炼钢
- 格式:doc
- 大小:30.50 KB
- 文档页数:2
钢铁生产工艺主要包括:炼铁、炼钢、轧钢等流程。
(1)炼铁:就是把烧结矿和块矿中的铁还原出来的过程。
焦炭、烧结矿、块矿连同少量的石灰石、一起送入高炉中冶炼成液态生铁(铁水),然后送往炼钢厂作为炼钢的原料。
炼铁是还原反应。
先是利用氧把矿石中铁及其他物质氧化为三氧化二铁、硫、磷的氧化物等。
硫的氧化物经过处理后排放,磷的氧化物还要加入石灰后转化为矿渣后排出。
主要反应为利用 C 把铁的氧化物还原 2 Fe2O3+ 3 C=4 Fe+ 3 CO2.(2)炼钢:是把原料(铁水和废钢等)里过多的碳及硫、磷等杂质去掉并加入适量的合金成分。
炼钢是氧化反应,是炼铁后的进一步加工。
主要是除去Fe中多余的 C ,因为 C 的含量太高影响钢的韧性。
反应式为: C+O2 = CO2 。
(3)连铸:将钢水经中间罐连续注入用水冷却的结晶器里,凝成坯壳后,从结晶器以稳定的速度拉出,再经喷水冷却,待全部凝固后,切成指定长度的连铸坯。
(4)轧钢:连铸出来的钢锭和连铸坯以热轧方式在不同的轧钢机轧制成各类 钢材,形成产品。
炼钢工艺总流程图炼焦生产流程:炼焦作业是将焦煤经混合,破碎后加入炼焦炉内经干馏后产生热焦碳及粗焦炉气之制程。
烧结生产流程:烧结作业系将粉铁矿,各类助熔剂及细焦炭经由混拌、造粒后,经由布料系统加入烧结机,由点火炉点燃细焦炭,经由抽气风车抽风完成烧结反应,高热之烧结矿经破碎冷却、筛选后,送往高炉作为冶炼铁水之主要原料。
还原气体,还原铁矿石,产生熔融铁水与熔渣之炼铁制程。
转炉生产流程:炼钢厂先将熔铣送前处理站作脱硫脱磷处理,经转炉吹炼后,再依订单钢种特性及品质需求,送二次精炼处理站(RH真空脱气处理站、Ladle Injection盛桶吹射处理站、VOD真空吹氧脱碳处理站、STN搅拌站等)进行各种处理,调整钢液成份,最后送大钢胚及扁钢胚连续铸造机,浇铸成红热钢胚半成品,经检验、研磨或烧除表面缺陷,或直接送下游轧制成条钢、线材、钢板、钢卷及钢片等成品。
炼钢的基本流程
炼钢的基本流程主要包括以下步骤:
1. 炼焦:炼焦作业是将焦煤经混合、破碎后加入炼焦炉内经干馏后产生热焦碳及粗焦炉气。
2. 高炉生产:高炉作业是将铁矿石、焦炭及助熔剂由高炉顶部加入炉内,再由炉下部鼓风嘴鼓入高温热风,产生还原气体,还原铁矿石,产生熔融铁水与熔渣。
3. 炼钢:炼钢厂先将熔铣送前处理站作脱硫脱磷处理,经转炉吹炼后,再依订单钢种特性及品质需求,送二次精炼处理站(RH真空脱气处理站、Ladle Injection盛桶吹射处理站、VOD真空吹氧脱碳处理站、STN搅拌站等)进行各种处理,调整钢液成份,最后送大钢胚及扁钢胚连续铸造机,浇铸成红热钢胚半成品,经检验、研磨或烧除表面缺陷,或直接送下游轧制成条钢、线材、钢板、钢卷及钢片等成品。
一般要加热到再结晶温度以上才进行轧制。
炼钢的基本流程需要经过多道复杂的工序,而且需要严格控制温度和化学成分等参数,才能生产出高质量的钢材。
炼钢⼯艺流程图炼钢⼯艺流程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。
3.1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。
3.2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。
炼钢工艺流程
《炼钢工艺流程》
炼钢是将生铁或钢锭经过一系列工艺步骤加工成符合标准的钢材的过程。
炼钢工艺流程包括原料准备、炼炉熔炼、精炼和连铸等几个主要步骤。
首先,原料准备包括选矿、配料和预处理等工序。
不同类型的原料需要经过不同的处理方法,以确保炼炉能够正常运行并保证成品质量。
然后,将准备好的原料送入炼炉进行熔炼。
熔炼分为高炉冶炼和转炉冶炼两种方式,其中高炉冶炼适用于生铁冶炼,而转炉冶炼适用于废钢和铁合金的冶炼。
接下来是精炼,通过添加各种合金元素和进行氧化剂还原剂的控制,对炼钢进行精炼和调质,以获得所需的化学成分和性能。
最后是连铸,将炼好的钢液倒入连铸机中,通过结晶器冷却,使其凝固成钢坯。
整个炼钢工艺流程需要高度的自动化和精密控制,以确保产品质量稳定和生产效率高。
同时,还需严格遵守环保要求,防止废气废水对环境造成污染。
炼钢工艺流程是现代钢铁生产的关键环节,其科学性和高效性对钢铁工业的发展起着至关重要的作用。
通过不断的技术创新和工艺改进,可以提高炼钢过程的能源利用率和产品质量,推动钢铁行业向高质量、低耗能、低排放的方向发展。
炼钢8步工艺流程
《炼钢8步工艺流程》
炼钢是一项重要的冶金工艺,用于生产高质量的钢材。
它需要经过一系列复杂的步骤才能完成。
以下是炼钢的典型8步工艺流程:
1. 预处理:原料是铁矿石和废钢,它们需要进行预处理,去除杂质和控制化学成分。
2. 熔炼:预处理后的原料被放入大型高炉中,通过高温熔炼达到融化状态。
3. 脱硫:在熔炼过程中,加入脱硫剂,以去除铁水中的硫和磷等杂质。
4. 脱氧:通过加入脱氧剂,去除铁水中的氧化物,提高钢的质量。
5. 合金化:根据生产需求,加入合金元素,如铬、镍和钛等,来调整钢的化学成分。
6. 精炼:在精炼炉中,对合金成分进行精密调整,以确保钢的质量和性能。
7. 结晶器:通过冷却处理,控制钢材的晶粒结构,使其获得理想的物理性能。
8. 成型:将高纯度的钢水倒入模具中,冷却后得到成品。
以上8步工艺流程是炼钢的基本工艺,每一步都至关重要,需要高度的技术和经验支持。
通过严格执行这些步骤,可以生产出高品质的钢材,满足各种工业领域的需求。
钢的冶炼方法钢是一种重要的金属材料,广泛应用于各个领域。
其冶炼方法主要有两种:炼铁法和电弧炉法。
一、炼铁法1. 原料准备:炼钢的原料主要是铁矿石、焦炭和石灰石。
其中,铁矿石是主要原料,焦炭作为还原剂,而石灰石则用于脱硫。
2. 烧结:将铁精粉和焦粉混合后在高温下进行加压成型,形成硬块。
这些硬块称为“球团”。
3. 熔融还原:将球团放入高温的高炉中,在高温下加入空气或氧化剂使焦碳发生氧化反应,产生一定量的一氧化碳和二氧化碳。
这些气体与球团中的铁氧化物反应生成纯铁,并排除非金属杂质。
4. 合金添加:在得到纯铁后,需要添加其他元素来制造不同种类的钢。
常见的合金元素包括锰、镍、钒等。
5. 脱硫处理:如果需要制造高品质的钢,需要进行脱硫处理。
将石灰石投入高炉中,与产生的硫化物反应生成硫酸钙,从而去除硫。
6. 炼钢:将纯铁和合金元素加入到特殊的容器中,在高温下进行混合和搅拌,使其充分融合。
这样就得到了所需的钢。
二、电弧炉法1. 原料准备:电弧炉法所用的原料与炼铁法相似,包括废旧钢材、废旧车辆和船只等。
2. 加料:将废旧钢材等原料放入电弧炉中,并加入适量的生铁或铁合金。
3. 熔化:通过高温电弧加热,使原料快速融化,并不断搅拌混合。
4. 合金添加:在得到一定质量的钢液后,需要添加其他元素来制造不同种类的钢。
常见的合金元素包括锰、镍、钒等。
5. 调质处理:通过控制温度和搅拌速度等参数来调整钢液成分和结构,从而达到所需性能。
6. 出钢:将炉中的钢液倒入铸模中,冷却后得到所需的钢材。
总之,炼铁法和电弧炉法都是制造钢材的重要方法。
二者在原料、工艺和成本等方面存在差异,但都能够满足不同领域对于钢材性能的要求。
炼钢的工艺流程有几种
炼钢是指将铁矿石等转化为钢铁的过程,是现代工业中不可或缺的环节。
炼钢的工艺流程主要包括原料准备、冶炼和炼钢三个主要阶段。
根据不同的工艺流程,炼钢可以分为多种类型,下面将介绍其中几种常见的炼钢工艺流程。
1. 高炉炼钢工艺流程
高炉炼钢是一种传统的炼钢工艺流程,主要用于生产生铁。
在高炉中,先将炼铁石和焦炭放入高炉内,通过煅烧的方式使炼铁石转化为生铁,再将生铁转化为钢铁。
这种工艺流程操作简单,生产效率高,但能耗较大,对环境污染也较为严重。
2. 水平连铸炼钢工艺流程
水平连铸炼钢是一种现代化的炼钢工艺流程,主要用于大型钢铁企业的生产。
在水平连铸炼钢过程中,首先将炼钢原料经过炼钢炉熔化后,通过连续铸造设备实现连续铸铁和连续轧制,生产出优质的钢材。
这种工艺流程生产效率高,产品质量稳定,但设备投资和维护成本也相对较高。
3. 电弧炉炼钢工艺流程
电弧炉炼钢是利用高温电弧对金属原料进行加热熔化的炼钢工艺流程。
在电弧炉熔炼过程中,可以根据不同的要求进行合金化处理,生产出各种特殊钢材。
这种工艺流程对原料要求较为宽松,可灵活调整生产工艺,适用于小型钢铁企业或特种钢材生产。
结语
以上介绍的高炉炼钢、水平连铸炼钢和电弧炉炼钢是目前比较常见的炼钢工艺流程,每种工艺流程都有其特点和适用范围。
随着科技的不断进步和工艺的不断创新,炼钢工艺将会不断完善和发展,为钢铁行业的进步和发展提供更多可能性。
希望本文对读者对炼钢工艺流程有所了解和启发。
炼钢过程的主要反应[4篇]以下是网友分享的关于炼钢过程的主要反应的资料4篇,希望对您有所帮助,就爱阅读感谢您的支持。
炼钢过程的主要反应(一)炼钢过程的主要化学反应1. 硅的氧化及还原在一般炼钢法中,硅都在熔炼初期大量氧化。
熔炼后期,熔池中残留的硅一般都很低。
[Si]+2(FeO)=(SiO2)+2[Fe] ΔH=-78990硅的氧化是强放热反应,能放出大量热能,有利于炉温的上升。
氧化形成的SiO2与FeO结合成2FeO.SiO2,成为初期渣的主要成分。
(SiO2)+2(FeO)=(2FeOSiO2) ΔH=-5900(2FeOSiO2)仅在酸性渣中稳定。
在碱性渣内,CaO可取代FeO,反应如下:(2FeOSiO2)+2(CaO)=(2CaOSiO2)+2(FeO) ΔH=-27940 由于生成稳定的2CaOSiO2,使硅氧化完全,而且在后期温度高时亦不能发生还原。
在酸性炉中,随着炉温升高,SiO2分解压逐渐变大,可发生还原:(SiO2)+2[C]=[Si]+2CO(SiO2)+2[Fe]=[Si]+2FeO2. 锰的氧化及还原锰也在熔炼初期氧化,其反应如下:[Mn]+(FeO)=(MnO)+[Fe] ΔH=-32290Mn的氧化也是放热反应,但其热效应比Si小,对热平衡影响不大。
生成物MnO,在酸性炉渣中结合成MnOSiO2,在碱性炉渣中成自由态。
因此,锰在酸性炉内比在碱性炉内氧化程度大些。
随着温度的上升,MnO分解压力的升高比SiO2大,不管MnO处于何种状态,都能在一定程度上被还原。
因此,锰的还原是熔炼过程温度升高的标志。
3. 碳的氧化碳的氧化是炼钢过程中最主要的反应,碳的氧化在很大程度上决定了炉子的生产率及钢的质量。
通过炉渣进行的脱碳反应是异相反应,由以下三个同时进行的反应组成:FeO从炉渣转移至金属中:(FeO)→[FeO]金属中碳的氧化:[C]+[FeO]=[CO]+[Fe]CO气泡的形成及排出:[CO]→{CO}↑将上述三个反应结合起来,脱碳反应一般可写成:(FeO)+[C]={CO}↑+[Fe]脱碳反应的热效应有不同的看法,据认为较正确的是:对金属中的同相反应:[FeO]+[C]=[Fe]+CO ΔH=-10980(弱放热反应)有炉渣中(FeO)参加时:(FeO)=[FeO] ΔH=+28890(FeO)+[C]=[Fe]+CO ΔH=+17910 (吸热反应)因此有炉渣中(FeO)参加的异相脱碳反应是吸热反应。
钢铁炼制过程
钢铁炼制过程可以分为两个主要阶段:炼铁和炼钢。
炼铁阶段:
1.矿石预处理:将矿石破碎成小块,并通过对其进行浸泡和磨煤备用。
2.高炉炼制:将矿石和焦炭加入高炉,将其燃烧而产生高温,使矿石中的铁分子与煤中的碳分子结合,从而产生液态的铁。
3.炉渣分离:将液态铁从高炉中排出并将其分别注入到铁包和炉渣包中,将炉渣从铁中分离出来。
4.转炉炼制:将炉渣和一定量的石灰、焦炭加入到转炉中,然后将生铁加入到转炉中,反复加入空气进行熔炼。
炼钢阶段:
1.转炉炼钢:将生铁注入转炉中,同时加入石灰、锰铁和其他金属氧化物,经加热反应后生成高质量的成品钢。
2.电炉炼钢:将废钢或铁水、生铁添加到炉中,然后通过电焊加热产生高温,使
材料熔化并形成钢水,再经过冷却、定形、切割等一系列工艺过程。
最终,经过上述步骤产生的成品钢可供各行各业使用。
这28种炼钢方法,你知道几个?我的钢铁网目录1.转炉炼钢 (2)2.氧气顶吹转炉炼钢 (3)3.氧气底吹转炉炼钢 (3)4.连续炼钢 (4)5.混合炼钢 (4)6.复合吹炼转炉炼钢 (5)7.顶吹氧气平炉炼钢 (5)8.电弧炉炼钢 (6)9.STB法 (7)10.RH法 (7)11.RH—OB (7)12.OBM—S法 (8)13.NK—CB法 (8)14.MVOD (9)15.LF法 (9)16.LD炼钢法 (9)17.LD—OTB法 (10)18.LD—HC法 (10)19.LD-AC法 (10)20.KS法 (11)21.K—ES法 (11)22.FINKL—VAD法 (11)23.DH法 (12)24.CLU法 (12)25.CAS法 (12)26.CAS—OB法 (13)27.ASEA-SKF法 (13)28.AOD法 (13)1.转炉炼钢一种不需外加热源、主要以液态生铁为原料的炼钢方法。
其主要特点是靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分,如碳、锰、硅、磷等与送入炉内的氧气进行化学反应所产生的热量作冶炼热源来炼钢。
炉料除铁水外,还有造渣料(石灰、石英、萤石等);为了调整温度,还可加入废钢以及少量的冷生铁和矿石等。
转炉按炉衬耐火材料性质分为碱性(用镁砂或白云为内衬)和酸性(用硅质材料为内衬);按气体吹入炉内的部分分为底吹顶吹和侧吹;按所采用的气体分为空气转炉和氧气转炉。
酸性转炉不能去除生铁中的硫和磷,须用优质生铁,因而应用范围受到限制。
碱性转炉适于用高磷生铁炼钢,曾在西欧获得较大发展。
空气吹炼的转炉钢,因其含氮量高,且所用的原料有局限性,又不能多配废钢,未在世界范围内得到推广。
2.氧气顶吹转炉炼钢用纯氧从转炉顶部吹炼铁水成钢的转炉炼钢方法,或称LD法;在美国通常称BOF法,也称BOP法。
它是现代炼钢的主要方法。
炉子是一个直立的坩埚状容器,用直立的水冷氧枪从顶部插入炉内供氧。
炉身可倾动。
炉料通常为铁水、废钢和造渣材料;也可加入少量冷生铁和铁矿石。
炼钢精炼流程炼钢是将生铁或铁合金经过一系列的工艺操作,去除杂质和调整成分,使其成为合格的钢材的过程。
炼钢的精炼流程是整个炼钢过程中最关键的环节之一。
下面将详细介绍炼钢精炼流程的步骤和原理。
一、酸洗酸洗是炼钢精炼流程的第一步,主要目的是去除钢材表面的氧化皮和锈蚀层。
酸洗常用的酸液有盐酸、硫酸等。
在酸洗过程中,钢材与酸液发生化学反应,氧化皮和锈蚀层被溶解掉,从而使钢材表面得到清洁。
二、脱碳脱碳是炼钢精炼流程的关键步骤之一,主要目的是降低钢材中的碳含量,提高钢的纯度。
脱碳常用的方法有氧化性和还原性两种。
氧化性脱碳是通过在高温下加入氧化剂,使钢中的碳被氧化生成CO2而脱除。
还原性脱碳是通过在高温下加入还原剂,使钢中的碳与还原剂发生反应而脱除。
三、脱硫脱硫是炼钢精炼流程的另一个重要步骤,主要目的是降低钢材中的硫含量,提高钢的质量。
高硫钢会降低钢的塑性和韧性,容易产生热裂纹和冷裂纹。
脱硫常用的方法有氧化性和还原性两种。
氧化性脱硫是通过在高温下加入氧化剂,使钢中的硫被氧化生成气体而脱除。
还原性脱硫是通过在高温下加入还原剂,使钢中的硫与还原剂发生反应而脱除。
四、脱磷脱磷是炼钢精炼流程中的一项重要工艺,主要目的是降低钢材中的磷含量,提高钢的纯度和韧性。
高磷钢容易产生冷脆性,对焊接性能和机械性能有不利影响。
脱磷常用的方法有碱脱磷和磷酸盐法。
碱脱磷是通过在高温下加入碱性物质,使钢中的磷与碱性物质发生反应而脱除。
磷酸盐法是通过在高温下加入磷酸盐,使钢中的磷与磷酸盐发生反应而脱除。
五、合金调整合金调整是炼钢精炼流程中的最后一步,主要目的是调整钢材的成分,使其满足不同的应用要求。
合金调整常用的方法有加入合金元素和熔化调整两种。
加入合金元素是通过在高温下加入适量的合金元素,使钢材的成分得到调整。
熔化调整是通过在高温下对钢材进行熔化和凝固过程中的调整,以达到合金调整的目的。
总结起来,炼钢精炼流程是将生铁或铁合金经过酸洗、脱碳、脱硫、脱磷和合金调整等步骤,去除杂质和调整成分,使其成为合格的钢材的过程。
炼钢的基本原理:生铁,矿石或加工处理后的废钢氧气等为主要原料炼钢的方法,一般可分为转炉炼钢、平炉炼钢和电炉炼钢三种方法。
现分别介绍如下:1. 转炉炼钢法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。
当磷于硫逐渐减少,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。
2. 平炉炼钢法(平炉炼钢法也叫马丁法)平炉炼钢使用的氧化剂通入的空气和炉料里的氧化物,(废铁,废钢,铁矿石)。
反应所需的热量是由燃烧气体燃料(高炉煤气,发生炉煤气)或液体燃料(重油)所提供。
平炉的炉膛是一个耐火砖砌成的槽,上面有耐火砖制成的炉顶盖住。
平炉的前墙上有装料口,装料机就从这里把炉料装进去。
土法炼钢工艺流程土法炼钢是一种古老的炼钢工艺,起源于中国古代。
它是一种以土炉为炼钢设备,以生铁和生铁渣为原料,通过高温熔炼、氧化还原等化学反应,将生铁转化为钢的工艺。
土法炼钢工艺流程复杂,需要严格控制各个环节,下面我们来详细介绍土法炼钢的工艺流程。
1. 原料准备。
土法炼钢的原料主要包括生铁、生铁渣、石灰石、木炭等。
生铁是主要原料,生铁渣是副原料,石灰石用于脱硫,木炭用于提供燃料和还原剂。
这些原料需要经过精确的配比,以确保炼钢过程中的化学反应能够顺利进行。
2. 炉料装入。
炉料装入是土法炼钢的第一步,将原料按一定的配比装入土炉中。
生铁和生铁渣是主要的炉料,石灰石和木炭作为辅助炉料也需要一同装入。
在装入过程中需要注意炉料的均匀分布,以便于后续的加热和化学反应。
3. 加热熔化。
炉料装入后,需要进行加热熔化。
这个过程需要耗费大量的木炭,以提供足够的热量。
在加热的过程中,炉料中的生铁和生铁渣开始熔化,石灰石开始脱硫,产生大量的气体。
这个过程需要持续数小时,直到炉料完全熔化。
4. 氧化还原反应。
炉料完全熔化后,开始进行氧化还原反应。
这个过程是土法炼钢的关键,通过控制氧化还原反应的条件,可以使炉料中的碳、硅、锰等元素发生化学变化,从而将生铁转化为钢。
这个过程需要严格控制炉内氧气的含量和炉温的分布,以确保反应能够顺利进行。
5. 钢水浇铸。
当炉料中的生铁完全转化为钢后,需要进行钢水浇铸。
这个过程需要将炉料中的钢水倒入浇铸模具中,进行冷却凝固,形成钢锭。
在浇铸过程中需要注意控制浇注速度和冷却速度,以确保钢锭的质量。
6. 钢锭处理。
钢锭冷却后,需要进行钢锭处理。
这个过程主要包括除渣、除气、除杂质等工序,以提高钢锭的质量。
除渣是将浇铸过程中产生的氧化物和其他杂质从钢水中去除,除气是将钢水中的气体去除,除杂质是将钢水中的杂质去除。
这些工序需要使用一些特殊的设备和工具,以确保钢锭的质量符合要求。
土法炼钢是一种古老的炼钢工艺,虽然在现代工业中已经被淘汰,但是它仍然具有一定的历史意义和文化价值。
炼钢脱硫反应
desulphurization in steelmaking
1 iangang tuoliu fanying 炼钢脱硫反应(desulphurization in Steel- making)在炼钢以及钢液炉外精炼过程中脱除有害杂质硫的物理化学反应。
硫在钢凝固时成为硫化物析出在晶粒界上,如果硫化物是FeS,其熔点为1195℃,在轧钢时晶界熔化而钢破裂,称为“热脆”。
钢中加入锰后,析出的硫化物变为MnS,熔点提高到1530℃,热脆现象可以避免,但Mns在轧钢时沿轧向延伸,使钢材在横向上失去连续性。
对于条、棒类钢材的危害还不严重,但对于要求各个方向的性能均为良好的板、管类钢材,硫的危害就大了。
硫还恶化钢的韧性,图1为德国生产的管线用钢之含硫量随年代的变化,与之相对应,冲击韧性水平自然也随着时代而提高。
生产低硫钢要在高炉炼铁、铁水预处理、炼钢、钢液炉外精炼各个环节均进行认真的脱硫。
还要依据产品对硫的不同要求,对整个生产流程的脱硫操作进行最优化控制,以使脱硫成本达到最低。
200resesesesr-~es-下-----下----门尸-~一…飞一一一一-丁--一-了一--门150卜--卜一一-卜一一一卜一-寸一俘100卜一+一--卜一-十一一曰一J,..书丫…一嘴一一一」‟阵宝夔工工二亘~_ 0 1960 1965 1970 1975 1980 1985 I99() 1995 年份图1钢的硫含量和韧性的历史变化氧化渣的脱硫脱硫以在还原条件下进行最为有利,从以下各生产环节的硫分配比可以看出: 高炉铁水预处理顶吹转炉炉外精炼(%S)/〔写S〕.30~40 400~5005一8~1000 氧化熔炼操作的转炉炼钢过程中硫分配比最小。
然而碱性氧化渣也有脱硫能力。
对此可用炉渣离子理论清楚地说明。
根据离子理论,硫在渣中以52一形态存在,碱性氧化物分解成为02一和各种金属阳离子。
钢液中的硫吸收2个电子才能进入渣中成为52--,这是一个阴极反应。
为了保持电中性,同时要有一个释放电子的阳极反应同时发生: 阴极反应仁S〕+Ze二(S卜) 井业臀瑞攀澎豁笋。
l) 或者阴极反应[s〕+2e一(52一) 二哑嚷察下共华装界粤鑫(2) [S]+(02一)=〔O〕+(52一) 式(2)写成分子反应形式,得出〔S」+(CaO)=[O〕+(CaS)(3) 但这个写法不如离子反应写法的含意全面。
脱硫反应式(2)的平衡常数。
_色互兰二理也习凡一~蕊厂称言(4) 硫的平衡分配比;一鱼一。
兰之上当立卫面玩一面一凡一二荞舀亡死碗荔,(5,根据以上脱硫反应的特点,要想提高硫分配比,也就是增强脱硫效果,需要的基本条件有:( )增大渣一钢反应平衡常数K一。
Ks一m与温度成正比,即脱硫是放热反应,提高温度有利于脱硫。
(2)增大渣中O卜浓度。
碱性氧化物产生02一,所以增大炉渣碱度有利于脱硫。
(3)减小钢中氧活度,也就是说环原茶件右利千脱一门协井斌一硫,而氧化条件不利于脱硫。
(4)渣中(F eo)对脱硫有CS:。
在氧化熔炼中,钢液中的硫直接被氧化成50:而双重作用。
一方面,(Feo)产生Fe2+,它们是氧化性的去掉是不可能的,因为在炼钢条件下,硫对氧的亲和力标志,增大(Feo)使[%O〕增加,不利于脱硫;另一方比碳对氧的亲和力小得多。
只有进入渣中的硫,在铁离面,(F eo)又可分解产生0卜,对于低碱度渣,(FeO)的子的参与下,可能被氧化成气体而脱除,反应如下: 有利作用可更凸显一些。
实验室试验表明,纯氧化铁渣和钢液间硫分配比仍有3.6。
所以说,氧化渣有一定的…。
_ 脱硫能力。
(5)增大渣量有利于脱硫。
因为大渣量可以}、r_,//} 容纳较多的硫。
有些炼钢操作者为了确保钢中硫合格,50L\…一‟论多}//} 往往采取大渣量操作。
然而大渣量增加了石灰消耗,也芝!,\宋叼} 增加了铁的损失,恶化了传热条件,增大能量消耗。
所类4。
仁\让划)嘿黔七,} 以大渣量是一种不应提倡的操作。
暴j、s)民冬\} 金属成分对脱硫的影响从式(5)可以看出,增大30F环列、、刘金属中硫活度系数frs:可以增大硫分配比。
钢液中各{l乙./〕} 元素对f[s〕的影响是不同的,根据实验测定,增大fls〕ZOt,…se~尔一一亩~甲.谕一一翁的元素是B、C、si、Alj等,减小fls〕的元素有Ti、Mn、终渣《Feo丫% V等。
生铁中含有很多的碳和硅,所以炼铁时硫活度系图2硫的分布与终渣(Feo)的关系数比炼钢时高得多。
据计算,生铁中九〕二3一4,钢中f[s〕、1。
这就是说,使用同样的脱硫熔剂,对生铁脱硫“二3+、
二…QZ一、二。
…n卜、_二…。
2+、二。
_ 比对钢脱硫其效率要高3一4倍。
铁水预处理之所以成所以气化脱硫的比例随渣中氧化铁的增大而增大。
然为非常理想的脱硫方法,这也是原因之一。
而过高的氧化铁意味着铁耗增加,脱硫操作仍应以高还原渣的脱硫在电弧炉炼钢还原期和炉外精炼碱度渣脱硫为主。
特别是铁水预处理和炉外精炼的发时,用还原渣处理钢液,脱硫能力显著增大。
最常用的展,有效脱硫的方法更多了,气化脱硫并没有特别重要还原渣是白渣和铝酸钙渣,其典型成分(%)如下:的意义。
eaoA一203 510:Mgo eaFZ Feo Mno炉渣硫容量影响硫在渣钢间分配比的因素,除白渣60一“2一315~20<103一5镇。
.5簇0.4前面列举的各项外,由式(5)可以看出还有渣中硫和氧铝酸钙渣5。
一5540一45簇3簇。
·5离子的活度系数。
测定渣中组元活度比较困难,而且还原渣有很强的脱硫能力,硫分配比可达50一80或更孙一和yoz一要分别测量,使问题复杂化。
为了表示炉渣大。
(FeO)对脱硫有很大影响,(FeO)由O,89%降到一…‟一阳‟…一“一”“”“””‟“一‟“一…--一‟~‟ o·44%,硫分配比由62增大至。
87。
还原渣脱硫同时也合52(g)十(02一)一(52一)+音。
2。
) 进行钢液的脱氧,会使钢中si、Al等含量增加,它们也该反应的平衡常数寨与时脯际亩,罗习]Jj“明“外“…p岁f(s)(肠S) :s:+令仁51〕+:(eao)一(eas)+令(Zeao·5102)KS一,葵夏叹石不一一…一“…2…一习…一、一一、一一/…2、一一一-一一…厂。
2~(。
一) …旅…介等,氧化性气氛中是502,还原性气氛中是COS或上述反应平衡存在于PoZ<1『,MPa(1J6a…m)条件382 下。
当poZ>10一6MPa(10一、tm)时,渣中硫以S以一形式存在,气渣反应为1~.3~.,~,一、,一~。
一言52…·,+言02…g,+(O“一)一(50犷) 反应的平衡常数a(so誉一) a()户oZpsZ 参照上述定义法,导出炉渣的硫酸盐容量c叽的定义式: 。
…二a(o,一)(%S) C明2一一K八_。
、…书一之-一一气卜共气一“…L一g,Zf(s)一,彭2户鸳因渣中硫浓度不大,。
(so复一。
一。
(52一。
一。
(s,一f(s。
(%S) 对于表示炉渣脱硫能力来说,Cs和Cso4没有本质区别。
所不同的是测定它们时所用的气渣反应不同。
现在在一些手册中已收集了许多种渣的硫容量数据,便于为选择脱硫熔剂时所应用。
硫容量概念亦可用于渣一钢反应,由式(4)和式(5)得c‟s 一凡一粉一恶瑟凳(6) 式中C‟:和CS有一定比例关系,其比值就是渣钢反应和气渣反应平衡常数的比。
由式(6)可得出硫的分配比和硫容量有以下关系;__至丝翌_。
,细Ls一亡茹药一C产S瑞也就是说,要想有效脱硫,必须选用脱硫能力强(硫容量大)的渣,利用生铁中的C、Si提高硫活度,降低金属中的氧位。
脱硫反应的速率炼钢脱硫是渣一钢界面反应,反应包括3个环节:(l)钢液中硫向界面传质;(2)在界面上的化学反应;(3)硫在渣相内传质离开界面。
脱硫反应是电化学反应,在高温下进行得很快,不是脱硫速率的限制环节。
渣和钢两相中的传质均可能是速率控制环节。
根据一些人对钢液中硫的传质系数所作的测定,证明传质速率决定于界面上的流动速度。
流动速度越大,传质越快。
另外渣一钢界面反应和界面积大小有关,增大界面积的有效方法是使渣、钢乳化。
电弧炉还原渣下出钢时,增大钢流落差,加大渣、钢接触,可促进脱硫的进行。
钢液炉外精炼时,必须吹氢或用电磁搅拌,才能使渣子有效脱硫。
钢包喷吹脱硫粉剂,具有极大的反应面积,脱硫速率快,是有效的脱硫方法。