极低磷钢的生产方法的制作流程

冶金学作业（冶金07-3 尤大利）1.炼钢工艺技术发展一、早期冶炼工艺炼铁技术的发展经历了漫长的过程。

人类最早使用的是熟鉄，人们在土坑里将木炭引燃并鼓入空气，在不高的温度下还原铁矿，得到海绵状的熟铁，经锻打可以制造工具。

在世界历史上，中国、印度、埃及是最早用鉄的国家，也是最早掌握冶炼技术的国家，比欧洲要早1900多年。

根据出土历史文物和考古专家的研究，中国殷代时期就有了铁器。

远在2500年以前，中国已采用较大规模的冶铁鼓风炉，发明和掌握了冶铸技术，逐步由青铜时代过渡到铁器时代。

公元前200多年的战国时代，中国已经掌握了生铁脱碳技术，发明了“自然钢”的冶炼法，造出了非常坚韧而锋利的宝剑。

东汉初期，南阳地区已经制造出水力鼓风机，扩大了冶炼生产规模，产量和质量都得到了提高，使炼铁生产向前迈进了一大步。

北宋时期冶鉄技术进一步发展，由皮囊鼓风机改为木风箱鼓风，并广泛以石炭（煤）为炼铁燃料，当时的冶铁规模是空前的。

在大通（山西交城西北）、徐州的利国、兖州的莱芜（山东莱芜南）、扬州的利安（河南安阳附近）设四监，全国设十二冶、十务、三十五场，经营冶铁业。

当时规模最大的冶铁中心——利国监，设有三十六个冶场，工匠约四千人。

元朝初年，意大利人马可波罗到了中国，看到了中国用“黑石”（煤炭）做燃料来冶铁，诧为奇事。

二、底吹空气转炉的发明最早可以熔炼钢水的方法是1740年出现的坩埚法，它是将生铁和废铁装入石墨和黏土制成坩埚，内用火焰加热熔化炉料，之后将熔化的炉料铸成钢锭，但此种方法不能去除钢中的有害杂质。

第一次解决用铁水直接冶炼钢水这一难题的是1856年英国人H.Bessemer发明的底吹酸性空气转炉炼钢法。

将空气吹入铁水，使铁水中锰、硅、碳高速氧化，依靠这些元素放出的热量将液体金属加热到能顺利地进行浇注所需要的温度，从此开创了大规模炼钢的新时代。

由于采用酸性炉衬和酸性渣操作，吹炼过程中不能去除硫、磷，同时为了保证有足够的热量来源要求铁水有较高的含硅量。

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。

生产钢铁所需要的原料一、原材料钢的源头是铁矿砂，即铁元素(Fe)在自然界中的存在形式，纯粹的铁在自然界中是不存在的，铁矿砂主要分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿三种，这些都是铁的氧化物，不同之处在于它们的氧化方式.铁矿砂中的含铁量越高越好，理论上铁矿砂中的最高含铁量在72%左右，含铁量在60%以上称为富铁矿.铁矿砂先在熔炉内还原成铁（铣铁),再送入炼钢炉内脱碳精炼成钢，废钢也可在炼钢炉熔炼再生。

一般钢铁依使用用途制成性质、形状各异的商品，既所谓的钢铁制品。

通常钢铁制品是将铁矿石还原，熔解成铣铁（炼铣），铣铁精炼成钢（炼钢)，钢再轧延、加工后制成各种钢铁制品，广义的钢铁制品包含铸铁、铸钢、锻造钢品及钢材加工的制品.在讨论钢铁的原料之前,我们先要弄清楚，究竟钢和铁有什么不同?是否有不同的成份呢?在日常生活上大家总是把钢和铁联在一起称为“钢铁”,可见钢和铁应该是一种物质才对；事实上，由科学的眼光来看，钢和铁是有少许不同的,它们的主要成份都是铁元素，只是所含的碳元素量不同。

我们通常以碳的含量在2%以上的叫“生铁”,低于这个数值的叫“钢”。

因此，在冶炼钢铁的过程中，含铁的矿石先在鼓风炉（blast furnace)（高炉)中被冶炼成熔融生铁,而后熔融生铁再放到炼钢炉（steel making furnace）中精炼成钢。

生产钢铁所需要的原料分成四大类来分别讨论:第一类讨论的是各种含有铁质的矿石原料;第二类是煤和焦炭;第三类则讨论在冶炼的过程中用来制造熔碴(sl＊g）的熔剂(或称助熔剂flux)，如石灰石等；最后一类是各种辅助原料,如废钢料（scrap）、氧气等.二、铁矿石种类及分布在理论上来说，凡是含有铁元素或铁化合物的矿石都可以叫做铁矿石。

但是，在工业上或者商业上来说，铁矿石不但是要含有铁的成份，而且必须有利用的价值才行。

可是，由于很难绝对性的判定一个矿石是否有利用价值，所以在工业上很难订立一个铁矿石的标准.举例来说，欧洲所产的铁矿品质很差，而且含铁量很低，只是因为他们找不到好的矿石，所以他们就把这种矿石称为铁矿石；而澳洲目前因为品质好含铁量高的矿石存量很多，所以像欧洲所用的那种矿石在澳洲已经认为毫无价值。

轧钢除磷的作用
轧钢除磷是指在热轧钢生产中，利用高压水除磷系统，将钢坯表面的氧化铁皮（也称为磷皮）去除的过程。

轧钢除磷的作用是提高钢坯表面的质量，防止氧化铁皮在轧制过程中被轧辊压入，造成成品表面的凹凸痕迹、脱落、裂纹等缺陷。

轧钢除磷还可以改善钢坯的内部组织和性能，提高钢坯的塑性和延展性，降低钢坯的硬度和脆性，减少轧制过程中的开裂和断裂。

轧钢除磷还可以节约能源和材料，降低生产成本和环境污染。

因为高压水除磷系统可以在常温下进行，不需要加热或添加化学剂，也不会产生酸雾或废水
轧钢除磷的方法主要有四种，分别是爆破法、机械法、变形法和高压水清除法。

下面简要介绍一下这四种方法的特点和优缺点：
爆破法是利用高温高压气体或蒸汽对钢坯表面进行冲击，使氧化铁皮脱落的方法。

这种方法操作简单，效果明显，但是耗能大，噪音大，安全性差，容易造成环境污染。

机械法是利用刮刀、刷子、喷砂等机械装置对钢坯表面进行刮除、刷洗、喷射等物理作用，使氧化铁皮脱落的方法。

这种方法成本低，操作方便，但是效果不稳定，容易损伤钢坯表面，也会产生一定的噪音和粉尘。

变形法是利用轧辊或锤头对钢坯表面进行轧制或锤击，使氧化铁皮与基体材料分离的方法。

这种方法效果好，能够同时改善钢坯的内部组织和性能，但是设备复杂，成本高，操作难度大。

高压水清除法是利用高压水对钢坯表面进行冲洗，利用高压水的冲击力和推铲力，基体材料和氧化皮层冷却收缩率不同而产生的剪切力，水渗入基体材料和氧化皮之间产生的蒸汽爆炸等诸多综合力的作用下，使氧化铁皮迅速脱离基体，并按设定方向冲走氧化铁皮的方法。

这种方法效率高，效果好，不会损伤钢坯表面，也不会产生酸雾或废水等环境污染物质。

冶炼超低碳钢的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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炼钢简介现代钢铁厂工艺流程概述红框内为炼钢厂钢与生铁的区别：铁和钢最根本的区别是含碳量，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，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。

炼钢的定义：用氧化方法去除生铁和废钢中的杂质，加入适量的合金元素，使之成为具有高的强度、韧性或其他特殊性能的钢，这一工艺过程称为“炼钢”。

含碳量≤2.0%的铁碳合金，铁碳相图中2.0%C的意义。

高温：奥氏体，热加工性能好；常温：以珠光体为主。

为什么炼钢：生铁无法广泛应用。

含碳高：高温下无奥氏体；性能不良：硬脆、韧性差、焊接性能差，不能加工；杂质多：S、P、夹杂物含量高。

钢中常见元素：五大元素：C、Mn、S、P、Si（必须要求）。

其他元素：V、Cr、Ni、Ti、Cu等（根据钢种）。

存在原因：①工艺限制：S、P无法完全脱除；②原料残余：废钢残余Cu、Zn；③改善性能：Mn提高强度Al细化晶粒。

元素含量：①国标要求：GB；②企业标准：企业自定；③其它国家标准：SWRCH82B（日本）。

炼钢工艺流程炼钢“全三脱”工艺流程配有4座300t KR脱硫站、2座300t脱磷转炉、3座300t脱碳转炉；脱磷工位和脱碳工位采用“2+3”双高跨布置，便于“半钢”铁水倒运；精炼配有2座300t双工位RH炉、2座300t CAS炉和1座300t LF炉；连铸采用4台双流板坯连铸机。

工艺特点：采用先进的“一罐到底”、“全三脱”技术，钢水100%精炼工艺处理，铸机高拉速，打造高效快节奏的洁净钢生产平台。

“全三脱”工艺流程如图1所示。

转炉炼钢工艺技术把铁水与废钢混合，倒入转炉中然后吹氧，炉温大约上升到1600℃，炉内反应非常剧烈，象火山爆发一样，将碳与主要杂质迅速烧掉（铁水中的锰和硅被氧化，铁水中的碳也被氧化成二氧化碳）。

整个过程仅约30分钟，而且不再添加任何燃料，就可炼一炉钢，甚至可做到“负能炼钢”用这种方法炼钢，质量可以与平炉炼出的钢相媲美，所需时间却只有平炉的1／10，效率很高。

钢材合金元素硫磷控制
钢材中的硫和磷是常见的合金元素，对钢材的性能和质量有重要影响。

下面我将从多个角度来全面回答你关于钢材合金元素硫磷控制的问题。

1. 硫控制：
硫是钢材中的一种杂质元素，对钢材的性能有负面影响。

硫会降低钢材的塑性和韧性，使其易于产生冷脆性，并对焊接性能产生不利影响。

因此，控制钢材中的硫含量是非常重要的。

硫的控制方法包括：
- 选择低硫含量的原材料：在钢铁生产过程中，选择低硫含量的铁矿石和废钢等原材料，以降低硫的含量。

- 炼钢过程中的脱硫：通过在炼钢过程中添加石灰、氧化铁等脱硫剂，将硫与脱硫剂反应生成易挥发的硫化物，从而降低硫含量。

- 控制炉渣中的硫含量：合理控制炉渣中的硫含量，可以减少硫在钢水中的传递。

2. 磷控制：
磷是钢材中常见的合金元素之一，但高磷含量会对钢材的性能产生不利影响。

高磷钢材易于产生冷脆性，并且对焊接性能和塑性有负面影响。

因此，磷的控制也是非常重要的。

磷的控制方法包括：
- 选择低磷含量的原材料：在钢铁生产中选择低磷含量的铁矿石和废钢等原材料，以降低磷的含量。

- 炼钢过程中的磷去除：通过添加磷化渣或者进行磷化渣还原等方法，将磷与
炉渣分离，从而降低钢材中的磷含量。

- 精炼处理：采用精炼方法，如氧气顶吹、真空处理等，可以进一步降低钢材中的磷含量。

总结起来，钢材中的硫和磷是需要进行控制的合金元素。

通过选择低含硫、磷的原材料，采取脱硫、磷去除等措施，在钢铁生产过程中可以有效降低硫和磷的含量，提高钢材的质量和性能。

这样能够确保钢材具备良好的塑性、韧性和焊接性能，满足不同工程和应用的要求。

炼钢常用的脱氧方法-回复炼钢是将生铁或铸铁中的杂质含量降低，使其成为高纯度的钢的过程。

脱氧是炼钢过程中的一项重要措施，其目的是去除炼钢过程中产生的氧化物，以提高钢的质量。

下面将详细介绍炼钢常用的脱氧方法。

1. 炉内脱氧法炉内脱氧法是最常见的脱氧方法之一。

在炼钢炉中加入脱氧剂，通过与钢液中的氧化物反应，达到脱氧的目的。

常见的脱氧剂有铝、硅、钛等。

这些脱氧剂与氧化物反应生成气体，同时会加入钢液中，达到脱氧的效果。

炉内脱氧法具有操作简单、成本低等优势，广泛应用于炼钢生产中。

2. 真空脱氧法真空脱氧法是另一种常用的脱氧方法。

在真空条件下，通过热合金反应、电热反应或加热电弧炉等方式，将脱氧剂引入炉内与钢液反应。

真空脱氧法可以有效降低钢液中的氧含量，提高钢的纯度。

这种方法适用于高纯度钢的生产，如特殊钢、不锈钢等。

真空脱氧法复杂度较高，但可以得到更高纯度的钢产品。

3. 吹氩脱氧法吹氩脱氧法是通过吹氩将炉中的氧气置换为惰性气体，从而达到去除氧化物的目的。

吹氩脱氧法一般用于连铸炼钢过程中。

在钢液连续浇铸时，通过向钢液表面喷吹氩气，可以防止氧气进入钢液中，减少氧化物的生成。

这种方法操作简单、效果显著，常用于优质连铸钢的生产。

4. 磷脱氧法磷脱氧法是炼钢过程中的一种特殊脱氧方法。

在钢液中加入含磷化合物，通过与氧化物反应生成无氧化性的磷化物，达到脱氧的目的。

磷脱氧法可以有效降低炼钢过程中的钢液温度，减少炉渣的生成，提高钢的纯净度。

这种方法适用于高温操作条件下的钢液脱氧。

以上是炼钢常用的脱氧方法的介绍。

脱氧是炼钢过程中的一项关键环节，能够有效降低钢液中的氧含量，提高钢的纯净度。

不同的脱氧方法适用于不同的炼钢场景，选择合适的脱氧方法对于提高钢的质量具有重要意义。

随着炼钢技术的不断发展，脱氧方法也在不断创新，以满足对钢质量要求的不断提高。

热时应分级预热，并采用下限奥氏体化温度，通常为　１２００～１２２５℃，奥氏体化温度应随丝锥尺寸的不同　而作相应的调整。　（２）淬火加热的保温时问系数以６～１２　ｓ／ｍｍ　为宜，不同规格丝锥的加热系数也不同。　（３）淬火冷却速度应尽量大于７℃／ｓ，且以多　次分级冷却为宜。　（４）回火充分是保证丝锥质量的基本条件。　［知识园地］　（５）丝锥采用水淬空冷工艺淬柄是行之有效的　工艺，既能保证硬度，又不开裂。　

参考文献　［１］郭耕三．高速钢及其热处理［Ｍ］．北京：机械工业出版社，　１９８５．　［２］胡庆华，吴立志，耿小云，等．奥氏体化条件对Ｍ２高速钢组织　和性能的影响［Ｊ］．热处理，２０１１，２６（２）：３０．３２．　

关于钢中的磷　磷在固态钢中形成置换固溶体，在纯＾ｙ．Ｆｅ中的最大溶解度为０．５％，在纯　．Ｆｅ中的最大溶解度为　２．８％，钢中碳量增加不会降低磷的溶解度。磷可以改善液态铁水、钢液的流动性，并明显加大固、液两相区，　使钢液在凝固过程中产生严重的一次偏析（偏析于晶粒之间）。磷可以促进晶粒长大，易产生非均质结构　（因磷在仅和　固溶体内的扩散速度缓慢）。一般情况下磷视为有害元素，其对钢材性能的影响有：　１使钢的偏析度增大，降低钢的焊接性。由于磷富集在晶界上，增加焊接熔合区的脆性裂纹，引起开裂。　２易引发氢致裂纹（ＨＩＣ）和应力腐蚀裂纹（ＳＣＣ）。　３降低钢的塑、韧性，低温下尤为显著，即会产生冷脆。在许多钢种常常以磷、硫含量作为质量等级的依　据。　４钢中磷会增加钢的回火脆性、敏感性和引起冷脆。碳钢中磷是相对较弱的脆化元素，但与合金元素一　起共偏聚会加剧高温回火脆性。　５磷对冲击韧度危害很大。有报道磷含量由０．０３％降至０．０１％时，冲击韧度提高１倍以上。　６磷存在于钢中会加剧晶问腐蚀（磷固溶时富集晶界）。　７对钢材的表面质量有不利影响，引发表面裂纹。　８影响高锰钢的耐磨性和寿命。据资料介绍，磷含量从０．０７％～０．１０％降低至０．０２％～０．０４％时，高　锰钢的塑、韧性，耐磨性提高４０％～５０％，同时铸件裂纹大大减少。　９有益作用有提高耐大气腐蚀性（耐候性能）（允许钢中的磷＜０．０４５％～０．０５０％）及一定的固溶强化　（仅次于碳）作用。磷在易切削钢、炮弹钢、高导磁电工钢等有一定的应用。　由于它对钢的表面质量、裂纹、延展性、抗点腐蚀、抗应力腐蚀、焊接性等都有不利影响，特别是在低温条　件下使钢产生冷脆的危害更大。一般普通钢规定磷量４０．０３５％。近来，随着用户对钢的纯净度要求越来越　高，大量的优质钢要求采用低磷钢（磷量≤０．０１５％）；低温用钢管、特殊深冲钢、镀锡板要求采用极低磷钢　（磷量４０．０１０％）；一些航空、原子能、耐腐蚀管线用钢要求采用超低磷钢（磷量４０．００５％）。所以冶炼低磷　钢、极低磷钢、超低磷钢以改善钢材性能仍是钢生产的发展趋势之一。　冶炼超低磷钢基本工艺要求有：铁水“三脱”（脱硅、脱磷及脱硫）预处理（脱硫、脱磷是主要目的，脱硅是　为脱磷服务的），磷的终点含量达到４０．０１０％。再转炉深脱磷（调整炉渣成分、提高炉渣碱度、加强搅拌、增　大渣量）、除渣，ＬＦ、ＲＨ精炼，并采用弱脱氧沸腾出钢工艺以及适当降低出钢温度，避免钢水回磷。　脱磷方法有：（１）氧化脱磷法——在氧化气氛中或在添加氧化剂的条件下进行，金属的磷被氧化为＋５　价，以磷酸盐的形态固定在炉渣中；（２）还原脱磷法（主要适用于不锈钢等）——在惰性气氛或还原气氛中，　金属中磷被还原为．３价，以磷化物的形态进入炉渣或气化跑掉。　・薄鑫涛・　

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7.2 钢铁的化学氧化处理和磷化处理7.2.1、钢的氧化处理钢的氧化处理(又称发蓝或发黑):钢铁在含有氧化剂的溶液中进行处理，使其表面生成一层均匀的蓝黑到黑色膜层的过程。

根据处理温度的高低，钢铁的化学氧化可分为高温化学氧化法和常温化学氧化法。

这两种方法所用处理液成分不同，膜的组成不同，成膜机理也不同。

1.钢铁高温化学氧化(碱性化学氧化)<1>化学反应机理：高温化学氧化是传统的发黑方法，一般是在强碱溶液里添加氧化剂（如硝酸钠和亚硝酸钠），在140ºc左右的温度下处理15～90分钟，生成以F e3O4为主要成分的氧化膜，膜厚一般为0.5～1.5微米，最厚可达2.5微米。

氧化膜具有较好的吸附性。

将氧化膜浸油或做其他后处理，其耐蚀性能可大大提高。

由于氧化膜很薄，对零件尺寸和精度几乎没有影响，因此在精密仪器、光学仪器、武器及机器制造业中得到广泛应用。

其化学反应机理为：3F e＋N a N O2＋5N a O H－－>3N a2F e O2＋H2O＋N H36N a2F e O2＋N a N O2＋5H2O－－>3N a2F e2O4＋7N a O H＋N H3N a2F e O2＋N a2F e2O4＋2H2O－－>F e3O4+4N a O H在钢铁表面附近生成的F e3O4，其在浓碱性溶液中的溶解度极小，很快就从溶液中结晶析出，并在钢铁表面形成晶核，而后晶核逐渐长大形成一层连续致密的黑色氧化膜。

在生成F e3O4的同时，部分铁酸钠可能发生水解而生成氧化铁的水合物N a2F e2O4＋（m＋1）H2O－－>F e2O3·m H2O+2N a O H含水氧化铁在较高温度下失去部分水而形成红色沉淀物附在氧化膜表面，成为红色挂灰，或称“红霜”，这是钢铁氧化过程中常见的故障，应尽量避免。

<2>钢铁高温氧化工艺：钢铁高温氧化工艺见表7－1。

2.钢铁常温化学氧化(酸性化学氧化)<1>钢铁常温发黑机理：钢铁常温化学氧化是80年代以来迅速发展的新技术，与碱性高温氧化工艺相比,这种新工艺具有氧化速度快,膜层抗蚀性好,节能、高效,成本低,操作简单,环境污染小等优点。