材料与冶金学院
冶金工程系
铁水预处理是指铁水进入炼钢炉之前对其进行脱除杂质元素（主要为S 、回收有价值元素的一种工艺。
Si 2
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2
Si——使钢产生冷脆性
P——减少转炉石灰消耗量，减少渣量和铁损
铁水预处理可分为普通铁水预处理和特殊铁水预处理，前者有脱硫、脱硅、脱磷或同时脱磷脱硫；后者有铁水提钒、提铌等。
铁水在进入转炉前，为除去某些有害元素的处理过程。?预脱硫：电石、石灰、金属镁等炉外脱硫剂3
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3
炼钢
?预脱磷：盛铁水容器中喷吹氧化剂
铁水预处理按需要可在铁水沟、盛铁水容器(铁水包、鱼雷罐)或转炉中时行。
提高钢的质量
铁水预处理(脱硫)比钢水脱硫的优越性体现在：
(2)3.1.1 铁水预处理——预脱硫
4
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4
(2)
铁水中[O]含量低，提高了渣铁间的硫分配比；(3) 脱硫费用
高炉脱硫：铁水预处理脱硫：转炉：炉外精炼=2.6:1:16.9:6.1.
3.1.1 铁水预处理——预脱硫
依据搅拌方法，目前生产中采用的炉外脱硫方法可分为四类：铁流搅拌法、机械搅拌法、气体搅拌法和插用实心旋转器搅拌铁水脱硫剂为5
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5
KR 法:用实心旋转器搅拌铁水，脱硫剂为CaC 2和石灰粉+Na 2CO 3。 顶部喷吹法:以载气（N 2）将脱硫剂经顶部喷嘴喷入鱼雷型混铁车和铁水包的铁水中，脱硫剂为CaC 2、Na 2CO 3。
将浇铸耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌头插入铁水罐中旋转，产生漩涡，脱硫剂由给料器加到铁水表面，被漩涡卷到铁水中，与铁水中硫发生作用，达到脱硫的目的。
6
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6
KR 法
1－脱硫剂；2－搅拌器；
3－至除尘
特征：1)脱硫效率高；2）脱硫剂耗量少；3）铁水温降小；4）作业时间短；5)金属损耗少；6）耐火材料消耗少
设备：扒渣机、搅拌器、脱硫剂输送系统
以惰性气体为载体，将脱硫剂和气体混合吹入铁水深部，以搅动铁水与脱硫剂充分混合的脱硫方法特征：脱硫速度快；效率高；操作灵活方便；处理铁水量大，设备投7
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顶部喷吹法
1－喷枪；2－脱硫剂；3－料仓；4－称量料仓；5－载气（N 2）
资小
分混合喷吹和复合喷吹法
按脱硫剂种类划分
四大系列以及复合脱硫剂
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8
实验
电石系：主要用于喷吹法，攀钢、宝钢、武钢用过石灰系：喷吹法，鞍钢、宝钢、武钢、酒钢、宜钢、重钢、太钢
金属镁系复合脱硫剂：90年代起，鞍钢、宝钢、本钢。
石灰法（CaO ）
[O]
CaS(s)[S]CaO +=+特点（）在高碳有定硅含量的铁水中C O 9
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9
1）在高碳有一定硅含量的铁水中，CaO 有较强脱硫能力；
（2）脱硫渣为固体渣，对容器内衬侵蚀小，扒渣方便，但渣量大，铁损较大；
（3）石灰粉流动性差，易架桥堵料且易吸水；（4）最好在惰性还原性气氛下进行；
（5）石灰粉价廉易得，易加工、使用安全。
电石法（CaC 2）
CaS(s)[S](s)CaC 2=+（1）CaC 2有很强的脱硫能力；
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（2）脱硫反应为放热反应，铁水温降小；
（3）产物为疏松的固体渣，利于防止回硫，扒渣方便；（4）渣量少；
（5）电石粉易吸潮恶化
（6）价格昂贵，运输、保存困难。
镁粉法
金属镁沸点1110℃，铁水预脱硫温度发生汽化，脱硫反应为：）能进行深度脱硫可将铁水脱硫至11
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11
（1）能进行深度脱硫，可将铁水脱硫至0.005%；
（2）产物MgS 稳定，熔点2000 ℃，密度小，容易上浮进入渣中；（3）镁在铁水中有一定溶解度，防止回硫，处理后铁水运输过程中仍起到脱硫作用；
（4）用量少，对铁水成分基本无影响；
（5）渣量少，减少铁损，且利于环境保护；
（6）易造成铁水喷溅和镁蒸汽在铁水罐外燃烧或爆炸；
（7）镁蒸汽压力大，使反应区搅拌良好，动力学反应速率快。
苏打系（Na 2CO 3）
特点：
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（1）价格昂贵；
（2）挥发损失严重；（3）环境污染大；（4）侵蚀炉衬；
（5）目前只做号外铁补救脱硫只用。
铁水预脱硅目的
（1）减少转炉炼钢石灰消耗量，减少渣量和铁损；
（3）低碱度下实现脱硅，成本低。
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①铁水沟投入法：在铁水沟挡渣器位置或铁水流经铁水
罐处投脱硅剂，脱硅率较低，约50%。
②顶吹法：脱硅剂靠载气（N 2）从喷粉罐经喷枪射入到
铁水中，脱硅率约70%。
③铁水罐（或鱼雷罐法）脱硅：喷吹法+氧枪吹氧，脱
硅率约80%。
预脱硅方法
脱硅剂是氧化剂，有氧
气、铁矿石粉、烧结矿粉/尘、轧钢皮等。 还加少量的副剂，主要
有石灰、萤石等。用于调节炉渣的碱度、改善14
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14
炉渣流动性等。 脱硅原理：
2
22243232SiO (g)O [Si]Fe(l)
23
)(SiO (FeO)(s)21[Si]Fe(l)
23
)(SiO )(s)O (Fe 21[Si]Fe(l)
34
SiO )(s)O (Fe 32[Si]=++=++=++=+s s 预脱磷目的
（1）生产低磷钢和超低磷钢的需要。稳定，易15
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脱磷剂
氧化剂
造渣剂助熔剂
）
（）（525252252O P CaO 3s CaO 3O P (s)
O P (g)O 2
5
2[P]5Fe(l)(s)O P 5(FeO)(s)2[P]?=+=++=+回磷，Ca 、Na 元素起到固定剂的作用
两类脱磷剂
16
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脱磷条件
（1）降低反应温度，T<1300℃利于脱磷反应进行；（炉渣的氧化性利于脱磷；（3）提高钢中 脱磷方法
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机械搅拌喷吹法
转炉双联法
铁水罐中加脱磷剂，机械搅拌使铁水搅拌均匀，也可同时吹入氧气
用载气将脱磷剂经喷枪吹入铁水深部，苏打灰+烧结矿脱磷。铁水罐喷除法和鱼雷罐喷吹法。
SRP ：一台转炉脱磷，一台脱碳，脱碳渣用于脱磷剂ORP ：铁水包脱磷，转炉脱磷，排渣后脱碳
NRP ：脱硅后铁水送入转炉型脱磷炉，加块状渣料，复吹脱磷。
转炉炼钢
（Converter steelmaking ）
武汉科技大学
3.1 炼钢的基本任务3.2 炼钢炉渣(slag)3.4 炼钢用原材料(raw materials)19
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19
3.5 转炉炼钢
3.1 炼钢基本任务
钢具有良好的物理化学性能和力学性能，比铁用途广泛，90%的生铁要冶炼成钢。
9长流程：氧气转炉炼钢为中心的钢铁联合企业流程；20
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20
9四脱：C 、S 、P 、O ；9二去：气体、夹杂；9二调整：温度、成分。
9短流程：以电炉炼钢为中心的小钢厂生产流程。
炼钢任务
3.2.1 炼钢炉渣的作用
3.2.2 炼钢炉渣的来源及其组成21
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21
?通过对炉渣成分、性能及数量的调整，可以控制金属中各元素的氧化和还原过程“炼好钢”首先要“炼好渣”，熔渣的物理化学性质影响炼钢的化学反应平衡及反应速率。
22
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22
制金属中各元素的氧化和还原过程；?向钢中输送氧以氧化各种杂质；
?吸收钢液中的非金属夹杂物，并防止钢液吸气（H 、N ）。
z 副作用：侵蚀炉衬；降低金属收得率。
炼钢炉渣的来源：
?加入的各种造渣材料；?被侵蚀炉衬；
?
废钢带入的泥沙和铁锈，氧化物或冷却剂带入的脉石。
23
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23
炉渣的组成
9炼钢炉渣的基本体系是CaO-SiO 2-FeO 。
9不同炼钢方法造不同成分的渣，转炉炼钢为碱性氧化渣
（CaO 和FeO 高，具有脱硫、脱磷作用）；电炉炼钢造碱性还原渣（含有CaC 2，具有脱硫、脱氧能力）。
碱度R (basicity)：
)CaO (w 当炉料中[P]<0.30%时；
24
24
、供氧速度等因素的影响。
3.3.1 炼钢熔池中氧的来源及铁液中元素的氧化方式3.3.2 炼钢熔池中元素的氧化次序3.3.3 硅的氧化与还原3.3.5 脱碳反应(decabonization)25
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25
(
)3.3.6 脱磷反应(dephosphorization)3.3.7 脱硫反应(desulphurization)3.3.8 钢的脱氧(de-oxidation)3.3.9 脱气(degassing)3.3.10 去除钢中夹杂物
3.3.1 炼钢熔池中氧的来源及铁液中元素的氧化方式 氧的来源：
?直接向熔池中吹入工业纯氧（26
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26
铁液中元素的氧化方式有两种：直接氧化
(direct oxidation)和间接氧化(indirect oxidation)。
直接氧化方式
直接氧化是指氧气直接与铁液中的元素产生氧化反应。 当向铁液中吹入氧气时，如果在铁液与气相界面有被溶解
的元素如[Si]﹑[Mn]﹑[C],虽有大量的铁原子存在，但氧化。27
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27
反应可写为：[C]+1／2｛O 2｝=｛CO ｝
[Si]+｛O 2}=（SiO 2）
[Mn]+1／2｛O 2｝＝（MnO ）
在氧气转炉炼钢时氧气流股冲击铁液形成一个冲击坑，氧气与铁液直接接触，易产生元素的直接氧化。
吹入的氧气由于动力学的原因首先与铁液中的原子反应形成FeO 进入炉渣氧[O]。炉渣中的（FeO ）和溶解在铁液中的其反应为｛28
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28
其反应为：｛O 2｝+Fe=(FeO)
(FeO)=Fe+［O ］
如：2［O ］+[Si]=(SiO 2) 或2(FeO)+［Si ］=2Fe+(SiO 2)
在渣-金界面上往往产生元素的间接氧化反应。
在标准状态下，反应的?G 被氧化的趋势就越大，则该元素就优先被大量29
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29
铁液中常规元素与氧反应的标准吉布斯自由能变化与温度的关系绘制成图。
1. Cu ﹑Ni ﹑Mo ﹑W 等元素氧化的?G o 线都在Fe 氧化?G o 线之上。从热力学角度来说，在炼钢吹氧过程中这些元素将受到Fe 的保护而不氧化。
2. Cr ﹑Mn ﹑V ﹑Nb 等元素的氧化程度随冶炼温度而定。
3. Al ﹑Ti ﹑Si ﹑B 等元素氧化的?线在图中位于较低的位置最30
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30
G o 线在图中位于较低的位置，最易氧化。在实际生产中，这些元素作为强脱氧剂使用。
注意：虽然在炼钢温度下，Fe 氧化的?G o 线高于其它元素氧化的?G o 线，但由于铁液中大多数为Fe 原子，氧与Fe 原子接触机会多，故在实际上Fe 还是会氧化。
硅的直接氧化和间接氧化反应式
?在气-金界面上
［Si ］+O 2=（SiO 2）
2Si]+2(FeO)+2(CaO)Ca 31
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31
［Si]+2(FeO)+2(CaO)=Ca 2SiO 4+2Fe
硅的还原
?［C ］+2（SiO 2）=（Si ）+CO
Si 与氧亲和力很强，一般5min 以内就氧化到很低，一直到吹炼终点，不发生硅的还原。
影响因素：温度、炉渣成分、金属液成分和炉气氧分压
[Mn]的氧化反应式为：
在气-金界面上
=（MnO 在渣-金界面上
M M O 32
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32
［Mn ］+［O ］=（MnO ）
［Mn ］+（FeO ）=（MnO ）+Fe
在吹炼初期，[Mn]迅速氧化，但不如[Si]氧化快，低温利于氧化；在吹炼后期，温度升高，（MnO ）被还原，终点时钢中锰含量称残锰或余锰。
炼钢的一个重要任务是利用氧化方法将铁液中过多的碳去除，称为脱碳。脱碳反应是贯穿于冶炼过程。[C]33
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与氧的反应有：
?在熔池内碳的间接氧化反应：［C ］+（FeO ）=｛CO ｝+Fe ［C ］+［O ］=｛CO ｝?在氧射流冲击区：
［C ］+1／2｛O 2｝=｛CO ｝
脱碳反应除了调整钢液碳含量其反应产物CO 气体的上浮排除反应给炼钢带来独特的作用。
?CO 上升使钢液沸腾，促进熔池成分﹑温度均匀；34
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?加大钢-渣界面，加速反应进行；
?有利于钢液中有害气体排出和非金属夹杂物上浮：?
放热升温。
Note ：爆发性的碳氧反应会造成喷溅和溢出。
P 在钢液中存在的稳定形式是Fe 采用氧化脱磷：
?炼钢过程脱磷发生在渣-金界面。35
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35
脱磷反应
3(CaO)+2[P]+5[O]=(3CaO·P 2O 5)3(CaO)+2[P]+5(FeO)=(3CaO·P 2O 5)+5Fe 4(CaO)+2[P]+5(FeO)=(4CaO·P 2O 5)+5Fe
加入石灰造碱性渣可以将铁液中的磷脱出到炉渣中。这是
由于P 2O 5时是酸性氧化物，遇到碱性氧化物如CaO 能生成稳定的化合物而进入炉渣。
脱磷热力学条件
高很多悬浮颗粒降低炉渣流动性降低脱36
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36
高，很多CaO 、MgO 悬浮颗粒降低炉渣流动性，降低脱磷效果；
3）没有(FeO)不能脱磷，提高（FeO ）对脱磷有利；4）磷脱氧能力不强，增大渣量可增大脱磷量。
钢液脱硫通过炉渣脱硫和气化脱硫其中氧化渣脱硫占90%，气化脱硫占（1）渣－钢间脱硫反应（氧化渣脱硫）
θ37
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37J/mol
70.23-191462 [O])MgS (）(MgO [S]J/mol 3.493-133224 [O])MnS (）(MnO [S]J/mol 82.22-98474 [O])CaS (）(CaO [S]T G T G T G =Δ+=+=Δ+=+=Δ+=+θθ从反应式中看出，脱硫的基本条件是：高碱度、高温、低氧化性。
散至熔渣，进入熔渣的(FeS)与游离的CaO （或MnO ）结合。
(1)炉渣碱度：炉渣碱度在3.0～3.5之间最好，过高会使黏度增加，
不利硫在钢-渣之间的扩散，过低则不符合脱硫要求。
(2)温度：高温有利于吸热反应的进行，即有利于去硫反应的顺
利进行。
除一部分硫，其主要原因是：38
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38
除部分硫，其主要原因是：∑(FeO)的存在改善了渣的流动性，能促进石灰的熔化，有利于高碱度渣的形成，从而部分改善了脱硫条件
(4)钢—渣搅拌情况：去硫是钢-渣界面反应，加强钢－渣搅拌扩
大反应界面积有利于去硫。
(5)金属液成分：金属液中[C]、[Si]能增加硫的活度系数，降低
氧活度，有利于脱硫。
(6)渣量：增加渣量可以减少(CaS)的相对浓度，可促进去硫反应。
炉渣脱39
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39
硫示意图
（2）气化脱硫
气化脱硫指金属液中[S]以气态SO 在炼钢温度下，钢水中含有[C]、[Si](S )3/2{O }{SO }(O 40
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40
2－)+3/2{O 2}={SO 2}+(O 2－)
需要明确的是，气化脱硫是以炉渣脱硫为基础的，首先硫
从金属液被脱除到炉渣中，然后炉渣中的硫再被气化脱除进入炉气中。在转炉炼钢中，有约三分之一的硫是以气化脱硫的方式去除的。
在熔池中供氧去除C 、Si 、Mn 后，钢液中氧含量超过C-O 平衡线：素结合生成非金属夹杂物，进而破坏了钢基体的连续性降低钢的强度极限冲击韧性伸长率等各种力41
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性，降低钢的强度极限、冲击韧性、伸长率等各种力学性能和导磁性能、焊接性能等。
2．形成气泡。钢液中的氧含量过高，在浇铸过程中会再
次与钢中碳反应，产生CO 气体，从而会使钢锭（坯）产生气孔、疏松，甚至上涨等缺陷，严重时会导致钢锭（坯）报废。
3．晶界上的FeO 和FeS 还会形成低熔点(910℃)物质，
使钢在热加工时发生热脆。
脱氧：向炼钢熔池或钢水中加入脱氧剂，脱氧元素与氧反应，生成的脱氧产物或进入渣中或成为气相脱氧剂特征应具有脱氧元素与氧的亲和力大脱42
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42
脱氧剂特征：应具有脱氧元素与氧的亲和力大、脱氧产物易排除、成本低和来源广等的特点。 脱氧方法：根据脱氧原理分为沉淀脱氧﹑扩散脱氧和真空脱氧。
沉淀脱氧
又称直接脱氧。把块状脱氧剂加入到钢液中部与钢中氧直接反应，生成的脱氧产物上浮进入渣中。
脱氧剂：出钢时向钢包中加入硅铁脱氧。
降低炉渣中的氧含量，使钢液中的氧向炉渣中扩散，从43
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扩散脱氧
降低炉渣中的氧含量使钢液中的氧向炉渣中扩散从而达到降低钢液中氧含量的一种脱氧方法。
脱氧剂：粉状脱氧剂如C 粉﹑Fe-Si 粉﹑CaSi 粉﹑Al 粉加到炉渣中
真空脱氧
利用降低系统的压力来降低钢液中氧含量的脱氧方法。它只适用于脱氧产物为气体的脱氧反应如[C]-[O]反应。
常用于炉外精炼中，如RH 真空处理﹑VAD ﹑VD 等精炼方法
钢中气体（H 、N ）的来源：
?金属料如废钢和铁合金中含有的一定量的氢和氮。
?潮湿的造渣剂，加入炉内后分解，也使钢中气体增加。如炼采的氧气纯也能的增氮
44
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44
?
如果炼钢采用的氧气不纯，也能造成钢的增氮。 一定温度下，气体H 2、N 2在纯铁液中溶解度与该气体在气相中分压的平方根成正比（西华特定律）：
2
2N N H H ]N []H [p K w p K w == 氢对钢性能的危害：
1)使钢产生“氢脆”。使钢的塑性和韧性明显降低。对于高强度钢来讲，“氢脆”的影响更严重。“氢脆”属于滞后破坏。表现在应力作用下，经过一段时间钢突然发生脆色的斑点。其实质是一个有锯齿形边缘的微小气泡，是钢从高温冷却到室温时产生的“白点”也使钢的塑性和韧45
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45
从高温冷却到室温时产生的。“白点”也使钢的塑性和韧性明显降低。
3)产生石板断口。氢含量高的地方会出气泡，在气泡的周围易出现C 、P 、S 和夹杂物的偏析，这些缺陷在钢材热加工时被拉长，但不能焊合，于是形成石板断口。
4)产生氢腐蚀。在高温高压作用下，钢中的氢即高压氢会使钢产生网络状裂纹，严重时还可以鼓泡，这种现象称氢腐蚀。
氮对钢的不良影响是：
1)氮会使钢产生“蓝脆”。淬火钢在塑韧性不仅不增大，反而下降，这个温度范围的钢呈蓝色，故叫“蓝脆”。
纹和发纹，影响钢的质量46
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46
纹和发纹，影响钢的质量。 氮对钢有益的一面是：
1)钢中的氮能和Al 、Ti 等形成AlN 、TiN 等高熔点的细小颗粒。均匀弥散分布的AlN 、TiN 等能细化晶粒，从而提高钢的强度和塑性，对改善焊接性能也有良好作用。2)提高钢的强度和耐磨性。实际生产中常用渗氮的方法来改善钢表面的耐磨性，同时也能使钢表面的抗蚀性和疲劳强度有所改善。
9提高炼钢原材料质量。如使用含气体量低的废钢和铁合金；对含水分的原材料进行烘烤干燥，采用高纯度的氧气等。
9在冶炼过程，应充分利用脱碳反应产生的熔池沸腾来降低钢水中的气体含量47
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47腾来降低钢水中的气体含量。
9用炉外精炼技术，降低钢水中的气体含量。如采用钢包吹氩搅拌，真空精炼脱气，微气泡脱气等方法对钢水进行脱气处理。
9采用保护浇注技术，防止钢水从大气中吸收气体。
按夹杂物的来源分：内生夹杂和外来夹杂。?内生夹杂：脱氧时的脱氧产物度下降、偏析而发生反应的产物；固态钢相变48
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48
溶解度变化生成的产物。
大多数内生夹杂在脱氧和凝固过程中产生。?外来夹杂：在冶炼和浇铸过程中接触，带入钢液的炉渣和耐火材料以及钢液被大气氧化形成的氧化物。
按夹杂物的化学成分分：氧化物夹杂；硫化物夹杂；氮化物夹杂。
非金属夹杂对钢的性能产生严重影响因此应最49
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49非金属夹杂对钢的性能产生严重影响，因此应最大限度降低钢液中夹杂物含量，控制其形状和尺寸。
在冶炼中采取各种手段降低钢中杂质元素
[O]﹑[S]﹑[N]﹑[P]等的含量，提高钢的洁净度，从根本上减少内生夹杂物。
采用合理的脱氧制度，使脱氧产物易于聚集上浮，从钢
50
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50
液中排除。
应用钢包冶金如真空脱氧﹑吹Ar 搅拌﹑喷粉处理等和中
间包冶金如采用堰、坝﹑导流板﹑过滤器﹑湍流控制器等控流装置，去除钢水中的夹杂物。
采取保护浇注技术，防止钢水从周围大气环境中吸收氧
﹑氢﹑氮。
3.4.1 金属料 铁水； 废钢；3.4.2 辅助材料51
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51
造渣材料； 氧化剂； 冷却剂；
还原剂和增碳剂。
铁水是氧气转炉炼钢的基本原料量的70％～100%。铁水成分和铁水温度是否适当和稳定，对简化52
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和稳定转炉操作并获得良好的技术经济指标非常重要。
1）铁水中元素要求
Si ：重要发热元素，转炉热量来源。含硅高，渣量增
加，利于脱P 、脱S ，但过高，金属收得率低，加剧对强发热元素有害元素是高炉不能去除的元素
53
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53
P ：强发热元素，有害元素。P 是高炉不能去除的元素，故只能要求[P]稳定，采用铁水预处理脱磷或相应的炼钢方法来去除。一般要求铁水中w [P] ≦0.20%。 S ：有害元素。采用铁水预处理脱硫，要求入炉铁水中
w [S] ≦0.05%。
2）对铁水带渣量的要求
高炉渣含S 、SiO 2和Al 2O 3较高，过多高炉渣进入
转炉会导致钢渣量大、石灰消耗大，降低炉衬寿命，进入转炉的铁水带渣量不得超过54
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铁水物理热占转炉热收入的50%，铁水温度应>1200～1300℃，且保持稳定，以利于炉子热行，迅速成渣。
有铁水预处理工艺，铁水温度应适当提高。
废钢是电炉炼钢的基本原料，用量占钢铁料的70％～90％。对转炉来说，冷却剂，装入量占10%~30%转入转炉。长度<1/2转炉炉口直径；块55
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转入转炉长度转炉炉直径；块重不超过300kg 。
应严防混入有害杂质和危险品。 应清洁干燥，不得混有的泥沙、耐火材料和炉渣等。
不同性质废钢分类堆放，不得混有合金废钢和生铁。
3.4.1.3 铁合金
铁合金用于调整钢液成分和脱除钢液中杂质。 种类：1）炼钢中广泛使用的各种脱氧和合金化元素与铁的合金，如Fe-Mn 、Fe-Si 、Fe-Cr ；2）复合脱氧剂，如硅锰合金、硅钙合金、硅锰铝合金；3）铝、锰、镍等金属。56
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铁合金应合理选用以降低成本，使用前应烘烤以减少气体带入。另外要纯净，不得混有其它夹杂物，块度要适当。
3.4.2辅助材料
3.4.2.1 造渣材料
石灰（CaO ）。碱性炼钢的基本造渣材料，有强的脱磷、脱硫能力，对炉衬危害小。石灰要求含57
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不能潮解，应保持干燥、新鲜。
萤石（CaF 2）。熔点低（930 ℃），能使CaO 熔点显著降低，加速化渣，改善渣的流动性。萤石要求：CaF 2>85%。
白云石（CaO·MgO ）。增加渣中MgO 含量，以减少炉衬中MgO 向炉渣中转移，且能促进前期化渣。
氧气。转炉炼钢中的主要氧化剂。一般要求氧气纯度应大于98％，冶炼低氮钢种时，应大于99.5％；氧气压力要稳定；还应脱除水分。 铁矿石、氧化铁皮。
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?铁矿石作为氧化剂使用要求高，杂质SiO 2、P 和水分少，使用前要加热，块度适中。
?氧化铁皮要求杂质少，不含油污和水分，使用前必须烘烤氧化。氧化铁皮还具有助于化渣和冷却作用。
废钢。冷却效果稳定、喷溅少，价格低。大量的热而起到冷却的作用。59
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石灰石。缺少以上冷却剂时，可以使用，CaCO 3分解时吸收大量热量。
电炉炼钢使用的还原剂和增碳剂木炭、焦炭、电石、硅铁、硅钙、铝等。少的石油焦作增碳剂。60
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顶吹转炉炼钢对增碳剂要求：固定碳含量高，灰分、挥发分和S 、P 、N 等杂质少，干燥、干净、粒度适中。
3.5.1 转炉的分类
3.5.2 顶底复吹转炉炼钢的设备61
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按耐火材料
按供气碱性转炉
酸性转炉
顶吹按热量来源
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按供入氧化性气体
部位
空气转炉氧气转炉
底吹侧吹复合吹
顶底复吹转炉
转炉复合吹炼工艺最初是沿袭顶吹和底吹两种吹炼工艺逐步发展完善：即在顶吹转炉底上部安装顶吹氧枪。
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实践证明，复吹转炉基本保留了顶吹转炉和底吹转炉的优点，避免各自的缺点，成为当代转炉的基本操作工艺。
惰性气体CO 2气体燃气氧气
顶底复吹转炉炼钢的设备由系统又由各自的设备组成。?炼钢容器的炉子系统；
系统；
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?提供炼钢所需的金属料和造渣材料的供料系统；
?对高温含尘烟气进行降温除尘处理，并回收余热和煤气的烟气处理系统。
3.6.2.1 炉子系统
炉子系统由转炉﹑托圈﹑耳轴﹑倾动机构组成，是装入原料进行吹炼的容器。它由圆台形炉帽﹑圆筒形炉身和球缺形或截锥形炉底三部分组成，在炉帽与炉身连接处有出钢口。转
炉托圈
耳
轴倾动
系统炉帽
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炉身炉低
3.6.2.2 供气系统
供氧系统由制氧机﹑储气罐道及阀门、氧枪和底部供气元件 氧枪是供氧设备中的关键部件。由66
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?枪身是由三种不同直径的无缝钢管套装而成，通水冷却。
?喷头用导热良好的紫铜制成，孔形状一般采用拉瓦尔管的形状，大型转炉普遍应用了三孔﹑四孔﹑五孔喷头。
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底部供气元件是顶底复吹技术的核心。
底部供气元件分为三大类，即多微管透气塞供气元件。多微管型
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喷嘴型
砖型
1）铁水供应
2）废钢供应69
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混铁车（鱼雷罐车）方式流程为：高炉铁水雷罐车→铁水罐→转炉。
这种供应方式投资省﹑铁水温降小上）供应铁水。
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向转炉供应废钢一般采用废钢槽 流程：磁盘吊车装槽→桥式吊车+废钢槽→转炉。
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废钢槽
转炉的造渣剂采用以下的供应方式：地下储料仓→胶带运输机→高位料仓漏斗→溜槽72
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转炉
转炉炉内的气体称为炉气，炉气离开炉口进入烟罩后称为烟气。
氧气转炉在吹炼期间产生大量含尘炉气，其温度铁60％左右的粉尘。
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转炉炉气的处理：烟气经过活动烟罩收集和汽化冷却烟道初步冷却后，进入烟气净化系统，烟气在这里进一步降温和除尘，经降温除尘净化后，通过风机抽入煤气回收系统中。
有“LT ”法干法处理和“OG ”法湿法处理两种。
转炉全湿法（OG法）烟气净化系统
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3.6.3 复吹转炉吹炼工艺
3.6.3.1 吹炼工艺流程
3.6.3.2 吹炼过程元素的变化75
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一炉钢的冶炼过程是指从装料到倒尽渣为止炉炼钢的冶炼周期一般是30～40min 76
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包括：装料、吹炼、脱氧出钢、溅渣护炉和倒渣几个阶段。
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转炉操作进程
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根据[C]的氧化速度不同，炼钢过程可分为期。
氧化初期，脱碳速度由小变大。
消耗了大部分的氧，[C]的氧化受到限制。79
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?脱碳速度d[C]/dt=-k 1t ，与吹炼时间成正比。
?这一时期称吹炼初期，又叫硅﹑锰氧化期，时间从开吹到约4～5min 。
顶底复吹转炉炼钢，根据底不同，可分为底部吹入非氧化性气体的复吹工艺和底部吹入氧化性气体的复吹工艺进行复吹转炉炼钢，即底部吹入氮气、氩81
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81气来搅拌熔池。
氧气顶底复吹转炉炼钢工艺包括装料﹑供氧﹑底部供气、造渣﹑温度及终点控制﹑脱氧及合金化等内容。
1 装料制度
1）装料次序
一般来说是先装废钢后兑铁水，先加轻废钢，再加中型、重型废钢，防止加入铁水时造成喷溅。 到了炉役后期，或者废钢装入量比较多的转炉，2）装入量
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装入量指炼一炉钢时铁水和废钢的装入数量。装入量中铁水和废钢的配比应根据热平衡计算确定。 装入量过小，产量低，熔池浅，氧流易直接冲击炉底，造成炉底破坏。装入量过大,熔池搅拌不充分，吹炼时间增加，易造成喷溅。
控制转入量方法：定量装入、定深装入、分阶段定量装入。
2 供氧制度
供氧制度主要是确定合理的喷头机构、供氧强度、氧压和枪位控制。
-扩张收缩型）。
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（收缩扩张收缩型）枪身为同心管组成，喷头与中心管焊接在一起；枪尾部：接供氧管、进水管和出水管。
氧射流和熔池的相互作用
当氧气射流作用在金属熔池上时，一部分氧气被金属液吸收，参与炼钢反应，来不及反应的[O]反应产生的CO 气体上升排除，使冲击坑壁84
面附近的金属液向上运动，造成冲击坑四周的金属液不断向冲击坑底部补充，从而产生了循环流动。
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在实际吹炼中，喷头结构﹑氧气工作压力和流量通常保持一定，所以可以通过控制枪位炼过程向熔池中的供氧和熔池的搅拌（恒压变枪）。
池液面的距离。高枪位指85
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该距离大，低枪位指该距离小。
硬吹是氧枪枪位低或氧压高时的供氧方式。
软吹为枪位高或氧压低时的供氧方式。
造渣制度是确定合适的造渣方法、渣料种类、渣料加
入量和时间以及加速成渣的措施。 造渣的要求
金属中的杂质去除。
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?避免炉渣溢出和喷溅，减少原材料的损失。
在生产中，一般根据铁水成分和所炼钢种来确定造渣
方法，包括单渣法、双渣法和双渣留渣法。
温度制度主要是指炼钢过程温度控制和终点温度控制。
在吹炼过程中，升温应均衡，在前期和中期，石灰的溶解，以形成具有一定碱度的炉渣。87
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?前期结束时温度可控制在1450~1550℃?中期控制在1500~1600℃
?到吹炼后期应均匀升温，达到钢种要求的出钢温度。
终点控制内容包括成分及温度控制[C]﹑[P]﹑[S]含量应满足出钢要求，钢水温度应达到出钢温度。钢要求就要进行88
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钢要求，就要进行补吹。 补吹会产生一些不良影响如铁损增加，气体含量增高，炉衬侵蚀严重。补吹应尽量避免。
钢水成分和温度达到出钢要求后，便可摇炉将钢水通过出钢口倒入钢包中。
FeO 含量。89
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基粉剂提高钢包顶渣碱度和降低渣中含量?常用的挡渣方法是用挡渣球挡渣和气动挡渣。?为了减少钢水进入钢包时的热量损失，降低出钢温度，应对钢包进行烘烤，达到红包出钢。
挡渣出钢
在转炉炼钢中，到达吹炼终点时，钢水含氧量一般比较高（w [O]为0.02%91
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为了使钢达到性能要求，还需向钢水中加入合金元素，即所谓合金化操作。
溅渣护炉是目前维护炉衬的主要手段。
出完钢后，利用高压N 2将转炉内的的碱性炉渣喷溅到炉壁上，形成一定厚度的溅溅渣护炉减少了炉衬的侵蚀速度大幅度提高92
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溅渣护炉减少了炉衬的侵蚀速度，大幅度提高转炉炉龄。
溅渣护炉工艺主要涉及到吹N 2、炉渣和炉衬。 对溅渣护炉工艺参数：熔渣成分和渣量、溅渣枪位、氮气压力和流量、溅渣时间。
复吹转炉枪位对溅渣影响模型图
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重点掌握内容：?炼钢的基本任务
?炉渣在炼钢中的作用，其来源及主要成分。?脱碳反应的作用。
?钢中气体来源及降低气体的措施。
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?非金属夹杂物的来源、组成及降低其措施。
?炼钢用原材料：铁水的要求；废钢、铁合金的作用；造渣材料的种类；
?铁水预处理工艺：概念；铁水预处理功能；铁水预处理脱硫的两种常用方法；脱硫反应；
?顶底复吹转炉炼钢的设备：4个组成系统；炉衬组成；氧枪结构；?
复吹转炉吹炼工艺：吹炼工艺流程；吹炼过程元素的变化（三期）；装料顺序；枪位、硬吹、软吹；底吹气体种类；终点控制；溅渣护炉。
炼钢工艺的发展历程 2008年12月8日摘自冶金自动化网 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，平炉炼钢法一时成为主要的炼钢法。 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底，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， 如图1所示。 图1 BOF法 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) ，如图2所示。 图2 Q-BOP法 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，而且降低了炼钢消耗和吨钢成本，更适合供给连铸优质钢水，如图3所示。 图3 转炉顶底复合吹炼法 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，如图4所示。
摘要 本设计的的题目:铁水脱硫预处理技术的发展及其应 用。 内容：讲述铁水脱硫预处理技术的发展状况及趋势。 分析几种脱硫剂和喷吹方式的特点,脱硫剂效率 及脱硫剂的反应率和影响铁水脱硫效果效率的 因素等。 介绍炼钢铁水脱硫工艺及助理效果,并提出铁水 脱硫预处理生产中存在的问题和改进意见。 关键词；铁水预处理；脱硫;喷吹;效率；反应率。
目录 第一章绪论……………………………………… １.1铁水预处理概念……………………… 1.2铁水预处理的发展基础……………… 1.3铁水脱硫预处理的发展概况………．． １．4铁水脱硫预处理的经济指标……………. １.４.1脱硫效率…………………….. 1.4.２脱硫剂效率………………… １.４．３脱硫剂的反应率………………. 1．４． 4 脱硫分配比……………….. 第二章铁水脱硫的热力学………………………. 2.1 脱硫剂的种类……………………. 2.2 脱硫剂的反应特点…………………….. 2.3 如何选择脱硫剂………………………….
2.5影响铁水脱硫效果的因素…………… 第三章脱硫的喷吹方式………………………… 3.1脱硫预处理喷吹方式的选择………… ３.2脱硫预处理方法……………………… 第四章铁水脱硫预处理工艺在炼钢的应用…．4．1 工艺流程…………………………．. ４．２主要设备及工艺参数……………….. 4.２.１脱硫前铁水条件……………….? ４.2.2 脱硫剂配比………………… 4.2.3脱硫剂的喷吹速度……………….. 4.２.4 氮气的工作压力………………… 4．２.５铁水脱硫作业周期时间………… 4．3脱硫处理能力及脱硫处理比…………
转炉炼钢工艺流程 转炉炼钢工艺流程 这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高 200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。 电炉.转炉系统炼钢生产工艺流程简图 转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化（FeO,SiO2 , Mn0,）生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅
与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。 当磷与硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果空气是从炉低吹入，那就是低吹转炉。 随着制氧技术的发展，现在已普遍使用氧气顶吹转炉（也有侧吹转炉）。这种转炉吹如的是高压工业纯氧，反应更为剧烈，能进一步提高生产效率和钢的质 转炉一炉钢的基本冶炼过程。顶吹转炉冶炼一炉钢的操作过程主要由以下六步组成： （1）上炉出钢、倒渣，检查炉衬和倾动设备等并进行必要的修补和修理； （2）倾炉，加废钢、兑铁水，摇正炉体（至垂直位置）； （3）降枪开吹，同时加入第一批渣料（起初炉内噪声较大，从炉口冒出赤色烟雾，随后喷出暗红的火焰；3?5min后硅锰氧接近结束，碳氧反应逐渐激烈，炉口的火焰变大，亮度随之提高；同时渣料熔化，噪声减弱）； （4）3?5min后加入第二批渣料继续吹炼（随吹炼进行钢中碳逐渐降低，约12min后火焰微弱，停吹）；
1 概述 1.1氧气顶吹转炉炼钢特点 氧气顶吹转炉炼钢又称 LD 炼钢法，通过近几十年的发展，目前已完全取代了平炉炼钢，其之所以能够迅速发展的原因，主要在于与其它炼钢方法相比，它具有一系列的优越性，较为更突出的几点如下： 1．生产效率高 一座容量为80 吨的氧气顶吹转炉连续生产24 小时，钢产量可达到日产3000 — 4000 吨，而一座 100 吨的平炉一昼夜只能炼钢 300 — 400 吨钢，平均小时产量相差甚远，而且从冶炼周期上看，转炉比平炉、电炉的冶炼周期要短得多。 2．投资少，成本低 建氧气顶吹转炉所需的基本建设的单位投资，比同规模的平炉节约30% 左右，另外投产后的经营管理费用，转炉比平炉要节省，而且随着转炉煤气回收技术的广泛推广和应用，利用转炉余热锅炉产生蒸气及转炉煤气发电，使转炉逐步走向“负能”炼钢。 3．原料适应性强 氧气顶吹转炉对原料情况的要求，与空气转炉相比并不那么严格，可以和平炉、电弧炉一样熔炼各种成分的铁水。 4．冶炼的钢质量好，品种多 氧气顶吹转炉所冶炼的钢种不但包括全部平炉钢，而且还包括相当大的一部分电弧炉钢，其质量与平炉钢基本相同甚至更优，氧气顶吹转炉钢的深冲性能和延展性好，适宜轧制板、管、丝、带等钢材。 1 / 35
5．适于高度机械化和自动化生产 由于冶炼时间短，生产效率高，再加转炉容量不断扩大，为准确控制冶炼过程，保证获得合格钢水成分和出钢温度，必须进行自动控制和检测，实现生产过程自动化。另外，在这种要求下，也只有实现高度机械化和自动化，才能减轻工人的劳动强度，改善劳动条件。 1.2 转炉炼钢机械设备系统 氧气顶吹转炉炼钢法，是将高压纯氧[压力为0.5~1.5MPa ，纯度99.5% 以上，（我厂为99.99% ）],借助氧枪从转炉顶部插入炉内向熔池吹氧,将铁水吹炼成钢。氧气顶吹转炉的主要设备有： 1．转炉本体系统： 包括转炉炉体及其支承系统——托圈、耳轴、耳轴轴承和支承座，以及倾动装置，其中倾动装置由电动机、一次减速机，二次减速机、扭矩缓冲平衡装置等组成。 2．氧枪及其升降、氧气装置及配套装置。 氧枪包括枪体、氧气软管及冷却水进出软管。 根据操作工艺要求氧枪必须随时升降，因此需要升降装置，为保证转炉连续生产，必须设有备用枪，即通过换枪装置，随时将备用枪移至工作位置，同时要求备用枪的氧气，进出水管路连接好。 3．散装料系统： 氧气顶吹转炉炼钢使用的原料有： （1）金属料——铁水、废铁、生铁块； （2）脱氧剂——锰铁、硅铁、硅锰、铝等； （3）造渣剂——石灰、萤石、白云石等；
东北大学本科课程教学大纲 课程名称：冶金工程概论 开课单位：材料与冶金学院 制订时间：2004年3月 修订时间：2013年3月
《冶金工程概论》课程教学大纲一.课程基本信息
二.内容结构 基于《冶金工程概论》课程性质，依照东北大学冶金人才培养目标，设计《冶金工程概论》课程
内容，共6章、24学时（其中2学时“职业发展规划”内容，此处未列入），具体分配如下：第一章走进冶金行业（4学时），介绍冶金行业的特点及培养冶金人才知识结构，介绍钢铁生产的现状、最新前沿研究及热点问题，介绍冶金史、历史重要人物及事件。本章的主要内容结构为： 1.1 冶金专业的选择与设置 1.1.1我们为什么选择冶金专业 1.1.2 为何设置冶金专业 1.1.3 合格的冶金工程师是什么样 1.2 怎样走进冶金领域 1.2.1 我们怎样走进冶金领域 1.2.2 在冶金领域我们应该做什么 1.3 学习冶金的任务及目的 1.4 冶金史 1.4.1 冶金工艺的发展历史：过去、现在、将来 1.4.2 我国古代和当代钢铁冶金的地位 第二章钢铁冶金概述（5学时），介绍钢铁冶炼的基本原理、工艺流程、主要设备及新一代钢铁冶金流程。本章的主要内容结构为： 2.1 钢铁冶金流程概述 2.1.1 高炉炼铁-转炉炼钢流程 2.1.2 废钢电炉炼钢流程 2.1.3 非高炉-电炉炼钢流程 2.2 高炉炼铁 2.2.1 高炉炼铁基本任务 2.2.2 高炉炼铁系统 2.2.3 高炉内的主要物理化学过程 2.3 铁水预处理 2.3.1 铁水预处理基本任务 2.3.2 铁水预处理设备及处理剂 2.4 转炉炼钢 2.4.1 转炉炼钢基本任务 2.4.2 转炉内的主要物理化学过程 2.5 电炉炼钢
转炉炼钢工艺流程 这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。 转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。 当磷与硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果空气是从炉低吹入，那就是低吹转炉。 随着制氧技术的发展，现在已普遍使用氧气顶吹转炉（也有侧吹转炉）。这种
转炉吹如的是高压工业纯氧，反应更为剧烈，能进一步提高生产效率和钢的质量。 转炉一炉钢的基本冶炼过程。顶吹转炉冶炼一炉钢的操作过程主要由以下六步组成： （1）上炉出钢、倒渣，检查炉衬和倾动设备等并进行必要的修补和修理；（2）倾炉，加废钢、兑铁水，摇正炉体（至垂直位置）； （3）降枪开吹，同时加入第一批渣料（起初炉内噪声较大，从炉口冒出赤色烟雾，随后喷出暗红的火焰；3～5min后硅锰氧接近结束，碳氧反应逐渐激烈，炉口的火焰变大，亮度随之提高；同时渣料熔化，噪声减弱）； （4）3～5min后加入第二批渣料继续吹炼（随吹炼进行钢中碳逐渐降低，约12min 后火焰微弱，停吹）； （5）倒炉，测温、取样，并确定补吹时间或出钢； （6）出钢，同时（将计算好的合金加入钢包中）进行脱氧合金化。 上炉钢出完钢后，倒净炉渣，堵出钢口，兑铁水和加废钢，降枪供氧，开始吹炼。在送氧开吹的同时，加入第一批渣料，加入量相当于全炉总渣量的三分之二，开吹3-5分钟后，第一批渣料化好，再加入第二批渣料。如果炉内化渣不好，则许加入第三批萤石渣料。 吹炼过程中的供氧强度：
转炉炼钢知识问答 1 转炉炼钢的原材料 1-1 转炉炼钢用原材料有哪些，为什么要用精料? 炼钢用原材料分为主原料、辅原料和各种铁合金。氧气顶吹转炉炼钢用主原料为铁水和废钢(生铁块)。炼钢用辅原料通常指造渣剂(石灰、萤石、白云石、合成造渣剂)、冷却剂(铁矿石、氧化铁皮、烧结矿、球团矿)、增碳剂以及氧气、氮气、氩气等。炼钢常用铁合金有锰铁、硅铁、硅锰合金、硅钙合金、金属铝等。 原材料是炼钢的物质基础，原材料质量的好坏对炼钢工艺和钢的质量有直接影响。国内外大量生产实践证明，采用精料以及原料标准化，是实现冶炼过程自动化、改善各项技术经济指标、提高经济效益的重要途径。根据所炼钢种、操作工艺及装备水平合理地选用和搭配原材料可达到低费用投入，高质量产出的目的。 转炉入炉原料结构是炼钢工艺制度的基础，主要包括三方面内容：一是钢铁料结构，即铁水和废钢及废钢种类的合理配比；二是造渣料结构，即石灰、白云石、萤石、铁矿石等的配比制度；三是充分发挥各种炼钢原料的功能使用效果，即钢铁料和造渣料的科学利用。炉料结构的优化调整，代表了炼钢生产经营方向，是最大程度稳定工序质量，降低各种物料消耗，增加生产能力的基本保证。1-2 转炉炼钢对铁水成分和温度有什么要求? 铁水是炼钢的主要原材料，一般占装入量的70％～100％。铁水的化学热与物理热是氧气顶吹转炉炼钢的主要热源。因此，对入炉铁水化学成分和温度必须有一定的要求。 A铁水的化学成分 氧气顶吹转炉炼钢要求铁水中各元素的含量适当并稳定，这样才能保证转炉冶炼操作稳定并获得良好的技术经济指标。 (1)硅(Si)。硅是转炉炼钢过程中发热元素之一。硅含量高，会增加转炉热源，能提高废钢比。有关资料表明，铁水中WSi每增加0.1％，废钢比可提高约1.3％。铁水硅含量高，渣量增加，有利于去除磷、硫。但是硅含量过高将会使渣料和消耗增加，易引起喷溅，金属的收得率降低。Si含量高使渣中SiO2含量过高，也
冶金概论题库 一、填空题 1、从矿石中提取金属的方法可归结为三种：火法冶金、湿法冶金、电冶金，其中电冶金按电能形式分为电热冶金和电化学冶金。冶金分类：钢铁冶金和有色金属冶金。 2、炼钢原材料（高炉炼铁原料）主要由铁矿石、溶剂和燃料组成。 3、铁矿石入炉前处理步骤包括破碎和筛分、焙烧、混匀、选矿。选矿包括重选、磁选和浮选。 4、非高炉炼铁按工艺特征、产品类型及用途分为直接还原法和熔融还原法。 5、高炉炼铁常用铁矿石有赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿和菱铁矿。 6、高炉炼铁主要产品是生铁，副产品是炉渣、高炉煤气及其带出的炉尘。 7、高炉炼铁其主体设备除了高炉本体以外，还包括炉后供料和炉顶装料系统、送风系统、煤气除尘系统、渣铁处理系统和喷吹系统等。 8、转炉炼钢原材料按性质分类，可分为金属料、非金属料和气体。金属料包括铁水、废钢、铁合金、直接还原铁及碳化铁，非金属料包括石灰、白云石、萤石、合成造渣剂，气体包括氧气、氮气和氩气等。按用途分类，可分为金属料、造渣剂、化渣剂、氧化剂、冷却剂和增碳剂等。 9、火法炼铜主要工艺步骤包括四个主要步骤，即造镏熔炼、铜镏吹炼、火法精练和电解精练。 10、从矿石中提取氧化铝的方法分为酸法和碱法两大类，酸法未能在工业中应用，碱法分为拜耳法、碱石灰烧结法和拜耳-烧结联合法，其中以拜耳法为主。 11、冶金工业废气治理方法分为冷凝法、吸收法、吸附法、燃烧法和催化转化法。 12、冶金工业固体废物对人类环境造成的危害主要表现在：侵占土地、污染土壤、污染水体和污染大气。 二、简答题 1、高炉炉渣有什么作用，它是如何形成的？ ①渣铁之间进行合金元素的还原及脱硫反应，起着控制生铁成分的作用。比如，高碱度渣能促进脱硫反应，有利于锰的还原，从而提高生铁质量；SiO%含量高的炉渣促进Si的还原，从而控制生铁含Si量等。②炉渣的形成造成了高炉内的软熔带及滴落带，对炉内煤气流分布及炉料的下降都有很大的影响，因此，炉渣的性质和数量对高炉操作直接产生作用。③炉渣附着在炉墙上形成渣皮，起保护炉衬的作用。但是另一种情况下又可能侵蚀炉衬，起破坏性作用。因此，炉渣成分和性质直接影响高炉寿命。 形成原因：炼铁所用的铁矿石中金属铁的品位一般都不会太高，含有其它矿物，在炼铁的时候由于密度差异这些杂质会上浮，再通过渣铁分离，分离出的渣即为炉渣。
转炉炼钢终点控制技术现状研究 摘要】在炼钢过程中，终点控制技术是一个相对重要的环节，该项工作的效率 会直接影响到转炉炼钢的整体效率。基于此，本文对转炉炼钢中的终点控制技术 进行了具体研究，以期从根本上把握终点的控制技术，充分发挥技术优势，在提 高技术专业化水准的同时，进一步提高转炉炼钢的生产效率，促使炼钢企业朝着 更好的方向发展。 【关键词】转炉炼钢；终点控制；技术应用 实施终点控制技术的作用在于控制炼钢时间，这是一项重要的操作程序，需 要在转炉炼钢后期进行，具体包括动态化控制、静态化控制、人工控制以及自动 化控制等四项技术。每种控制技术都有各自的优势，其所产生的应用效果也存在 差异。在今后的生产过程中，为了能够更好地利用该项技术，相关技术人员要根 据生产实际，并结合以往的实践经验，切实做好技术应用工作，本文就此展开论述。 一、终点控制技术的应用实践 （一）动态化控制技术 1、炉气动态分析终点控制 炉气动态分析终点控制主要是由根据炉口表的成分检测结果，计算钢铁熔池 脱碳的实际速率，该操作在吹炼的后期阶段进行，当确定了钢水的温度和成分后，方可实现转炉炼钢的终点动态化目标。该项技术通过连续性动作来提示钢水的实 际含碳量和温度，同时还能够利用动态化分析对控制系统加以校正，更加直观的 向工作人员展现钢水的 P、S 实际变化状况。就实际操作结果分析，笔者发现终点钢水的碳实际质量分数与其测量的精准度和命中率是成反比的。由此可见，炉气 动态分析终点技术在终点碳温的命中几率提升方面具有积极意义。 2、副枪动态分析终点控制 技术人员要在即将到达吹炼终点期时，将副枪插入熔池内，从而获取池内的 碳实际含量和相应的温度检测数值。根据最终检测结果，技术人员要对静态模型 进行客观分析，最终计算结果，并给予更正处理。此外，吹炼的终点需要加入足 量的副原料，当供氧量足够时，技术人员必须严格控制终点命中率，以此来保证 转炉冶炼的稳定性。在计算机技术的辅助作用下，得以实现高水平、高质量的转 炉冶炼动态化的控制目标。当钢中碳的质量分数较低时，技术人员要用结晶的定 碳技术去分析该项数据，获取到最精确的实时测量数据；而当该项数值处于较高 的分数时，技术人员是无法保证测量精准度的。因此副枪动态分析终点控制技术 多用于低、中型的碳钢生产企业。 （二）静态化控制技术 静态化控制技术的实际应用较为严格，需要技术人员把握好原材料的基础条 件和吹炼的钢种目标等因素，通过对各种材料的精准化分析，最终确定供氧量标准，其后方可进行下一步的操作。静态化控制技术对于吹炼操作期间的更改难度 提出了更高的要求，其终点命中率通常会受到多种客观因素的影响，因此在该项 技术的实际应用期间，技术人员需要结合以往的实践经验，牢牢控制终点控制标准，该种技术应用环境下的终点碳温实际命中几率大约为 80%。 （三）自动化控制技术 炉渣在线式检测专项技术是自动化控制技术中的典型，通过技术应用能够对 炉渣实际状态进行实时化的监控和探测，且在吹炼操作期间，该项技术还能够合
炼钢工艺流程 1炼钢厂简介 炼钢厂主要将铁水冶炼成钢水，再经连铸机浇铸成合格铸坯。现有5座转炉，5台连铸机，年设计生产能力为500万吨，现年生产钢坯400万吨。其中炼钢一分厂年生产能力达到240万吨；炼钢二厂年生产能力为160万吨。 2炼钢的基本任务 钢是以Fe为基体并由C、Si、Mn、P、S等元素以及微量非金属夹杂物共同组成的合金。 炼钢的基本任务包括：脱碳、脱磷、脱硫、脱氧去除有害气体和夹杂，提高温度，调整成分，炼钢过程通过供氧造渣，加合金，搅拌升温等手段完成炼钢基本任务，“四脱两去两调整”。 3氧气转炉吹炼过程 氧气顶吹转炉的吹氧时间仅仅是十分钟，在这短短的时间内要完成造渣，脱碳、脱磷、脱硫、去气，去除非金属夹杂物及升温等基本任务。 由于使用的铁水成分和所炼钢种的不同，吹炼工艺也有所区别。氧气顶吹转炉炼钢的吹炼过程，根据一炉钢吹炼过程中金属成分，炉渣成分，熔池温度的变化规律，吹炼过程大致可以分为以下3个阶段： （1）吹炼前期。（2）吹炼中期。（3）终点控制。 炼好钢必须抓住各阶段的关键，精心操作，才能达到优质、高产、低耗、长寿的目标。 装入制度 装入制度是保证转炉具有一定的金属熔池深度，确定合理的装入数量，合适的铁水废钢比例。
3.1.1装入量的确定 装入量是指转炉冶炼中每炉次装入的金属料总重量，它主要包括铁水和废钢量。目前国内外装入制度大体上有三种方式： （1）定深装入；（2）分阶段定量装入；（3）定量装入 3.2.2装入次序 目前永钢的操作顺序为，钢水倒完后进行溅渣护炉溅渣完后装入废钢，然后兑入铁水。 为了维护炉衬，减少废钢对炉衬的冲击，装料次序也可以先兑铁水，后装废钢。若采用炉渣预热废钢，则先加废钢，再倒渣，然后兑铁水。如果采用炉内留渣操作，则先加部分石灰，再装废钢，最后兑铁水。 供氧制度 制订供氧制度时应考虑喷头结构，供氧压力，供氧强度和氧枪高度控制等因素。 3.2.1氧枪喷头 转炉供氧的射流特征是通过氧枪喷头来实现的，因此，喷头结构的合理选择是转炉供氧的关键。氧枪有单孔，多孔和双流道等多种结构。永钢使用的是4孔拉瓦尔喷头形式喷枪。 3.2.2氧气压力控制 氧气压力控制受炉内介质和流股马赫数的影响。经测定，炉内介质压力一般为—，流股马赫数在—之间。因此目前在转炉上使用的工作压力为—，视各种扎容量而定。一般说来，转炉容量大，使用压力越高。 3.2.3氧气流量和供氧强度 （1）氧气流量：
转炉炼钢连铸精益生产实践 随着炼钢工艺技术及信息化、智能化的不断发展，炼钢-连铸过程工艺流、时间流、物质流的系统协同优化，已成为炼钢企业生产过程管控的重点研究方向。为此，莱钢炼钢厂根据自身工艺装备水平和产品特点，围绕生产组织、质量控制、成本管控、设备点检、安全管理进行系统优化创新和管理升级，形成五位一体”的协同生产管控模式，并 通过实施各工序关键工艺精准控制，实现了优质、高效、低耗的精益冶炼模式，在产品质量、关键指标、成本控制等方面，取得了良好效果，精益生产水平不断提高。 1工艺装备 莱钢炼钢厂现有2座1880m3高炉、1座3200m3高炉，3座120t转炉、1座150t转炉，以及大H型钢生产线、1500mm热轧宽带生产线和4300mm宽厚板生产线，年产钢500万吨。炼钢工序主要工艺装备情况如表1所示。 炼钢厂主要工艺袈裔 主要生产品种包括：普通碳素结构钢、低合金高强度结构钢、优质碳素结构钢、船板钢、汽车大梁钢、耐磨钢、管线钢、压力容器钢等。 2工艺流程 莱钢炼钢厂冶炼钢种多，对应的产品规格与性能要求又存在较大差异，由图1可见, 现场工艺装备复杂，在生产组织过程中各工序间交叉作业频繁，行车作业率高，故工艺选择较为复杂，生产组织协同性差，造成生产成本高、能耗高，质量控制不稳定。
圈1嫌钢连铸生产流祁 3炼钢-连铸过程协同优化研究 针对炼钢-连铸生产过程控制，围绕生产组织、质量控制、成本管控、设备点检、安全管理进行系统优化创新和管理升级，形成五位一体”的协同生产管控模式，在产品 质量、关键指标、成本控制等方面取得了良好效果，精益生产水平不断提高。 3.1以生产时刻表”为主线，建立精益生产组织模型 按照不同钢种的工艺流程、各工序标准工艺时间以及炼钢-连铸协同配置要求，建 立专线化生产、生产时刻表和调度组织模型，实现了均衡、稳定、高效、低耗的精益生产组织模式。 1）炼钢生产时刻表运行系统 以炼钢、精炼、连铸各工序标准时间序为基准，建立像火车时刻表”一样的生产 时刻表”实现了生产过程的动态、精准控制。 2）专线化生产组织模型 根据合同订单计划，依托炼钢MES系统，运用当量周期、炉机匹配度等分析评价指标，对转炉、精炼及连铸产能、节奏、生产组织模式进行系统分析研究，建立专线化生产组织模型。 3.2以参数群控制为核心，建立质量识别系统 依托一级、二级控制系统，建立健全全流程工艺参数自动采集系统，对生产过程工艺参数进行自动采集识别。根据各工序工艺控制特点，制定各工序关键控制点控制标准及不合项扣分标准，根据每炉钢实际参数控制情况，对每炉铸坯质量进行综合打分判定。 通过建立从铁水到铸坯的全流程关键工艺参数标准模型，过程工艺参数自动采集，对工艺参数实时
1.金属是如何分类的？黑色金属宝库哪些？ 答：有色金属和黑色金属两类。黑色金属包括：铁、铬、锰。 2.简述各种冶金方法及其特点？ 答：（1）火法冶金。它是指在高温下矿石经熔炼与精炼反应及熔化作业，使其中的金属和杂质分开，获得较纯金属的过程。整个过程可分为原料准备、冶炼和精炼三个工序。过程所需能源主要靠燃料供给，也有依靠过程中的化学反应热来提供的。 （2）湿法冶金。它是在常温或低于100℃下，用溶剂处理矿石或精矿，使所要提取的金属溶解于溶液中，而其他杂质不溶解，然后再从溶液中将金属提取和分离出来的过程。由于绝大部分溶剂为水溶液，故也称水法冶金。该方法包括浸出、分离、富集和提取等工序。 3.钢铁冶炼的任务是什么？ 答：在炼铁炉内把铁矿石炼成生铁，再以生铁为原料，用不同方法炼成合格的钢，再铸成钢锭或连铸坯。 4.提取冶金学和物理冶金学？ 答：提取冶金学：是研究如何从矿石中提取金属或金属化合物的生产过程，由于该过程伴有化学反应，故又称化学冶金。 物理冶金学：是通过成形加工制备有一定性能的金属或合金材料，研究其组成、结构的内在联系，以及在各种条件下的变化规律，为有效地使用和发展特定性能的金属材料服务。它 包括金属学、粉末冶金、金属铸造、金属压力加工等。 （3）电冶金:它是利用电能提取和精炼金属的方法。按电能形式可分为两类： 1) 电热冶金：利用电能转变成热能，在高温下提炼金属，本质上与火法冶金相同。 2）电化学冶金：用化学反应使金属从含金属的盐类的水溶剂或熔体中析出，前者成为溶液电解，如铜的电解冶炼，可归入湿法冶金；后者称为熔盐电解，如电解铝， 可列入火法冶金。 5.钢铁与的区别 答：钢和铁最根本的区别是含碳量不同。生铁中含碳量大于2%，钢中含碳量小于2%。钢的综合性能，特别是机械性能（抗拉强度、韧性、塑形）比生铁好得多，因而用途也比生铁广泛的多。 6.为什么要进行选矿？常用对选矿方法有哪几种？ 答：选矿的目的主要是为了提高矿石品位； 常用的方法有:重力选矿法、磁力选矿法、浮游选矿法。 （1）重力选矿法：简称重选，是利用不同密度或粒度的矿粒在选矿介质中具有不同沉降速度的特 性，将在介质中运动的矿粒混合物进行选别，从而达到使被选矿物与脉石分离 的目的。 （2）磁力选矿法：简称磁选法。磁选法是利用矿物和脉石的磁性差异，在不均匀的磁场中，磁性 矿物被磁选机的磁极吸引，而非磁性物质则被磁极排斥，从而达到选别的目的。 （3）浮游选矿法：简称浮选法。浮选法是利用矿物表面不同亲水性，选择性地讲疏水性强的矿物 质泡沫浮到矿浆表面，而亲水性矿物则留在矿浆中，从而实现有用矿物与脉石 的分离。 7.常用对铁矿粉造块方法有哪几种？ 答：烧结法造块和球团法造块。
【导读】：转炉炼钢是把氧气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。归纳为：“四脱”（碳、氧、磷和硫），“二去”（去气和去夹杂），“二调整”（成分和温度）。采用的主要技术手段为：供氧，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作。本专题将详细介绍转炉炼钢生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。由于时间的仓促和编辑水平有限，专题中难免出现遗漏或错误的地方，欢迎大家补充指正。 转炉冶炼目的：将生铁里的碳及其它杂质（如：硅、锰）等氧化，产出比铁的物理、化学性能与力学性能更好的钢。 【相关信息】钢与生铁的区别：首先是碳的含量，理论上一般把碳含量小于2.11%称之钢，它的熔点在1450-1500℃，而生铁的熔点在1100-1200℃。在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体，随着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲击韧性降低。钢具有很好的物理、化学性能与力学性能，可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，其用途十分广泛。 转炉冶炼原理简介： 转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。当磷与硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果氧气是从炉底吹入，那就是底吹转炉；氧气从顶部吹入，就是顶吹转炉。 转炉冶炼工艺流程简介：
转炉炼钢工艺流程介绍 ---- 冶金自动化系列专题 【导读】：转炉炼钢是把氧气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。归纳为：“四脱”（碳、氧、磷和硫），“二去”（去气和去夹杂），“二调整”（成分和温度）。采用的主要技术手段为：供氧，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作。本专题将详细介绍转炉炼钢生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。由于时间的仓促和编辑水平有限，专题中难免出现遗漏或错误的地方，欢迎大家补充指正。【发表建议】 转炉冶炼目的：将生铁里的碳及其它杂质（如：硅、锰）等氧化，产出比铁的物理、化学性能与力学性能更好的钢。 【相关信息】钢与生铁的区别：首先是碳的含量，理论上一般把碳含量小于2.11%称之钢，它的熔点在1450-1500℃，而生铁的熔点在1100-1200℃。在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体，随着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲击韧性降低。钢具有很好的物理、化学性能与力学性能，可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，其用途十分广泛。 [查看全文] 转炉冶炼原理简介： 转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。当磷与硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果氧气是从炉底吹入，那就是底吹转炉；氧气从顶部吹入，就是顶吹转炉。 [查看全文] 转炉冶炼工艺流程简介：
《冶金概论》课程教学大纲 开课单位：冶金工程教研室 课程负责人：吕俊杰 适用于本科金属材料工程专业 教学时数：32学时 一、课程概况 《冶金概论》课程是为金属材料工程专业学生开设的一门专业任选课。本课程的任务是：通过本课程教学，使金属材料工程专业的学生了解冶金工程中金属冶炼的基本理论与方法，冶金工业的基本工艺流程，为学生将来更好地发挥本专业的技术特长打下冶金行业知识基础。本课程对于金属材料工程专业学生拓展知识面，完善知识结构，成长为复合型人才有非常积极的意义。 本课程的先修课程主要有《高等数学》、《物理化学》、《冶金原理》、《冶金传输原理》、《金属学及热处理》等。 本课程的后修课程主要有《表面工程设备与设计》、《金材或表面设备与设计课程设计》、《金属基复合材料》等。 二、教学基本要求 本课程简要介绍了冶金工业概况，炼铁、炼钢、钢液炉外精炼、钢液浇注、轧钢、常见有色金属冶金及粉末冶金的基本原理和主要工艺，以及相应的冶金新工艺技术概况。重点介绍钢铁生产的基本原理、主要工艺及设备。注重理论与实践的结合，力求全面，实用。学生通过本课程的学习，可以了解和掌握钢铁冶金和有色金属冶金的基本原理及工艺，认识冶金工业通用设备。 三、教学内容及要求 1．绪论 教学内容：冶金的基本概念、冶金方法、主要冶金过程简介、冶金工业在国民经济中的地位、冶金工业发展趋势。 基本要求：了解冶金工业在国民经济中的地位与作用和冶金工业发展简史，掌握当前全球冶金工业生产概况。 重点：全球冶金工业生产概况。 难点：冶金工业发展简史。 2．高炉炼铁 教学内容：铁矿石和熔剂、高炉用燃料、高炉冶炼产品和技术经济指标、高炉冶炼基本原理、高炉及附属设备的结构和作用、高炉操作、铁水预处理、炼铁技术的发展。 基本要求：了解高炉炼铁原料、理解高炉冶炼基本原理和操作工艺，掌握高炉冶炼产品及主要技术经济指标。 重点：高炉炼铁原料和高炉产品。 难点：高炉炼铁基本原理。 3．炼钢 教学内容：炼钢基本原理、炼钢原料生产、氧气转炉炼钢技术、电炉炼钢技术、钢液炉外精炼技术、钢液浇铸技术、炼钢新技术。 基本要求：了解各种炼钢主要过程，理解炼钢基本原理，掌握各种炼钢技术的特点。 重点：炼钢技术的特点。 难点：炼钢基本原理。 4．轧钢 教学内容：轧钢概述、轧钢基本原理、轧钢主要设备、各种钢材的生产、轧钢产品标准和技术经济指标、轧钢新技术。
转炉炼钢工艺流程 Document serial number【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT-
转炉炼钢工艺流程 这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。 转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。
当磷与硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果空气是从炉低吹入，那就是低吹转炉。 随着制氧技术的发展，现在已普遍使用氧气顶吹转炉（也有侧吹转炉）。这种转炉吹如的是高压工业纯氧，反应更为剧烈，能进一步提高生产效率和钢的质量。 转炉一炉钢的基本冶炼过程。顶吹转炉冶炼一炉钢的操作过程主要由以下六步组成：
转炉炼钢脱氧技术的现发展状 摘要：介绍了沉淀脱氧、扩散脱氧、真空脱氧和复合脱氧法对钢水脱氧的影响以及各种脱氧工艺效果之间的比较。 关键词：脱氧工艺，效果分析 The Present Situation Of BOF Purging Process Abstract：The present paper introduces settling purging and spread purging and vacuum purging and composite purging and the comparison to all kinds of purging process. Key word：purging process；effect analyse 前言 当钢液中大量元素，特别是碳被氧化到较低浓度时，钢液内就存在着较高量的氧（ω[ O ]＝0.02%～0.08%）。这种饱含氧的钢液在冷凝固时，不仅在晶界上析出FeO及FeO-FeS，使钢的塑性降低及发生热脆，而且其中的[ C ]及[ O ]将继续反应，甚至强烈反应。因为其内的氧在冷却的钢液中溶解度减小，出现偏析时，毗连于凝固层的母体钢液的含氧量增高，超过了ω[ C ]·ω[ O ]平衡值，于是CO 气泡形成，使钢锭饱含气泡，组织疏松，质量下降。因此，只有在控制沸腾（沸腾钢）或不出现沸腾（镇静钢）时，才可能获得成分及组织合格的优质钢锭或钢坯。为此，对于沸腾钢，ω[ O ]需降到0.025%～0.030%，对于镇静钢，ω[ O ]应小于0.005%。【1】 2 脱氧原理 2.1 钢液的脱氧 不管是哪种炼钢方法，都需要在熔池中供氧去除C、Si、Mn、P等杂质元素，氧化精炼结束后，钢液达到了一定成分和温度。如果钢水不进行脱氧，连铸胚就得不到正确的凝固组织结构。钢中氧含量高，还会产生皮下气泡、疏松等缺陷，并加剧硫的危害作用。而且还会生成过多的氧化物杂质，降低钢的塑性、冲击韧性等力学性能。因此，必须在出钢或浇注过程中，加脱氧剂适当减少钢液含氧量，除去钢中的过剩氧。 2.2 脱氧剂和脱氧能力 炼钢常用的脱氧元素有：硅、锰和铝。 硅：硅的脱氧生成物位SiO2或硅酸铁（FeO·SiO2）。硅脱氧反应式为： [ Si ] + 2[ O ] = SiO2?G=—576440+218.2T J/mol
《冶金工程概论》课程教学大纲 课程编号：0802505104 课程名称：冶金工程概论 英文名称：Conspectus of Metallurgical Engineering 课程类型：专业选修课 总学时：24 讲课学时：24 实验学时：0 学时：24 学分：1.5 适用对象：冶金、材料等专业 先修课程：无机化学、材料热力学等 一、课程性质、目的和任务 冶金工程概论课程是从事冶金行业和金属材料的一门专业基础课，它是在学生学习无机化学的基础上，系统地介绍了钢铁和主要有色金属(铜，铝等)提取冶金过程的基本原理，工艺特点和基本工艺流程。通过学习，学生对冶金(包括火法，湿法和电冶金)生产过程有一个全面而概括的了解，初步掌握冶金的基本知识，为进一步学习冶金学理论、机加工生产工艺和金属材料理论打下必要的专业基础。除此之外，本课程还简要介绍了金属的分类，主要金属的性质，用途，资源状况，生产方法，近年来的世界产量和价格，以及发展我国冶金工业的基本国情等方面的内容。 本课程旨在介绍冶金工业在国民经济的地位，冶金工业的原料，冶金过程和方法，冶金工程设计和新技术。使学生了解冶金工业概况和冶金技术的进步，为材料开发提供新的思路。 要求学生认识冶金工业是国民经济的支柱产业。了解冶金工程的主要研究内容是从金属矿石中提取有价元素加工成纯金属和金属化合物的原理和工艺，涉及过程自动控制，工程设计，新材料制备等领域。 二、教学基本要求 本课程介绍炼铁、炼钢、铜冶金和铝冶金原理、工艺及设备，以炼铁和炼钢为重点。学完本课程应达到以下基本要求： 1．了解金属及其分类方法，金属的产量和价格，冶金工业在国民经济中的地位和作用；矿石、矿床和矿物的概念及金属元素在地壳中的分布；掌握冶金和冶金方法，冶金工艺流程和冶金过程；选矿的基本任务，工艺指标和选矿方法.。 2．了解高炉炼铁的基本知识，高炉附属设备和高炉生产的发展方向。熟练掌握高炉冶炼用原料及要求，高炉冶炼中铁氧化物碳热还原的一般规律，高炉冶炼炉内反应，高炉结构以及高炉生产的主要技术经济指标。 3．了解电弧炉炼钢和平炉炼钢；掌握炼钢的基本原理，氧气转炉炼钢法。 4．了解铜的基本性质与炼铜方法，熔池熔炼，冰铜吹炼；重点掌握造锍熔炼的原理和方法及粗铜精炼。
第二章氧气顶吹转炉炼钢工艺基本要求：了解转炉的吹炼过程；掌握氧气射流对熔池的物理化学作用；掌握顶吹转炉的各项操作制度；掌握复吹转炉的冶金特点；了解转炉自动控制。 重点与难点：顶吹转炉的各项操作制度；复吹转炉的冶金特点。 §2—1 一炉钢的吹炼过程 一.钢与铁的区别及炼钢的任务 1.钢与铁的性能比较 钢和铁都是铁碳合金，同属于黑色金属，但它们的性质有明显不同。生铁硬而脆，焊接性差。钢具有很好的物理化学性能与力学性能，可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，其用途十分广泛； 用途不同对钢的性能要求也不同，从而对钢的生产也提出了不同的要求。 2.钢与铁性能差别的原因： C固熔体，碳和其它合金元素的含量不同。在钢中碳元素和铁元素形成Fe 3 随着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲击韧性降低。 钢和生铁含碳量的界限通常是： 生铁： [C]=1.7～4.5％ 钢： [C]≤ 1.7％ 生铁和钢的化学成分 化学成分％ 材料 C Si Mn P S 炼钢生铁 3.5～4.0 0.6～1.6 0.2～0.8 0.0～0.4 0.03～0.07 碳素镇静钢0.06～1.50 0.1～0.37 0.25～0.80 ≤0.045 ≤0.05 沸腾钢0.05～0.27 ≤0.07 0.25～0.70 ≤0.045 ≤0.05
3.炼钢的基本任务： ⑴脱碳； 将铁水中的碳大部分去除，同时随着脱碳的进行，产生大量CO气泡，在CO排出过程中，搅拌熔池促进化渣，同时脱除[H]、[N]和夹杂。 ⑵去除杂质（去P、S和其它杂质）； 铁水中[P]、[S]含量高，而钢中[P]会造成“冷脆”，[S]造成“热脆”。通常大多数钢种对P、S含量均有严格要求，炼钢必须脱除P、S等有害杂质。 ⑶去除气体及夹杂物； 在炼钢过程中通过熔池沸腾（碳氧反应、底吹惰性气体搅拌）脱除H]、[N]和非金属夹杂物。 ⑷脱氧合金化； 在炼钢过程中因为脱碳反应的需要，要向钢液中供氧，就不可避免地使后期钢中含有较高的氧，氧无论是以液体形态还是以氧化物形态存在于钢中都会降低钢的质量，所以必须在冶炼后期或出钢过程中将多余的氧去除掉。 在冶炼过程中，铁水中的Si、 Mn大部分氧化掉了，为了保证成品钢中的规定成分，要向钢水中加入各种合金元素，这个过程与脱氧同时进行，称为合金化。 ⑸升温（保证合适的出钢温度）。 铁水温度一般在1250～1300℃，而钢水的出钢温度一般在1650℃以上，才能顺利浇注成铸坯，因此炼钢过程也是一个升温过程。 3.完成炼钢各项任务的基本方法 ⑴氧化 为了将铁水等炉料中的硅、锰、碳等元素氧化掉，可以采用“吹氧”方法，即直接喷吹氧气、或加入其它氧化剂，如铁矿石、铁皮等。 ⑵造渣 为了去除炉料中的P、S等杂质，在炼钢过程中加入渣料（石灰、白云石、熔剂等），形成碱度合适，流动性良好，足够数量的炉渣，一方面完成脱除P、S的任务，同时减轻对炉衬对侵蚀。