冶金行业转炉炼钢技术培训84P-BD

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1、1转炉炼钢工艺技术培训炼钢区2012年8月2本次培训侧重点是使大家了解炼钢技术的基本原理及转炉吹炼化渣和喷溅控制操作方法、事故案例。一、培训目的3二、炼钢基本原理1、铁和钢的区别钢和生铁都是铁基合金，都含有碳、硅、锰、磷、硫5种元素。其主要区别间表1。4项目钢生铁碳(质量分数)≤2％，一般0.04～1.7％＞2％，一般2.5～4.3％硅、锰、磷、硫含量较少较多熔点1450～1530℃1100～1150℃机械性能强度、塑性、韧性好硬而脆，耐磨性好可锻性好差焊接性好差热处理性能好差铸造性好更好表1钢和生铁的主要区别钢和生铁

2、最根本的区别是含碳量不同，钢中含碳量≤2％，生铁含碳量＞2％。二、炼钢基本原理52、炼钢的主要任务（1）脱碳在高温熔融状态下进行氧化熔炼，把生铁中的碳氧化降低到所炼钢号的规格范围内，是炼钢过程中的一项主要任务。（2）脱磷把铁中的有害杂质和磷降低到所炼钢号的规格范围内。（3）去除钢中气体，如N。（4）脱氧及合金化把氧化熔炼过程中生成的对钢质量有害的过量的氧从钢液中排除掉；同时加入合金元素，将钢液中各种合金元素的含量调整到所炼钢号的规格范围内。二、炼钢基本原理6（5）升温铁水温度一般仅有1300℃左右，而出钢温度应达到16

3、00℃以上，所以炼钢是一个升温的过程。3、现代炼钢主要方法现代炼钢工艺流程主要有两种：高炉—氧气转炉—炉外精炼—连续铸钢；废钢—电弧炉—炉外精炼—连续铸钢。4、炼钢过程的化学反应炼钢过程是剧烈的氧化反应过程，熔池内氧的来源主要是:向熔池吹入氧气，它是炼钢过程最主要的供氧方式；向熔池中加入铁矿石或其它氧化铁物质。二、炼钢基本原理74.1铁的氧化铁和氧的亲和力小于Si、Mn、P，但由于金属液中铁的浓度最大（质量分数为90％），所以铁最先被氧化。[Fe]+{O2}=（FeO）2（FeO）+{O2}=（Fe2O3）4.2杂质氧

4、化方式炼钢熔池中除铁以外的各种元素的氧化方式有两种：直接氧化和间接氧化。直接氧化是指气相中的氧与熔池中的除铁以外的各种元素直接发生氧化反应。如：[Mn]+{O2}=（MnO）二、炼钢基本原理8间接氧化是指氧首先和铁发生反应，生成（FeO），然后（FeO）扩散并溶解于钢中，钢中其他元素与溶解的氧发生氧化反应。[C]+（FeO）={CO}+[Fe]或[C]+[O]={CO}各种元素的氧化以间接氧化为主。4.3硅的氧化在碱性炼钢法中，Si的氧化对成渣过程和炉衬的侵蚀有重要的影响。直接氧化：[Si]+{O2}=（SiO2）放热

5、二、炼钢基本原理9间接氧化：[Si]+2（FeO）=（SiO2）+[Fe]放热Si的氧化产物SiO2只溶于炉渣，不溶于钢液。4.3.1硅氧化反应的主要特点Si氧化反应的特点如下：（1）由于Si与氧的亲和力很强，所以在冶炼初期，钢中的硅就能基本氧化完毕。同时由于硅的氧化产物SiO2在碱性渣中完全与碱性氧化物如CaO结合，无法被还原出来，氧化很完全彻底；（2）硅的氧化是一个强放热反应，低温有利于反应迅速进行。硅是转炉吹炼过程中重要的发热元素，但硅高会增加渣量，增大热损失。二、炼钢基本原理104.4锰的氧化4.4.1锰硅的氧

6、化反应式直接氧化：[Mn]+{O2}=（MnO）放热间接氧化：[Mn]+（FeO）=（MnO）+[Fe]放热Mn的氧化产物只溶于炉渣，不溶于钢液。4.4.2锰氧化反应的主要特点Mn氧化反应的特点如下：（1）Mn与氧的亲和力很强，并且Mn的氧化是强放热反应，故Mn的氧化也是在冶炼初期进行；二、炼钢基本原理11（2）由于Mn的氧化产物MnO是碱性氧化物，故碱性渣不利于Mn的氧化，Mn的氧化不象Si的氧化那样完全；（3）当温度升高后，Mn的氧化反应会逆向进行，发生Mn的还原，即发生“回锰现象”，使钢中“余锰”增加。4.5碳的

7、氧化碳氧反应是炼钢过程中最重要的一个反应。一方面，把钢液中的碳含量降到了所炼钢种的规格范围内。另一方面，碳氧反应时产生的大量CO气泡从熔池中逸出时，引起熔池的剧烈沸腾和搅拌，对炼钢过程起到了极为重要的作用，具体如下：（1）加速了熔池内各种物理化学反应的进行；（2）强化了传热过程；二、炼钢基本原理12（3）CO气泡的上浮有利于钢中气体[H]、[N]和非金属夹杂物的去除；（4）促进了钢液和熔渣温度和成分的均匀，并大大加速成渣过程；（5）大量的CO气泡通过渣层，有利于形成泡沫渣。4.5.1氧气流股与金属液间的C—O反应在氧气

8、炼钢中，金属中一少部分碳可以受到直接氧化。[C]+{O2}={CO}+136000J该反应放出大量的热，是转炉炼钢的重要热源。在氧射流的冲击区及电炉炼钢采用吹氧管插入钢液吹氧脱碳时，氧气流股直接作用于钢液，均会发生此类反应。脱碳示意图分别如图1示。二、炼钢基本原理13流股中的气体氧与钢液中的碳原子直接接触，反应生成气体产物一氧化碳