冶金机械自动化-2

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1、1第三章炼钢及连铸过程自动化第一节　转炉炼钢工艺过程第二节转炉炼钢计算机控制的目的和今后的工作第三节转炉炼钢计算机控制第四节连续铸钢自动化2一般来讲，炼钢属于氧化精练过程。无论平炉、转炉或电弧炉炼钢，都是以生铁或废钢为原料，在熔炼过程中吹氧和加入铁矿石，向溶池供氧，用氧将其中的杂质元素（硫元素会引起‘热脆’、磷元素会引起‘冷脆’）氧化掉，以得到符合各种用途的成品钢。炼钢过程主要的化学反应是氧化反应。3第一节转炉炼钢工艺过程转炉炼钢是近30多年发展起来的新的炼钢方法。根据氧气吹入转炉的方式，可分为顶吹、底吹、“顶、底”复合吹、斜吹和侧吹等几种方法。转炉炼

2、钢的主要优点是：反应快、冶炼时间短，生产效率高；设备简单，投资少，建造快；操作简单，固定资产折旧少，因而成本较低。其缺点是：原料限制严，用空气吹炼的转炉只能用铁水；由于反应快，不易控制冶炼终点；冶炼中金属的吹损和溅损较大；杂质带入较多。总起来看，转炉炼钢的优点是主要的，随着科学技术的发展和转炉的不断改进，例如炉外精练，SKF炉技术是可以逐步克服的。随着吹氧炼钢法的出现，转炉炼钢成为现代炼钢中最具有生命力的一种。下面只介绍氧气顶吹转炉炼钢法。45（1）氧气顶吹转炉的主要设备氧气顶吹的主要设备有，炉体、顶吹氧枪、炉子的倾动设备、造渣加料系统、净化回收系统以

3、及冷却系统图3-1。图3-16①炉体转炉的炉内砌耐火砖，炉壳用钢板焊接。②顶吹氧枪氧枪由枪身和喷嘴两部分构成。喷嘴用铜质材料制成，整个氧枪用三个直径不同的无缝钢管套配而成，最里层是氧气通道，次里层通入高压冷却水，最外层是排出热水的通管，氧枪另配有提升装置，可以自动升降、行走和旋转，见图3-2所示。图3-278③炉体倾动装置炉体两侧由耳轴支撑在轴承上，由齿轮带动是炉体可以前后倾动。④造渣材料加料系统造渣材料石灰、萤石、矿石、铁皮等从地下料仓通过皮带运送到炉顶料仓。冶炼时，根据要求，将炉顶料仓开启，由电子秤称量后送入中间密封仓，然后造渣材料通过密封仓的出口

4、，经烟罩中的加料口进入炉内。⑤净化回收系统氧气顶吹转炉在冶炼过程中，要产生大量CO气体，同时由于氧枪中心区炉温可达2000~2600℃，部分铁、锰等元素被蒸发和氧化，造成大量棕色烟雾（主要是FeO、Fe2O3等微粒），必须经过净化回收系统加以处理，以防止大气污染和尽可能回收有用物质而提高经济效益。9在吹炼过程中，当需要回收煤气时，就将炉顶的活动烟罩下降，罩住炉口，炉气从烟道上升，经文氏管洗涤，重力脱水器脱水处理后，净化的煤气收集煤气柜内备用。沉淀物经处理烧结后，可供高炉冶炼用。（2）氧气顶吹转炉炼钢的操作过程操作过程大体可分为装料、吹炼、脱氧出钢三个阶

5、段。①装料上一炉出钢后，首先清除炉渣，如果炉衬有损坏，还需用耐火粉补炉，然后把转炉至装料位置，按炉料配比计算，先装入废钢和铁矿石，后兑入温度约1200~1300℃的铁水。10②吹炼装料完毕，将炉子转至吹炼位置，氧枪从炉口插入炉内，到氧枪喷嘴距溶池表面20~150cm处，送入（8~12）×105Pa，速度为1.0m3/min的氧气进行吹炼。吹氧的同时可加入造渣材料。造渣方法，根据铁水中杂质元素的含量常用单渣法和双渣法两种方式。当吹炼含硅、磷高的生铁水时，采用双渣法冶炼。所谓双渣法，就是在兑铁水后先加第一批造渣材料，造低碱度炉渣，待硅、锰基本氧化和炉渣熔化

6、好时，即提起氧枪，放掉初期渣，然后再加入第二批造渣材料，造高碱度炉渣，直至吹炼结束。当吹炼含硅、磷低的生铁水时用单渣法，即在吹炼过程中只造一次渣。11吹炼初期，由于铁水温度不高，硅、锰的氧化速度比碳快，开吹2~3min时，硅、锰已基本上被氧化，同时铁也被氧化形成FeO进入炉渣和溶于铁水，石灰也逐渐熔化，磷也被氧化进入炉渣。吹炼初期炉口出现黄褐色的烟尘，继后为红色，这是由于炉口带出许多微小铁水珠，在空气中燃烧而形成的。大约吹炼6min以后，进入烧碳期，这时炉温升高到1450℃以上，碳的氧化速度加快，CO气体大量产生，在炉口出现CO燃烧而形成的白色火焰。这

7、时由于CaO的加入，炉渣碱度逐渐增高，脱碱反应开始进行，硫以CaS的形式进入炉渣。12吹炼后期，由于含碳量降低，碳的氧化速度变慢，炉口火焰转暗并萎缩，这标志吹炼结束，同时铁的氧化加剧，炉口会由铁、锰氧化物组成的赤热气体而形成褐色浓烟。这时吹炼应立即停止，提升氧枪，抽样分析和用热电偶测定钢液温度，若温度过高，则可加入冷却剂（一般用矿石作冷却剂），若硫、磷含量还高于钢种规定值，则应补加适量造渣材料进行补吹。当钢水成分和温度都符合规定值时，即可出钢。13③出钢氧气顶吹转炉炼钢中的脱氧、合金化，一般是在出钢时将钢水倒入钢水包（盛钢桶）过程中进行的。出钢，是将炉

8、子转到出钢位置，掏开出钢口，将钢水倒入钢水包并加入氧化剂和合金化的合金元素。顶吹转炉整个冶炼周