纯净钢及二次精炼165页PPT

二、炼钢部分
炼钢用原材料
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。
炼铁
900吨混铁炉
合格铁水 （计量后）
60吨氧气顶底复吹转炉
造渣料
吹氩+喂线
LF炉精炼
6流方坯连铸机
圆坯连铸机
二、炼钢部分
转炉部分包括混铁炉、顶底复吹转炉和炉后喂 丝机三个部分。
混铁炉的主要作用就是储存铁水，通过向混铁 炉里面喷吹煤气加热，对铁水进行保温，混 铁炉是高炉与转炉的一个缓冲器，以免炼钢 或者炼铁出现一些事故而影响对方的生产， 目前唐山建龙有两座混铁炉，公称吨位各600 吨，可以储存铁水一千吨以上。
炼钢部分培训教材（非专业版）
目录
一、炼钢的工艺流程 二、炼钢 三、精炼炉 四、连铸 五、铁包、钢包、中间包 六、炼钢方面的经济技术指标
一、炼钢工艺流程
我们建龙的炼钢工艺流程如下：混铁炉－>顶底复吹转炉 －>炉后喂丝－>精炼炉－>连铸－>热送热轧
一、炼钢工艺流程
合格废钢 （计量后）
碳是转炉炼钢的主要发热元素。也是影响钢材性能的重要元素。
二、转炉部分
冶炼时，用一支水冷喷枪将压力 0．8～1．2兆帕、纯度99．5％以上 的氧气通过炉口喷入炉内。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％一20 ％)熔化和使钢水温度提高到规定值， 杂质氧化物与造渣剂反应生成炉渣 上浮，覆盖在钢水表面。去除炉渣， 即得到钢水。 氧气顶吹转炉主要的优点是生产速度快、效率高，基建投资 少，操作费用低。 转炉炼钢按照发展历史分为側吹氧气转炉、顶吹氧气转炉、 顶底复吹氧气转炉。

外壳为钢板围焊成的圆筒状结构， 内衬为耐火砖。真空室下部有两 根用耐火材料制成的可以插入钢 液的浸渍管，也称升降管，其中 一根为钢液的上升管，另一个根 为钢液的下降管，浸渍管的上半 部外侧钢管结构。真空处理时钢 液沿上升管进入真空室，沿下降 管返回钢包。
ppt课件
RH真空室示意图 16
RH法主要的工艺参数
ppt课件
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RH工艺过程描述
• 对钢水进行该钢种所必须进行的处理，（如脱氢处理，深
脱碳处理，轻处理，深脱氧处理等）。处理过程中真空度 和环流气体流量按各处理模式自动进行变换。
• 处理结束前再次测温取样，确认处理目的是否已达到。 • 合金微调及最终脱氧。 • 测温取样后关闭主真空阀，破真空。 • 钢包下降，座落到钢包台车，同时将环流气体切换成氮气。 • 钢包台车运行到喂丝工（加保温剂）位，按钢种要求喂丝，
于允许的钢液温降Tc和处理过程中钢液的平均降温速度
VT，t= Tc/ VT。
• 循环因数u：指处理过程中循环钢液的当量次数，即通
过真空室的钢液总量与处理容量之比。U=Wt/V，W—循 钢中气体含量与循环因
环流量，t/min;
V—
钢包容量，t；t—脱气处理时间，
数的关系，m’-混合系数，
表1 RH工艺技术的进步
（3）极低碳钢的冶炼技术（2000年~ ）：为了解决极低碳钢 （[Cpp]t课≤件 10×10-6）精炼的技术难题，需要进一步克服钢水的静压力，8 以 提高熔池脱碳速度。
RH的工作原理
钢液真空循环原理类似于 “气泡泵”的作用，如右图所示： 当进行真空脱气处理 时，将真空 室下部的两根浸渍管插入钢液内 100-150mm 的 深 度 后 ， 启 动 真 空 泵将真空室抽成真空，于是真空 室内外形成压差，钢液便从两根 浸渍管中上升到压差相等的高度 （循环高度）。此时钢液并不循 环，为了使钢液循环，从上升管 下部约三分之一处吹入驱动气体， 气体进入上升管的钢液后由于受 热膨胀和压力降低，引起等温膨 胀，在上升管内瞬间产生大量的 气泡核并迅速膨胀，膨胀的气体 驱动钢液上升。

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4.钢包事故
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5.车间对钢包管理的一些具体工作
1）每个月对大包机构做一次详细的排查，检查耐材厂家的机构点检记录是否 齐全，机构部件是否有更换不及时状况，对于出现问题的水口滑等是否及时与 厂家沟通更换。 2）每天去检查钢包的基本状况，包口的钢渣清理是否及时，渣盆的更换是否 及时，包况不好、包龄过大的钢包是否及时下线。 3）定期对钢包的温度进行抽查，烘烤上线的钢包内壁温度是否超过900度， 使用钢包的外壁温度是否低于300度。 4）每天去检查钢包的周转情况，除特殊情况，烤包器不允许有空位，冷却好 的钢包必须及时转出。 5）定期抽查钢包的砌筑情况，砖缝是否过大，钢包尺寸是否满足钢包容积制 度，一些重要部位是否做了加强。 6）不定期检查钢包区域的安全隐患以及综合治理。 7）协助技术科和安全科做一些钢包相关的技术报告和损伤报告。
SPHCS=<0.018% 100%
高硫铁水预处理脱硫，精炼炉造白渣，并防止 回硅
含B钢0.0010- 90% 0.0015范围
B按下限控制，为防止出现B低改钢炉次，对于 明显感觉渣子脱氧不良钢水，适当提高B含量， 防止浇铸过程B低改钢。
软吹时间合格率 100%
节奏紧张时，保工艺
改钢炉次
=<4炉/月
第二炼钢厂精炼车间 2012年总结
二〇一三年一月三日星期四
1
一、生产情况:
产量：
最高640121
最低537347
平均583746
12年，精炼炉产量受转炉影响波动较大，12月份最高640121吨，8月份最低 537347吨。
2
Q235系列比例：
全年Q235系列每月波动较大最高59.11%，最低34.88%，受品 种钢生产安排影响较大。

渣洗脱硫
43
18
58
46
钢包脱硫
54
21
61
44
喷吹脱硫
76
20
74
58
真空室脱硫 72
7
90
27
由于在真空条件下增加从底部向顶部气泡 膨 胀扩大了熔池的搅拌功，熔池的搅拌功(B)比大气 压下熔池搅拌大26~46倍，提高脱硫效率。
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2. 钢中磷
高炉冶炼是不能脱磷的，矿石、焦碳、石 灰中磷几乎全部进入了生铁。铁水中磷含量一 般在0.1~0.2%，炼钢的任务就是通过造渣把[P] 去除到在规定范围内：

带入钢水的[S]为14ppm；石灰中S=0.065%，
带入钢水中的[S]为26ppm。出钢时钢水中[S]
来源是：
废钢+生铁/% 铁水/% 矿石+造渣剂/%
低S石灰(0.035%)
26
37
37
高S石灰(0.065%)
21
32
47
可见，对于转炉冶炼超低硫钢，使用高质量含 硫低的石灰、废钢和造渣剂，防止转炉回硫是非常 重要的。
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d[%S ] dt
Ks
A V
([%S
]t
(%S ) t Ls
)
将上式积分可得到脱硫效率R：
R [%S]开 [%S]终 1 exp[B (1 1/ )]
[% S ]终
11/
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1.4 脱硫操作
（1）铁水脱硫
脱硫方法有鱼雷罐喷吹、铁水罐喷吹和KR法等， 脱硫效果如表所示。由表可知，铁水罐喷吹脱硫可 使入转炉铁水[S]达到10ppm，而鱼雷罐则为 20ppm。可见，防止脱硫渣回硫是非常重要的。

夹杂物“临界尺寸”为5～8μm。当夹杂物小于5μm时，钢材在负荷条件下，
不再发生裂纹扩展，可将此界定为超洁净钢标准之一。
•
近年来，加拿大Mitchell教授和新日铁Fukumoto博士提出“零氧化物夹杂
钢”的概念。
.
7
2 夹杂物的控制
• 加拿大Mitchell教授和新日铁Fukumoto提出了“零夹杂”钢的概念。
•
因此，可能存在的亚微米夹杂物来自两部分，一部分是由原始合金或初炼炉带来的含Al2O3、
SiO2、CaO的夹杂物，另一部分是钢液凝固过程中析出的氧化物、硫化物和氮化物夹杂。
.
8
3 纯净钢的生产
钢液中析出硫化物和氮化物的溶积 度远比析出氧化物的溶积度高,在一 般情况下液相中不可能析出硫化物 和氮化物。
.
4
1 纯净钢的概念
减少钢中的杂质含量，可以显著地改善钢材的延展性、韧性、加工、焊接、抗腐 蚀等性能。 对于钢性能要求不同，纯净度所要求的控制因素也不同。
如：
用于高层建筑、重载桥梁、海洋设施等重要用途钢板目前硫控制在80ppm以下， 将来会降到50ppm以下
对于新一代汽车用超深冲IF钢冷轧钢板，氮要求低于25ppm 轴承钢中总氧量每低1ppm，其寿命可提高10倍，目前轴承钢中总氧量最好水平
• 材料的纯净度是指材料中的夹杂物含量。目前国内外轴承钢生产企业都严格 控制钢中的含氧量，因为钢中的氧基本上是以夹杂物的形式存在的。瑞典SKF 公司和日本山阳特殊钢公司在轴承钢氧含量与疲劳寿命关系方面的大量试验 研究明确表明：当氧含量从非精炼钢的40ppm降到精炼钢的10ppm时，轴承的 疲劳寿命可延长10倍，降到5ppm时可延长30倍，与真空自耗和电渣重熔钢的 疲劳寿命相当。轴承钢的均匀性是指材料的化学成分、内部组织等的均匀程 度。

仅因金属中一些点缺陷迁移
而引起的某些晶内的变化 。
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9
二、回复 退火的应 用➢ 去应力退火 1.目的：降低应力（保持加工硬化效果），防止工件变
形、开裂，提高耐蚀性。 2.例如：经深冲工艺制成的黄铜弹壳 （将工 件加热 到
较低温度250～300℃、保温、缓冷 的工艺 ）。
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② 金属的纯度：
③ 加热速 度和保 温时间 ： ④ 原始晶 粒大小 ：
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案例：铝板弹孔照片，其晶粒大小为 何呈现 如图所 示样貌 ？
22
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四、再结晶晶 粒1.大变形小程度的控制
变形度很 小时， 晶粒度 仍保持 原样；
变形度 称为临 界变形 度，生 产上应 避免在 此范围 内变形 。
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思考：为什么在冷拔钢丝时，如 果总的变形量很大，中间要
穿插几次退火工序，为什
么？退火温度应为多少？
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17
2.再结晶退火：将冷变形的金属 加热到再结晶温度以上，使
处理过程。
其发生再结晶的
① 温度：经常定为最低再结晶 温度以上100—第172页/0共402页℃。
第七章 金属及合金的回复与再结晶
第一节 形变金属与合金在退火过程中的变 化 第二节 回复
第三节 再结晶
第四节 晶粒长大
第五节 金属的热加工
3
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第一节 形变金属与合
金在退火过程中的变
1
化 显微组织的变化
2
力学性能的变化
3
其他性能的变化
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4
一、显微组织的 变 化退火：将金属材料加热到某一规

பைடு நூலகம்
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
炼钢-精炼工艺介绍
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。

(After M. Tani M, Proceedings of 4th第E2u2r页op/共ea4n8C页ontinuous Casting Conference, 2002)
电磁连铸（ EMC ）原理图
(After M. Tani M, Proceedings of 4th European Continuous Casting Conference, 2002)
20
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表面净化（气孔）
Vc=1.2m/min.
Vc=2.0m/min.
气孔指数 气孔指数
(Data of Kimitsu Works)
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电磁感应的原理
电流
线圈中的交流电 时间
电感线圈
感应线圈
如果是液态金属
感应电流
感应磁场
洛伦兹力
流动
洛伦兹力
产生了电磁力驱动的流场
(After K. Wunnenberg, Revue de Metallurgie, 2005)
32
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有害夹杂物的尺寸范围
(After K. Wunnenberg, Revue de Metallurgie, 2005)
33
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有害夹杂物的来源
(After K. Wunnenberg, Revue de Metallurgie, 2005)
4
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内容
1.引言 纯净钢概述
2.纯净钢生产工艺的基础理念 3.纯净钢生产的主要技术和应用这些技术后纯净钢的物
化特性
3.1 降低氧化物夹杂总量 3.2 减少大颗粒夹杂 3.3 降低板坯表面及皮下夹杂物 3.4 控制夹杂物化学成分

平均[C] ppm 23 [C]≤20 ppm [C]≤30ppm % % 35.7 94.8
脱碳时间 罐数 阶段1 20min 154 116
阶段2
23min
19
68.1
100.0
RH温度调整
升温原理： 铝氧反应放热 Al+O2￫Al2O3+热量 温度控制： 估计过程温降，利用铝氧反应升温或用 废钢降温
OK
O5
真空循环过程中的热损失
5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 20 40 60 时间/min 80 100
热损失/mw
返回
钢水循环流场
1.0 m/s
0.15 0.1 0.05 0.25 0.2 0.15 0.05 0.1
0.05
0.05
k, m /s
2
2
Qgas = 75 Nm /h Ps = 1 mbar
1865年最早提出真空冶 炼技术 1956~1959年确立RH法 ---Ruhrstahl&Heraeus 1978年确立RHO法， 并申请了美国专利(如 左图)
RH真空精炼原理
通过真空泵降低真空室内钢水表面气体 压力，使钢水在真空室外大气压力的作 用下进入真空室 一个插入管吹入氩气，在氩气的带动下 使钢水在钢水罐与真空室内循环流动 钢水在经过真空室时，由于表面气体压 力低，钢水中的气体排出
Element Spect. Type Inten. Corrn Std. Corrn Element % Sigma % Atomic % O-K Al-K Fe-K Total ED ED ED 1.168 0.793 0.875 0.73 0.97 1.00 33.82 40.61 25.56 100 0.18 0.16 0.18 51.85 36.92 11.23 100

Nitrogen may be used ➢ to pressurise lock-hoppers to prevent escape of furnace gas during charging ➢ to cool gearboxes associated with the charge distribution system Indicative figures expressed on a per ton of hot metal basis are:
✓ Inerting of coal systems 10Nm3/t ✓ Pnuematic transport of coal 1Nm3/t ✓ Other blast furnace uses 0.01 Nm3/t
炼钢
二 炼钢： 生铁 → 钢
空分设备主(1要)是需为要冶做炼工到艺：过程提①供降工业：气降体低。 含碳量
Stainless Steel Indicative figures
expressed
on
a
pe②r to除n o：f ho除t m去eta硫l ba、sis磷are等: 杂质
炼铁需要什么样的条件？
③调：调节合金元素的含量
空分设备（主2要)是基为本冶反炼工应艺原过理程提：供工业气体。
Coal Injection
（2）设备：高炉
（3）原料：铁矿石，焦炭，石灰石，空气（氧）
（4）炼铁的主要反应过程：
①产生还原剂： C+O2=CO2 CO2+C=2CO （空气，焦炭）
②还原铁矿石：
高温
Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2
（铁矿石）
③造渣（除脉石）：
高温
CaCO3===CO2+CaO