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鋼鐵是怎樣煉成的?走進(jìn)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝

 茶香飄萬里 2016-12-11

轉(zhuǎn)爐冶煉的任務(wù)和目的

轉(zhuǎn)爐廠主要的生產(chǎn)任務(wù)是將高爐冶煉出來的生鐵進(jìn)一步冶煉成合格的鋼水,并將之澆鑄成合格鑄坯送往各軋鋼廠進(jìn)行軋制。

轉(zhuǎn)爐冶煉目的:將生鐵里的碳及其它雜質(zhì)(如:硅、錳)等氧化,產(chǎn)出比鐵的物理、化學(xué)性能與力學(xué)性能更好的鋼。

現(xiàn)代化轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)流程


一、轉(zhuǎn)爐冶煉生產(chǎn)

1. 鐵水預(yù)處理

鐵水在進(jìn)入轉(zhuǎn)爐前,為去除鐵水中有害元素S、P等,或回收某些稀有元素鈮、釩等的處理過程稱為鐵水預(yù)處理。


1)噴吹法(鐵水罐頂噴顆粒鎂)

使用惰性氣體氮?dú)鈱㈩w粒鎂吹入鐵水中,同時(shí)也攪動(dòng)了鐵水,可以在混鐵車或鐵水包內(nèi)處理,見下圖。

2KR法(機(jī)械攪拌法)

將十字形葉輪攪拌頭(見圖1)沉入鐵水內(nèi)部旋轉(zhuǎn),在鐵水中央部位形成錐形漩渦,使脫硫劑與鐵水充分混合、作用,(見圖2)。

圖1

圖2


2. 煉鋼

★轉(zhuǎn)爐煉鋼用原材料

【金屬料】

(1)鐵水: 轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要金屬料,在轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中鐵水的用量一般占金屬料裝入量的70~100%。

(2) 廢鋼:在轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中廢鋼的用量一般占金屬料裝入量的0~30%。

(3)鐵合金:用于脫氧用的鐵合金稱為脫氧劑,常用的脫氧劑有錳鐵、硅鐵、鋁、硅錳、硅鈣、硅錳鋁等。用于調(diào)整鋼液成分的鐵合金稱為合金料,常用的合金料有錳鐵、硅鐵、釩鐵、鈦鐵、鉻鐵等。


【非金屬料】

1. 造渣材料

(1)石灰:石灰是轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的基本造渣材料,通過向爐內(nèi)加入石灰造渣,可以脫磷脫硫,保護(hù)爐襯,此外還可充當(dāng)冷卻劑。

(2)螢石:螢石在轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的主要作用是充當(dāng)助熔劑。

(3)白云石:在轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中加入白云石可以代替部分石灰,減少石灰用量,還可以促進(jìn)前期渣早化,稠化終渣,延長爐襯壽命。

2. 氧化劑:轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)使用的氧化劑主要是氧氣,此外鐵礦石和氧化鐵皮也可以充當(dāng)氧化劑。

3. 冷卻劑:轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)使用的冷卻劑有廢鋼、鐵礦石、氧化鐵皮、石灰、白云石等等

4. 增碳劑:轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)時(shí)增碳劑用來增加鋼中碳含量,如碳粉、碳線。


★氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐主要設(shè)備

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的設(shè)備包括爐子本體、傾動(dòng)設(shè)備和供氧設(shè)備,如圖3所示。

(圖3)

1.爐體:爐體的最外層是爐殼,其作用是承受耐火材料、鋼液、爐渣的全部重量,并保持爐子的固定形狀,由普通鍋爐鋼板或合金鋼板焊接而成。爐殼內(nèi)砌筑一定厚度的堿性耐火材料。

2.傾動(dòng)設(shè)備:由電動(dòng)機(jī)制動(dòng)裝置、減速裝置和支座軸承等組成。傾動(dòng)設(shè)備的作用是傾動(dòng)爐體,以滿足兌鐵水、加廢鋼、取樣、出鋼和倒渣等工藝操作的要求,保證爐體正反轉(zhuǎn)360°。

3.供氧設(shè)備:供氧設(shè)備有氧槍及供氧系統(tǒng)。氧槍(又稱噴槍或噴氧管)擔(dān)負(fù)著向熔池內(nèi)吹氧的任務(wù)。


★吹煉

【氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法】是通過自爐口垂直伸入爐內(nèi)的水冷氧槍,從頂部直接向熔池內(nèi)吹入高壓氧氣,將鐵水中的碳、硅、錳、磷等元素氧化去除,并利用鐵水的物理熱和元素氧化放出的化學(xué)熱獲得熔煉所需的高溫,是無需外部熱源的一種煉鋼方法。

【頂?shù)讖?fù)合吹煉】就是在頂吹的同時(shí)從底部吹入適量的氣體,以增加金屬熔池和爐渣的攪拌并控制熔池內(nèi)氣相中CO的分壓,因而克服了頂吹氧氣流攪拌能力不足的弱點(diǎn),使?fàn)t內(nèi)反應(yīng)接近平衡,鐵損失減少,同時(shí)又保留了頂吹法容易控制造渣過程的優(yōu)點(diǎn)。


★爐外精煉

爐外精煉就是把一般煉鋼爐內(nèi)要完成的部分任務(wù),移到鋼包或其他專用容器中進(jìn)行。這樣就把傳統(tǒng)的煉鋼工藝分成初煉和精煉兩個(gè)步驟。因此,爐外精煉也稱為二次煉鋼。通過爐外精煉,可以在真空、惰性氣氛或可控氣氛的條件下對(duì)鋼水進(jìn)行深脫碳、脫硫、脫氧、除氣、調(diào)整成分(微合金化)和調(diào)整溫度并使其均勻化,去除夾雜物,改變夾雜物形態(tài)和組成等。


常用方法:

【鋼包吹氬】通過鋼包底部的透氣磚向鋼液吹入一定數(shù)量與壓力的氬氣,來排除鋼液中的有害氣體及非金屬夾雜物,同時(shí)起到均勻鋼液溫度、成分,改善鋼液流動(dòng)性的作用。


【RH法(真空循環(huán)脫氣法)】RH法處理鋼液時(shí),先將真空室下端的上升管及下降管插入鋼包的鋼液中,通過抽真空使鋼液在真空室內(nèi)上升到壓差高度(圖4)。(圖4)

這時(shí),向上升管吹入氬氣,則上升管中的鋼液由于含有氬氣泡而密度減小繼續(xù)上升。與此同時(shí),真空室內(nèi)液面升高,下降管內(nèi)的鋼液由于密度相對(duì)較大,因此下降流回鋼包內(nèi)。這樣通過連續(xù)反復(fù)地進(jìn)行循環(huán),鋼液不斷進(jìn)入真空室,在真空條件下進(jìn)行充分的脫氣。真空處理還可以根據(jù)鋼種需要添加各種合金。


【LF法(埋弧加熱吹氬鋼包精煉法)】

LF法使用石墨電極加熱,操作時(shí),電弧埋在鋼液面上的熔渣層中,使用合成造渣料造渣,在鋼包底部進(jìn)行吹氬攪拌,并同時(shí)在保持鋼包內(nèi)強(qiáng)還原氣氛的條件下精煉(圖5)。

(圖5)


二、連鑄工藝

煉鋼的最終產(chǎn)品是合格鋼錠或鑄坯。鋼的澆注,就是將煉好的鋼液澆注到鋼錠模內(nèi)或連鑄機(jī)的結(jié)晶器中,使之凝固成鋼錠或鑄坯。鋼錠或鑄坯質(zhì)量的好壞,不僅取決于冶煉過程,也取決于澆注過程。澆注的任務(wù),就是把鋼液澆注成表面良好,內(nèi)部純凈,均勻致密的固體鋼錠或鑄坯。澆注最常用的方法是連鑄法。


1. 連鑄主要設(shè)備

弧形連鑄機(jī)主要設(shè)備示意圖    


2. 連鑄生產(chǎn)過程

 

3. 方坯



柳鋼報(bào)、國際金屬在線

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