炼钢生产技术从入门到精通

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1、第一节炼钢生产概述钢是以铁为主要元素，含碳量一般在2％以下，并含有其它元素的金属材料。在铬钢中含碳量可能大于2％，但2％通常是钢和铸铁的分界线。钢的一小部分用于铸造或锻造机械零部件，绝大部分经压延加工成各种钢材后使用。钢是应用最广泛的一种金属材料。工业、农业、交通运输、建筑和国防等，都离不开钢。钢的生产对国民经济各部门的发展都有重要作用。一、炼钢的原理目前，从铁矿石到炼出钢一般是分为两步进行的，即先在以高炉为主要代表的炼铁设备中将铁矿石（包括烧结矿、球团矿）冶炼成生铁（或海绵铁等），然后再在炼钢炉中将铁冶炼成钢。铁矿石中的铁是以氧化铁

2、状态存在的。从铁的氧化物中提炼铁的过程叫做还原。高炉冶炼生铁，是利用焦炭燃烧以及焦炭产生的一氧化碳，在高温下将铁从铁矿石中还原出来。炼钢，是利用不同来源的氧（如空气、氧气）来氧化炉料（主要是生铁）所含杂质的复杂的金属提纯过程。主要工艺包括氧化去除硅、磷、碳，脱硫、脱氧和合金化。任务就是根据所炼钢种的要求，把生铁中的含碳量降到规定范围，并使其它元素的含量减少或增加到规定范围，达到最终钢材所要求的金属成分。炼钢过程基本上是一个氧化过程。这些元素氧化以后，有的在高温下与石灰石、石灰等熔剂起反应，形成炉渣。有的变成气体逸出，留下的金属熔体就是

3、钢水。炼出的钢水，在炼钢（氧化）过程中吸收了过量的氧，如不去除这些氧，则会降低成品钢的机械性能。因此，在炼钢最后阶段的操作中，还要用锰铁、硅铁和铝等进行脱氧。这样，达到一定成分和温度的钢水，用钢锭模铸成钢锭，或用连铸机铸成钢坯。钢锭或连铸坯送到轧钢厂，轧成各种钢材。再有一部分钢水直接铸造成铸钢件。炼钢是整个钢铁工业生产过程中最重要的环节。在这一环节，主要涉及的生产工艺包括铁水预处理、熔炼、二次冶金（炉外精炼）、浇注（模铸、连铸）等。二、铁水预处理铁水预处理是指铁水在进入炼钢炉前，为除去某些有害成分或回收某些有益成分而进行的处理过程。就

4、炼钢而言，主要是利用铁水良好的热力学条件有效地去除其中硅、硫、磷等杂质，提高铁水质量。它可以简化炼钢过程、减少物料消耗、提高钢的质量和增加经济效益。铁水预处理一般分为铁水脱硫预处理和铁水“三脱”（脱硅、脱硫、脱磷）预处理。铁水预处理按需要可以分别在炼铁工序和（或）炼钢工序的设备内，如铁水沟、鱼雷罐、铁水包或专用冶金炉中进行。（一）铁水脱硫预处理铁水脱硫（或同时脱磷）预处理是20世纪60年代开发成功的技术，有铺撒法、摇包法、机械搅拌法和喷粉法等方法。常用脱硫剂有碳化钙、石灰、苏打、金属镁和钙，以及它们组成的多种复合脱硫剂。采用较多的方法

5、是向铁水包或混铁车内喷人脱硫粉剂。该法设备简单、投资少、操作灵活，具有处理量大、效果好、操作费用低的优点，能生产[S]不大于0.005％、[P]不大于0.01％的优质钢。（二）铁水脱硅预处理硅虽是氧气炼钢的主要热源，但其量偏多会导致钢产量下降、渣量增加、收得率降低等不良结果。而在高炉中控制硅含量又非常困难，因此采用高炉铁水炉外脱硅。操作通常使用氧化系脱硅剂（氧化铁皮、锰矿石、烧结矿）在铁水沟或鱼雷罐中进行。为防止铁水温降过大，也有采取吹氧脱硅的。（三）铁水脱磷预处理铁水预脱磷通常采用向铁水中喷入苏打灰或向铁水深部喷吹FeO、CaO、C

6、aF2等粉剂的方法。但铁水预脱磷要求先脱硅，而且处理过程铁水温降大，需要采取热补偿技术后才能广泛应用。苏打灰含大量挥发分，会产生大量烟气，目前正被石灰质脱磷剂所代替。三、钢的冶炼目前世界各国采用的炼钢方法主要是转炉（碱性氧气转炉为主）、电弧炉和平炉三种。（一）转炉炼钢转炉（氧气顶吹转炉、底吹转炉、顶底复合吹炼转炉）炼钢，是利用吹入炉内的氧与铁水中的元素碳、硅、锰、磷反应放出的热量来进行冶炼的。我国转炉炼钢发展较快，近几年占钢总产量的比重已接近70％。从世界主要产钢国家来看，转炉炼钢也仍然占据着主要份额。虽然近年电炉钢发展很快，但转炉有

7、着铁源来自矿石、钢质纯净等优势，在生产汽车板等钢铁工业顶级产品方面尚不能为其它工艺所代替。目前世界上每年约有60％的钢是用转炉（碱性氧气转炉）生产的。1.氧气顶吹转炉炼钢氧气转炉的主要形式是氧气顶吹转炉，国外称LD转炉，美国称BOF炉。冶炼时炉子保持不动，从上部吹氧，但在装料和出钢时可以前后转动。氧气顶吹转炉的形状如圆筒，外部是用钢板制成的炉壳，里面砌有耐火砖。关于炉衬，由于资源的不同，欧洲各国曾主要用焦油白云石砖，近年来以镁炭砖为主；美国主要用镁质砖；日本主要用含镁较高的白云石砖。炼钢的原料主要是铁水、废钢和造渣剂（石灰石等）。冶炼

8、时，用一支水冷喷枪将压力0.8～1.2兆帕、纯度99.5%以上的氧气通过炉口喷火炉内。氧气将铁水中的硅、锰、碳、磷等元素迅速氧化到一定的含量范围，并发出大量的热，使加入的废钢（10％～20％）熔化和使钢水温度提高到规定值