第二章 转炉炼钢设备与工艺.docx

第二章 转炉炼钢设备与工艺一、炼钢原理根据所炼钢种的要求把生铁中的含碳量去除到规定范围，并使其它元素的含量减少或增加到规定范围的过程。简单地说，是对生铁降碳、去硫、磷、调硅、锰含量的过程。这一过程基本上是一个氧化过程，是用不同来源的氧(如空气中的氧、纯氧气、铁矿石中的氧)来氧化铁水中的碳、硅、 锰等元素。反应生成的一氧化碳很容易从铁水排至炉气中 而被除掉。生成的二氧化硅、氧化锰、氧化亚铁互相作用成为炉渣浮在钢水面上。化学反应主要有： 2FeO+Si ——2Fe+SiO2FeO+Mn—— Fe+MnO 生铁中硫、磷这两种元素在一般情况下对钢是有害的，在炼钢过程中必须尽可能除去。在炼钢炉中加入石灰(CaO)，可以去除硫、磷： 2P+5FeO+3CaO—— 5Fe+Ca2(PO4)2(入渣) 5、在使碳等元素降到规定范围后，钢水中仍含有大量的氧，是有害的杂质，使钢塑性变坏，轧制时易产生裂纹。故炼钢的最后阶段必须加入脱氧剂(例如锰铁、硅铁和铝等)，以除去钢液中多余的氧： Mn＋FeO ——MnO＋Fe Si＋2FeO—— SiO2＋2FeAl＋3FeO ——Al2O3＋3Fe 同时调整好钢液的成分和温度，达到要求可出钢，把钢水铸成连铸坯或钢锭。 炼钢方法1、炼钢的方法主要有转炉、电炉和平炉三种。 （1）平炉炼钢的主要特点是可搭用较多的废钢(可搭用钢铁料的20—50％的废钢)，原料适应性强，所用的原料有废钢、废铁、铁矿石和溶剂（石灰石和生石灰）。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。但冶炼时间长，已被淘汰。 （2）转炉炼钢广泛采用氧气顶吹转炉或顶底复吹转炉，生产速度快(1座300吨的转炉吹炼时间不到20分钟，包括辅助时间不超过1小时，而300吨平炉炼1炉钢要7个小时)，品种多、质量好，可炼普通钢，也可炼合金钢。 （3）电炉炼钢是用电能作热源进行冶炼。原料可以是废钢、也可以是海绵铁，现代电弧炉甚至可以用大量铁水。主要用于冶炼特殊合金钢。2、转炉炉型（1）转炉炉型：指用耐火材料砌成的炉衬内形。转炉的炉型是否合理直接影响着工艺操作、炉衬寿命、钢的产量与质量以及转炉的生产率. 合理炉型的要求： A、要满足炼钢的物理化学反应和流体力学的要求，使熔池有强烈而均匀的搅拌 B、符合炉衬被侵蚀的形状以利干提高炉龄； C、减轻喷溅和炉口结渣，改善劳动条件； D、炉壳易于制造炉衬的砌筑和维修方便。 炉型类型：按金属熔池形状的不同，转炉炉型可分为筒球型、锥球型和截锥型三种。 A 筒球型: 熔池形状由一个球缺体和一个圆筒体组成。它的优点是炉型形状简单，砌筑方便炉壳制造容易。熔池内型比较接近金属液循环流动的轨迹，在熔池直径足够大时，能保证在较大的供氧强度下吹炼而喷溅最小，也能保证有足够的熔池深度，使炉衬有较高的寿命。大型转炉多采用这种炉型 B 锥球型: 熔池由一个锥台体和一个球缺体组成。这种炉型与同容量的筒球型转炉相比若熔池深度相同则熔池面积比筒球型大，有利于冶金反应的进行，同时，随着炉衬的侵蚀熔池变化较小，对炼钢操作有利。欧洲生铁含磷相对偏高的国家采用此种炉型的较多。我国20 ~80t 的转炉多采用锥球型。对筒球型与锥球型的适用性，看法尚不一致。有人认为锥球型适用于大转炉（奥地利），有人却认为适用于小转炉（前苏联）。但世界上已有的大型转炉多采用筒球型。 C 截锥型: 截锥型熔池为上大下小的圆锥台。其特点是构造简单且平底熔池便于修砌这种炉型基本上能满足炼钢反应的要求适用于小型转炉。我国30t 以下的转炉多用这种炉型。国外转炉容量普遍较大故极少采用此种形式。此外，有些国家（如法国、比利时、卢森堡等）的转炉，为了吹炼高磷铁水，在吹炼过程中用氧气向炉内喷入石灰粉。为此他们采用了所谓大炉膛炉型，这种炉型的特点是：炉膛内壁倾斜，上大下小，炉帽的倾角较小（约50 °）。因为炉膛上部的反应空间增大，故适应吹炼高磷铁水时渣量大和泡沫化严重的特点。这种炉型的砌砖工艺比较复杂，炉衬寿命也比其他炉型低，故一般很少采用。 （2）转炉的公称容量转炉的公称容量又称公称吨位，是炉型设计、计算的重要依据，但其含义目前尚未统一，有以下三种表示方法：①用转炉的平均铁水装入量表示公称容量；②用转炉的平均出钢量表示公称容量；③用转炉年平均炉产良坯（锭）量表示公称容量由于出钢量介于装人量和良坯（锭）量之间，其数量不受装料中铁水比例的限制，也不受浇铸方法的影响，所以大多数采用炉役平均出钢量作为转炉的公称容量。根据出钢量可以计算出装入量和良坯〔锭）量 出钢量＝装人量/金属消耗系数 装人量＝出钢量*金属消耗系数 金属消耗系数：指吹炼1t 钢所消耗的金属料数量。视铁水含硅、含磷量的高或低，波动于1.1 一1.2 之间（3）炉容比转炉的炉容比是转炉的有效容积与公称