完成的，电极与钢料交换极性，电流方向以,50,次,s,改变方向。,2.3,电炉炼钢原材料,2.3.1,金属材料,2.3.2,辅助材料,电炉炼钢原材料,：分为金属材料和辅助材料两大类。,2.3.1,金属材料,：包括废钢铁料、废钢代用品以及铁合金等。,2.3.2,辅助材料,1,）氧化剂,氧气、铁矿石及氧化铁皮等。氧气作为主要的氧源，铁矿石已被氧气所取代，氧化铁皮脱磷效果好。,2,）造渣剂,石 灰（,CaO,）是主要的造渣剂，用来提高炉渣的碱度，石灰在造渣剂中的用量最大、效果最好；,萤 石（,CaF,2,）用于化渣，降低氧化钙的熔点、改善炉渣的流动性；,火砖块（,Al,2,O,3,+SiO,2,），是浇铸系统用的废旧耐火砖，用于改善炉渣的流动性。,3,）增碳剂,焦炭粉、石墨电极块及生铁等。,焦炭粉 是主要的、也是最普通的增碳剂；,石墨电极块 增碳效果最好，但价格贵；,生铁 配料时常用来配碳，精炼期增碳要求用优质生铁；国内钢厂也曾使用过煤来代替生铁增碳，以补充生铁的不足。,2.,4,电炉,传统冶炼工艺,其操作过程分为六个阶段：,补炉；,装料；,熔化；,氧化；,还原；,出钢。,1,）补炉方法,补炉方法分为人工投补和机械喷补，根据选用材料的混合方式不同，又分为干补和湿补两种。,目前，在大型电炉上多采用机械喷补，机械喷补设备有炉门喷补机、炉内旋转补炉机，机械喷补补炉速度快、效果好。,补炉的原则是：,高温、快补、薄补,。,2,）补炉材料,机械喷补材料主要用镁砂、白云石或两者的混合物，并掺入磷酸盐或硅酸盐等粘结剂。,2.4.1,补炉,2.4.2,装料,快装、紧密、布料合理,2.4.3,熔化期,装料完毕即可通电熔化。,炉料熔化过程如图所示，基本可分为四个阶段（期），即点弧、穿井、主熔化（电极回升）及熔清。,及时吹氧与元素氧化,吹氧是利用元素氧化热加速炉料熔化。当固体料发红（,900,）开始吹氧最为合适，吹氧过早浪费氧气，过迟延长熔化时间。一般情况下，熔化期钢中的,Si,氧化,50,%,70%,，氧化,30%,50%,，这与渣的碱度和氧化性等有关；而在吹氧时氧化,10%,30%,、,Fe,氧化,2%,3%,。,提前造渣,用,2%,3%,石灰垫炉底或利用前炉留下的钢、渣，实现提前造渣。这样在熔池形成的同时就有炉渣覆盖，使电弧稳定，有利于炉料的熔化与升温，并可减少热损失，防止吸气和金属的挥发。,由于初期渣具有一定的氧化性和较高的碱度，可脱除一部分磷；当磷高时，可采取自动流渣、换新渣操作，脱磷效果更好，这样为氧化期创造条件。,为什么？脱磷反应与脱磷条件,(,略,),4.2.4,氧化期,氧化期是氧化法冶炼的主要过程，能够去除钢中的磷、气体和夹杂物。,当废钢料完全熔化，并达到氧化温度，磷脱除,70,80%,以上进入氧化期。为保证冶金反应的进行，氧化开始温度高于钢液熔点,50,80,。,（,1,）氧化期的主要任务,继续脱磷到要求,脱磷；,脱碳至规格下限,脱碳；,去除气、去夹杂,二去；,提 高 钢 液 温度,升温。,（,2,）氧化期操作,1,）造渣与脱磷,传统冶炼方法中氧化期还要继续脱磷，由脱磷反应式可以看出：在氧化前期（低温），造好高氧化性、高碱度和流动性良好的炉渣，并及时流渣、换新渣，实现快速脱磷是可行的。,2,P,5(FeO),4(CaO),(4CaOP,2,O,5,),5,Fe,H,0,2,）氧化与脱碳,近些年，强化用氧实践表明：除非钢中磷含量特别高需要采用碎矿（或氧化铁皮）造高氧化性炉渣外，均采用吹氧氧化，尤其当脱磷任务不重时，通过强化吹氧氧化钢液降低钢中碳含量。降（脱）碳是电炉炼钢重要任务之一，然而脱碳反应的作用不仅仅是为了降碳，脱碳反应的作用？,2,）氧化与脱碳,近些年，强化用氧实践表明：除非钢中磷含量特别高需要采用碎矿（或氧化铁皮）造高氧化性炉渣外，均采用吹氧氧化，尤其当脱磷任务不重时，通过强化吹氧氧化钢液降低钢中碳含量。降（脱）碳是电炉炼钢重要任务之一，然而脱碳反应的作用不仅仅是为了降碳，脱碳反应的作用？,脱碳反应与脱碳条件：,C,O=CO,H,CO,0.24kcal=,22kJ,0,分析：该反应是在钢中进行，是放热反应。,高氧化性，加强供氧，使,O,实际,平衡,。,高温，加速,-,间的扩散（由于脱碳反应是“弱”放热反应，温度影响不大（热力学温度），但从动力学角度，温度升高改善动力学条件，加速,-,间的扩散，故高温有利脱碳的进行）。,降低,P,CO,，如充惰性气体（,AOD,），抽气与真空处理（,VD,、,VOD,）等均有利于脱碳反应。,3,）气体与夹杂物的去除,电炉炼钢过程气体与夹杂的去除是在那个阶段，怎么进行的？,去气、去夹杂是在电炉氧化期的脱碳阶段进行的。它是借助碳,-,氧反应、一氧化碳气泡的上浮，使熔池产生激烈沸腾，促进气体和夹杂的去除、均匀成分与温度。,去气、去夹杂的机理？,3,）气体与夹杂物的去除,电炉炼钢过程气体与夹杂的去除是在那个阶段，怎么进行的？,去气、去夹杂是在电炉氧化期的脱碳阶段进行的。它是借助碳,-,氧反应、一氧化碳气泡的上浮，使熔池产生激烈沸腾，促进气体和夹杂的去除、均匀成分与温度。,去气、去夹杂的机理？,去气、去夹杂的机理：,-,反应生成,CO,使熔池沸腾；,CO,气泡对,N,2,、,H,2,等来说，,P,N2,、,P,H2,分压为零，,N,2,、,H,2,极易并到,CO,气泡中，长大排除；,-,反应，易使,2FeOSiO,2,、,2FeOAl,2,O,3,及,2FeOTiO,2,等氧化物夹杂聚合长大而上浮；,CO,上升过程粘附氧化物夹杂上浮排除。,为此，一定要控制好脱碳反应速度，保证熔池有一定的激烈沸腾时间。,4,）氧化期的温度控制,氧化期的温度控制要兼顾脱磷与脱碳二者的需要，并优先去磷。在氧化前期应适当控制升温速度，待磷达到要求后再放手提温。,一般要求氧化末期的温度略高于出钢温度,20,30,，以弥补扒渣、造新渣以及加合金造成的钢液降温。当钢液的温度、磷、碳等符合要求，扒除氧化渣、造稀薄渣进入还原期。,金属料（固,/,液体）升温曲线,4.2.5,还原期,传统电炉冶炼工艺中，还原期的存在显示了电炉炼钢的特点。而现代电炉冶炼工艺的主要差别是将还原期移至炉外进行。（,1,）还原期的主要任务,脱 氧 至 要 求,脱氧；,脱硫至一定值,脱硫；,调 整 成 分,合金化；,调 整 温 度,调温。,其中：脱氧是核心，温度是条件，造渣是保证。,1,）脱氧方法,有沉淀脱氧、扩散脱氧及综合脱氧法。,电炉炼钢采用沉淀脱氧法与扩散脱氧法交替进行的综合脱氧法，即氧化末、还原前用沉淀脱氧,预脱氧，还原期用扩散脱氧，出钢前用沉淀脱氧,终脱氧。,其中沉淀脱氧反应式：,xM,块,yO,(M,x,O,y,),沉淀脱氧是将块状脱氧剂加入钢液中，直接进行钢液脱氧。,常用的脱氧剂有：,Fe-Mn,、,Fe-Si,、,Al,、,V,和复合脱氧剂,Mn-Si,、,Ca-Si,等，脱氧能力依次增加。,该法的特点：操作简单，脱氧迅速；脱氧产物易留在钢中（当上浮时间短时）。,扩散脱氧反应式：,x(M),粉,+y(FeO),(M,x,O,y,)+yFe FeO (FeO),扩散脱氧是将粉状脱氧剂加在渣中，使炉渣脱氧，钢中氧再向渣中扩散，间接脱出钢中氧。,粉状脱氧剂有：,C,、,Fe-Si,、,Ca-Si,、,CaC,、,Al,粉等。,与沉淀脱氧法比较，扩散脱氧法的特点：反应在渣中进行，产物不进入钢中，钢质好；脱氧速度慢，时间长。此法常用在电炉还原期稀薄渣形成后。,2,）,脱硫反应及脱硫条件,FeS+,（,CaO,）,=,（,CaS,）,+,（,FeO,），,H,0,分析：该反应是在渣,-,钢界面上进行的，为一吸热反应。,高碱度，造高碱度渣，增加渣中氧化钙；,强还原气分（或低氧化性），造还原性渣，减少渣中的氧化铁；,高温，同时高温改善渣的流动性；,大渣量（适当大），充分搅拌增加渣,-,钢接触。,由于电炉还原期或精炼炉精炼期的还原气分强烈，,(FeO),0.5%,1.0%,，对脱硫特别有利,。,转炉和电炉的炉渣成分和性质,类别,化学成分,转炉中组成%,电炉中组成%,冶金反应特点,酸性氧化渣,CaO+FeO+MnO,SiO,2,P,2,O,5,50,50,14,50,50,C,Si,Mn,氧化缓慢,不能脱,P、,脱,S,；,钢水中,O,较低,碱性氧化渣,CaO/SiO,2,CaO,FeO,MnO,MgO,3.04.5,3555,730,28,212,2.53.5,40-50,10-25,5-10,5-10,C,Si,Mn,迅速氧化,能较好脱,P；,能脱去50%的,S；,钢水中,O,较高,。,碱性还原渣,（白渣）,CaO/SiO,2,CaO,CaF,2,Al,2,O,3,FeO,MgO,CaC,2,2.0-3.5,50-55,5-8,2-3,0.5,10,1,脱,S,能力强；,脱氧能力强；,钢水易增碳,钢水易回磷,钢水中,H,增加,钢水中,N,增加,3(FeS),(CaC2),2(CaO),3(CaS),3Fe,2CO,在,1700,和不同的一氧化碳压力下,C-O,之间的平衡关系,六、真空精炼法,RH,法,RH,循环真空脱气法是德国蒂森公司所属鲁尔（,Ruhrstahl）,公司和海拉斯（,Heraeus）,公司于1959年研制成功的循环真空脱气装置。它将真空精炼与钢水循环流动结合起来。,最初,RH,装置主要是对钢水脱氢，后来增加了真空脱碳、真空脱氧、改善钢水纯净度及合金化等功能。,RH,法具有处理周期短，生产能力大，精炼效果好的优点，非常适合与大型炼钢炉相配合。,RH,技术早在1980年就基本定型，随炼钢炉的大型化，,RH,处理设备随之大型化，当前世界最大的,RH,设备已达360,t。RH,设备原理示意图。,RH,法,RH,法设备的特征与工作原理：,是在脱气室下部设有与其相通两根循环流管，脱气处理时将环流管插入钢液，靠脱气室抽真空的压差使钢液由管子进入脱气室，同时由两根管子中一根上升管，吹入驱动气体氩，利用气泡泵原理引导钢水通过脱气室和下降管产生循环运动，并在脱气室内脱除气体。,RH,处理工艺过程如图7-7。,RH,的精炼功能如下,：,1）真空脱碳,在25,min,处理周期内可生产出,C0.002,的超低碳钢水。,2）真空脱气,可生产,H0.00015，N0.002,的纯净钢水。,3）脱硫,RH,附加喷粉装置（,RH-PB）,处理后可生产出,S0.001,的超低硫钢水。,4）脱磷,经,RH,喷粉处理（,RH-PB），,可生产出,P0.002,的超低磷钢。,5）升温,采用,RH-KTB,技术，可降低转炉出钢温度26；采用,RH-OB,法加铝吹氧提温，钢水最大升温速度可达8,min。,6）,均匀钢水温度,可保持连铸中间包钢水温度波动不大于5。,7）均匀钢水成分和去除夹杂物,生产出,TO0.0015,的超纯净钢。,目前，年产钢在,50,万吨以上的企业超过,50,家，其中有,40,家超过,100,万吨，钢产量处于前十位的是宝钢、鞍钢、武钢、包钢、马钢、攀钢、首钢、本钢、邯钢和济钢。,还有一批特殊钢生产厂家，主要有首钢、太钢、本钢，大钢、抚钢、北钢,，,上海五钢、西宁钢厂、舞钢、大冶钢厂、长城特钢、贵阳钢厂、天津和成都钢管厂等，这些企业的钢的生产规模一般在,50,万吨左右。,此外，还有为数众多的中小型钢铁企业，有些也上升为大型企业，这部分企业的钢和钢材生产能力约占全国的,20,，包括有独立的炼铁企业、轧钢企业和钢材深加工企业，如焊管、金属制品等。,中国十大（,Top Big Ten,）与其他钢铁企业现在与将来（预测）分布情况，见图,1-1,、,1-2,、,1-3,。,存在的主要问题及与先进国家的主要差距,1,）资源勘测与开采,勘测科技投入长期偏低、资源负增长；,开采装备大型化、自动化、生产效率，与国外有差距；,节水技术、减少资源能源消耗技术的开发、应用有差距。,2,）产品,主要差距在优质钢材和新材料方面，,杂质含量高；非金属夹杂物控制水平低；化学成份波动大、性能不均匀；外形尺寸精度与表面内部质量组织和性能方面；,普通钢材主要在于保持韧性提高强度方面的差距，如,级钢筋仍是主流产品；,落后产品、明令取缔产品仍在生产。,3,）工艺,从采选到冶炼、轧钢装备大型化程度低；,共性先进技术普及程度不够；,前沿工艺装备自主开发少，进展缓慢；,落后工艺装备影响了行业水平；,环保、安全、卫生；,环保管理体系还很不健全；,水、气、噪声、固废无害化处理与资源化有差距。,科技发展总体目标,2011,2020,年,1,）一批超前沿技术研究开发取得阶段成果或应用成果：,海洋矿物资源开采利用,半凝固加工与全连续紧凑型钢铁生产新流程,智能化钢铁厂,生物工程技术应用,钢铁工业生态园。,纳米科技的应用,时空多尺度结构分析与效应技术,2,）全行业科技进入世界钢铁科技导向行列。,主要目标（总体目标）,炼钢炉实现大型化、高效化、标准化、生产“绿色化”、智能化；,基本实现全量铁水脱,s,，部分三脱。钢水精炼比,90,，真空精炼比,60,，稳定生产纯净钢；,全部铸机实现高效化，薄板坯连铸技术 国际先进或领先；,特钢连铸比,70,，全国连铸比,98,；,连续炼钢、薄带连铸、半凝固加工、电磁连铸等前沿技术开发与产业化达到世界先进水平。,2011,2020,年,转炉、电炉连续炼钢技术；,转炉、电炉零排放清洁生产技术；,高洁净度脱氧技术；,半凝固加工产业化技术；,智能化炼钢厂系统技术。,关键技术,演讲完毕，谢谢观看！,