钢铁生产工艺.doc

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1、第66页共66页1.1.1　钢板生产基础知识-钢和生铁　　钢和生铁都是铁和碳的合金。它们的主要区别是含碳量的不同。钢的含碳量一般低于1.7％，而生铁的含碳量一般在1.7％到4.3％之间。　　钢和生铁的另一个显著区别在于杂质硫和磷含量的不同，钢的硫、磷含量大大低于生铁。为了使钢获得某些特殊性能，还要有意在钢的冶炼过程中加入某些合金元素，由于化学成份不同，所以钢和生铁在性能上有很大的差别。钢有良好的物理和力学性能，可以承受各种形式的压力加工并能通过热处理改善和提高其性能。而生铁则属于脆性材料，一般不能承受压力加工，只能通过铸造方式来制造各种

2、零件。但生铁的生产成本低，铸造性能好，还具有耐磨性、抗震性、耐腐蚀性及对缺口的不敏感性，故应用也很广。1.1.2　钢板生产基础知识-炼铁　　自然界中的铁都以氧化物形式存在，当含铁氧化物中的铁含量达到一定量具有冶炼价值时即为铁矿石。炼铁的主要任务就是要把铁矿石中的铁从氧化物中还原出来，即为生铁。炼铁的入炉原料是铁矿石、燃料和熔剂。　　除加工成一定块度的天然铁矿石外，大型高炉还使用将铁矿石经加工而得的烧结矿。燃料使用焦炭，焦炭是用炼焦煤技要求配比经炼焦炉生产而得。它有高发热值且有高强度(可经受加料及料柱在高炉中下行时的机械撞击)，为高炉炼铁

3、提供热源并用作铁矿石的还原剂。　　铁矿石中除氧化铁外还存在一些杂质如SiO、AlO、MnO等；焦炭除主要成分碳外还有超过10％的灰分其成分也是AlO、SiO，这些杂质均需除去。由于它们的熔点很高，所以还要加入熔剂石灰石(CaCO)、白云石(MgCO?CaCO)等使它们与杂质生成熔点低、密度小的炉渣，浮于铁水表面通过出渣口排除出炉。　　现代炼铁的设备绝大部分采用高炉。高炉是一个竖直的圆筒形炉子，外面用钢板制成炉壳，里面用耐火砖砌筑内衬。高炉的大小以其有效容积(出铁口水平面到炉料装满时的装料线之间的空间容积)命名。宝钢的高炉是我国目前最大的

4、高炉，l、2号高炉的有效容积为4063m；3号高炉为4350m；是全国最大的高炉。世界上最大的高炉为5580m(前苏联)。第66页共66页高炉的构造示意图　　高炉主要由炉缸(1)、炉腹(2)、炉腰(3)、炉身(4)、炉喉(5)等部分组成。在炉缸上部有风嘴(6)和风管(7)，在风嘴下方有出渣口(8)，靠近炉底有出铁口(9)，高炉的顶部有排气管(10)和加料设备(11)。　　高炉冶炼时，将炼铁原料按一定配比组成炉料(料批)由炉顶经大、小料斗进入高炉在炉内形成料柱；经热风炉予热后的空气从风口鼓入炉内。炉中焦炭燃烧，矿石熔化还原形成铁水、炉渣，

5、燃后废气上升从排气管排出。因此，高炉内炼铁过程实质为二个方向相反流动着的料柱和气流股间相互作用。其冶炼(还原)反应为：1)FeO十CO→Fe十CO↑发生在高炉上部的间接还原2)FeO十C→Fe十CO↑发生在高炉下部的直接还原　　还原后的铁因接触灼热的焦炭而渗碳并熔化为铁水聚积，定时从出铁口放出。第66页共66页　　宝钢高炉除了容积为全国之最外，还采用了精料、超高压炉顶、高风温、富氧脱湿鼓风、喷煤粉冶炼、余压发电等一系列先进技术，并进行计算机管理，因此各项经济指标达国际先进水平。宝钢高炉的另一大特点是由于采用精料冶炼，矿石中含铁率高，焦炭

6、灰分少，因此渣量极少，除了节约能源提高产量外，在高炉结构上的相应特点是不设出渣口，少量炉渣在出铁结束后由出铁口放出。1.1.3　钢板生产基础知识-炼钢　　炼钢的主要任务就是按照所炼钢种的质量要求将炼钢原料(生铁、废钢)熔化，通过氧化作用及加入铁合金将其中的碳、锰、硫、磷及其他元素含量调整到规定的范围并达到一定的出钢温度准备浇铸。1.1.3.1　　氧气转炉炼钢1.1.3.2　　平炉炼钢（平炉炼钢工艺目前已经基本淘汰，不必花时间阅读！）1.1.3.3　　电炉炼钢1.1.3.1　　氧气转炉炼钢转炉的炉体为梨形如图2所示，它可以大角度倾转，故称

7、转炉。第66页共66页图2氧气顶吹转炉示意图氧气顶吹(现己发展为顶、底复合吹)转炉(LD转炉)炼钢诞生于1952年，从此在世界范围内得到了广泛快速的发展，成为产钢量最多的一种炼钢方法。LD转炉的主要原料是铁水另加少量废钢，因此炼钢过程中的主要任务是降碳(铁水含碳约4％)。冶炼中的热量来源是靠吹入铁水中的氧使碳氧化(燃烧)所产生的热量，不需另加燃料。　　转炉的大小是以每次熔炼时装入铁水的重量命名的。转炉冶炼一炉钢的耗时约为20—30分钟。当向转炉内加了废钢和兑入铁水后，摇直炉体同时降下氧枪(内送氧气，周围水冷)开始送氧吹炼，氧枪喷咀在熔池

8、上方保持一定高度和一定压力，造成熔池中铁水的搅动，氧气流搅入熔池开始铁水中碳的氧化，反应主要为：O2十2C→2CO↑2CO十O2→2CO2↑　　铁水中碳的燃烧所产生的高温及生成CO、CO2所引起的气流使熔池