钢铁生产概论--炼钢部分)

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1、炼钢生产概论第一讲概述铁与钢性能的比较铁与钢的定义转炉炼钢法的发展经过课程介绍：　　通过本课程培训使学员系统了解和掌握炼钢的基本任务,炼钢的基本原理,转炉炼钢、炉外精炼及铸锭等。整个课程分为五讲。 第一讲概述铁与钢性能的比较生铁硬而脆，耐磨性好，熔点低利于铸造，但强度低，一般不能进行压力加工，焊接性能差;钢的性能优于生铁，强度高，塑性、韧性和焊接性能好，可轧制、锻造等各种机械加工；若加入不同的合金元素，可以得到各种特殊性能；此外用热处理方法改变同一成分钢的性能。 铁与钢的定义所谓生铁是指含碳量在2.1

2、1％～6.69％之间，并含有一定量的Si、Mn、S、P等元素组成的铁碳合金；钢是指含碳量在0.02％～2.11％之间，并含有一定量的Si、Mn和少量的S、P等元素组成的铁碳合金。因此生铁与钢的性能不同的根本原因是它们的成分不同，其中特别是碳元素的含量不同。炼钢就是创造一定的有利条件，利用氧化剂如氧气等与铁水中的碳、硅、锰、磷、硫等元素进行直接或间接的氧化以及造渣反应而使其转化为炉渣被除去。因此从化学角度看，炼钢主要是氧化过程。炼钢的基本任务炼钢的基本任务是：脱碳、脱氧、去硫、去磷、去气、去除非金属夹杂

3、物、升温与合金化。现代炼钢方法1)、转炉炼钢法（1856年英国人贝塞麦发明）2)、平炉炼钢法（1864年法国马丁父子发明）3)、电炉炼钢法（二十世纪初出现）转炉炼钢法的发展经过1）、底吹空气酸性转炉炼钢1856年英国人贝塞麦发明；要求铁水有较高的含硅量和较低的P、S等;2）、底吹空气碱性转炉炼钢1878年托马斯在贝塞麦炼钢法基础上创建的，对铁水的P、S等要求不高;3）、氧气顶吹碱性转炉炼钢随着制氧技术的发展，在1952年出现氧气顶吹碱性转炉炼钢，克服了转炉钢质量差，原料限制严的两大缺点。目前世界上除氧

4、气顶吹碱性转炉炼钢外，又发展了底吹氧气转炉炼钢和复合吹炼转炉炼钢法。平炉炼钢法的缺点1）平炉要用燃料;2）炉体庞大;3）设备复杂;4）基建投资大;5）炉子热效率低;6）熔炼时间长;7）劳动生产率不高等。 本讲小结：1、钢与生铁的区别；2、钢与铁的定义；3、炼钢的定义及其基本任务；4、现代炼钢方法；5、平炉炼钢的缺点。 第二讲炼刚的基本原理炼钢炉渣的主要作用炉渣粘度的定义及影响因素硅元素的氧化方式及特点沉淀脱氧定义及特点实际生产中减少钢中气体的方法第二讲炼刚的基本原理炼钢炉渣的主要作用1)通过调整炉渣成

5、分、性能及数量，控制金属液中各元素的氧化和还原过程，脱除金属液中的硫、磷、氧的等有害元素;2)吸收从金属液中上浮的各种反应产物和非金属夹杂物;3)覆盖金属熔池，减少散热和防止从炉气中吸收氢、氮等有害气体;4)使铁和合金元素的烧损尽可能地减少;5)其它作用，如浇铸过程中使用的保护渣，防止钢液二次氧化，改善铸坯或钢锭的质量。炼钢炉渣的来源1)金属料中元素的氧化反应物和硫化物；2)为了使炉渣具有所需要的性质，向炉内加入的各种造渣材料，造渣材料是炉渣的主要来源；3)被侵蚀、剥落下来的炉衬材料；4)废钢和冷却剂

6、带入的泥沙、脉石和铁锈等。炼钢炉渣的主要性质1)炉渣碱度2)炉渣的氧化能力3)炉渣的粘度炉渣粘度的定义及影响因素炉渣的粘度代表熔渣内部相对运动时各层之间的内摩擦力。粘度与流动性成反比关系。影响因素：炉渣的粘度主要受温度及其成分和均匀性影响。通常提高温度可以降低炉渣的粘度改善其流动性，但随着温度的升高，碱度渣的粘度降低比酸性渣的大；在同一温度下，酸性渣的粘度比碱性渣的高，在碱性渣中，CaO含量超过一定值后，随着CaO含量的增加，炉渣粘度增加；此外多相不均匀性熔渣的粘度将远高于组成相同的均匀单相的熔渣的粘

7、度。炉渣的氧化能力定义、影响因素及表示方法炉渣的氧化能力是指它与之接触的金属液中传递氧的能力。炉渣的氧化能力取决于其组成和温度。生产中常用渣中的氧化铁的含量来表示氧化能力的强弱。元素的氧化顺序衡量依据元素氧化顺序一般用该元素氧化物的分解压的高低来衡量。若该元素的分解压低，则表明该氧化物稳定，对应元素易被氧化；反之亦然。铁元素的氧化方式及作用1、直接氧化　　　　2、间接氧化　　　　[O]+[Fe]=(FeO)作用：炼钢过程中杂质元素的氧化一般通过(FeO)进行的间接氧化反应来实现。硅元素的氧化方式及特点

8、特点：在碱性渣中，冶炼初期硅几乎全部被氧化，而不会再被还原。锰元素的氧化方式及特点锰的氧化反应有三种方式：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;2）由于锰的氧化反应是放热反应，而且生产的MnO为弱碱性氧化物，在碱性渣中呈自由状态存在，在冶炼后期熔池温度升高部分被还原会出现回锰现象。炼钢过程碳元素的氧化方式和作用氧化方式：1）使钢水的含碳量降到所炼钢种规格范围内；2）脱碳反应产物-CO从熔池中排出，使熔池受到搅动，加快熔池内的