炼钢高级原料工考前培训 《炼钢工艺基础》教案。
教学内容简介:第一讲:转炉炼钢原料 8课时。
第二讲:转炉炼钢工艺 8课时。
第三讲:有害元素对钢的性能影响 4课时。
第四讲:合金元素在钢中的作用 4课时。
第五讲:炉外精炼简介4课时。
编写时间:2023年3月。
上课时间:2023年3月至7月。
编写人:谢迎芝。
基本课题:第一讲转炉炼钢用原材料。
教学目的:让学员了解和掌握钢铁的区别,转炉炼钢的基本任务,转炉炼钢用原材料及其要求。
授课内容:第一讲转炉炼钢用原材料。
一、 钢和铁的区别。
1、 成分不同铁的含碳量及杂质均比钢的高。
2、 性能不同钢的机械性能,工艺性能比铁好,但铁的铸造性能优于钢。
3、 生产工艺原理不同炼铁是还原过程炼钢是氧化过程。
二、 转炉炼钢的基本任务:
1、 氧化脱碳。
2、 造渣脱硫、磷。
3、 脱氧合金化。
4、 去除有害气体和夹杂。
5、 提高温度。
6、 调整成分。
三、 转炉炼钢用原料。
一)主原料(铁水、废钢,生铁块)
1、转炉炼钢对铁水的要求(铁水一般占转炉装入量的70%~100%)
1) 铁水的温度t应大于1240℃,而且还要相对稳定(铁水物理热约占转炉热收入的40%)
2) 铁水的化学成分:
a、 硅(si)ω[si]=0.40%~0.80%
[si]↑→热源↑ 废钢比↑(每增加0.1%,废钢比可提高1.3%)
[si]↑→渣料消耗↑渣量↑(每增加0.1%,每吨铁水就需多加6㎏左右的石灰)
[si]↑→加剧对炉衬的冲蚀。
[si]↑→成渣速度↓
[si]↑→吹损↑
b、锰(mn)ω[mn]<0.80%
[mn]↑→石灰溶解速度↑成渣速度↑助溶剂的用量↓炉衬侵蚀↓
c、磷(p) ωp] <0.30%
[p] ↓降低转炉负荷。
铁水予处理脱硅、磷、硫在大型钢铁企业里均配备在入转炉前
少数钢种除外(高磷薄板钢、易切削钢、炮弹钢)
d、硫 ω[s]=0.08~0.30%(本单位ω[s]≤0.05%)
3)铁水带渣量低于0.40~0.50%
2、对废钢的要求。
1)不同性质的废钢应分类存放,以避免贵重合金元素损失或造成熔炼废品;
2)废钢入炉前应仔细检查,严防混入封闭器皿、**物和毒品;严防混入易残留于钢水中的某些元素如锌、铅等有色金属;
3)废钢应清洁干净,尽量避免带入泥土沙石、耐火材料和炉渣等杂质;
4)废钢应具有合适的外形尺寸和单重。
3、对生铁的要求:
[p] ≤0.10% ωsi] <1.25% ωs] ≤0.05%
炼钢用生铁技术条件。
二)辅原料(造渣剂、冷却剂和脱氧剂)
1、 对石灰(造渣剂主要成分是cao)的要求。
a、 有效cao含量高。
b、 硫含量低。
c、 残余co2少:石灰中残余co2量反映了石灰在煅烧中的生过烧情况。
d、 活性度高:(指石灰同其它物质发生反应的能力,用石灰的溶解速度来表示)
附:石灰在高温炉渣中的溶解能力称为热活性,目前无法测定。
石灰的水活性:石灰与水化合生成ca(oh)2,在化合反应时要放出热量和形成碱性溶液,测量此反应的放热量和中和其溶液所消耗的盐酸量。
e、块度10~50mm
2、 对萤石(造渣剂助溶剂主要成分是caf)的要求。
a、 用量。
b、 化学成分 **炉炼钢用 )ωcaf)≥85%,ωsio2)≤5.0%,(s)≤0.10%,ωp] ≤0.06%
c、块度在5~50mm 干燥,清洁。
3、 对生白云石(造渣剂溅渣护炉的调渣剂主要成分是camg(co3)2 轻烧白云石主要成分为cao和mgo)的要求。
白云石等级及其化学成分。
注意:由于生白云石在炉内分解吸热,所以用轻烧白云石效果最为理想。
焙烧石灰时配加一定数量的生白云石,用这种石灰造渣效果良好。
对生白云石的要求:
(mgo)>20% ωcao)≥29% ωsio2)≤2.0%
烧碱≤47% 块度5~30mm
对轻烧白云石的要求:
(mgo)≥35% ωcao)≥50% ωsio2)≤3.0%
烧碱≤10% 块度5~40mm
4、菱镁矿(耐火材料溅渣护炉的调渣剂主要成分是mgco3)
对菱镁矿的要求:
(mgo)≥45% ωcao)<1.5% ωsio2)≤1.5%
烧碱≤50% 块度5~30mm
5、合成造渣剂是用石灰加入适量的氧化铁皮、萤石、氧化锰或其它氧化物等熔剂,在低温下预制成型。
合成渣的熔点低,碱度高,成分均匀,粒度小,在高温下易碎裂,成渣速度快,因而减轻了转炉造渣的负担。高碱度球团矿也可以做合成渣使用,它的成分稳定,造渣效果良好。
6、对锰矿石(造渣剂有助于化渣、保护炉衬)的要求。
a、ω(s)<0.20% ωmn)≥18% ωp)<0.20%
b、粒度在20~80mm
7、对石英砂(造渣剂调整碱性炉渣流动性对于半钢冶炼有利于成渣,调整炉渣碱度以去除硫、磷)
使用前要求烘烤干燥,水分应小于3%
8、废钢(冷却剂)冶炼过程调节不便略。
9、生铁块(冷却剂)冶炼过程调节不便略。
10、对铁矿石(冷却剂氧化剂主要成分fe2o3 和fe3o4) 的要求。
a、用量。b、成分(最佳)ω(tfe)≥56%,ωsio2)≤10%,ωs)≤0.20%
c、块度在10~50mm 干燥,清洁。
11、对氧化铁皮(冷却剂助溶剂)的要求。
a、ω(tfe)>70% 其它杂质均低于3.0%
b、使用前烘烤干燥,去除油污。
c、粒度应不大于10mm
12、其它冷却剂包括生白云石,石灰石(当废钢与铁矿石**不足时,可用少量的石灰石和生白云石作为补充冷却剂) 略。
三)铁合金。
1、对铁合金(脱氧剂,合金料)的要求。
a、 使用块状铁合金时,块度应合适,控制在10~40mm为宜,这有利于保证钢的成分均匀减少烧损。
b、 在保证钢的质量的前提条件下,选用适当牌号铁合金,以降低钢的成本。
c、 铁合金使用前要经过烘烤(特别是对含氢量要求严格的钢),以减少带入钢中的气体。
d、 铁合金成分应符合技术标准规定,以避免炼钢操作失误(如硅铁中的含铝、钙量,沸腾钢脱氧用的含硅量,都直接影响钢的脱氧程度)
转炉常用的合金有fe-mn、fe-si、mn-si合金、ca-si合金、铝、fe-al、钙系复合脱氧剂等。
2、铁合金的密度。
1)锰铁ρ=7.0g/cm3 表面颜色很深近乎黑褐色,并呈现出犹如水面油花样的彩虹色,断面呈灰白色,并有缺口。
2) 硅铁ρ=3.5g/cm3表面为青灰色。
3) 铝铁ρ=4.9g/cm3
4) 铝 ρ=2.8g/cm3
5) 硅钙合金ρ=2.55g/cm3
6) 硅锰合金 ρ=6.3g/cm3
四)其它材料:
1、增碳剂。
常用的增碳剂主要有沥青焦粉、电极粉、焦炭粉、生铁等。
要求:c≥96% 挥发分≤1.0% ωs≤0.5% 水分≤0.5%
散料粒度在1~5mm 块状料在3~40mm
选用:增碳量小的可选用含碳铁合金来调整,如尚不足可用生铁来补充;
增碳量大的可选用沥青焦、电极粉、焦炭粉等来增碳。
附:转炉炼钢用焦炭烘烤炉衬对焦炭的要求:
固定碳含量大于80%,发热值高,灰分和有害杂质含量低(水分应小于2%,ωs≤0.7%),块度应为10~40mm
2、常用气体。
各种气体的标识:输气管涂色标识。
1) 蒸汽。
产生:气化冷却烟道、活动烟罩里产生。
要求:压力一般在0.6mpa以上。
2) 氧气。
作用:炼钢氧化剂。
要求:纯度在99.6%以上;氮含量及水分低;压力稳定在0.6~1.4mpa
3) 氮气。
作用及要求:
a、 封闭其它气体,以防外溢;压力不小于0.1mpa,纯度不小于98% 干燥,无油。
b、 溅渣护炉;压力在0.7~1.0mpa 纯度不小于99.95%,常温下干燥,无油。
4) 煤气。
产生:炼钢的副产品(二次能源)
作用:用于均热炉加热铸坯,烘烤钢包、中间包、水口和铁合金。
要求:注意安全(防毒防暴)
5) 氩气。
作用:钢包吹氩(搅拌使夹杂物充分上浮,均匀成分和温度,防止二次氧化),复吹转炉底吹气体。
要求:压力稳定,供气量满足吹氩和复吹的要求,纯度大于99.95% 常温下干燥无油。
4、 脱硫剂。
1) 电石cac2
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