冶金工业行业炼钢培训教材

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1、炼钢生产炼钢生产目前一般情况下，炼钢厂主要设备是转炉和连目前一般情况下，炼钢厂主要设备是转炉和连铸，也有炼钢厂使用电炉和连铸；铸，也有炼钢厂使用电炉和连铸；我们唐山建龙的炼钢工艺流程如下：我们唐山建龙的炼钢工艺流程如下：铁水预处理铁水预处理混铁炉混铁炉顶底复吹转炉顶底复吹转炉炉后喂炉后喂丝丝精炼炉精炼炉连铸连铸热送热轧热送热轧工艺流程图工艺流程图合 格 废 钢（计量后）高炉铁水600吨混铁炉50吨氧气顶吹转炉LF炉精炼吹氩+喂线5流方坯连铸机双流板坯连铸机合格铁水（计量后）造渣料（一）转炉炼钢（一）转炉炼钢 1 1、定义：所谓转炉炼钢法就是使用鸭梨型的转炉、定义：所谓转炉炼钢法就是使用鸭梨型的

2、转炉（converterconverter），以铁水作为原料，以空气或者纯氧），以铁水作为原料，以空气或者纯氧作为氧化剂，靠杂质的氧化作为氧化剂，靠杂质的氧化 热提高钢水温度，热提高钢水温度，303045min45min内完成一次精炼的快速炼钢方法。内完成一次精炼的快速炼钢方法。2 2、分类：根据其送风形式、氧化剂及生成的渣，可、分类：根据其送风形式、氧化剂及生成的渣，可分为若干种方法，如下表所示。分为若干种方法，如下表所示。3 3、原材料：、原材料：转炉炼钢的金属料主要是铁水、废钢和铁合金。转炉炼钢的金属料主要是铁水、废钢和铁合金。（1 1）铁水是转炉炼钢的主要金属料，占金属装入量的）铁水是

3、转炉炼钢的主要金属料，占金属装入量的70%70%以上。以上。转炉在吹炼过程中不需要外加热源，是依靠铁水本身所具有转炉在吹炼过程中不需要外加热源，是依靠铁水本身所具有的物理热和铁水内所含元素的化学反应热来炼钢的。因此，的物理热和铁水内所含元素的化学反应热来炼钢的。因此，对铁水的化学成分和温度都必须符合一定的标准要求。对铁水的化学成分和温度都必须符合一定的标准要求。（2 2）废钢是炼钢用的另一种金属料，也是转炉炼钢用的冷却剂，）废钢是炼钢用的另一种金属料，也是转炉炼钢用的冷却剂，一般允许加入金属装入量的一般允许加入金属装入量的3030以下。以下。（3 3）转炉炼钢吹炼到终点时，为了去除钢液中多余的

4、氧，并使）转炉炼钢吹炼到终点时，为了去除钢液中多余的氧，并使其化学成分和质量符合所炼钢种的要求，必须加入一部分铁其化学成分和质量符合所炼钢种的要求，必须加入一部分铁合金，以达到脱氧和合金化的目的。合金，以达到脱氧和合金化的目的。转炉炼钢所应用的非金属料主要有造渣剂、冷却剂、氧化剂等。转炉炼钢所应用的非金属料主要有造渣剂、冷却剂、氧化剂等。4 4、炼钢反应、炼钢反应（1 1）硅的氧化与还原）硅的氧化与还原 Si+OSi+O2 2(SiO(SiO2 2)Si+2(FeO)Si+2(FeO)(SiO(SiO2 2)+2Fe)+2Fe（2 2）锰的氧化与还原）锰的氧化与还原 Mn+FeOMn+FeO(

5、MnO)+FeMnO)+Fe （3 3）脱碳反应）脱碳反应 C+OC+OCO CO（4 4）脱磷反应）脱磷反应 P+2(FeO)=(PP+2(FeO)=(P2 2O O5 5)+2Fe)+2Fe 2P+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO P 2P+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO P2 2O O5 5)+5Fe)+5Fe（5 5）脱硫反应）脱硫反应 FeS+(CaOFeS+(CaO)(CaS)+(FeOCaS)+(FeO)FeS+(MnOFeS+(MnO)(MnS)+(FeOMnS)+(FeO)FeS+(MgOFeS+(MgO)(MgO)+(FeOMgO)+(FeO)转炉炼钢图片转炉

6、炼钢图片（二）铁水预处理（二）铁水预处理1 1、发展历程：、发展历程：铁水预处理技术从上个世纪六、七十年代发展起铁水预处理技术从上个世纪六、七十年代发展起来到现在已经广泛应用于各国，用于提高铁水质量，其技术也来到现在已经广泛应用于各国，用于提高铁水质量，其技术也已经得到迅速发展，目前可用于铁水预处理的技术不下二、三已经得到迅速发展，目前可用于铁水预处理的技术不下二、三十种。十种。2 2、铁水预处理工艺方法主要有：、铁水预处理工艺方法主要有：（1 1）机械搅拌法；）机械搅拌法；（2 2）吹气搅拌法，包括顶吹喷粉法和底吹法；）吹气搅拌法，包括顶吹喷粉法和底吹法；（3 3）喂丝法）喂丝法 3、铁水预

7、处理定义、铁水预处理定义 铁水预处理是指高炉铁水在进入转炉之前预先脱除某些杂质的预备处理过程。它包括预脱硫、预脱硅、预脱磷。其中铁水预脱硫是最先发展成熟的工艺，我厂铁水预处理应用的是喷粉（钝化镁粉）脱硫工艺。4、喷粉脱硫工艺过程、喷粉脱硫工艺过程 图图121 喷粉脱硫工艺过程示意图喷粉脱硫工艺过程示意图 5、铁水脱硫过程示意图、铁水脱硫过程示意图图图122 铁水喷粉脱硫过程示意图铁水喷粉脱硫过程示意图（三）二次精炼（三）二次精炼 所谓的二次精炼即是在预熔炼炉后在真空或非真空条所谓的二次精炼即是在预熔炼炉后在真空或非真空条件下对钢水进行脱气、脱碳、脱硫、夹杂物形态控制、件下对钢水进行脱气、脱碳、

8、脱硫、夹杂物形态控制、合金和温度的调整、提高钢水的纯净度等处理的一种合金和温度的调整、提高钢水的纯净度等处理的一种冶炼过程。冶炼过程。由于二次精炼将炼钢的一部分任务移到由于二次精炼将炼钢的一部分任务移到炉外进行，实际把炼钢过程分为二步完成，即在初炼炉外进行，实际把炼钢过程分为二步完成，即在初炼钢中进行熔炼，在精炼设备中进行精炼及温度、成份钢中进行熔炼，在精炼设备中进行精炼及温度、成份的调整。的调整。炉外精炼方法可分为以下五类：炉外精炼方法可分为以下五类：真空脱气；真空脱气；钢钢包精炼；包精炼；钢包吹氩；钢包吹氩；钢包喷粉；钢包喷粉；喂丝技术。喂丝技术。一、一、LF精炼炉基本功能精炼炉基本功能

9、1、均匀钢水成份和温度。2、精确控制钢水成份和温度。3、脱氧、脱硫。4、脱气。5、去除钢中夹杂物。6、夹杂物形态的控制。7、特殊元素的合金化。二、二、LF钢包精炼炉主要设备钢包精炼炉主要设备 钢包炉有以下主要设备组成：机械设备（包括炉下钢包车、炉盖及其升降装置、电极臂及其升降装置、电极夹持器和测温、取样装置等）；液压设备（包括液压缸等）；喂丝机；钢包底部吹氩装置；电极接长装置；散状料加料系统设备；除尘系统设备；供电和电控系统设备；仪表设备。（四）连铸（四）连铸 钢水直接铸成接近最终产品尺寸的钢坯。这钢水直接铸成接近最终产品尺寸的钢坯。这一想法经过一百多年的努力探索，终于使该技一想法经过一百多年

10、的努力探索，终于使该技术在上世纪术在上世纪7070年代开始大规模用于实际，并逐年代开始大规模用于实际，并逐步形成了今天的连铸技术。步形成了今天的连铸技术。主要设备由钢包、中间包、结晶器、结晶主要设备由钢包、中间包、结晶器、结晶器振动装置、二次冷却和铸坯导向装置、拉坯器振动装置、二次冷却和铸坯导向装置、拉坯矫直装置、切割装置、出坯装置等部分组成矫直装置、切割装置、出坯装置等部分组成。连铸过程连铸过程连铸钢水的温度要求：连铸钢水的温度要求：钢水温度过高的危害：出结晶器坯壳薄，容易漏钢；耐火材料侵蚀加快，易导致铸流失控，降低浇铸安全性；增加非金属夹杂，影响板坯内在质量；铸坯柱状晶发达；中心偏析加重，

11、易产生中心线裂纹。钢水温度过低的危害：容易发生水口堵塞，浇铸中断；连铸表面容易产生结疱、夹渣、裂纹等缺陷；非金属夹杂不易上浮，影响铸坯内在质量。连铸平台连铸平台 第一部分 基础知识 第一章、转炉炼钢原材料 第二章、转炉炼钢基本概念 第三章、转炉炼钢基本原理及各元素的化学反应 第四章、造渣、枪位控制、脱氧合金化的作用 第五章、转炉炼钢造渣制度 第六章、铁水预处理和精炼炉 第一章第一章 转炉炼钢原材料转炉炼钢原材料 原材料是炼钢的基础，原材料质量的好坏对炼钢工艺和钢的质量有直接影响。倘若原材料质量不符合技术要求，势必导致消耗增加，产品质量变差，有时还会出现废品，造成产品成本的增加。国内外实践证明，

12、采用精料以及原料标准化，是实现冶炼过程自动化的先决条件，也是改善各项技术经济指标和提高经济效益的基础。当前我国许多炼钢厂家，尤其是一些小型炼钢厂对炼钢用原材料质量的重要性认识不足，重视不够，特别是铁水和石灰的质量较差，给转炉产带来很大困难，使其技术经济指标也较落后。若不彻底扭转这种局面，很难提高钢的质量，扩大钢的品种。炼钢用原材料一般分为主原料、辅原料和各种铁合金主原料、辅原料和各种铁合金。学习目标学习目标 了解转炉炼钢对主原料、辅原料和各种铁合金的要求标准，在生产中根据原料的实际情况调整冶炼操作。知识要求知识要求 1、了解转炉炼钢对主原料铁水、废钢的要求。2、了解转炉炼钢对造渣材料的成分块度

13、要求。3、了解炼钢用铁合金成分标准。第一章第一章 转炉炼钢原材料转炉炼钢原材料第一节 炼钢铁水、废钢及散状料的化学成分及其表示符号 一、氧气顶吹转炉炼钢用主原料为铁水和废钢铁水和废钢 1、转炉炼钢对铁水的要求 铁水一般占转炉装入量的70%100%。铁水的物理热与化学热是氧气顶吹转炉炼钢的基本热源。因此，对入炉铁水温度和化学成分必须有一定要求。（1）铁水的温度 转炉炼钢用铁水，绝大部分由高炉直接供应。高炉供应铁水主要有两种方式：一种是高炉铁水罐车转炉；另一种是高炉混铁炉转炉。由于混铁炉供应的铁水成分、温度均匀、稳定，所以绝大多数钢厂采用后种方式。（2）铁水的化学成分 铁水中各元素的含量要求适当和

14、稳定，只有这样，才能保证转炉的正常冶炼和获得良好的技术经济指标。硅（硅（Si）硅是炼钢过程的重要发热元素之一，硅含量高，热来源增多，能够提高废钢比；铁水硅含量是石灰消耗量的决定因素；铁水硅含量0.500.80为宜。锰（锰（Mn）铁水锰含量高对冶炼有益，可以促进初期渣早化，改善炉渣流动性，利于脱硫和提高炉衬寿命；减少氧枪粘钢；提高金属收得率；终点钢中余锰高，能够减少合金用量。铁水锰含量一般为0.200.40。磷（磷（P）磷是强发热元素，通常是冶炼过程要去除的有害元素。氧气顶吹转炉的脱磷效率在8595。铁水中根据磷含量的多少分为三类：Wp0.30 低磷铁水 Wp0.30-1.0 中磷铁水 Wp1.

15、50 高磷铁水 硫（硫（S）硫除了易切钢以外，绝大多数钢中是有害元素。转炉脱硫率为3540。（3）铁水除渣 铁水带来的高炉渣随铁水进入转炉后增加石灰消耗量，渣量增大，喷溅加剧，损坏炉衬，降低金属收得率，损失热量等。铁水带渣量要求低于0.50。2、转炉炼钢对废钢的要求 （1）不同性质废钢应分类存放，以避免贵重合金元素损失或造成熔炼废品。（2）废钢入炉前仔细检查，严防混入封闭器皿、爆炸物和毒品；严防混入有色金属。（3）废钢应清洁干燥，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、造渣材料 （1）石灰 成分：要求石灰CaO含量高，Si和S含量尽可能低。a、CaO：

16、是石灰主要成分，含量越高越好。b、SiO2:石灰中SiO2含量低，意味着石灰有效CaO含量高，有利于降低石灰消耗，减少渣量和喷溅。有效CaO（CaO有效）的概念：CaO有效有效=CaO石灰石灰-SiO2*R 在终点碱度为在终点碱度为3时，石灰中时，石灰中SiO2含量增加含量增加1%，就使有效，就使有效CaO减少约减少约3%。c、S:石灰中含S高，使炉渣含S量增加，甚至引起炉内增S现象，也意味着石灰本身脱S能力降低。d、块度：要求石灰的块度均匀合适。e、过大：融化速度慢，冶炼时间长，转炉卡料。f、过小：石灰容易被废气带走。转炉块度2050mm。活性：石灰与炉渣的反应能力，可用石灰的“活性”表示。

17、a、活性石灰的气孔率高，体积密度小，加入转炉后，熔渣能迅速延石灰空隙渗入石灰块内部。b、活性石灰晶粒细小，表面积大，使液体熔渣与石灰接触的表面积增大，加速了炉渣与石灰之间的传质和传热。（2）白云石 包括生白云石生白云石和轻烧白云石轻烧白云石两种。用途：用于提高渣中MgO含量。a、MgO促使石灰融化：MgO与炉渣形成Mg矿物，减少C2S的形成。b、保护炉衬：渣中MgO高，减少Mg碳砖中的MgO向渣中溶解；后期碱度升高，MgO溶解度下降，从渣中析出MgO，保持后期炉渣粘度，保护炉衬；前期促使石灰融化，碱度提高快，减少了前期酸性渣的侵蚀程度；配合溅渣工艺。使用：一般采用生白云石和轻烧白云石。a、生白

18、云石：CaCO3.MgCO3，属于原矿，在炉内分解生成MgO和CaO，吸热较大。b、轻烧白云石：CaO.MgO，生白云石低温煅烧而成，融化速度快，吸热少。（3）冷却剂 必要性：氧气转炉炼钢时，元素氧化带来的热量除满足化渣和升温外，还有很大富余。必须加入适量的冷却剂来平衡热量，否则温度过高。富铁矿、球团矿 原理：这些物质含有氧化铁，氧化铁脱碳反应时吸热反应，而起到冷却作用。加入方式：一般放在高位料仓中，和石灰等造渣材料一样，在冶炼过程中从炉口加入转炉。应用：一般用于冶炼过程中调整炉温，加入量随炉温随时确定。效果：节约时间、使用方便；助溶剂，有利于化渣；容易喷溅 （用量多时，带来温度波动和渣量增加

19、）思考题思考题 1、氧气顶吹转炉炼钢用主原料是什么？2、转炉炼钢对铁水的要求？3、转炉炼钢对废钢的要求？4、氧气顶吹转炉造渣材料是哪几种？5、块状合金的粒度要求是多少？第二章转炉炼钢基本概念第二章转炉炼钢基本概念 学习目标学习目标 通过本章的学习掌握钢与铁的区分标准，钢的分类标准及常炼钢种的化学成分及钢号标准，有害元素对钢材质量的影响。知识要求知识要求 1、了解钢与铁的划分标准。2、了解钢的分类标准。3、掌握有害元素对钢材质量的影响。第一节 钢和铁的概念 严格来说钢和铁并没有一定的划分标准，主要成分都是铁元素，（元素符号：Fe）。根据世界工业协会的规定，以生铁中含碳元素的的多少来划分的。一般来

20、说碳元素含量在0.03%-2.00%之间的为钢，而碳元素含量在2.00%4.30%的是铁，主要来说铁中含有较多的碳C，而钢中较少。铁是炼钢的主要原料，炼钢的过程，一是除去铁中过多的碳和一些渣滓，另外再添加一些其他成分。同时，钢有分各种用途，不同用途的钢，会在其中加入一些特殊的添加剂，如不锈钢中添加铬元素为主的元素，锰钢中主要添加锰元素等。但的总来说，化学主成分是一样的，都具有一定的磁性。第二节 钢的分类，常炼钢种的化学成分及钢号名称 一、钢的分类一、钢的分类 钢是钢材含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、

21、硫、磷等。钢的分类方法多种钢材多样，其主要方法有如下七种：1、钢材按品质分类 (1)普通钢（P0.045%，S0.050%）(2)优钢材质钢（P、S均0.035%）(3)高级优质钢（P0.035%，S0.030%）2、按化学成份分类 (1)碳素钢：低碳钢（C0.25%）；中碳钢 （C0.250.60%）；高碳钢（C0.60%）。(2)合金钢：低合金钢（合金元素总含量5%）；中合金钢（合金元素总含量510%）；高合金钢（合金元素总含量10%）。3、钢材按成形方法分类：(1)锻钢；(2)铸钢；(3)热轧钢；(4)冷拉钢。4、钢材按金相组织分类 (1)退火状态的：亚共析钢（铁素体+珠光体）；共析钢（

22、珠光体）；过共析钢（珠光体+渗碳体）；莱氏体钢（珠光体+渗碳体）。(2)正火状态的：珠光体钢；贝氏体钢；马氏体钢；奥氏体钢。(3)钢材无相变或部分发生相变的 5、按用途分类 (1)建筑及工程用钢：普通碳素结构钢；低合金结构钢；钢筋钢。(2)钢材结构钢 机械制造用钢：a、调质结构钢；b、表面硬化结构钢：包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢；c、易切结构钢；d、冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷镦用钢。弹簧钢；轴承钢。(3)工具钢：碳素工具钢；合金工具钢；高速工具钢。(4)特殊性能钢：不锈耐酸钢；耐热钢：包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢；电热合金钢；耐磨钢；低温用钢；电工用钢。(5)专业用钢如桥梁用钢、船

23、舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。6、综合分类 (1)普通钢 碳素结构钢：a、Q195；b、Q215(A、B)；c、Q235(A、B、C)；d、Q255(A、B)；e、Q275。低合金结构钢；特定用途的普通结构钢。(2)优质钢（包括高级优质钢）钢材结构钢：a、优质碳素结构钢；b、合金结构钢；、c、弹簧钢；、d、易切钢；e、轴承钢；f、特定用途优质结构钢。工具钢：a、碳素工具钢；b、合金工具钢；c、高速工具钢。特殊性能钢：a、不锈耐酸钢；b、耐热钢；c、电热合金钢；d、电工用钢；e、高锰耐磨钢。7、按冶炼方法分类 (1)按炉种分 平炉钢：a、酸性平炉钢；b、碱性平炉钢。转炉钢：a、酸性

24、转炉钢；b、碱性转炉钢。或 a、底吹转炉钢；b、侧吹转炉钢；c、顶吹转炉钢。电炉钢：a、电弧炉钢；b、电渣炉钢；c、感应炉钢；d、真空自耗炉钢；e、电子束炉钢。(2)钢材按脱氧程度和浇注制度分 沸腾钢；半镇静钢；镇静钢；特殊镇静钢。第三节 转炉炼钢生产工艺流程及炼钢过程的主要任务 一、一、转炉炼钢生产工艺流程转炉炼钢生产工艺流程图图21 炼钢厂生产工艺流程炼钢厂生产工艺流程 二、二、炼钢过程的主要任务炼钢过程的主要任务 生铁和废钢是炼钢的主要原材料，而生铁中除了含有较多碳外，还含有一定量的硅、锰、硫、磷等元素（统称钢中的五大元素），同时废钢中元素含量也很复杂，有些对钢的要求性能有害，除五大元素

25、外，钢种还含有氮、氢、氧和非金属杂质物。它们在冶炼过程中随原材料、炉气、或反应产物的形式残留在钢液，这些物质对钢的性能优重大影响，必须调整或尽量降低有害物含量。钢的定义：用氧化的方法去除生铁中的这些杂质，再根据钢种要求加入适量的合金元素，使之成为具有较高强度、韧性或其它特殊性能的钢，这一工艺诚挚为“炼钢”。综上所述，可将炼钢基本任务归纳如下：1、脱碳 含碳量时决定“铁与钢”定义的因素，同时也是控制材料性能的最主要元素。一般采用向钢中供氧，利用碳氧反应去除。2、脱硫、磷 对绝大多数钢种来说，硫、磷为有害元素。硫引起钢的热脆，而磷引起钢的冷脆，因此要求在炼钢过程中尽量除之。3、脱氧 在炼钢过程中，

26、用氧去除钢中杂质后，必然残留大量氧，给钢的生产和性能带来危害，必须脱除，一般有合金脱氧和真空脱氧两种方法。4、去除气体和非金属夹杂 钢中气体主要指溶解在钢中的氢和氮。非金属夹杂包括氧化物、硫化物以及其它复合化合物，一般采用CO气泡和真空脱氧两种方法。5、升温 炼钢过程必须在一定高温液态下才能完成，同时为保证钢水能浇铸合格钢锭也要求钢水有一定温度。铁水一般在1300左右。6、合金化 为使钢具有必要的性能，必须根据钢种要求加入适量合金元素。7、浇成成锭 液态钢水必须浇注成一定形状的固体铸坯，采用作为轧材的原料。同时质量符合良好。第四节 有害元素对钢性能的影响 一、一、钢中硫：硫是钢中主要杂质之一钢

27、中硫：硫是钢中主要杂质之一 1、来源：铁水、石灰和合金料。2、对性能的影响：（1）产生热脆：S的最大危害。热脆定义：在高温作用下富集于晶界的低熔点硫化物融化使钢的高温脆性增加，热加工时容易出现断裂，这种现象称为热脆。（2）形成夹杂：S在钢水中溶解度高，以溶解态存在于钢水中，但S在固体钢中溶解度低，因此S在固体钢中基本上是以硫化物夹杂的形式存在，直接危害钢的常温下性能。（3）改善切削性能。二、二、钢中磷：磷时钢中有害元素之一钢中磷：磷时钢中有害元素之一 1、来源：铁水、合金料、炉渣回磷。2、对性能的影响：（1）产生冷脆：随着磷含量的增加，在低温下钢的韧性显著降低，从而导致低温脆性 （2）降低抗裂

28、纹性：磷在凝固过程中偏析严重，在结晶处的富集导致晶界熔化。使高温强度值下降。（3）影响强度和塑性：磷使钢的韧性降低。三、三、钢中氧钢中氧 危害：1、沸腾：在浇注中温度降低和碳氧富集反应，在钢中生成CO产生沸腾，使浇注无法进行。2、钢坯中产生气泡：脱氧不太充分导致氧含量高，在连铸过程中C、O偏析导致碳氧反应。3、影响热脆性.4、形成夹杂物 四、四、钢中氮钢中氮 危害：1、时效：对低碳钢的主要危害。时效定义：低碳钢在冷加工后，其性能随时间发生变化，即强度和硬 度增加，韧性降低，这种现象称为时效。2、脆性增加。3、加剧气泡和疏松：促使O和H产生气泡的趋势；加剧显微疏松和中心疏松。五、五、钢中氢钢中氢

29、 危害：1、白点：由氢引起的内裂纹缺陷，在钢的纵向断口上显现为圆形或椭圆型的银白色圆点，一般1-10 mm。2、增加脆性。3、加重气泡和疏松。4、扩大奥氏体。思考题思考题 1、钢与铁的区分标准是什么？2、钢材按品质分类分为哪几种？3、简述我公司炼钢生产工艺流程？4、简述炼钢过程的主要任务？5、磷、硫对钢的危害？第三章第三章 转炉炼钢基本原理及各元素的化学反应转炉炼钢基本原理及各元素的化学反应 在通常的氧气转妒炼钢过程中，总要根据冶炼钢种的要求，将铁水中的C、Si、Mn、P、S去除到规定的要求。虽然从热力学的平衡条件来看，不论哪种炼钢方法之间差异如何，其气一渣一金属相之间的反应平衡都是相同的。但

30、是，由于各种炼钢方法所处环境的动力学条件不同，在冶炼过程中对反应平衡的偏差程度也各有异。本章主要阐述氧气转炉内各种炼钢过程的基本反应。学习目标学习目标 通过本章的学习了解转炉炼钢过程中反应的基本原理，掌握各元素在冶炼过程中的化学反应过程。知识要求知识要求 1、掌握转炉炼钢过程中五大元素变化规律。2、冶炼过程去除钢中磷、硫有害元素的条件第一节 转炉炼钢初期硅、锰变化的条件 氧气转炉炼钢是在十几分钟内进行供氧和供气操作，在这短短的时问内要完成造渣、脱碳、脱磷、脱硫、去夹杂、去气和升温的任务，其吹炼过程的反应状况是多变的。图3-1是顶吹转护吹炼过程中金属液成分、温度和炉渣成分的变化实例；图3-2是复

31、合吹炼转炉在吹炼过程中的各成分变化实例。一、在吹炼过程中金属液成分，温度和炉渣成分都是变化的。一、在吹炼过程中金属液成分，温度和炉渣成分都是变化的。1、Si吹炼前期，一般在5min内即被基本氧化。2、Mn在吹炼前期被氧化到很低，随着吹炼进行而逐步回升。在复吹转炉中，锰的回升趋势比顶吹转炉要快些，其终点锰含量也要高些。其原因是因为复吹转炉炉渣中(FeO)比顶吹转炉低些。3、P在吹炼前期快速降低，进入吹炼中期略有回升，而到吹炼后期再度降低。4、S在吹炼过程中是逐步降低的。5、C在吹炼过程中快速减少，但前期脱碳速度慢，中期脱碳速度快。6、熔池温度在吹炼过程中逐步升高，尤以吹炼前期升温速度快。7、炉渣

32、中的酸性氧化物SiO2，和P2O5在吹炼前期逐渐增多，随着石灰的熔解增加渣量增大而降低。8、吹炼过程中渣中FeO具有规律性变化，即前后期高、中期低。而复吹转炉在吹炼后期(FeO)比顶吹转炉更低一些。9、随着吹炼的进行石灰在炉内溶解增多，渣中CaO逐渐增高，炉渣碱度也随之变大。二、冶炼过程三个阶段二、冶炼过程三个阶段 根据一炉钢冶炼过程炉内成分的变化情况，通常把冶炼过程分为三个阶段：1、吹炼前期 吹炼初期由于铁水温度不高，Si、Mn的氧化速度比C快，开吹24min时，Si、Mn已基本上被氧化。同时，铁也被氧化形成FeO进入渣中，石灰逐渐熔解，使P也氧化进入炉渣中。Si、Mn、P、Fe的氧化放出大

33、量热，使熔池迅速升温。吹炼初期炉口出现黄褐色的烟尘，随后燃烧成火焰，这是由于带出的铁尘和小铁珠在空气中燃烧而形成。开吹时，由于渣料未熔化，氧气射流直接冲击在金属液面上，产生的冲击噪声较刺耳，随着渣料熔化，炉渣乳化形成而噪声变得温和。吹炼前期的任务是化好渣、早化渣，以利磷和硫的去除；同时也要注意造渣，以减少炉渣对炉衬材料的侵蚀。2、吹炼中期 铁水中Si、Mn氧化后，熔池温度升高，炉渣也基本化好，C的氧化速度加快。此时从炉口冒出的浓烟急剧增多，火焰变大，亮度也提高；同时炉渣起泡，炉口有小渣块溅出，这标志着反应进入吹炼中期。吹炼中期是碳氧反应剧烈时期，此间供入熔池中的氧气几乎100与碳发生反应，使脱

34、碳速度达到最大。由于碳氧剧烈反应，使炉温升高，渣中FeO含量降低，磷和锰在渣一金属间分配发生变化，产生回磷和回锰现象。但此间由于高温、低FeO、高CaO存在，使脱S反应得以大量进行。同时，由于熔池温度升高使废钢大量熔化。吹炼中期的任务是脱碳和去硫，因此应控制好供氧和底气搅拌。防止炉渣返干和喷溅的发生。3、吹炼后期 吹炼后期，铁水中碳含量低，脱碳速度减小，从炉口排出的火焰逐渐收缩，透明度增加。这时吹入熔池中的氧气使部分铁氧化，使渣中(FeO)和钢水中O含量增加。同时，温度达到出钢要求，钢水中磷、硫得以去除。吹炼后期要做好终点控制，保证温度、C、P、S含量合乎出钢要求。此外还要根据所炼钢种要求，控

35、制好炉渣氧化性使钢水中氧含量合适，以保证钢的质量。对于复吹转炉，则应增大底吹供气流量，以均匀成分、温度、去除夹杂。若终点控制失误，则要补加渣料和补吹。第二节 去除钢水中有害元素硫、磷的条件 一、一、吹炼过程脱磷与脱硫吹炼过程脱磷与脱硫 炼钢过程脱碳是至关重要的，对于铁水中含有的有害元素S、P的去除则更加重要。虽然近年来铁水预处理技术有了很大的发展，减轻了转炉炼钢过程中的脱磷、脱硫任务，但吹炼过程中磷、硫的去除仍应引起我们高度的重视，否则将会影响钢水质量。1、吹炼过程脱磷 磷是易氧化元素，在转炉吹炼时期发生氧化反应：2P十5(FeO)(P205)+5Fe 然后再与渣中(GaO)反应，生成稳定化合

36、物。(P205)+n(CaO)=(n CaO+P2O5)冶炼过程中磷的氧化去除反应为：2P+5(Fe0)+n(CaO)(n CaO+P2O5)+5Fe 式中n一般是3或4，炉渣(FeO)和(CaO)越多，则越有利于磷的去除。各种吹炼方法中炉渣的形成与铁水中磷的变化情况，复合吹炼的STB和顶吹石灰粉的STBP法比项吹转炉的脱磷效果更好，其原因是冶炼前期化渣快，有利于生成稳定的磷酸钙。普通冶炼的石灰选渣具有更好的脱磷效果。吹炼到达终点时，由于钢水温度升高，钢液中含碳量不同，对渣中(FeO)含量有影响，因而影响终点磷含量。在工业生产中，为了减少回磷现象，通常的办法是保证冶炼后期炉渣为高碱度，并化好渣

37、，适当保持一定的(FeO)含量，以稳定去磷效果。总之，为了去磷，吹炼过程中应根据去磷反应的热力学条件，首先搞好前期化渣尽快形成高氧化性炉渣，以利在吹炼前期低温去磷。若铁水磷含量高，还可在化好渣的情况下倒掉部分高磷炉渣，以提高脱磷效果。而在吹炼后期，则要控制好炉渣碱度和渣中(FeO)，保证磷被稳定在渣中，而不发生回磷现象。2、吹炼过程脱硫 硫使钢材产生脆性，脱硫反应表示如下，(FeS)+(CaO)=(CaS)十(FeO)渣中(CaO)含量高，(FeO)含量低，有利于脱硫反应进行。但在氧气转炉炼钢中，由于熔池供氧，使炉内呈氧化气氛，故渣中(FeO)含量不低，因而使转炉的脱硫能力受到限制。转炉吹炼过

38、程中，铁水中硫的去除分为两部分，部分为气化脱硫，其反应为S+2O=SO2 （S2-）+2/3 O2=SO2（O2-）（S2-）+6(Fe3+)+2（O2-）=SO2+6(Fe3+)对以上三个反应，热力学的分析表明，S+2O=SO2式中反应平衡时的SO2分压为0.02Pa，反应很容易达到平衡，故可以认为钢液中硫的氧化去除作用不大。而渣中硫的气化反应是主要的，由（S2-）+2/3 O2=SO2（O2-）、（S2-）+6(Fe3+)+2（O2-）=SO2+6(Fe3+)式可见，对于渣中硫的气相转移与炉渣中硫的活度与氧势有关。硫在渣中的活度与炉渣碱度有关，碱度越高，硫的活度越低。因此，高碱度对气化脱硫

39、不利，但对炉渣脱硫有利。因此在氧气转炉炼钢中，一般认为铁水含硫量的10左右是通过气化脱硫去除的。另部分为炉渣脱硫，其反应见(FeS)+(CaO)=(CaS)十(FeO)式。要实现炉渣脱硫，必须化好渣，没有良好的石灰溶解，脱硫就会变成一句空话。因此要想去除硫，搞好吹炼过程中的石灰溶解成渣操作是至关重要的。对于铁水中含硫较高时，可以在吹炼过程今依靠提高碱度或增大渣量的办法，采取倒渣操作来提高脱硫效果。第三节 碳在转炉炼钢过程中的变化规律 一、吹炼过程中碳的氧化一、吹炼过程中碳的氧化 氧气持炉炼钢过程中，碳的氧化按下列反应进行(3-1)(3-2)(3-3)(3-4)一般认为，在熔池中金属液内的CO反

40、应是以(31)式为主，只有当熔池金属液中C0.05时，(34)式才比较显著。在氧气射流冲击区，碳的反应以(32)式为主，即铁水中的碳与吹入的氧气直接反应；而底吹C02气体时，则发生(33)式，即CO2成为供氧体，直接参加反应。二、吹炼过程的脱碳速度二、吹炼过程的脱碳速度 氧气转炉吹炼过程中，脱碳速度的变化在整个吹炼过程分为三个阶段，吹炼前期，以Si、Mn氧化为主，脱碳速度由于温度升高而逐步加快；吹炼中期以碳的氧化为主，脱碳速度达到最大，几乎为常数；吹炼后期，随着金属熔池中碳含量的减少，脱碳速度逐渐降低。由此可见，整个冶炼过程中脱碳速度的变比曲线近似于梯形。根据这种梯形模型，可以对氧气转炉炼钢过

41、程各阶段的脱碳速度写出下列表示式：第阶段：dCdtK1t 第二阶段：dCdtK2 第三阶段：dCdtK3C 式中K1、K2、K3系数，分别受各阶段主要因素影响；t吹炼时间，min；C一熔池含碳量，思考题思考题 1、简述C、Si、Mn、P、S在冶炼过程的氧化过程？2、冶炼过程去除钢水中磷、硫的条件？3、根据一炉钢冶炼过程炉内成分的变化情况，通常把冶炼过程分为哪三个阶段？4、磷是易氧化元素，在转炉吹炼时期发生氧化反应式为？5、在转炉吹炼时期脱硫反应式为？第四章第四章 造渣、枪位控制、脱氧合金化的作用造渣、枪位控制、脱氧合金化的作用 学习目标学习目标 通过本章的学习掌握转炉吹炼过程中造渣过程和造渣的

42、作用，氧枪枪位控制对冶炼过程的影响，脱氧合金化过程与作用。知识要求知识要求 1、了解炉渣的组成与形成过程及造渣的作用。2、了解氧枪枪位的变化对冶炼过程的影响。3、掌握合金加入量的计算，掌握脱氧合金化的过程与作用。一、炉渣的形成一、炉渣的形成 炉渣一般是由铁水中的Si、P、Mn、Fe的氧化以及加入的石灰溶解而生成，另外还有少量的其它渣料（白云石、萤石等)、带入转炉内的高炉渣、侵蚀的炉衬等。炉渣的氧化性和化学成分在很大程度上控制了吹炼过程中的反应速度。如果吹炼要在脱碳时同时脱磷，则必须控制(FeO)在一定范围内，以保证石灰不断溶解，形成一定碱度、一定数量的泡沫化炉渣。开吹后，铁水中Si、Mn、Fe

43、等元素氧化生成FeO、Si02、MnO等氧化物进入渣中。这些氧化物相互作用生成许多矿物质，吹炼初期渣中主要矿物组成为各类橄榄石(Fe、Mn、Mg、Ca)Si04和玻璃体Si02。随着炉渣中石灰溶解，由于CaO与Si02的亲合力比其它氧化物大，CaO逐渐取代橄榄石中的其它氧化物，形成硅酸钙。随碱度增加而形成CaO、Si02，3CaO2 Si02)，2CaOSi02，3CaOSi02，其中最稳定的是2CaOSi02。到吹炼后期，CO反应减弱，(FeO)有所提高，石灰进一步熔解，渣中可能产生铁酸钙。二、石灰的溶解二、石灰的溶解 炉渣的氧化性对石灰的溶解起到重要的作用，在25的吹炼时间内，渣主要靠元素

44、Si、Mn、P和Fe的氧化形成。在此以后的时间里，成渣主要是石灰的溶解，特别是吹炼时间的60以后，由于炉温升高，石灰溶解加快使渣大量形成。石灰在炉渣中的溶解是复杂的多相反应，其过程分为三步。第一步，液态炉渣经过石灰块外部扩散边界层向反应区迁移，并沿气孔向石灰块内部 迁移。第二步，炉渣与石灰在反应区进行化学反应，形成新相。反应不仅在石灰块外表面进行，而且在内部气孔表面上进行，其反应为：第三步，反应产物离开反应区向炉渣熔体中转移。炉渣由表及里逐渐向石灰块内部渗透，表面有反应产物形成。通常顶吹转炉和底吹转炉吹炼前期从炉内取出的石灰块表面存在着高熔点、致密坚硬的2CaOSi02外壳，它阻碍石灰的溶解。

45、但在复吹转炉中从炉内取出的石灰块样中，均没有发现2CaOSi02外壳，其原因可认为是底吹气体加强了熔池搅扑，消除了顶吹转炉中渣料被吹到炉膛周围的不活动区，从而加快了(FeO)向石灰渗透作用的结果。影响石灰溶解的主要因素有。1、炉渣成分 实践证明，炉渣成分对石灰溶解速度有很大影响。有研究表明,石灰溶解与炉渣成分之间的统计关系为：(FeO)对石灰溶解速度影响最大，它是石灰溶解的基本熔剂。其原因是:(1)它能显著降低炉渣粘度，加速石灰溶解过程的传质。(2)它能改善炉渣对石灰的润湿和向石灰孔隙中的渗透。(3)它的离子半径不大 且与CaO同属立方晶系。这些都是有利于(Fe0)向石灰晶格中迁移并生成低熔点

46、物质。(4)它能减少石灰块表面2CaOSi02生成，并使生成的2CaOSi02变硫疏松，有利石灰溶解。渣中(MnO)对石灰溶解速度的影响仅次于（FeO)，故在生产中可在渣料中配加锰矿；而使炉渣中加入6左右的(MgO)也对石火溶解有利，因为CaO MgOSi02系化合物的熔点都比2CaOSi02低。2、温度 熔池温度高，高于炉渣熔点以上，可以使炉渣粘度降低，加速炉渣向石灰块内的渗透，使生成的石灰块外壳化合物迅速熔融而脱落成渣。转炉冶炼的实监已经证明，在熔池反应区，由于温度高而且(FeO)多，使石灰的溶解加速进行。3、熔池的搅拌 加块熔池的搅拌，可以显著改善石灰溶解的传质过程，增加反应界面，提高石

47、灰溶解速度。复吹转炉的生产实践业已证明，由于熔池搅拌加强，使石灰熔解速度都比项吹转炉提高。4、石灰质量 表面疏松，气孔率高，反应能力强的活性石灰，能够有利于炉渣向石灰块内渗透，也扩大了反应界面，加速了石灰溶解过程。目前，在世界各国转炉炼钢中都提倡使用活性石灰，以利快成渣，成好渣。内此可见，炉渣的形成过程就是石灰的溶解过程。石灰熔点高，高（FeO)，高温和激烈搅拌是加快石灰溶解的必要条件。三、成渣途径三、成渣途径 转炉吹炼过程中，由于熔池内的温度、金属成分不断变化，并随着吹炼的进行加入石灰等多种造渣材料，因而炉渣的成分和性质也不断变化。为了尽快使炉渣具有一次碱度、流动性好、正常泡沫化并具有较高的

48、反应能力，好要选择合理的成渣途径。转炉钢渣中，CaO、Si02，和FeO三者之和一般约为7580，它们对炉渣的物理化学性质影响最大。其它氧化物如Mg0与CaO性质相似，P205与Si02性质相似，MnO与FeO性质相似。因此可以用CaO、Si02、FeO三元相图和把性质相似的氧化物都考虑进去而构成的(Ca0+MnO)(Si02+P205)(FeO+MgO)假三元相图Ca0Si02FeO来近似地研究吹炼过程的成渣途径。高(FeO)成渣途径是在吹炼过程中保持渣中(FeO)含量较高，通常采用高枪位或底吹供气强度较小的操作。由图可见，在高(FeO)成渣过程中，炉渣成分变化在低熔点区内，始终保持良好的流

49、动性，石灰溶解快，碱度提高迅速。这条途径成渣快。具有良好的脱磷、脱硫效率，因而在工厂中普便采用。低(FeO)成渣途径，通常是采用低枪位或底吹供气强度大的操作。在整个成渣过程中，炉渣熔点比较高，石灰溶解缓慢，炉渣粘稠，因而碱度上升缓慢，脱磷、脱硫能力弱。特别是在吹炼中期，炉渣返干严重，影响操作。这种情况类似于底吹转炉成渣过程。另外，在转炉留渣操作中，其成渣途径也有所不同，图35说明了这种情况。不留渣操作时，吹炼初期渣中(Si02)含量较高；采用高枪位操作时，会使渣中(FeO)增加。留渣操作时，初期渣(FeO)含量高，(Si02)含量低，因而有利石灰溶解成渣。同样，在复吹转炉中，初期渣使在靠近Fe

50、O区，因而靠(FeO)成渣。而顶吹转炉初期中(Si02)含量高，是靠Si02成渣；同时渣中FeO)低于复吹中(FeO)量，易于形成2CaOSi02。复吹转炉和顶吹转炉炉渣成分在Ca0Si02FeO假三元相图中的位置。1650时石灰在渣中的饱和曲线。对比两种终渣成分，到终渣时炉渣都被石灰所饱和，但复吹转炉中(FeO)明显低些。2、氧枪高度确定 氧枪枪位高度的确定，主要考虑两个主要因素，一是氧射流要有一定的冲击面积；二是氧射流应有定的冲击深度，但保证不能冲击炉底。目前，氧枪高度的确定一般是依据(45)式的关系，结合工厂生产实际而总结的经验公式确定氧枪高度的变化范围，然后再根据操作效果加以校正。确定

51、氧枪高度的经验公式如下:HbPDe (45)式中 H一氧枪喷头端面距熔池被面的高度mm；P供氧压力。MPa；De一喷头出口直径，mm；b系数随喷孔数而变化。三孔喷头b3546；四孔喷头b=4560。思考题思考题 1、影响石灰溶解的主要因素有哪些？2、泡沫渣的概念是什么?3、目前氧枪操作由哪几种类型？4、合金加入量的计算方法？5、脱氧方法一般由哪三种？第五章第五章 转炉炼钢造渣制度转炉炼钢造渣制度 学习目标学习目标 通过本章的学习了解转炉炼钢对铁水废钢的理化性能的要求，炉渣的性质及渣料加入量的计算方法。知识要求知识要求 1、了解转炉炼钢对铁水、废钢理化性能的要求。2、了解炉渣的性质。3、掌握造渣

52、材料加入量的计算方法。第一节 对炼钢用铁水、废钢、造渣料等理化性能的要求 原材料是炼钢的重要物质基础。如果原材料质量差，将导致原材料消耗增加、冶炼时间延长、炉龄降低、成本提高、钢质量下降。生产实践证明，采用精料并保证质量稳定是显著提高转炉炼钢各项技术经济指标的重要措施之一，是实现冶炼过程自动化的先决条件。保证原材料的质量，不单是指化学成分和物理性质要满足技术条件，还要保证化学成分和物理性质稳定。炼钢原材料分为金属料和非金属料两类。金属料通常指铁水(生铁)、废钢、铁合金和脱氧剂；非金属料通常指造渣剂、氧化剂、冷却剂和增碳剂等。一、铁水一、铁水 铁水是氧气转炉炼钢的基本金属料，通常占装入量的70一

53、100%。铁水的化学热和物理热又是氧气转炉炼钢的基本热源。因此，对铁水的温度和化学成分必须有一定要求。1、铁水温度 铁水温度是铁水带入转炉物理热多少的标志，铁水物理热约占转炉热量收入的25。因此铁水温度不应过低，否则，炉内热量不足，影响熔池升温速度和元素氧化进程，不利于化渣和杂质的去除，还容易导致喷溅。此外，稳定的铁水温度还将有利于稳定操作和转炉自动控制。我国规定的入炉铁水温度必须1523K。通常高炉的出铁温度为16231723K。由于我国一些钢厂多采用铁水罐供应铁水，铁水在运送和待装过程中大量散热降温，很多厂目前尚不能达到规程要求的入炉铁水温度。与国外转炉钢厂相比，我国高炉出铁温度和入转炉铁

54、水温度偏低，例如美国高炉出铁温度通常为17531813K，由于主要采用混铁炉和混铁车供应铁水，到转炉兑铁水时铁水温度损失一般仅为110K左右。2、铁水成分 氧气转炉能够将各种成分的铁水吹炼成钢，适应性比较强。但只有铁水中各元素含量适当而且稳定才能保证转炉正常冶炼和获得良好的技术经济指标。因此，应力求提供成分适当并稳定的铁水。合适的铁水成分应根据冶炼进程需要、钢种、经济效果等多方面因素综合确定。（1）Si 硅在炼钢过程中起重要作用。它是重要的发热元素，含硅量提高，转炉热量来源增加，废钢比可很高。根据资料，铁水中Si增加0.10%，废钢比可提高1.3%；美国由于废钢多，因此大多数工厂使用含0.8-

55、1.05%Si的铁水操作。硅氧化生成的SiO2是渣中的主要酸性成分、因此也是决定炉渣酸度和石灰消耗量的关键因素。我国规范规定，铁水含硅量应为0.3一0.8土0.15，对于以废钢作冷却剂的使用平炉炼钢铁水的我国大中型转炉，由于目前废钢资源有限，铁水含硅以0.5-0.8为宜。通常大中型转炉铁水含硅量可以偏低，热量不富余的小型转炉铁水含硅量要求高些。吹炼含钒铁水时，为了得到高品位钒渣，要求含硅量低。对于脱磷脱硫任务较重，废钢装入量较多，或热损失较大的小型转炉，铁水含硅量不应过低，否则转炉的热量收入不足，渣量过少，成渣速度缓慢，废钢加入量减少并不利于脱磷和脱硫。相反，过高的铁水含硅量将带来许多不良后果

56、：渣量增大和造渣材料消耗增加，渣量过大还导致喷溅增多，随炉渣带走的金属损失增加，金属收得率降低；加剧对炉衬的侵蚀；初期渣中SiO2超过一定浓度时，影响石灰熔化，从而影响脱磷、脱硫并延长冶炼时间。增加铁水中硅含量将导致高炉焦比提高和生产率下降。根据资料，高炉铁水Si%增加0.1，焦碳消耗增加6.5千克吨铁，而转炉从硅氧化所得热量实际上只有高炉多消耗热量的9.69%，这对能源的利用而言是很不经济的。日本出于废纲不多，大力发展低硅生铁炼钢。我国当前废钢资源有限，铁水含硅高是不合理的。（2）锰 铁水中锰含量高，对炼钢有益，因此，有的国家采用向高炉加锰矿的办法，把铁水含锰量提高到0.6-0.9%。但是，

57、对于铁水中的合理含锰量一直存在争议，因为高炉冶炼高锰生铁时，焦比显著增高、生产率下降。所以，对于锰矿资源丰富的苏联，近几十年来不断进行使用低锰铁水炼钢的试验研究并取得了很多经验。锰在转炉冶炼中的有益作用是：加速石灰熔解、促进化渣并显著减少萤石用量；由于缩短初期渣形成时间并改善炉渣流动性，减轻了顶吹喷枪的粘枪并有利于提高炉龄；铁水含锰量增加，终点钢水残锰量提高，有利于提高钢的纯洁性。因为终点钢水残锰高可以减少锰铁加入量，从而减少锰铁讲入钢中的杂质量；铁水中的锰有脱硫效果，含锰较高的铁水，运送过程中，随着铁水温度的降低，含硫量下降。其反应式为：（3）磷 磷在大多数钢种个是有害元素，通常是在炼钢的氧

58、化性气氛中去除的。铁水中磷越低，转炉操作越简化，并有利于提高炼钢各项技术经济指标。从炼钢出发，把生铁按含磷量分为：低磷生铁，含0一0.3%P 中磷生铁，含0.3一1.0%P 高磷生铁，含1.0%P 低磷生铁脱磷采用单渣法操作，中磷铁水常采用双渣或双渣留渣操作，高磷铁水常采用多渣或喷石灰粉等法操作。使用P1.5%的铁水炼钢时，炉渣可做磷肥。铁水中的磷来源于铁矿石，在高炉还原性气氛下，炉料中的磷全部还原进入铁水，因此铁水中的含磷量主要取决于矿石条件，应加强配矿及矿石混均工作，使铁水中含磷量尽量稳定。对氧气顶吹转炉铁水含磷量的波动规定如下：当P铁0.2%时，前后炉波动量为土0.03%当P铁0.2一0

59、.4时，前后炉波动量为土0.05%当P铁0.4%时，前后炉波动量为土P铁15%为了减轻转炉脱磷负担和提高其技术经济指标，国内外对防止磷进入铁水或铁水炉外脱磷的研究很活跃。使用高磷铁水炼钢，磷渣尚可利用，使用中磷铁水则不具备这种优点。因此，怎样利用中磷铁水炼钢成了更加突出的问题。目前出现的解决办法有：高炉原料磁铁矿选矿时，把P2O5选掉；对高炉铁水进行预脱磷处理。磷在炮弹钢、易削钢和高磷薄板钢等少数钢种中起合金元素作用，有时还要向钢水中配加FeP。（4）硫 硫是绝大多数钢种中的有害元素，来源于炼钢金属料、熔剂和燃料，其中铁水通常是硫的主要的来源。氧气转炉的脱硫能力有限，在氧气转炉的氧化性气氛下，

60、可以造成活跃的熔池沸腾条件、高温和高碱度炉渣，并采用双渣或多渣法操作，把硫脱除到很低的水平。然而，这将使原材料消耗增加、转炉生产率下降、炼钢技术经济指标恶化。因此，希望铁水中含硫量应尽可能低。与转炉的氧化性气氛相比，在高炉的还原性气氛条件下，炉料中的硫很容易通过炉渣和炉气去除。因此，炼钢对铁水含硫量有明确的要求。我国炼钢技术规范要求供给氧气顶吹转炉的铁水含硫量不得超过0.05%，用于冶炼优质钢的铁水含硫量则要求更低。在少数钢种中硫也起合金元素的作用。如易切削钢中硫含量高达0.080.3%，可以改善钢的切削加工性能。又如利用MnS作为有利夹杂可以获得有良好电磁性能的取向性硅钢片。（5）铁水除渣

61、高炉终渣含S和SiO2、A12O3高，过多的高炉渣进入转炉会导致转炉渣量大，石灰消耗多，容易造成喷溅并使金属收得率降低影响终点命中率，降低炉龄。因此，兑入转炉前的高炉铁水要扒渣，铁水带渣量不得超过0.5；使用化铁炉铁水时，要求化铁炉采用虹吸出渣或出铁法。二、废钢二、废钢 废钢是氧气转炉金属料之一，它还是冷却效果比较稳定的冷却剂。适当增加转炉废钢比，可以降低转炉生产成本和炼钢材料消耗。1、废钢按来源可分类如下：本厂废钢返回料(废钢锭、轧钢切头等)、回收料(加工废料、报废设备、废轧辊等)、外购废钢加工工业的废料(机械、造船、汽车等行业的废钢、车屑等)、钢铁制品报废件(船舶、车辆、机械设备土建材料等

62、)，废钢来源复杂，质量差异大。其中以本厂返回料或者某些专业性工厂的返回料质量最好，成分比较清楚，性质波动小，给冶炼过程带来的不稳定因素小。外购废钢则成分复杂，质量波动大，需要适当加工和严格管理。一般根据成分、重量可以把废钢按质量分级，把优质废钢和劣质废钢相区分。在转炉配料时，应按成分或冶炼需要把优质废钢集中使用或搭配使用，以提高废钢的使用价值。2、废钢质量对转炉冶炼技术经济指标有明显影响，从合理使用和冶炼工艺出发，对废钢的要求是：（1）不同性质废钢应分类存放，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、爆炸物和毒品；严防混入易残留于钢水中的某些元素如铅、

63、锌等有色金属(铅比重大，能够沉入砖缝危害炉底)；（3）废钢应清洁干燥，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。轻薄料应打包或压块使用，以保证废钢密度；重废钢应能顺利装炉并且不撞伤炉衬，必须保证废钢在吹炼期全部熔化。三、冷铁三、冷铁 冷铁是生铁块、废铸件、渣罐底铁和出铁沟废铁等的统称。与铁水相比，冷铁没有显热，但成分与铁水相似。一般情况下很少用大量冷铁作炉料，因为这将延长转炉治炼时间。但铁水不足时、也可以使用冷铁作为辅助热源。优质冷铁还可以在转炉冶炼终点前用于增碳和预脱氧。四、铁合金和脱氧剂四、铁合金和脱氧剂 铁合金品种多，原料来源广，生产方法多样。但都

64、是用碳或其它金属作还原剂，从矿石中还原金属。其主要生产方法有高炉法、电热法、电硅热法和金属热法等。多数铁合金是用电能在矿热炉中生产，有的还要用金属作还原剂，所以生产成本较高 1、氧气转炉使用铁合金时有如下要求：（1）使用块状铁合金时，块度应合适，以控制在10一50毫米为宜，这有利于减少烧损和保证钢的成分均匀；（2）在保证钢质量的前提下，选用适当牌号铁合金以降低钢的成本；（3）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。对熔点较低和易氧化的合金，如钒铁、钛铁、硼铁和稀土金属等可在低温(473K)下烘烤。熔点高和不易氧化的合金，如硅铁、铬铁、锰铁等应在高温(1073

65、K)下烘烤；（4）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，沸腾钢脱氧用锰铁的含硅量，都直接影响钢水的脱氧程度。第六章 铸钢（模铸和连铸)工艺流程 一、连铸机基本参数一、连铸机基本参数 1、板坯连铸机基本参数：机 型：立弯式连铸机 铸机弧型半径：6000mm；机 流：22 流 间 距：4700mm 弯 曲：8点弯曲 矫 直：6点矫直 铸机长度：19.46 m 定尺长度：6500m 铸机有效作业率：85%钢水收得率：97%改造后年产量：110万吨/年 2、方坯连铸机基本参数：机 型：全弧形 铸机弧型半径：R6000/12000mm；机 流：55 流 间 距：1250

66、mm 弯 曲：连续弯曲 矫 直：连续矫直 定尺长度：36 m 铸机有效作业率：85%钢水收得率：96.8%设计年产量：80万吨/年 二、连铸工艺流程二、连铸工艺流程 1、转炉冶炼的钢水经过脱氧合金化和温度、成分的调整，调运到连铸平台，钢液由钢包注入中间包内，中间包暂时储存钢液，再浇注到结晶器内，钢液在结晶器内迅速冷却，形成外表为凝固坯壳内部未凝固的钢水的铸坯，随着拉辊缓慢地将带液心的铸坯从结晶器拉出，中间包内的钢水也连续地注入结晶器内，带液芯的铸坯在二次冷却区接受喷水的强制冷却，当拉到规定位置时，铸坯内部完却凝固，然后将铸坯切割成规定的尺寸，由出坯装置送到热轧厂进行轧制。2、连铸机流程图图图123 连铸流程示意图连铸流程示意图