炼钢原理与工艺课件187页-BD概要
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炼钢基本原理及原材料PPT课件
全铁折合法：
(%FeO) %FeO 0.90%Fe2O3 第13页/共60页
➢通常按全铁法将Fe2O3折算成FeO，原因是 取出的渣样在冷却的过程中，渣样表面的低 价铁有一部分被空气氧化成高价铁，即FeO 氧化成Fe3O4，用全铁法折算准确。
➢物理性质指熔渣的粘度、熔点；
第14页/共60页
三、炼钢过程的基本反应
第3页/共60页
现代炼钢方法：
氧气转炉炼钢， 电弧炉炼钢， 平炉炼钢（已淘汰）
第4页/共60页
二、炼钢原材料
➢ 金属料：铁水（或生铁块）、废钢、铁合金、直接还原铁等 ➢ 辅助原料（非金属料）：造渣料、氧化剂、冷却剂
氧气转炉：一般以铁水为主要原料，适当加废 钢做为冷却剂； 电炉：一般采用废钢或直接还原铁做为主要原料；
锰的氧化反应有三种情况： I （1）锰与气相中的氧直接作用
[Mn]+ 1/2｛O2｝＝(MnO)
第25页/共60页
（2）锰与溶于金属中的氧作用 [Mn]+ [O2] ＝(MnO)
（3）锰与炉渣中氧化亚铁作用 [Mn]+(FeO)＝(MnO)+ [Fe]
第三个反应在炉渣——金属界面上进行，是锰氧化的主要反应。 锰的氧化还原与硅的氧化还原相比有以下基本特点： （1）在冶炼初期锰和硅一样被迅速大量氧化，但锰的氧化程度要低些， 这是由于硅与氧的结合能力大于锰与氧的结合能力； （2）MnO为弱碱性氧化物，在碱性渣中（ MnO）大部分呈自由状态存 在。因此，在一定件下可以被还原。由于锰的氧化反应是放热反应，故温度 升高有利于锰的还原。所以在生产实践中冶炼后期熔池中会出现回锰现象， 是由于钢中有一定数量的残料
➢铁水（或生铁块）
• 转炉炼钢的主要原料，占70－85％ • 转炉炼钢对铁水的要求：
(%FeO) %FeO 0.90%Fe2O3 第13页/共60页
➢通常按全铁法将Fe2O3折算成FeO，原因是 取出的渣样在冷却的过程中，渣样表面的低 价铁有一部分被空气氧化成高价铁，即FeO 氧化成Fe3O4，用全铁法折算准确。
➢物理性质指熔渣的粘度、熔点；
第14页/共60页
三、炼钢过程的基本反应
第3页/共60页
现代炼钢方法：
氧气转炉炼钢， 电弧炉炼钢， 平炉炼钢（已淘汰）
第4页/共60页
二、炼钢原材料
➢ 金属料：铁水（或生铁块）、废钢、铁合金、直接还原铁等 ➢ 辅助原料（非金属料）：造渣料、氧化剂、冷却剂
氧气转炉：一般以铁水为主要原料，适当加废 钢做为冷却剂； 电炉：一般采用废钢或直接还原铁做为主要原料；
锰的氧化反应有三种情况： I （1）锰与气相中的氧直接作用
[Mn]+ 1/2｛O2｝＝(MnO)
第25页/共60页
（2）锰与溶于金属中的氧作用 [Mn]+ [O2] ＝(MnO)
（3）锰与炉渣中氧化亚铁作用 [Mn]+(FeO)＝(MnO)+ [Fe]
第三个反应在炉渣——金属界面上进行，是锰氧化的主要反应。 锰的氧化还原与硅的氧化还原相比有以下基本特点： （1）在冶炼初期锰和硅一样被迅速大量氧化，但锰的氧化程度要低些， 这是由于硅与氧的结合能力大于锰与氧的结合能力； （2）MnO为弱碱性氧化物，在碱性渣中（ MnO）大部分呈自由状态存 在。因此，在一定件下可以被还原。由于锰的氧化反应是放热反应，故温度 升高有利于锰的还原。所以在生产实践中冶炼后期熔池中会出现回锰现象， 是由于钢中有一定数量的残料
➢铁水（或生铁块）
• 转炉炼钢的主要原料，占70－85％ • 转炉炼钢对铁水的要求：
炼钢原理与工艺完整ppt课件
精选ppt
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五、钢中的成分(碳)
❖ 从钢的性质可看出碳也是重要的合金元素， 它可以增加钢的强度和硬度，但对韧性产生
不利影响。
❖ 碳能显著改变钢的液态和凝固性质，在 16000C，[C]≤0.8%时，每增0.1%的碳
◆钢的熔点降低6.50C
◆密度减少4kg/m3
◆黏度降低0.7%
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19
七、钢的分类
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14
❖ 钢中氧含量高，还会产生皮下气泡，疏松等 缺陷，并加剧硫的热脆作用。在钢的凝固过 程中，氧将会以氧化物的形式大量析出，会 降低钢的塑性，冲击韧性等加工性能。
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15
四、钢中的气体
❖ 钢液中的气体会显著降低钢的性能，而且容易 造成钢的许多缺陷。钢中气体主要是指氢与氮， 它们可以溶解于液态和固态纯铁和钢中。
非合金钢中普通质量级钢[S]≤0.045%
优质级钢 [S]≤0.035%，
特殊质量级钢
[S]≤0.025%
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13
三、钢中的氧
❖ 在吹炼过程中，向熔池供入了大量的氧气，到吹炼 终点时，钢水中含有过量的氧，即钢中实际氧含量 高于平均值。
❖ 如不脱氧，在出钢、浇铸中，温度降低，氧溶解度 降低，促使碳氧反应，钢液剧烈沸腾，使浇铸困难， 得不到正确凝固组织结构的连铸坯。
10
❖ 当钢中的[S]＞0.020%时，发生“热脆” 现象。
❖如果钢中的氧含量较高，更加剧了钢的 “热脆”现象的发生。
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硫还会明显降低钢的焊接性能，引起高温龟裂， 并在焊缝中产生气孔和疏松，从而降低焊缝的强度。 硫含量超过0.06%时，会显著恶化钢的耐蚀性。
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炼钢工艺流程及典型案例介绍PPT课件
氧装置都带两只氧枪，一只工作，一只
备用。
枪身由三层同心圆钢管组成，枪尾 与
进水管、出水管和进氧管相连。
喷头 ：是将压力能转换成动能的能量
器，
氧枪：氧气转炉炼钢中的主要工艺设备之一
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2.4氧气转炉的辅助设备
•
炉料喷补设备：喷补方法分为湿法
和干法两种。喷补机的驱动电机经减
速器带动搅拌器旋转，将料斗内的补
2.7氧气转炉的主要原料
• 转炉对铁水进行冶炼操作
•
转炉炼钢主要是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）与送入炉内的氧进行化学反应所产生的热量，使金
属达到出钢要求的成分和温度。
转炉冶炼的炉料主要为铁水、造渣料（如石灰、石英、 萤石等）、铁合金（如硅铁、锰铁等）、脱氧剂（如硅化铁等） 以及增碳剂（如碳粉等），为调整温度，可加入废钢及少量的 冷生铁块和矿石等。
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2.4氧气转炉的辅助设备
•铁（钢）包车的作用是承载钢包、接受钢水并运送钢包过跨 铁水包 鱼 雷 铁 包 车
炉渣盆
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2.5氧气转炉的气体
• 一、氧气 • 氧气是氧气转炉炼钢的主要氧化剂，要求含氧量达到99.5%
以上，并脱除水分与皂液。 • 工业用氧是通过制氧机把空气中的氧气分离、提纯来实现的。
3
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第一章 炼钢的主要任务：
脱碳
措施
炼钢过程使用氧化剂，如吹入氧 气，加入铁矿石等
主 要
脱磷、脱硫
措施 使用造渣剂造好渣
任 务
脱氧合金化
炼钢工艺设计 ppt课件
另外，炼钢厂设计的依据，除了项目建议书外，有一些依
据需由相邻专业提供。
例如对于转炉全连铸钢厂设计来说，主要包括：
(1)炼钢的生产规模(万t/a)，要注明一期和二期，或者是否 要留有未来发展的余地。
(2)产品的品种，包括钢种和产品尺寸(此项可由轧钢专业按
总任务书提出)。
(3)铁水成分，包括铁水中C、Si、Mn、P、S等元素的含量，
厚度
宽度
长度
炼钢废钢 ＜250
＜500
＜1000
连铸废钢 ＜250
＜500
＜1000
成品废钢 ＜300
＜500
＜1000
打包废钢 ＜300
＜500
＜1000
年需废钢XXX万吨。
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单重（t）
＜1.0 ＜1.0 ＜1.0 ＜0.8
14
(4)氧气转炉的容量和座数(委托单项转炉设计时要说明，做全 车间设计时可作指定或根据年钢产量确定；如果转炉是在现有 厂房内的改造项目，则尚需提供转炉周围的厂房尺寸和图纸)。 (5)连铸机浇铸的各种连铸坯断面尺寸、单机的生产能力、要 求的连铸机流数和台数、要求的连铸机类型(如弧形多点矫直、 立弯弧形多点矫直等)和基本半径。如果连铸机是在现有厂房 内增建或改建项目，则需提供连铸机周围的厂房尺寸和图纸。
冶金工厂设计基础 （钢铁冶金工厂设计）
ppt课件
1
钢铁生产工艺流程 1 长流程钢铁生产
2 短流程炼钢
ppt课件
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
炼钢原理与工艺课件
实现炼钢可持续发展的途径与方法
采用清洁生产技术
推循环经济
采用先进的清洁生产技术，如高炉煤气回 收利用技术、转炉余热回收利用技术等， 降低能源消耗和环境污染。
通过循环经济模式，将炼钢过程中的废弃 物进行资源化利用，实现废物的减量化、 资源化和无害化。
加强环境管理
推动绿色供应链管理
建立完善的环境管理体系，加强环境监测 和信息公开，提高企业的环保意识和责任 。
炼钢工艺流程的详细步骤
铁矿石的准备
将铁矿石破碎、磨细成粉状，以便于与焦炭 混合。
焦炭的准备
将焦炭破碎、筛分，以获得合适的粒度。
铁矿石和焦炭的混合
将铁矿石粉和焦炭按一定比例混合，形成炉料。
炼钢熔炼
将炉料加入炼钢炉中，通过高温熔炼还原铁元素， 同时加入废钢调整成分。
脱硫处理
加入生石灰进行脱硫处理，去除钢水中的硫元素 。
提高生产效率
合理的物理化学变化可以缩短炼钢时间，提高生产效率。
05
炼钢产品的质量与性能
炼钢产品的种类与用途
钢的种类
根据化学成分、生产方法和用途，钢 可以分为多种类型，如碳素钢、合金 钢、工具钢等。
用途
钢广泛应用于建筑、机械、汽车、造 船、航空航天等领域，作为结构材料 和功能材料。
炼钢产品的质量标准与性能要求
将绿色供应链管理理念贯穿于炼钢企业的 采购、生产、销售等各个环节，降低整个 供应链的环境影响。
THANKS
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炼钢原理与工艺课件
汇报人： 2023-12-19
目录
• 炼钢原理概述 • 炼钢原料与设备 • 炼钢工艺流程 • 炼钢过程中的物理化学变化 • 炼钢产品的质量与性能 • 炼钢的环境保护与可持续发展
炼钢基本原理(课堂PPT)
6
B、工具钢，包括碳素工具钢和合金工具钢及高速钢。
碳素工具钢的硬度主要以含碳量的高低来调整 （0.65%≤[C]≤1.30%），为了提高钢的综合性能，有 的钢中加入0.35%～0.60%的锰。
合金工具钢不仅含有很高碳，有的高达2%，而且含有较 高的铬（达13%）、钨（达9%）、钼、钒等合金元素， 这类钢主要用于各式模具。
13
废钢应清洁干燥不得混有泥沙，水泥，耐火材料，爆炸 物和易燃易爆品以及有毒物品等。废钢的硫、磷含量均 不大于0.050%。不同性质的废钢分类存放。
高速工具钢除含有较高的碳（1%左右）外，还含有很高 的钨（有的高达19%）和铬、钒、钼等合金元素，具有 较好的赤热硬性。
7
C、特殊性能钢，指的是具有特殊化学性能或力学性能的 钢，如轴承钢、不锈钢、弹簧钢、高温合金钢等。
轴承钢是指用于制造各种环境中工作的各类轴承圈和滚动 体的钢，这类钢含碳1%左右，含铬最高不超过1.65%，要 求具有高而均匀的硬度和耐磨性，内部组织和化学成分均 匀，夹杂物和碳化物的数量及分布要求高。
10
铁水成分：
Si：铁水Si含量过高，会因石灰消耗量的增大而使渣量 过大，易产生喷溅并加剧对炉衬的侵蚀，影响石灰熔 化，从而影响脱磷、脱硫。如果铁水Si含量过低，则 不易成渣，对脱磷、脱硫也不利，因此通常铁水中的 硅含量为0.30%-0.70%为宜。
Mn：锰是发热元素，铁水中Mn氧化后形成的MnO能 有效促进石灰溶解，加快成渣，减少助熔剂的用量和 炉衬侵蚀。同时铁水含Mn高，终点钢中余锰高，从而 可以减少合金化时所需的锰铁合金，有利提高钢水纯 净度。
B、合金钢是指钢中除含有硅和锰作为合金元素或脱氧元
素外，还含有其他合金元素如铬、镍、钼、钛、钒、铜、
B、工具钢，包括碳素工具钢和合金工具钢及高速钢。
碳素工具钢的硬度主要以含碳量的高低来调整 （0.65%≤[C]≤1.30%），为了提高钢的综合性能，有 的钢中加入0.35%～0.60%的锰。
合金工具钢不仅含有很高碳，有的高达2%，而且含有较 高的铬（达13%）、钨（达9%）、钼、钒等合金元素， 这类钢主要用于各式模具。
13
废钢应清洁干燥不得混有泥沙，水泥，耐火材料，爆炸 物和易燃易爆品以及有毒物品等。废钢的硫、磷含量均 不大于0.050%。不同性质的废钢分类存放。
高速工具钢除含有较高的碳（1%左右）外，还含有很高 的钨（有的高达19%）和铬、钒、钼等合金元素，具有 较好的赤热硬性。
7
C、特殊性能钢，指的是具有特殊化学性能或力学性能的 钢，如轴承钢、不锈钢、弹簧钢、高温合金钢等。
轴承钢是指用于制造各种环境中工作的各类轴承圈和滚动 体的钢，这类钢含碳1%左右，含铬最高不超过1.65%，要 求具有高而均匀的硬度和耐磨性，内部组织和化学成分均 匀，夹杂物和碳化物的数量及分布要求高。
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铁水成分：
Si：铁水Si含量过高，会因石灰消耗量的增大而使渣量 过大，易产生喷溅并加剧对炉衬的侵蚀，影响石灰熔 化，从而影响脱磷、脱硫。如果铁水Si含量过低，则 不易成渣，对脱磷、脱硫也不利，因此通常铁水中的 硅含量为0.30%-0.70%为宜。
Mn：锰是发热元素，铁水中Mn氧化后形成的MnO能 有效促进石灰溶解，加快成渣，减少助熔剂的用量和 炉衬侵蚀。同时铁水含Mn高，终点钢中余锰高，从而 可以减少合金化时所需的锰铁合金，有利提高钢水纯 净度。
B、合金钢是指钢中除含有硅和锰作为合金元素或脱氧元
素外，还含有其他合金元素如铬、镍、钼、钛、钒、铜、
炼钢工艺流程简介ppt课件
•21
认 识 到 了 贫 困户贫 困的根 本原因 ，才能 开始对 症下药 ，然后 药到病 除。近 年来国 家对扶 贫工作 高度重 视，已 经展开 了“精 准扶贫 ”项目
LF
处 理这 的是 镜 头炉 。正
在 加 热
•22
认 识 到 了 贫 困户贫 困的根 本原因 ，才能 开始对 症下药 ，然后 药到病 除。近 年来国 家对扶 贫工作 高度重 视，已 经展开 了“精 准扶贫 ”项目
这是向转炉加废钢的场景。
•10
认 识 到 了 贫 困户贫 困的根 本原因 ，才能 开始对 症下药 ，然后 药到病 除。近 年来国 家对扶 贫工作 高度重 视，已 经展开 了“精 准扶贫 ”项目
★转炉加石灰及其他辅料，地下料仓
转炉冶炼过程中必须加入适量的石灰、 萤石、烧结矿等辅助材料造渣，为此就必 须有一套完整的加料系统。
这是钢包之中的钢水开பைடு நூலகம்至钢水流入中间包的场景。
•26
认 识 到 了 贫 困户贫 困的根 本原因 ，才能 开始对 症下药 ，然后 药到病 除。近 年来国 家对扶 贫工作 高度重 视，已 经展开 了“精 准扶贫 ”项目
★连铸浇钢
按照工艺要求将中间包中的钢水分流 到各结晶器之中并控制好钢坯拉速和进入 结晶器中钢流的速度，就是连铸浇钢。
•36
认 识 到 了 贫 困户贫 困的根 本原因 ，才能 开始对 症下药 ，然后 药到病 除。近 年来国 家对扶 贫工作 高度重 视，已 经展开 了“精 准扶贫 ”项目
A、 转炉一次除尘采用湿法除尘工艺，烟尘通过 二级文氏管将烟尘分离，煤气（CO）通过除尘风 机送至转炉煤气柜再利用，粉尘溶在水中经沉淀、 压滤后形成污泥再利用。 二次除尘为干法除尘，采用长袋脉冲反吹除尘 器。
认 识 到 了 贫 困户贫 困的根 本原因 ，才能 开始对 症下药 ，然后 药到病 除。近 年来国 家对扶 贫工作 高度重 视，已 经展开 了“精 准扶贫 ”项目
LF
处 理这 的是 镜 头炉 。正
在 加 热
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认 识 到 了 贫 困户贫 困的根 本原因 ，才能 开始对 症下药 ，然后 药到病 除。近 年来国 家对扶 贫工作 高度重 视，已 经展开 了“精 准扶贫 ”项目
这是向转炉加废钢的场景。
•10
认 识 到 了 贫 困户贫 困的根 本原因 ，才能 开始对 症下药 ，然后 药到病 除。近 年来国 家对扶 贫工作 高度重 视，已 经展开 了“精 准扶贫 ”项目
★转炉加石灰及其他辅料，地下料仓
转炉冶炼过程中必须加入适量的石灰、 萤石、烧结矿等辅助材料造渣，为此就必 须有一套完整的加料系统。
这是钢包之中的钢水开பைடு நூலகம்至钢水流入中间包的场景。
•26
认 识 到 了 贫 困户贫 困的根 本原因 ，才能 开始对 症下药 ，然后 药到病 除。近 年来国 家对扶 贫工作 高度重 视，已 经展开 了“精 准扶贫 ”项目
★连铸浇钢
按照工艺要求将中间包中的钢水分流 到各结晶器之中并控制好钢坯拉速和进入 结晶器中钢流的速度，就是连铸浇钢。
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认 识 到 了 贫 困户贫 困的根 本原因 ，才能 开始对 症下药 ，然后 药到病 除。近 年来国 家对扶 贫工作 高度重 视，已 经展开 了“精 准扶贫 ”项目
A、 转炉一次除尘采用湿法除尘工艺，烟尘通过 二级文氏管将烟尘分离，煤气（CO）通过除尘风 机送至转炉煤气柜再利用，粉尘溶在水中经沉淀、 压滤后形成污泥再利用。 二次除尘为干法除尘，采用长袋脉冲反吹除尘 器。
钢铁的冶炼工艺ppt课件
21
钢材产品及其用途
钢材种类：有钢板、型钢、钢管、钢丝等； 生产方法：主要有轧制（分冷轧与热轧）、拉拔、挤压、锻造等方法。 钢板：钢锭或钢坯轧制成钢板。钢板可镀锌、镀锡、镀铅、等表面处理。
中厚板：5mm；中板厚度为3~5mm，一般采用热轧。 薄板：的厚度小于3mm，坯料为热轧中厚板，采用冷轧。 钢带：成卷供应，采用冷轧 。 型钢：采用型材轧机轧制而成。有圆钢、扁钢、六角钢、八角钢、工字钢、槽钢、角钢、T
字钢等。普通型钢主要用于建筑、 桥梁、车辆等，优质型钢主要 用于机械零件、工具等。 钢丝：采用直径为6~9mm的热轧线材（盘条）拉拔而成。退火的低碳钢丝可用于捆扎物体、 也可编织成各种用品；高碳钢丝可制成各种弹簧，或用多根钢丝捻成合股的钢丝绳和钢索， 用于吊索、电线、电缆、固定物体等。 钢管：分无缝管与焊管。 无缝管：管采用斜轧穿孔机将实心钢坯穿孔后，再经冷拔或热轧而制成。无缝钢 管主要用于石油、化工等行业 有缝管：用钢板或钢带卷压成形，然后焊接而成。缝钢管应用广泛，主要用于自 来水管、煤气管等
20
热轧 、冷轧生产工艺:
热轧生产工艺流程 ：板坯由炼钢连铸车间的连铸机出坯辊道直接送到热轧车间板 坯库，直接热装的钢坯送至加热炉的装炉辊道装炉加热，不能直接热装的钢坯由 吊车吊入保温坑，保温后由吊车吊运至上料台架，然后经加热炉装炉辊道装炉加 热，并留有直接轧制的可能。
连铸板坯由连铸车间通过板坯上料辊道或板坯卸料辊道运入板坯库，当板坯到达 入口点前，有关该板坯的技术数据已由连铸车间的计算机系统送到了热轧厂的计 算机系统，并在监视器上显示板坯有关数据，以便工作人员进行无缺陷合格板坯 的核对和接收。另外，通过过跨台车运来的人工检查清理后的板坯也需核对和验 收，并输入计算机。进入板坯库的板坯，由板坯库计算机管理系统根据轧制计划 确定其流向。
钢材产品及其用途
钢材种类：有钢板、型钢、钢管、钢丝等； 生产方法：主要有轧制（分冷轧与热轧）、拉拔、挤压、锻造等方法。 钢板：钢锭或钢坯轧制成钢板。钢板可镀锌、镀锡、镀铅、等表面处理。
中厚板：5mm；中板厚度为3~5mm，一般采用热轧。 薄板：的厚度小于3mm，坯料为热轧中厚板，采用冷轧。 钢带：成卷供应，采用冷轧 。 型钢：采用型材轧机轧制而成。有圆钢、扁钢、六角钢、八角钢、工字钢、槽钢、角钢、T
字钢等。普通型钢主要用于建筑、 桥梁、车辆等，优质型钢主要 用于机械零件、工具等。 钢丝：采用直径为6~9mm的热轧线材（盘条）拉拔而成。退火的低碳钢丝可用于捆扎物体、 也可编织成各种用品；高碳钢丝可制成各种弹簧，或用多根钢丝捻成合股的钢丝绳和钢索， 用于吊索、电线、电缆、固定物体等。 钢管：分无缝管与焊管。 无缝管：管采用斜轧穿孔机将实心钢坯穿孔后，再经冷拔或热轧而制成。无缝钢 管主要用于石油、化工等行业 有缝管：用钢板或钢带卷压成形，然后焊接而成。缝钢管应用广泛，主要用于自 来水管、煤气管等
20
热轧 、冷轧生产工艺:
热轧生产工艺流程 ：板坯由炼钢连铸车间的连铸机出坯辊道直接送到热轧车间板 坯库，直接热装的钢坯送至加热炉的装炉辊道装炉加热，不能直接热装的钢坯由 吊车吊入保温坑，保温后由吊车吊运至上料台架，然后经加热炉装炉辊道装炉加 热，并留有直接轧制的可能。
连铸板坯由连铸车间通过板坯上料辊道或板坯卸料辊道运入板坯库，当板坯到达 入口点前，有关该板坯的技术数据已由连铸车间的计算机系统送到了热轧厂的计 算机系统，并在监视器上显示板坯有关数据，以便工作人员进行无缺陷合格板坯 的核对和接收。另外，通过过跨台车运来的人工检查清理后的板坯也需核对和验 收，并输入计算机。进入板坯库的板坯，由板坯库计算机管理系统根据轧制计划 确定其流向。
炼钢原理与工艺课件
精选课件
18
五、钢中的成分(碳)
❖ 从钢的性质可看出碳也是重要的合金元素， 它可以增加钢的强度和硬度，但对韧性产生
不利影响。
❖ 碳能显著改变钢的液态和凝固性质，在 16000C，[C]≤0.8%时，每增0.1%的碳
◆钢的熔点降低6.50C
◆密度减少4kg/m3
◆黏度降低0.7%
精选课件
19
七、钢的分类
炼钢原理与工艺
精选课件
1
第一章 炼钢学概述
第一节 概述 第二节 炼钢的任务及钢的分类
精选课件
2
第一节 概述
钢与生铁的区别：
首先是碳的含量，理论上一般把碳含量 ＜2.11%称之钢，它的熔点一般在14501500℃，而生铁的熔点一般在11501250℃。
精选课件
3
钢的应用前景
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；
精选课件
20
合金钢是指钢中除含有硅和锰作为合金元素或 脱氧元素外，还含有其他合金元素如铬、镍、钼、 钛、钒、铜、钨、铝、钴、铌、锆和稀土元素等， 有的还含有某些非金属元素如硼、氮等的钢。
根据钢中合金元素含量的多少，又可分为低合金 钢，中合金钢和高合金钢。一般合金元素总含量小 于3%的为普通低合金钢，总含量为3%～5%的为 低合金钢，大于10%的叫高合金钢，总含量介于 5%～10%之间为中合金钢。
❖ 按化学成分分类
按是否加入合金元素可钢分为把碳素钢和合金钢两大类。
碳素钢是指钢中除含有一定量为了脱氧而加入硅（一般 ≤0.40%）和锰（一般≤0.80%）等合金元素外，不含其他 合金元素的钢。
根据碳含量的高低又可分成
低碳钢（[C]≤0.25%）
转炉炼钢的基本任务及原理PPT课件
物； 废钢带入得泥沙和铁锈；氧化物或冷却
剂带入的脉石。 炉渣的组成以各种金属氧化物为主，并
含有少量硫化物和氟化物。 炼钢炉渣的基本体系是CaO-SiO2-FeO。
10
1.3.3 炼钢炉渣的主要性质
碱度(basicity)： R＝1.3～1.5，低碱度渣； R＝1.8～2.0，中碱度渣； R≥2.5， 高碱度渣；
26
2.2.5 碳的变化规律小结
熔池中氧与碳生成｛CO｝气 泡上浮,[%C]×[%O]=m(常 数0.002~0.0025),[C]与[O] 成反比. 冶炼初期，碳的氧化速度较慢 （温低及Si、Mn的氧化）； 进入中期后脱碳速度迅速增大 （硅、锰氧化结束，熔池温度 也已升至1400℃以上）；终 点前20%时间脱碳速度又逐 渐慢（因[C]已较低，碳的扩 散成了限制性环节）。
氧气顶吹转炉炼氧气顶吹转炉炼钢过程钢过程主要是主要是降碳降碳升温升温脱磷脱磷脱硫脱硫以及以及脱脱氧氧和和合金化合金化等高温物理化学反应的过程等高温物理化学反应的过程其工艺其工艺操作则是操作则是控制供氧控制供氧造渣造渣温度温度及及加入合金加入合金材料材料等等以获得所要求的钢液以获得所要求的钢液并浇成合格钢钢锭或并浇成合格钢钢锭或111144转炉中的氧气射流具有以下转炉中的氧气射流具有以下特征特征
（3）（SiO2）和(MnO)：吹炼初期，硅、锰的氧化使之浓 度很快分别达到20%和14%，而后随着所加石灰的熔化逐 渐降低至10%和6%。
12
转炉冶炼的基本原理
物料平衡 热平衡
13
2 转炉冶炼的基本反应
主要阐述转炉吹炼过程中的硅锰氧化、脱 碳、脱硫和脱磷等基本反应及熔体成分的 变化情况，为学习后面的工艺内容作好理 论准备。
复吹转炉由于有底吹搅拌，脱碳反 应开始较早，而且速度增加平稳。
剂带入的脉石。 炉渣的组成以各种金属氧化物为主，并
含有少量硫化物和氟化物。 炼钢炉渣的基本体系是CaO-SiO2-FeO。
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1.3.3 炼钢炉渣的主要性质
碱度(basicity)： R＝1.3～1.5，低碱度渣； R＝1.8～2.0，中碱度渣； R≥2.5， 高碱度渣；
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2.2.5 碳的变化规律小结
熔池中氧与碳生成｛CO｝气 泡上浮,[%C]×[%O]=m(常 数0.002~0.0025),[C]与[O] 成反比. 冶炼初期，碳的氧化速度较慢 （温低及Si、Mn的氧化）； 进入中期后脱碳速度迅速增大 （硅、锰氧化结束，熔池温度 也已升至1400℃以上）；终 点前20%时间脱碳速度又逐 渐慢（因[C]已较低，碳的扩 散成了限制性环节）。
氧气顶吹转炉炼氧气顶吹转炉炼钢过程钢过程主要是主要是降碳降碳升温升温脱磷脱磷脱硫脱硫以及以及脱脱氧氧和和合金化合金化等高温物理化学反应的过程等高温物理化学反应的过程其工艺其工艺操作则是操作则是控制供氧控制供氧造渣造渣温度温度及及加入合金加入合金材料材料等等以获得所要求的钢液以获得所要求的钢液并浇成合格钢钢锭或并浇成合格钢钢锭或111144转炉中的氧气射流具有以下转炉中的氧气射流具有以下特征特征
（3）（SiO2）和(MnO)：吹炼初期，硅、锰的氧化使之浓 度很快分别达到20%和14%，而后随着所加石灰的熔化逐 渐降低至10%和6%。
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转炉冶炼的基本原理
物料平衡 热平衡
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2 转炉冶炼的基本反应
主要阐述转炉吹炼过程中的硅锰氧化、脱 碳、脱硫和脱磷等基本反应及熔体成分的 变化情况，为学习后面的工艺内容作好理 论准备。
复吹转炉由于有底吹搅拌，脱碳反 应开始较早，而且速度增加平稳。
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不同用途的钢对磷的含量有严格要求：
非合金钢中普通质量级钢[P]≤0.045%；
优质级钢
[P]≤0.035%；
特殊质量级钢
[P]≤0.025%；
有的甚至要求
[P]≤0.010%。
有些钢种:炮弹钢，耐腐蚀钢需加P元素。
二、钢中的硫
硫对钢的性能会造成不良影响，钢中硫含量高，会
使钢的热加工性能变坏，即造成钢的“热脆”性。 硫在钢中以FeS的形式存在， FeS的熔点为1193℃，
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 法仍一时成为的主要的炼钢法。
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。
Fe与FeS组成的共晶体的熔点只有985℃。液态Fe与 FeS虽可以无限互溶，但在固熔体中的溶解度很小， 仅为0.015%-0.020%。
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。
但旧中国钢铁工业非常落后，产量很低， 从1890年建设的汉阳钢铁厂至1948年的 半个世纪中，钢产量累计到200万吨， 1949年只有15.8万吨。
新中国成立后，特别是改革开放以来，我国的钢 铁事业得到迅速发展，1980年钢产量达到3712万 吨，1990年达到6500万吨，1996年首次突破1亿 吨大关，成为世界第一产钢大国，2005年产量达到 3.4亿吨，占世界产量的1/3。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
OBM/ Q-BOP
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，降低了消耗和吨钢 成本，更适合供给连铸优质钢水。
LD- Q- BOP
炼 钢 方 法（9）
炼钢原理与工艺
第一章 炼钢学概述
第一节 概述 第二节 炼钢的任务及钢的分类
第一节 概述
钢与生铁的区别：
首先是碳的含量，理论上一般把碳含量＜ 2.11%称之钢，它的熔点一般在1450-1500℃， 而生铁的熔点一般在1150-1250℃。
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。
LD/ BOF/ BOP
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)。
一、钢中的磷
对于绝大多数钢种来说磷是有害元素。钢中磷的 含量高会引起钢的 “冷脆”，即从高温降到0℃ 以下，钢的塑性和冲击韧性降低，并使钢的焊接 性能与冷弯性能变差。
磷是降低钢的表面张力的元素，随着磷含量的增 加，钢液的表面张力降低显著，从而降低了钢的 抗裂性能。
磷是仅次于硫在钢的连铸坯中偏析度高的元素， 而且在铁固熔体中扩散速率很小，因而磷的偏 析很难消除，从而严重影响钢的性能，所以脱 磷是炼钢过程的重要任务之一。磷在钢中是以 [Fe3P]或[Fe2P]形式存在，但通常是以[P]来表 达。炼钢过程的脱磷反应是在金属液与熔渣界 面进行的。
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。
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。
总之，炼钢技术经过200多年的发展， 技术水平、自动化程度得到了很大的 提高，21世纪炼钢技术会面临更大的 挑战，相信会有不断的新技术涌现。
我国很早就掌握了炼铁的冶炼技术，东 汉时就出现了冶炼和锻造技术，南北朝时 期就掌握了灌钢法，曾在世界范围内处于 领先地位。
可以这样讲，我国的钢铁工业对世界产生了 重要影响，我国不仅是产钢大国，而且已经 开始迈入钢铁强国的行列。
第二节 炼钢的任务及钢的分类
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。
钢的应用前景
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。
石油、化工、航天航空、交通运输、 农业、国防等许多重要的领域均需要各 种类型的大量钢材，我们的日常生活更 离不开钢。
总之，钢材仍将是21世纪用途最广 的结构材料和最主要功能材料。