炼钢部分培训教材(1)

炼钢工艺及基础理论培训课件一、转炉炼钢的基础理论1、氧气炼钢转炉中物理化学反应的基本条件和特点(1)、首先，在氧气炼钢转炉中要用氧气将铁水中的C、Si、Mn、P等元素快速氧化到吹炼终点的要求，在吹氧的全部时间内，熔池中始终进行着强烈的元素氧化反应，显然，在吹氧时间内，炉中具有很强的氧化特性。

只是在吹氧结束后的为时很短的脱氧和合金化时间内，熔池中的反应才主要是还原反应。

(2)、氧气转炉炼钢是在适当的高温下进行的，在吹炼过程中，将入炉的1250~1350℃的铁水加热到1660~1730℃。

这是现代优质、高产、低耗、低成本炼钢方法的必要条件。

吹炼的过程温度和终点温度都应当适当，不应过低或过高，过程温度过低，熔池中传质和传热速度缓慢，造渣困难，因而不利于熔池金属中杂质的去除和废钢等固体料的熔化，相反，过程温度过高，又对炉衬寿命有害，不利于某些不适于过高温度下进行反应的杂质的去除，钢中有害气体的含量也将提高。

此外，过高或过低的终点温度，都有会降低钢坯的质量，降低钢坯的合格率，降低设备的寿命，事故也增高。

(3)、氧气转炉炼钢过程中，同时而连续地进行着多种多相物理化学反应，通常在转炉中同时存在着金属和炉渣两相液相，CO、CO2、O2和炉气等几种气相，炉衬、固体成渣材料、废钢、铁合金和固体非金属夹杂物等多相固相，因此，必须应用多相系的物理化学规律研究炼钢熔池中的反应。

2、氧化反应化学反应进行的结果受两个因素制约；一个是热力学，即在给定的外界条件下，反应最终能达到的状态——平衡态；另一个是动力学，即反应向平衡态趋近的速率。

动力学因素比热力学复杂的多。

但幸运的是，化学反应随温度的升高而急剧增加，在炼钢主高温下，许多反应都可以达到或接近平衡。

因此，有关高温冶金反应平衡的知识对炼钢工作者是很有用的，炼钢过程中，有些反应没有完全达到，而是主要原因是由于反应物传输到反应地带的传质速率不够快造成的。

炼钢过程所涉及的物理变化和化学反应是复杂的，其中最主要的是［C］、［Si］、［Mn］、［P］组分的氧化。

炼钢培训材料一、钢与铁的区别钢与铁区别主要体现在碳含量的不同上，钢与铁之间没有很明确的一致公认的界限。

炼钢教科书对钢的定义是,以铁为主要元素，碳含量一般在2%以下0.02%以上，并含有其它元素的统称。

根据Fe-O相图的划分，碳含量在2.11%以下的成为钢，在2.11%以上的成为铁。

碳含量大于1.4%的钢很少使用，碳含量小于0.02%的钢称为工业纯铁，它是电器、电讯、电工仪表用的磁性材料。

基本知识1、GB国家标准代号YB 原冶金工业部标准2、Q235A：其中Q：屈服强度，235：屈服强度值。

HRB 335：H、R、B分别为热轧、带肋、钢筋英文首位字母，HRB：热轧带肋钢筋335：屈服强度值3、碳含量小于0.25%是低碳钢，在0.25-0.60%之间为中碳钢，大于0.60%是高碳钢4、合金钢分为低合金钢、中合金钢、高合金钢合金含量总量小于3%称低合金钢，在5-10%称中合金钢，大于10%称高合金钢。

5、钢的微合金化通常指在原有主加合金元素的基础上再添加微量的铌（Nb）、钒（V）、钛（Ti）等碳氮物形成元素，使其对钢的力学性能有影响或耐蚀性、耐热性起有力作用。

6、不锈钢不锈钢不生锈，原因是钢中含铬，含铬12.5%，低于此量就不叫不锈钢。

工业上应用的不锈钢含铬在12-30%之间。

通常把能够抵抗大气腐蚀的含铬在13%的钢叫不锈钢，含铬在17%以上的钢叫耐酸钢，统称不锈耐酸钢。

7、夹杂物评级中A、B、C、D类夹杂物分别属硫化物类、氧化铝类、硅酸盐类、球状氧化物类。

每类夹杂物按厚度或直径分为细系、粗系两系列，用字母e表示粗系夹杂物。

每个系列由表示夹杂物含量递增的五级图片（1级至5级）组成。

二、炼钢方法分类平炉炼钢法、电炉炼钢法、转炉炼钢法，转炉炼钢法是当前国内外最主要的炼钢法。

三、转炉炼钢工艺流程石灰、白云石、莹石等转炉产品代表品种低碳拉丝用钢：Q215A、Q195、H08A、LS、棉打钢低合金低合金高强度：Q345A、LZ等普碳：HPB235、Q235A、Q175、挡板专用钢等低合金类建筑用钢：HRB335、HRB400等四、炼钢基本原理1、矿石→铁Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2,FeO +C=Fe+CO2、铁→钢：脱碳、磷、硫、氧，去除有害气体和夹杂；提高温度；调整成分。

1.转炉炼钢原材炼钢原材料是炼钢的基础，炼钢原材料质量的好坏对炼钢工艺和钢的质量有直接影响。

炼钢原材料分为主原料、辅原料和各种铁合金。

1.1主原料转炉炼钢主原料为铁水和废钢。

我国废钢资源较少，我公司主要采用铁水和生铁块。

1.1.1 转炉炼钢对铁水的要求铁水一般占转沪装入量的70％一100％。

铁水的物理热与化学热是氧气顶吹转炉炼钢的基本热源。

因此，对入炉铁水温度和化学成分必须有一定要求。

1.1.1.1 铁水的温度铁水温度的高低是带入转炉物理热多少的标志，铁水物理热约占转炉热收入的50％。

我国规定，入炉铁水温度应大干1250℃。

1.1.1.2铁水的化学成分氧气顶吹转炉能够将各种成分的铁水冶炼成钢，但铁水中各元素的含量适当和稳定，才能保证转炉的正常治练和获得良好的技术经济指标，因此力求提供成分适当并稳定的铁水。

A 硅(Si)硅是炼钢过程的重要发热元素之一，硅含量高，热来源增多，能够提高废钢比。

Si氧化生成的SiO2是炉渣的主要酸性成分。

因此铁水硅含量是石灰消耗量的决定因素。

通常大、中型转炉用铁水硅含量可以偏下限；而对于热量不富余的小型转炉用铁水硅含量可偏上限。

过高的硅含量，会给冶炼带来不良后果，主要有以下几个方面：(1)增加渣料消耗，渣量大。

过大的渣量容易引起喷溅，随喷溅带走热量，并加大金属损失。

(2)加剧对炉衬的冲蚀。

(3)初期渣中SiO2浓度超过一定数值时，影响石灰的渣化，从而影响着成渣速度，也就影响着P、S的脱除，延长了冶炼时间。

B 锰(Mn)铁水锰含量高对冶炼有益，可以促进初期渣早化，改善熔渣流动性，利于脱硫，能提高炉衬寿命；减少氧枪粘钢，还利于提高金属收得率；同时终点钢中余锰高，能够减少合金用量等。

我国锰矿资源不多，当前使用较多的为低锰铁水，一般铁水中w Mn＝0．20％一0．40％。

C 磷(P)磷是强发热元素，通常是冶炼过程要去除的有害元素。

氧气顶吹转炉的脱磷效率在85％一95％，铁水中磷含量越低，转炉工艺操作越简化，并有利于提高各项技术经济指标。

炼钢基础知识培训教学大纲（初级）一、适用岗位炼钢厂所有生产操作岗位二、教学目的和要求使学员了解和掌握物理化学的基础知识和炼钢反应的基本知识，为学习工艺课程奠定扎实的基础。

三、教学内容第一章炼钢常用的一些物理化学概念教学要求：学习有关元素的单质与化合物，常用的浓度表示方法，碱性氧化物与酸性氧化物，氧化与还原反应等基本概念。

教学内容：1、溶液2、系与相3、反应的热效应4、分配定律5、化学反应速度6、化学反应平衡7、反应平衡常数的表示方法8、化合物的分解压力第二章炼钢反应的基本知识教学要求：使学员了解转炉炼钢的基本知识及几种主要元素对钢性能的影响教学内容：1、转炉炼钢方法的分类2、转炉的热工原理3、炼钢生产中的化学反应的基本形式4、几种主要元素对钢性能的影响第三章炼钢炉渣教学要求：使学员了解炉渣在炼钢中的重要性教学内容：1、炉渣的作用2、炉渣的来源、分类和造渣材料的作用3、炉渣的基本组成和性质第四章硅和锰的氧化与还原教学要求：介绍炼钢熔池中氧的来源、传递方式，向熔池中供氧的条件，初步了解硅、锰在炼钢过程中的作用教学内容：1、炼钢熔池中氧的来源、传递方式、供氧条件2、硅的氧化与还原3、锰的氧化与还原第五章碳的氧化反应教学要求：了解碳的氧化反应对冶炼过程的重要作用教学内容：1、脱碳反应的动力学2、脱碳反应的热力学3、碳——氧平衡关系图第六章脱磷教学要求：掌握脱磷反应式及影响脱磷的因素，了解磷对钢的有害影响教学内容：1、磷对钢的有害影响2、脱磷反应3、影响脱磷反应的因素第七章脱硫教学要求：了解硫对钢的危害性，掌握去硫反应式以及影响去硫的因素教学内容：1、硫对钢的危害2、去硫反应3、影响去硫的因素第八章钢中气体教学要求：了解氢和氮在钢中的溶解度，影响钢中气体含量的因素教学内容：1、氢和氮在钢中的溶解度2、氢和氮对钢质量的影响3、炼钢过程中氢和氮的行径第九章钢中的非金属夹杂物教学要求：使学员了解钢中非金属夹杂物的来源，对钢性能的影响以及排除夹杂物的途径教学内容：1、非金属夹杂物对钢质量的影响2、钢中非金属夹杂物的来源3、夹杂物的排除第十章脱氧与合金化教学要求：通过学习使学员队脱氧的意义，脱氧的能力，脱氧剂的要求，脱氧产物的排除等有初步了解教学内容：1、脱氧2、脱氧剂的要求3、脱氧能力4、脱氧产物的排除5、合金化第十一章温度控制教学要求：通过学习使学员了解温度控制在冶炼中的意义教学内容：1、温度控制的重要性2、合适的出钢温度确定原则。

炼钢培训教材炼钢第⼀节炼钢⽣产概述 (3)⼀、炼钢的原理 (3)⼆、铁⽔预处理 (3)（⼀）铁⽔脱硫预处理 (3)（⼆）铁⽔脱硅预处理 (4)（三）铁⽔脱磷预处理 (4)三、钢的冶炼 (4)（⼀）转炉炼钢 (4)（⼆）电炉炼钢 (5)（三）平炉炼钢 (6)四、⼆次冶⾦ (6)五、浇注 (7)（⼀）铸钢 (7)（⼆）钢锭浇注 (7)（三）连铸 (7)第⼆节钢的分类及统计指标结构 (8)⼀、按化学成分分类 (9)（⼀）⾮合⾦钢 (9)（⼆）低合⾦钢 (11)（三）合⾦钢 (12)（四）按特性及⽤途分类 (13)⼆、按冶炼⽅法分类 (14)（⼀）转炉钢 (14)（⼆）电弧炉钢 (14)（三）平炉钢 (14)（四）感应炉钢 (14)（五）重熔钢 (14)三、按脱氧⽅法分类 (15)（⼀）镇静钢 (15)（⼆）沸腾钢 (15)（三）半镇静钢 (15)四、按粗钢产品的状态分类 (15)第三节炼钢产品产量统计 (15)第四节炼钢主要技术经济指标计算⽅法 (16)⼀、转炉炼钢技术经济指标 (16)（⼀）转炉钢锭合格率 (16)（⼆）按计划钢种出钢率 (17)（三）转炉炼钢⾦属料消耗 (17)（四）转炉炼钢其它物料消耗 (18)（五）转炉炼钢。

⼈实物劳动⽣产率 (19)（六）转炉⽇历利⽤系数 (19)（七）转炉⽇历作业率。

(19)（⼋）转炉炼钢出钢⾄出钢时间 (20)（九）转炉每炉产钢量 (20)（⼗）转炉炉衬寿命 (20)（⼗⼀）转炉氧⽓喷枪头寿命 (20)（⼗⼆）转炉各类钢种⽐ (21)（⼗三）转炉吹损率 (21)（⼗四）转炉铸锭收得率 (21)（⼗五）铁⽔预处理⽐ (21)⼆、电炉炼钢技术经济指标 (22)（⼀）电炉炼钢⽣产（不包括重熔钢） (22)（⼆）精炼炉炼钢⽣产 (26)（三）感应炉炼钢⽣产 (28)（四）三相电渣炉炼钢⽣产 (28)（五）重熔钢⽣产 (28)三、平炉炼钢技术经济指标 (29)（⼀）平炉钢锭合格率 (29)（⼆）按计划钢种出钢率 (29)（三）平炉炼钢⾦属料消耗 (29)（四）平炉炼钢其它物料消耗 (31)（五）平炉炼钢⼯⼈实物劳动⽣产率 (31)（六）平炉⽇历利⽤系数 (31)（七）平炉⽇历作业率 (32)（⼋）平炉炼炉率 (32)（九）平炉冷修率 (32)（＋）平炉热修率 (32)（⼗⼀）平炉炼钢出钢⾄出钢时间 (32)（⼗⼆）平炉每炉产钢量 (33)（⼗三）平炉炉顶寿命 (33)（⼗四）平炉炉底寿命 (33)（⼗五）平炉各类钢种⽐ (33)四、连铸技术经济指标 (34)（⼀）连铸坯合格率 (34)（⼆）合格坯收得率 (34)（三）连铸⽐ (34)（四）连铸机台时产量 (35)（五）连铸机⽇历作业率 (35)（六）连铸机多炉连浇平均炉数 (35)（七）连铸机多炉连浇时间 (35)（⼋）溢漏率 (35)五、炼钢通⽤技术经济指标 (36)（⼀）炼钢⼯序单位能耗 (36)（⼆）炼钢⾦属收得率 (36)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。

氩氧精炼炉培训教材目录第一章AOD发展史第二章不锈钢基础知识第三章不锈钢冶炼理论基础第四章AOD炉的设备第五章AOD炉冶炼工艺第六章AOD炉的耐火材料第七章AOD炉操作教程第八章AOD安全操作教程第一章AOD发展史一、AOD法的诞生美国的联合碳化物公司(UnionCarbideCorp)是一个大量生产铬铁的公司，曾集中不少研究工作者，致力于Fe-Cr-C系的研究，在铬铁合金的固态与液态脱碳方面取得了许多专利。

五十年代，Hilty曾在那里进行过关于不锈钢吹氧脱碳时温度和铬、碳之间关系等有深远影响的研究工作。

Krivsky在该公司从事研究工作时于1954年提出了用混合气体降低CO分压来脱碳的设想，其研究成果分别于1956年和1960年获得了专利。

他认为，一般的吹氧脱碳，其可能的温升范围受到各种限制，而其他的高效率脱碳手段是真空熔炼(注：当时还无真空处理中吹氧脱碳)，但其成本又非常高。

因此，他提出了一种比较简单而又经济的生产低碳铬钢的方法，即依靠O2-Ar混合气体来降低CO分压的脱碳方法。

但在当时，他的这个观点并未被一些知名的不锈钢生产厂所接受，只有一个很小的Joslyn厂对此感到兴趣。

1967年在实验工厂完成了预备试验，次年4月在土8吨的氩氧精炼炉上开始了工业性生产，其间整整经历了十年。

试验之所以持续了这么长久，据说是因为五十年代末U.C.C．刚刚积累了低碳铬铁生产的种种技术，怕AOD法的顺利发展将不可避免地导致对高价的低碳铬铁需求的减少，因而对此法没有热情。

此外从技术上看，关于Ar-O2混合气的吹入方法、风口等问题的研究，大致也经历了十年时间，这些也是AOD法诞生的技术基础。

二、AOD法的发展最早的Joslyn厂的AOD炉，是将电弧炉熔化的含0.58%C、18%Cr的钢水，用氩氧脱碳法精炼至含0.04%C、16.5%Cr，然后用硅铁将已氧化的铬回收一半左右，总铬回收率达到96～97%。

由于AOD法不但可提高铬的回收率，还可提高生产率和钢质量，因而Soslyn 厂的AOD炉从1969年7月起，由间歇式操作改为连续作业。