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第一讲 绪论和转炉炼钢用原材料 绪 论

一、转炉炼钢用原材料 本讲小结：

第一讲 绪论和转炉炼钢用原材料

绪 论

1、钢铁在国民经济中的重要性

钢铁工业是国家的基础工业之一，钢铁产量是衡量一个国家工业水平和生产能力的主要标志，钢铁是使用最多的金属材料，钢铁的质量和品种对国民经济其它工业部门产品的质量，都有着极大的影响。

2、钢与生铁的区别

钢与生铁都是以铁元素为主，并含有少量碳、硅、锰、磷、硫等元素的铁碳合金。根据碳元素含量的不同而区分为钢和生铁，一般，含碳量在2%~4．3%的为生铁，含碳量在0．03%～2%为钢，如果含碳量小于0．03%称为纯铁。钢铁中常见元素的含量见表1-1。

表1-1 钢铁中常见元素的含量，%

生铁含碳较高，其性质硬而脆，不能锻造。

钢具有比生铁更好的综台机械性能，如有较高的机械强度和韧性；若在钢中添加一些合金元素，则可得到特殊性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐酸钢等等。若对钢进行热处理．可在颇大范围内改变同一成分钢的性能。

3．近代炼钢方法及其优缺点

1885年贝塞麦法,即酸性空气底吹转炉炼钢法。 优点：不需要外加热源。

缺点：不能去除磷、硫。此法只适合用低磷、硫的铁水作原料。 1878年托马斯法，即碱性空气底吹转炉炼钢法。 优点：能够脱磷。可用高磷铁水吹炼。

缺点：只适合于处理一定成分的铁水。用空气炼，大量热量消耗于加热空气中的氮，不能大量加入废钢。

1865年平炉炼钢法。

优点：原料的适应性强，冶炼品种广，钢的质量好，熔炼过程容易控制。 缺点：热效率低，冶炼一炉钢时间长，生产率低。 1952年顶吹氧气转炉炼钢 优点： （1）生产率高 （2）原料适应性好

（3）冶炼的钢质量好、品种多 （4）基建投资少、建设速度快 （5）原料消耗少，热效率高、成本低 （6）利于自动化生产和开展综合利用 1968年氧气底吹转炉：

底吹氧与ＬＤ相比，具有对熔池搅拌强烈，脱磷能力强，能冶炼超低碳钢，铁和锰地氧化损失较少，炉内反应平稳，减少钢渣喷溅，脱氧、脱磷效果好，能用高磷生铁吹炼，更接近平衡态等优越性，曾受到很多国家重视。

顶底复合吹炼：在ＬＤ及底吹氧气的基础上，出现了顶底复合吹炼转炉炼钢法，既有ＬＤ的特点又有底吹转炉的特点，又克服了各自的不足，因此，得到迅速发展。

1904年电炉炼钢法：它以废钢作为主要原料，通过电弧加热获得高温，可控制炉内气氛，特别是适合冶炼合金钢，尤其是高级合金钢和特殊钢，被各国普遍采用，产量稳定增长。近年来，有些国家用大型超高功率电弧炉（容量最大已达400Ｔ），生产普通碳素钢，与氧气转炉炼钢相竞争。

钢液炉外精炼：是近代炼钢的新技术，把传统的炼钢工艺分成两步，先在初炼炉（转炉或电炉）内进行熔化和粗精炼，然后把钢液移至钢包或专用容器中进一步精炼。

一、转炉炼钢用原材料

炼钢用原材料可分为金属和非金属料两类。金属料主要指铁水，废钢和铁合金；非金属材料主要指造渣料，氧化剂，冷却剂和增碳剂等。

1．金属料 （1）铁水

占总装入量的70%~100%，铁水的物理热和化学热是氧气转炉炼钢的唯一热源。所以铁水的温度和化学成分是否合适、稳定，对转炉炼钢获得良好的技术经济指标是十分重要的。

转炉炼钢对铁水的质量要求

①铁水温度要高：要求1250~1300℃（也可以放宽到1200℃）。温度高低对兑入废钢比有影响。 ②铁水化学成分：希望能对铁水进行预处理，成为高碳、低硅、低磷、低硫的铁水。 （2）废钢

废钢分外来废钢和返回废钢二大类。氧气顶吹转炉吹炼时，可以加入多达30%的废钢。作为调整吹炼温度的冷却剂。

（3）铁合金

转炉常用的铁合金：锰铁、硅铁、铝及复合脱氧剂Mn-Si。冶炼合金钢还要用钢种需要的铁合金，如Fe-Cr、Fe-W、Fe-Mo等。根据脱氧要求，使用Ca-Si、Cr-Si、Al-Mn-Si等复合脱氧剂。通常同一合金的不同牌号中，元素含量越高、碳磷含量越低，价格越高。

2．非金属料

（1）石灰：是碱性炼钢炉的主要造渣材料。 炼钢用石灰的基本要求如下：

① 石灰成分要求CaO%含量高、SiO2%和S%含量低。一般要求石灰的有效碱CaO有效≥80～85% （êO有效=êO石灰-B×%SiO2石灰），

②石灰“活性”指标好。“活性”是指石灰在熔渣中溶解速度的指标，即作为衡量石灰和其它物质发生反应的能力。“活性”石灰晶粒细小，气孔率高，呈海绵状，活性石灰加入熔池后，熔化快、成渣早、渣量少，能够提早脱除磷、硫，操作顺利。

③石灰容易吸收水分而粉化。应尽量使用新烧成的石灰，使用前对石灰进行高温烘烤。 ④石灰块度一般为5～40毫米（转炉）为宜。 （2）白云石：

白云石的化学组成为CaMg（CO3）2的矿物，用白云石造渣可增加渣中MgO含量，减少炉渣对炉衬的侵蚀和熔损。但在造渣时要发生分解反应，吸收热量。影响废钢加入量。为此，有条件的厂宜使用轻烧白云石。所谓的轻烧白云石是将生白云石在900~1200℃焙烧，使其分解出大部分CO2。

（3）萤石：

萤石主要作用是迅速稀释炉渣而不降低碱度。能够加速石灰的溶解,迅速提高碱性熔渣的流动性。萤石稀释炉渣的作用持续时间不长，萤石用量多，渣子过稀，会严重侵蚀炉衬。另外，在氧气顶吹转炉内过多地使用萤石还会造成严重的喷溅。

（4）合成渣料

合成渣料熔点低（1180～1360℃），碱度高（CaO/SiO2=5～13） ，粒度小，成分混合均匀且能

在高温下爆裂。加入转炉后极易熔化快速成渣。

（5）铁矿石和氧化铁皮

铁矿石主要成分为Fe2O3、Fe3O4，用来改善脱磷条件及控温。氧化铁皮使用前要烘烤干燥，去除水分和油污。

3．炼钢用气体 （1）氧气

氧气是氧气转炉炼钢的主要氧化剂。 （2）氮气和氩气

作为复合吹炼转炉的底吹搅拌用气。 （3）二氧化碳和一氧化碳 也是复合吹炼转炉底吹搅拌用气。 （4）天然气

可用作底吹用气，既可搅拌熔池，又能助燃。

本讲小结：

（1）现代炼钢方法主要有两大类：

1）高炉─顶吹（复吹）氧气转炉─炉外精炼─铸（锭）坯； 2）废钢─电弧炉─炉外精炼─铸（锭）坯。 （2）氧气顶吹转炉炼钢：

原材料为铁水，热源是铁水中 元素化学反应热，冶炼速度快、产量高，品种主要是低碳钢和部分合金钢。

（3）电弧炉炼钢：

原材料为固体废钢，热源主要是电能，钢质量好、品种多、主要是冶炼优质合金钢；采用高功率和超高功率后，冶炼速度快、电耗低，可与转炉竞争，与炉外精炼相配合可冶炼优质碳素钢、低合金钢和高级优质合金钢。

（4）炉外精炼：

精炼的手段有真空、吹氩、搅拌、加热、喷粉、微调合金等。常见的精炼方法有真空脱气法（RH法和DH法）、钢包炉精炼法（LF法和ASEA- SKF法）真空氧气脱碳法（VOD法）、氩氧脱碳法（AOD法）以及各种喷粉法。

（5）转炉炼钢用的原材料主要有： 金属料 ： 铁水，废钢和铁合金；

非金属材料：造渣 料，氧化剂，冷却剂和增碳剂等。 炼钢用气体：主要为氧气、氩气和氮气。

（6）对铁水要求：铁水温度要高 ；铁水化学成分要合适稳定，希望为高碳、低硅、低磷、低硫的铁水。

（7）炼钢用石灰的基本要求： ①石灰的有效碱CaO有效高 ②石灰的“活性”指标好

③使用前对石灰进行 高温烘烤。

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