冶金RH爐
㈠ 什麼是VD爐VD爐和VOD爐什麼關系
VD爐是一種廣泛應用的真空精煉爐,其能有效的減少鋼中氫、氮含量,並通過碳氧回反應去除鋼中的氧,通過鹼答性爐渣與鋼水的充分反應脫除鋼中的硫。VD爐原理是利用五級蒸汽噴射泵工作,使真空室工作真空度達到67Pa以下,通過負壓的作用達到精煉目的,VD爐正常工作時間為30分鍾。
和VD爐相比,VOD爐對耐火材料質量要求很高。VOD爐常和電爐或轉爐結合聯動,工藝流程通常採用雙聯法,VOD爐正常工作時間1小時左右。
(1)冶金RH爐擴展閱讀:
注意事項:
1、VD爐座包結束後,立即測溫,並將所測溫度告訴VD爐配電工。
2、VD爐生產結束後,立即放水,使水面完全覆蓋密封圈,防止烤壞密封圈。
3、待罐蓋車開出後,取樣;取樣時要確保鋼水或鋼渣不能濺到密封圈上。
4、測溫,吊包至澆鋼。
5、如需測氧應注意測氧前要檢查測氧槍是否正常,測氧溫度控制在1590℃左右。
㈡ 常用的煉鋼方法有哪些請具體點,謝謝!
目前世界各國採用的煉鋼方法主要是轉爐(氧氣頂吹轉爐 為主)煉鋼和電爐煉鋼兩種:
(1)轉爐煉鋼。煉鋼(氧氣頂吹轉爐、頂底復合吹煉轉爐、 側吹轉爐、底吹轉爐)煉鋼,是利用氧與鐵水中的碳、硅、錳、 磷元素反應放出的熱量來進行冶煉的,不用從外部進行加熱。 目前,世界上每年約有60%的鋼是用轉爐(鹼性氧氣轉爐)生 產的。雖然近年電爐鋼發展較快,使高爐一轉爐流程受到一定 的沖擊,但轉爐有著鐵源來自礦石、鋼質純凈等優勢,因此在 世界上轉爐煉鋼仍然占據主要份額。
(2)電爐煉鋼。電爐煉鋼是利用電能作為主要熱源來進行 冶煉。最常用的電爐有電弧爐和感應爐兩種。而電爐煉鋼占電爐鋼產量的絕大部分。一般所說電爐即是指電弧爐。 電爐可全部用廢鋼作金屬原料,可冶煉力學性能和化學成分要求嚴格的鋼,如特殊工具鋼、航空用鋼和不銹鋼等。
電爐按所用的爐襯分為酸性和鹼性兩種。目前主要用鹼性 電爐,這種爐子可以有效地去除鋼中的硫,這是其他煉鋼方法 所不及的。隨著世界鋼鐵生產的發展,電爐鋼的比例不斷提高, 目前佔世界鋼產量的30%左右,尤其以電爐一連鑄一連乳為特 點的電爐短流程工藝的確立,使電爐鋼得到很大的發展。世界上近年來發展的新型電爐主要有超高功率電爐、直流 電爐、雙殼電爐、豎爐電爐等。隨著爐外精煉工藝的發展,電爐作為初煉爐的功能更加突出。電爐一精煉爐的聯合操作,使
電爐的冶煉周期大大縮短,有生產節奏轉爐化的趨勢,生產效 率大大提高。
東方環境-打造綠色鋼鐵
㈢ 如何煉鋼
1、按冶煉方法分類:
平爐鋼:包括碳素鋼和低合金鋼。按爐襯材料不同又分酸性和鹼性平爐鋼兩種。
轉爐鋼:包括碳素鋼和低合金鋼。按吹氧位置不同又分底吹、側吹和氧氣頂吹轉爐鋼三種。
電爐鋼:主要是合金鋼。按電爐種類不同又分電弧爐鋼、感應電爐鋼、真空感應電爐鋼和電渣爐鋼四種。
沸騰鋼、鎮靜鋼和半鎮靜鋼:按脫氧程度和澆注制度不同區分。
2、按化學成分分類:
碳素鋼:是鐵和碳的合金。據中除鐵和碳之外,含有硅、錳、磷和硫等元素。按含碳量不同可分 為低碳(C<0.25%)、中碳(C:0.25%-0.60%)和高碳(C>0.60%)鋼三類。碳含量小於0.04%的鋼稱工業純鐵。
普通低合金鋼:在低碳普碳鋼的基礎上加入少量合金元素(如硅、鈣、鈦、鈮、硼和稀土元素等,其總量不超過3%)。而獲得較好綜合性能的鋼種。
合金鋼:是含有一種或多種 適量合金元素的鋼種,具有良好和特殊性能。按合金元素總含量不同可分為低合金(總量<5%)、中合金(合金總量在5%-10%)和高合金(總量>10%)鋼三類。
3、按用途分類:
結構鋼:按用途不同分建造用鋼和機械用鋼兩類。建造用鋼用於建造鍋爐、船舶、橋梁、廠房和其他建築物。機械用鋼用於製造機器或機械零件。
工具鋼:用於製造各種工具的高碳鋼和中碳鋼,包括碳素工具鋼、合金工具鋼和高速工具鋼等。
特殊鋼:具有特殊的物理和化學性能的特殊用途鋼類,包括不銹耐酸鋼、耐熱鋼、電熱合金和磁性材料等。
常用冶煉方法
1、轉爐煉鋼:
一種不需外加熱源、主要以液態生鐵為原料的煉鋼方法。其主要特點是靠轉爐內液態生鐵的物理熱和生鐵內各組分,如碳、錳、硅、磷等與送入爐內的氧氣進行化學反應所產生的熱量作冶煉熱源來煉鋼。爐料除鐵水外,還有造渣料(石灰、石英、螢石等);為了調整溫度,還可加入廢鋼以及少量的冷生鐵和礦石等。轉爐按爐襯耐火材料性質分為鹼性(用鎂砂或白雲為內襯)和酸性(用硅質材料為內襯);按氣體吹入爐內的部分分為底吹頂吹和側吹;按所採用的氣體分為空氣轉爐和氧氣轉爐。酸性轉爐不能去除生鐵中的硫和磷,須用優質生鐵,因而應用范圍受到限制。鹼性轉爐適於用高磷生鐵煉鋼,曾在西歐獲得較大發展。空氣吹煉的轉爐鋼,因其含氮量高,且所用的原料有局限性,又不能多配廢鋼,未在世界范圍內得到推廣。1952年氧氣頂吹轉爐問世,現已成為世界上的主要煉鋼方法。在氧氣頂吹轉爐煉鋼法的基礎上,為吹煉高磷生鐵,又出現了噴吹石灰粉的氧氣頂吹轉爐煉鋼法。隨氧氣底吹的風嘴技術的發展成功,1967年德國和法國分別建成氧氣底吹轉爐。1971年美國引進此項技術後又發展了底吹氧氣噴石灰粉轉爐,用於吹煉含磷生鐵。1975年法國和盧森堡又開發成功頂底復合吹煉的轉爐煉鋼法。
2、氧氣頂吹轉爐煉鋼:
用純氧從轉爐頂部吹煉鐵水成鋼的轉爐煉鋼方法,或稱LD法;在美國通常稱BOF法,也稱BOP法。它是現代煉鋼的主要方法。爐子是一個直立的坩堝狀容器,用直立的水冷氧槍從頂部插入爐內供氧。爐身可傾動。爐料通常為鐵水、廢鋼和造渣材料;也可加入少量冷生鐵和鐵礦石。通過氧槍從熔池上面向下吹入高壓的純氧(含O299.5%以上),氧化去除鐵水中的硅、錳、碳和磷等元素,並通過造渣進行脫磷和脫硫。各種元素氧化所產生的熱量,加熱了熔池的液態金屬,使鋼水達到現定的化學成分和溫度。它主要用於冶煉非合金鋼和低合金鋼;但通過精煉手段,也可用於冶煉不銹鋼等合金鋼。
3、氧氣底吹轉爐煉鋼:
通過轉爐底部的氧氣噴嘴把氧氣吹入爐內熔池,使鐵水冶煉成鋼的轉爐煉鋼方法。其特點是;爐子的高度與直徑比較小;爐底較平並能快速拆卸和更換;用風嘴、分配器系統和爐身上的供氧系統代替氧氣頂吹轉爐的氧槍系統。由於吹煉平穩、噴濺少、煙塵量少、渣中氧化鐵含量低,因此氧氣底吹轉爐的金屬收得率比氧氣頂吹轉爐的高1%~2%;採用粉狀造渣料,由於顆粒細、比表面大,增大了反應界面,因此成渣快,有利於脫硫和脫磷。此法特別適用於吹煉中磷生鐵,因此在西歐用得最廣。
4、連續煉鋼:
不分爐次地將原料(鐵水、廢鋼)從爐子一端不斷地加入,將成品(鋼水)從爐子的另一端不斷地流出的煉鋼方法。連續煉鋼工藝的設想早在19世紀就已出現。由於這種工藝具有設備小、工藝過程簡單而且穩定等潛在優越性,幾十年來許多國家都作了各種各樣方法的大量試驗,其中主要有槽式法、噴霧法和泡沫法三類,但迄今為止都尚未投入工業化生產。
5、混合煉鋼:
用一個爐子煉鋼、另一個電爐煉還原渣或還原渣與合金,然後在一定的高度下進行沖混的煉鋼方法。用此法處理平爐、轉爐及電爐所煉鋼水,可提高鋼的質量。沖混可增加渣、鋼間的接觸面積,加速化學反應以及脫氧、脫硫,並有吸附和聚合氣體及夾雜物的作用,從而提高鋼的純結度和質量。
6、復合吹煉轉爐煉鋼:
在頂吹和底吹氧氣轉爐煉鋼法的基礎上,綜合兩者的優點並克服兩者的缺點而發展起來的新煉鋼方法,即在原有頂吹轉爐底部吹入不同氣體,以改善熔池攪拌。目前,世界上大多數國家用這種煉鋼法,並發展了多種類型的復吹轉爐煉鋼技術,常見的如英國鋼公司開發的以空氣+N2或Ar2作底吹氣體、以N2作冷卻氣體的熔池攪拌復吹轉爐煉鋼法——BSC——BAP法,德國克勒克納——馬克斯冶金廠開發的用天然保護底槍、從底部向熔池分別噴入煤和氧的KMS法、日本川崎鋼鐵公司開發的將占總氧量30%的氧氣混合石灰粉一道從爐底吹入熔池的K——BOP法以及新日本鋼鐵公司開發的將占總氧量10%——20%的氧氣從底部吹入,並用丙烷或天然氣冷卻爐底噴嘴的LD——OB法等。
7、頂吹氧氣平爐煉鋼:
從50年代中期開始,在平爐生產中採用1~5支水冷氧槍由爐頂插入熔煉室,直接向熔池吹氧的煉鋼方法。該法改善了熔池反應的動力學條件,使碳氧反應的熱效應由原來的吸熱變為放熱,並改善了熱工條件;生產率大幅度地得到提高。
8、電弧爐煉鋼:
利用電弧熱效應熔煉金屬和其他物料的一種煉鋼方法。煉鋼用三相交流電弧爐是最常見的直接加熱電弧爐。煉鋼過程中,由於爐內無可燃氣體,可根據工藝要求,形成氧化性或還原性氣氛和條件,故可以用於冶煉優質非合金鋼和合金鋼。按電爐每噸爐容量的大小,可將電弧爐分為普通功率電弧爐、高功率電弧爐和超高功率電弧爐。電弧爐煉鋼向高功率、超高功率發展的目的是為了縮短冶煉時間、降低電耗、提高生產率、降低成本。隨著高功率和超高功率電爐的出現,電弧爐已成為熔化器,一切精煉工藝都在精煉裝置內進行。近十年來直流電弧爐由於電極消耗低、電壓波動小和噪音小而得到迅速發展,可用於冶煉優質鋼和鐵合金。
9、STB法:
原文為Sumitomo Top and Bottom blowing process,由日本住友金屬公司開發的頂底復吹轉爐煉鋼法。該法綜合了氧氣頂吹轉爐煉鋼法和氧氣底吹轉爐煉鋼法兩者的優點。用於吹煉低碳鋼,脫磷效果好且成本下降顯著。所用的底吹氣體為O2、CO2、N2等。在STB法基礎上又開發了從頂部噴吹粉末的STB—P法,進一步改善了高碳鋼的脫磷條件,並用於精煉不銹鋼。
10、RH法:
又稱循環法真空處理。由德國Ruhrstahl/Heraeus二公司共同開發。真空室下方裝有兩個導管,插入鋼水,抽真空後鋼水上升至一定高度,再在上升管吹入惰性氣體Ar、Ar上升帶動鋼液進入真空室接受真空處理,隨後經另一導管流回鋼包。真空室上裝有加合金的加料系統。此法已成為大容量鋼包(>80t)的鋼水主要真空處理方法。
11、RH—OB:
RH吹氧法。是在真空循環脫氣(RH)法中加上吹氧操作(Oxygen Blowing)來升溫。用於精煉不銹鋼,是利用減壓下可優先進行脫碳反應;用於精煉普通鋼則可減輕轉爐負荷。也可採用加鋁升溫。
12、OBM—S法:
原文為Oxygen Bottom Maxhutte—Scarp,由德國Maxhutte-Klockner廠發明的以天然氣或丙烷作底吹氧槍冷卻介質的氧氣底吹轉爐煉鋼法。OBM—S是在OBM氧氣底吹轉爐的爐帽上安裝側吹氧槍,底部氧槍吹煤氣、天然氣預熱廢鋼,從而達到增加廢鋼比的目的。
13、NK—CB法:
原文為NKK Combined Blowing System,由日本鋼管公司於1973年建立的頂底復吹轉爐煉鋼法,即在頂吹的同時,從爐底吹入少量氣體(Ar,CO2,N2),以加強鋼渣的攪拌,並控制鋼水中的CO分壓。該法採用多孔磚噴嘴,用於煉低碳鋼可降低成本;用於煉高碳鋼則有利於脫磷。該法應與鐵水預處理工藝結合起來
14、MVOD:
在VAD法的設備上增設水冷氧槍,使之在真空下可吹氧脫碳的方法,由於真空下脫碳為放熱反應,可省去VAD法的真空加熱措施。操作過程與VOD法相同。
15、LF法:
原文為Ladle Furnace,是1971年日本特殊鋼公司(大同鋼特殊鋼公司)開發的鋼包爐精煉法。其設備和工藝由氬氣攪拌、埋弧加熱和合金加料系統組合而成。這種工藝的優點是:能精確地控制鋼水化學成分和溫度;降低夾雜物含量;合金元素收得率高。LF爐已成為煉鋼爐與連鑄機之間不可缺少的一種爐外精煉設備。
16、LD煉鋼法:
1952年奧鋼聯林茨(Linz)廠與奧地利阿爾卑斯礦冶公司多納維茨(Donawitz)廠最早在工業上開發成功的氧氣頂吹轉爐煉鋼法,並以該兩廠的第一個字母而命名。該法問世後在全世界范圍迅速得到推廣。美國稱此法為BOF或BOP法,即Basic Oxygen Furnace 或Process 的簡稱。詳見氧氣頂吹, 轉爐。
17、LD—OTB法:
原文為LD—Oxgyen Top an Bottom Process,由日本神戶制鋼公司加古川廠開發的頂底復合吹煉轉爐煉鋼工藝。其特點是使用了專門的底吹單環縫形噴嘴(SA噴嘴),因而底吹氣體能控制在很寬的范圍內。底部吹入惰性氣體。
18、LD—HC法:
原文為LD—Hainaut Saubre CRM,系比利時開發的用於吹煉高磷鐵水的頂底復合吹煉轉爐煉鋼法,即LD+底吹氧,用碳氫化合物保護噴嘴。
19、LD-AC法:
原文為LD - Arbed - Centre National,法國鋼鐵研究所開發的頂吹氧氣噴石灰粉煉鋼法,用於吹煉高磷鐵水。
20、KS法:
原文Klockner Steelmaking,系採用100%固體料操作的底部噴煤粉氧氣轉爐煉鋼工藝。底吹氧比率為60%~100%。
21、K—ES法:
將底吹氣體技術、二次燃燒技術和噴煤粉技術結合起來的電弧爐煉鋼法,它是由日本東京煉鋼公司和德國Kiokner公司共同開發的技術,可以以煤代電。
22、FINKL—VAD法:
電弧加熱鋼包脫氣法或稱真空電弧脫氣法。其特點是在真空室的蓋上增設有電弧加熱裝置,並在真空下用氬氣攪拌。該法的脫氣效果穩定,而且能脫硫、脫碳和加入大量合金。設備主要由真空室、電弧加熱系統、合金加料裝置、抽真空系統及液壓系統組成。
23、DH法:
德國Dortmund Horder聯合冶金公司開發的一種真空處理裝置。內襯耐火材料的真空室,下部裝上有耐火襯的導管插入鋼包,真空室或鋼包周期性地放下與提升,使一部分鋼水進入真空室,處理後返回鋼包。上部有加合金料裝置和真空加熱保溫裝置。目前已不再建造這種設備。
24、CLU法:
一種不銹鋼的精煉方法。其原理與AOD法相同,物點是採用水蒸氣代替氬氣。該方法是法國Creusot-Loire公司和瑞典Uddeholm公司共同研製成功的,並於1973年正式投入生產。水蒸氣與鋼液接觸後分解為H2和O2;H2使CO分壓降低。同時,該分解反應為吸熱反應,因而可抑制鋼液溫度上升。但鉻的氧化燒損比AOD法的嚴重。
25、CAS法:
原文為Composition adjustment by sealed argonbubbling,是在氬氣密封下進行合金成分微調的爐外精煉方法。該法由鋼包底部吹氬,將渣排開後,下降浸漬罩,繼續吹氬,然後加合金微調成分。其優點是可精確控製成分,且合金收得率高。
26、CAS—OB法:
原文為Compositon adjustment by sealed argon bubbling with oxygen blowing,是在CAS設備上增設吹氧槍的爐外精煉方法。降可微調合金成分外,它還可加鋁並吹氧升溫(化學熱法),升溫速度為5~13℃/分。這種方法可使鋼水溫度精確地控制在±3℃,從而有利於配合連鑄生產。
27、ASEA-SKF法:
瑞典開發的一種鋼包精煉法。它採用低頻電磁攪拌,在常壓下進行電弧加熱,在鋼包中造渣精煉,在另一工位真空除氣,並設有氧槍,可在減壓下吹氧脫碳。為了提高精煉效果,它還可在鋼包底部通過多孔磚吹氬攪拌,並能加入合金調整鋼液成分。
28、AOD法:
氬氧脫碳法和簡稱,原文為Argon-Oxygen Decarburisation,是冶煉低碳不銹鋼的主要精煉法。1964年由美國碳化物公司研製成功,1968年用於實際生產。其冶金原理是用Ar稀釋CO,使其分壓降低,達到真空的效果,從而使碳脫到很低的水平。AOD爐體和傳動裝置與轉爐相類似,風眼安放在接近爐底的側壁上,向爐內吹入的是Ar+O2混合氣體,原料為初煉爐熔化的鋼水。吹煉過程分為氧化期、還原期、精煉期。它已成為不銹鋼的主要生產工藝。
特殊冶金法
包括電渣重熔、真空冶金、等離子冶金、電子束熔煉、區域熔煉等多種煉鋼方法的總稱。某些高新技術或特殊用途要求特高純度的鋼,若用普通煉鋼方法加爐外精煉達不到要求時,則可採用特殊冶金方法煉制。
電渣重熔:將冶煉好的鋼鑄造或鍛壓成為電極,通過熔渣電阻熱進行二次重熔的精煉工藝,也稱ESR。它的熱源來自熔渣電阻熱,重熔時自耗電極浸入熔渣中,電流通過電離後的熔渣,使熔渣升溫達到比被熔自耗電極熔點高得多的溫度。插入熔渣中的自耗電極端頭熔化後形成熔滴,並靠自重穿越渣池,得到渣洗精煉而後在減少空氣污染的情況下進入金屬熔池。鋼錠與結晶器壁之間形成薄的渣皮,既減緩了徑向冷卻,也改善了成品鋼錠表面質量,藉助結晶器底部水冷,凝固成軸向結晶傾向和偏析少的重熔鋼錠,改善了熱加工塑性。
等離子冶金:以等離子流為熱源的冶金過程,即利用等離子槍將電能轉變為定向等離子射流中的熱能。等離子射流具有電弧穩定、熱量高度集中、可達到非常高的溫度等特點。有的等離子槍的工作溫度高達5000~20000℃。等離子槍可用惰性氣體(Ar)、還原性氣體(H2)等為介質,以達到不同的冶金目的。等離子爐可用於熔煉高熔點金屬和活潑金屬以及金屬或合金的提純。等離子體技術也已用於鋼鐵廠廢塵處理和鐵合金生產工藝。
噴射冶金:為加速液體金屬與物料的物理化學反應,用氣體噴射的方法把粉末物料送入液體金屬,完成冶金反應的工藝,亦稱噴粉冶金。該工藝廣泛用於鐵水予處理和鋼包精煉,以達到脫硫、脫氧、成分微調、使夾雜物變性的目的。此工藝的反應速度快,物料利用率高。
區域熔煉:1952年W.G.Pfann提出的一種利用液固相中雜質元素溶解度不同的特點提煉金屬的工藝。其操作原理是:設一個均勻的固態金屬棒中有一小段金屬被熔化成液體,那麼,若這一小段液態區域自左向右緩慢移動,則每移動一次,雜質都會重新分布,其效果就相當於把雜質驅趕到右端。經過多次這樣的重復,左端金屬便可達到很高的純度。
真空冶金:在低於0.1MPa至超高真空條件下[133.3×(<760~10-12)Pa]進行的冶金過程,包括金屬及合金的提煉、冶煉、重熔、精煉、成形和熱處理。目的主要在於:①減少金屬受氣相的污染;②降低溶解於金屬中的氣體或易揮發的雜質含量;③促進有氣態產物的化學反應;④避免由耐火材料容器帶來的污染。以適應高性能金屬材料及新型金屬材料的需要。隨著生產電熱材料、電工合金、軟磁合金以及高溫鎳基合金等高性能和新型金屬材料的需要,發展了各種真空熔煉方法,主要有真空電阻熔煉、真空感應熔煉、真空電弧重熔、電子束熔煉及電渣重熔等。
真空電弧熔煉:在真空(10-2~10-1Pa)下藉助電弧供熱重熔金屬和合金的工藝,也稱VAR法。其過程是:以水冷銅坩堝為正極,被熔自耗電極接在經滑動密封進入爐體的假電極上為負極,輸入低壓直流電流在電極與坩堝底之間引弧,藉助電弧供熱重熔金屬和合金。伴隨自耗電極的熔化,通過控制電極的下降速度,將自耗電極重熔為成分均勻、組織緻密、純凈度高和偏析少的重熔鋼錠。它不僅用於重熔活性金屬和耐熱難熔金屬,而且也用於重熔使用要求較嚴格的高溫合金和特殊鋼。
真空電子束熔煉:在較高真空(133.3×10-4~133.3×10-8Pa)下用電子槍發射電子束,轟擊被熔煉物料(作為陽極),使之熔化並滴入水冷銅結晶器凝固成錠的熔煉方法。錠由機械裝置連續抽出。此法可以調節能量分布,控制熔化速度。電子束重熔材料的純凈度比其他真空熔煉法的更高。它適於熔煉鎢、鉬等金屬及其合金、高級合金鋼、高溫合金和超純金屬。
真空電阻熔煉:在真空下以電流通過導體所產生的熱為熱源的熔煉方法。一般採取間接加熱,由電熱體把熱能傳給爐中物料。根據需要,電阻爐內的氣氛可以是惰性或保護性的。真空電阻爐可設計成熔煉爐或熱處理爐。
真空感應熔煉:在真空下利用感應電熱效應熔煉金屬和合金的工藝。按爐料和容量選擇電源頻率。它有高頻(>104Hz)和中頻(50~104Hz)以及工頻(50或60Hz)兩類。感應爐又分有芯(閉槽式)和無芯(坩堝式)兩大類。前者電熱效率高,功率因數高,但要有起熔體,熔煉溫度低,適用於單一品種的連續熔煉;後者熔煉溫度高,電熱效率低,適於特殊鋼和鎳基合金等的熔煉。真空感應熔煉在高溫合金、高強度鋼和超高強度鋼等生產中得到廣泛應用。
煉鋼工藝過程
造渣:調整鋼、鐵生產中熔渣成分、鹼度和粘度及其反應能力的操作。目的是通過渣——金屬反應煉出具有所要求成分和溫度的金屬。例如氧氣頂吹轉爐造渣和吹氧操作是為了生成有足夠流動性和鹼度的熔渣,以便把硫、磷降到計劃鋼種的上限以下,並使吹氧時噴濺和溢渣的量減至最小。
出渣:電弧爐煉鋼時根據不同冶煉條件和目的在冶煉過程中所採取的放渣或扒渣操作。如用單渣法冶煉時,氧化末期須扒氧化渣;用雙渣法造還原渣時,原來的氧化渣必須徹底放出,以防回磷等。
熔池攪拌:向金屬熔池供應能量,使金屬液和熔渣產生運動,以改善冶金反應的動力學條件。熔池攪拌可藉助於氣體、機械、電磁感應等方法來實現。
電爐底吹:通過置於爐底的噴嘴將N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等氣體根據工藝要求吹入爐內熔池以達到加速熔化,促進冶金反應過程的目的。採用底吹工藝可縮短冶煉時間,降低電耗,改善脫磷、脫硫操作,提高鋼中殘錳量,提高金屬和合金收得率。並能使鋼水成分、溫度更均勻,從而改善鋼質量,降低成本,提高生產率。
熔化期:煉鋼的熔化期主要是對平爐和電爐煉鋼而言。電弧爐煉鋼從通電開始到爐料全部熔清為止、平爐煉鋼從兌完鐵水到爐料全部化完為止都稱熔化期。熔化期的任務是盡快將爐料熔化及升溫,並造好熔化期的爐渣。
氧化期和脫炭期:普通功率電弧爐煉鋼的氧化期,通常指爐料溶清、取樣分析到扒完氧化渣這一工藝階段。也有認為是從吹氧或加礦脫碳開始的。氧化期的主要任務是氧化鋼液中的碳、磷;去除氣體及夾雜物;使鋼液均勻加熱升溫。脫碳是氧化期的一項重要操作工藝。為了保證鋼的純凈度,要求脫碳量大於0.2%左右。隨著爐外精煉技術的發展,電弧爐的氧化精煉大多移到鋼包或精煉爐中進行。
精煉期:煉鋼過程通過造渣和其他方法把對鋼的質量有害的一些元素和化合物,經化學反應選入氣相或排、浮入渣中,使之從鋼液中排除的工藝操作期。
還原期:普通功率電弧爐煉鋼操作中,通常把氧化末期扒渣完畢到出鋼這段時間稱為還原期。其主要任務是造還原渣進行擴散、脫氧、脫硫、控制化學成分和調整溫度。目前高功率和超功率電弧爐煉鋼操作已取消還原期。
爐外精煉:將煉鋼爐(轉爐、電爐等)中初煉過的鋼液移到另一個容器中進行精煉的煉鋼過程,也叫二次冶金。煉鋼過程因此分為初煉和精煉兩步進行。初煉:爐料在氧化性氣氛的爐內進行熔化、脫磷、脫碳和主合金化。精煉:將初煉的鋼液在真空、惰性氣體或還原性氣氛的容器中進行脫氣、脫氧、脫硫,去除夾雜物和進行成分微調等。將煉鋼分兩步進行的好處是:可提高鋼的質量,縮短冶煉時間,簡化工藝過程並降低生產成本。爐外精煉的種類很多,大致可分為常壓下爐外精煉和真空下爐外精煉兩類。按處理方式的不同,又可分為鋼包處理型爐外精煉及鋼包精煉型爐外精煉等。
鋼液攪拌:爐外精煉過程中對鋼液進行的攪拌。它使鋼液成分和溫度均勻化,並能促進冶金反應。多數冶金反應過程是相界面反應,反應物和生成物的擴散速度是這些反應的限制性環節。鋼液在靜止狀態下,其冶金反應速度很慢,如電爐中靜止的鋼液脫硫需30~60分鍾;而在爐精煉中採取攪拌鋼液的辦法脫硫只需3~5分鍾。鋼液在靜止狀態下,夾雜物靠上浮除去,排除速度較慢;攪拌鋼液時,夾雜物的除去速度按指數規律遞增,並與攪拌強度、類型和夾雜物的特性、濃度有關。
鋼包喂絲:通過喂絲機向鋼包內喂入用鐵皮包裹的脫氧、脫硫及微調成分的粉劑,如Ca-Si粉、或直接喂入鋁線、碳線等對鋼水進行深脫硫、鈣處理以及微調鋼中碳和鋁等成分的方法。它還具有清潔鋼水、改善非金屬夾雜物形態的功能。
鋼包處理:鋼包處理型爐外精煉的簡稱。其特點是精煉時間短(約10~30分鍾),精煉任務單一,沒有補償鋼水溫度降低的加熱裝置,工藝操作簡單,設備投資少。它有鋼水脫氣、脫硫、成分控制和改變夾雜物形態等裝置。如真空循環脫氣法(RH、DH),鋼包真空吹氬法(Gazid),鋼包噴粉處理法(IJ、TN、SL)等均屬此類。
鋼包精煉:鋼包精煉型爐外精煉的簡稱。其特點是比鋼包處理的精煉時間長(約60~180分鍾),具有多種精煉功能,有補償鋼水溫度降低的加熱裝置,適於各類高合金鋼和特殊性能鋼種(如超純鋼種)的精煉。真空吹氧脫碳法(VOD)、真空電弧加熱脫氣法(VAD)、鋼包精煉法(ASEA-SKF)、封閉式吹氬成分微調法(CAS)等,均屬此類;與此類似的還有氬氧脫碳法(AOD)。
惰性氣體處理:向鋼液中吹入惰性氣體,這種氣體本身不參與冶金反應,但從鋼水中上升的每個小氣泡都相當於一個「小真空室」(氣泡中H2、N2、CO的分壓接近於零),具有「氣洗」作用。爐外精煉法生產不銹鋼的原理,就是應用不同的CO分壓下碳鉻和溫度之間的平衡關系。用惰性氣體加氧進行精煉脫碳,可以降低碳氧反應中CO分壓,在較低溫度的條件下,碳含量降低而鉻不被氧化。
預合金化:向鋼液加入一種或幾種合金元素,使其達到成品鋼成分規格要求的操作過程稱為合金化。多數情況下脫氧和合金化是同時進行的,加入鋼中的脫氧劑一部分消耗於鋼的脫氧,轉化為脫氧產物排出;另一部則為鋼水所吸收,起合金化作用。在脫氧操作未全部完成前,與脫氧劑同時加入的合金被鋼水吸收所起到的合金化作用稱為預合金化。
成分控制:保證成品鋼成分全部符合標准要求的操作。成分控制貫穿於從配料到出鋼的各個環節,但重點是合金化時對合金元素成分的控制。對優質鋼往往要求把成分精確地控制在一個狹窄的范圍內;一般在不影響鋼性能的前提下,按中、下限控制。
增硅:吹煉終點時,鋼液中含硅量極低。為達到各鋼號對硅含量的要求,必須以合金料形式加入一定量的硅。它除了用作脫氧劑消耗部分外,還使鋼液中的硅增加。增硅量要經過准確計算,不可超過吹煉鋼種所允許的范圍。
終點控制:氧氣轉爐煉鋼吹煉終點(吹氧結束)時使金屬的化學成分和溫度同時達到計劃鋼種出鋼要求而進行的控制。終點控制有增碳法和拉碳法兩種方法。
出鋼:鋼液的溫度和成分達到所煉鋼種的規定要求時將鋼水放出的操作。出鋼時要注意防止熔渣流入鋼包。用於調整鋼水溫度、成分和脫氧用的添加劑在出鋼過程中加入鋼包或出鋼流中。
㈣ 求碳化硅.硅鐵粉...等在lf精煉爐中的作用
隨著現代科學技術的發展和工農業對鋼材質量要求的提高,鋼廠普遍採用了爐外精煉工藝流程,它已成為現代煉鋼工藝中不可缺少的重要環節。由於這種技術可以提高煉鋼設備的生產能力,改善鋼材質量,降低能耗,減少耐材、能源和鐵合金消耗,因此,爐外精煉技術已成為當今世界鋼鐵冶金發展的方向。對於爐外精煉技術存在的問題及發展方向有必要進行探討。
1 國內外爐外精煉技術的發展歷程和現狀
隨著煉鋼技術的不斷進步,爐外精煉在現代鋼鐵生產中已經佔有重要地位,傳統的生產流程(高爐→煉鋼爐(電爐或轉爐)→鑄錠),已逐步被新的流程(高爐→鐵水預處理→煉鋼爐→爐外精煉→連鑄)所代替。已成為國內外大型鋼鐵企業生產的主要工藝流程,尤其在特殊鋼領域,精煉和連鑄技術發展得日趨成熟。精煉工序在整個流程中起到至關重要的作用,一方面通過這道工序可以提高鋼的純凈度、去除有害夾雜、進行微合金化和夾雜物變性處理;另一方面,精煉又是一個緩沖環節,有利於連鑄生產均衡地進行。
日本在20世紀70年代為了降低煉鋼成本,提高鋼的純凈度和質量,率先將爐外精煉技術應用於特殊鋼生產中,隨後西歐的鋼鐵企業也加入到推廣和使用這項技術的行列中。據資料報道,日本早在1985年精煉率達到65.9%,1989年上升到73.4%,特殊鋼的精煉率達到94%,新建電爐短流程鋼廠100%採用爐外精煉技術。80年代連鑄技術發展迅速,原有的煉鋼爐難以滿足連鑄的技術要求,更加促進了爐外精煉技術的發展,到1990年為止世界各主要工業國家擁有1000多台(套)爐外精煉設備。
我國早在20世紀50年代末,60年代中期就在煉鋼生產中採用高鹼度合成渣在出鋼過程中脫硫冶煉軸承鋼、鋼包靜態脫氣等初步精煉技術,但沒有精煉的裝備。60年代中期至70年代有些特鋼企業(大冶、武鋼等)引進一批真空精煉設備。80年代我國自行研製開發的精煉設備逐漸投入使用(如LF爐、噴粉、攪拌設備),黑龍江省冶金研究所等單位聯合研製開發了喂線機、包芯線機和合金芯線,完善了爐外精煉技術的輔助技術。現在這項技術已經非常成熟,以爐外精煉技術為核心的「三位一體」短流程工藝廣泛應用於國內各鋼鐵企業,取得了很好的效果。初煉(電爐或轉爐)→精煉→連鑄,成了現代化典型的工藝短流程。
2 爐外精煉技術的特點與功能
爐外精煉是指在鋼包中進行冶煉的過程,是將真空處理、吹氬攪拌、加熱控溫、喂線噴粉、微合金化等技術以不同形式組合起來,出鋼前盡量除去氧化渣,在鋼包內重新造還原渣,保持包內還原性氣氛。爐外精煉的目的是降低鋼中的C、P、S、O、H、N、等元素在鋼中的含量,以免產生偏析、白點、大顆粒夾雜物,降低鋼的抗拉強度、韌性、疲勞強度、抗裂性等性能。這些工作只有在精煉爐上進行,其特點與功能如下:
1)可以改變冶金反應條件。煉鋼中脫氧、脫碳、脫氣的反應產物為氣體,精煉可以在真空條件下進行,有利於反應的正向進行,通常工作壓力≥50Pa,適於對鋼液脫氣。
2)可以加快熔池的傳質速度。液相傳質速度決定冶金反應速度的快慢,精煉過程採用多種攪拌形式(氣體攪拌、電磁攪拌、機械攪拌)使系統內的熔體產生流動,加速熔體內傳熱、傳質的過程,達到混合均勻的目的。
3)可以增大渣鋼反應的面積。各種精煉設備均有攪拌裝置,攪拌過程中可以使鋼渣乳化,合金、鋼渣隨氣泡上浮過程中發生熔化、熔解、聚合反應,通常1噸鋼液的渣鋼反應面積為0.8~1.3mm2,當渣量為原來的6%時,鋼渣乳化後形成半徑為0.3mm的渣滴,反應界面會增大1000倍。微合金化、變性處理就是利用這個原理提高精煉效果。
4)可以在電爐(轉爐)和連鑄之間起到緩沖作用,精煉爐具有靈活性,使作業時間、溫度控制較為協調,與連鑄形成更加通暢的生產流程。
3 爐外精煉技術在生產中的應用目前得到公認並被廣泛應用的爐外精煉方法有:LF法、RH法、VOD法。
3.1 LF法(鋼包精煉爐法)
它是1971年由日本大同鋼公司發明的,用電弧加熱,包底吹氬攪拌。
3.1.1 工藝優點
1)電弧加熱熱效率高,升溫幅度大,控溫准確度可達±5℃;
2)具備攪拌和合金化的功能,吹氬攪拌易於實現窄范圍合金成份控制,提高產品的穩定性;
3)設備投資少,精煉成本低,適合生產超低硫鋼、超低氧鋼。
3.1.2 LF法的生產工藝要點
1)加熱與控溫LF採用電弧加熱,熱效率高,鋼水平均升溫1℃耗電0.5~0.8kW·h,LF升溫速度決定於供電比功率(kVA/t),而供電的比功率又決定於鋼包耐火材料的熔損指數。因採用埋弧泡沫渣技術,可減少電弧的熱輻射損失,提高熱效率10%~15%,終點溫度的精確度≤±5℃。
2)採用白渣精煉工藝。下渣量控制在≤5kg/t,一般採用Al2O3-CaO-SiO2系爐渣,包渣鹼度R≥3,以避免爐渣再氧化。吹氬攪拌時避免鋼液裸露。
3)合金微調與窄成份范圍控制。據試驗報道,使用合金芯線技術可提高金屬回收率,齒輪鋼中鈦的回收率平均達到87.9%,硼的回收率達64.3%,鋼包喂碳線回收率高達90%,ZG30CrMnMoRE喂稀土線稀土回收率達到68%,高的回收率可實現窄成份控制。
3.1.3 LF法在生產實踐中的應用
2000年6月,鞍鋼第一煉鋼廠新建的連鑄車間正式投產,精煉設備由兩座LF鋼包精煉爐,年處理鋼水200萬t;一座VD鋼水真空處理裝置,年處理鋼水80萬t組成。LF爐最大升溫速度為4℃,LF爐平均處理周期≤28min;處理效果:平均[H]≤0.0002%;最低[H]≤0.0001%。
我國現有家重軌生產廠(攀鋼、包鋼、鞍鋼和武鋼)生產典型的工藝路線如下:LD→LF→VD→WF→CC,鋼包吊到LF處理線的鋼包車上後,由人工接通鋼包底吹氬的快速接頭,根據要求的鋼水成分及溫度確定物料的投入量(含喂絲)重軌鋼含碳量較高,因而增碳顯得很重要,轉爐出鋼時鋼水含碳量控制為0.2%~0.3%(wt),爐後增碳至0.60%~0.65%(wt),在LF爐處理時再增0.10%~0.15%(wt)個碳至標准成份的中上限,經VD處理後即可達到鋼種成分要求。
3.2 RH法(真空循環脫氣法)這種方法是1958年西德發明的,其基本原理是利用氣泡將鋼水不斷的提升到真空室內進行脫氣、脫碳,然後迴流到鋼包中。
3.2.1 RH法的優點
1)反應速度快。真空脫氣周期短,一般10分鍾可以完成脫氣操作,5分種能完成合金化及溫度均勻化,可與轉爐配合使用。
2)反應效率高。鋼水直接在真空室內反應,鋼中可達到[H]≤1.0×10-6,[N]≤25×10-6,[C]≤10×10-6,的超純凈鋼。
3)可進行吹氧脫碳和二次燃燒熱補償,減少精煉過程的溫降。
3.2.2 RH法工藝參數
1)RH循環量。循環量是指單位時間內通過上升管或下降管的鋼水量,單位是t/min。有關資料給出的計算公式為: Q=0.002×Du1.5·G0.33,式中:Q———循環流量,t/min;Du———上升管直徑,cm;G———上升管內氬氣流量,L/min。
2)循環因數。他是指在RH處理過程中通過真空室的鋼水與處理量之比,其公式為:μ=w·t/v式中:μ———循環因數,次;w———循環量,t/min;t———循環時間,min;v———鋼包容量,t。
3)供氧強度與含碳量的關系。向RH內吹氧可以提高脫碳速度,即RH-OB法。當[C]/[O]>0.66時鋼包內氧的傳質速度決定脫碳速度,其計算公式為:
QO2=27.3×Q·[C]式中:QO2———氧氣強度,Nm3/min;Q———鋼水循環量,t/min;[C]———含碳量,Nm3/t。
3.2.3 RH法在生產實踐中的應用
日本的山陽鋼廠將LF與RH配合生產軸承鋼形成EF-LF-RH-CC軸承鋼生產線,鋼中總氧量達到5.8×10-6。LF-RH法首先利用LF爐將鋼水升溫,利用LF攪拌和渣精煉功能進行還原精煉,是鋼水脫硫和預脫氧,然後將鋼水送入RH中進行脫氫和二次脫氧。經過這樣處理大大的提高了鋼水的清潔度,同時鋼水的溫度達到連鑄需要的溫度。
寶鋼爐外精煉設備有RH-OB、鋼包噴粉裝置、CAS精煉裝置,RH-OB的冶煉效果較理想,脫氫率為50%~70%,脫氮率為20%~40%,一般情況下,經RH-OB處理後[H]≤2.5×10-6,[C]≤30×10-6,去除鋼中非金屬夾雜物一般能達到70%,鋼中總氧量≤25×10-6,而且在RH中合金處理可以提高合金的收得率和控制的精確度,[C]、[Si]、[Mn]的控制精度能達到±0.01%,鋁的精確度可達到1.5×10-3,取得了較好的爐外精煉效果。
3.3 VOD法(真空罐內鋼包吹氧除氣法)
3.3.1 VOD的特點VOD法是1965年西德首先開發應用的,它是將鋼包放入真空罐內從頂部的氧槍向鋼包內吹氧脫碳,同時從鋼包底部向上吹氬攪拌。此方法適合生產超低碳不銹鋼,達到保鉻去碳的目的,可與轉爐配合使用。他的優點是實現了低碳不銹鋼冶煉的必要的熱力學和動力學的條件-高溫、真空、攪拌。
3.3.2 VOD法在生產實踐中的應用
20世紀90年代初,上海大隆鑄鍛廠從德國萊寶(leybold)公司進口1台15tVODC的關鍵設備和技術軟體。採用電爐初煉鋼水經VODC爐外精煉的工藝方法,精煉了超低碳不銹鋼、中低合金鋼和碳鋼,取得了很好的冶金效果,鋼中非金屬夾雜物減少,氫含量小於3×10-6氧含量小於6.5×10-6,不銹鋼中鉻回收率達98%~99%,精煉後的鋼具有十分優越的性能。VODC精煉工藝成熟,控制容易,適應中小型鋼廠和鑄鋼廠的多鋼種、小噸位精煉生產需要,對發展鑄鋼行業的精煉生產會起到很大積極作用,具有廣闊的發展前景10。
撫順特殊鋼有限公司有30tVOD爐,採用EAF+VOD技術精煉不銹鋼,可使[H]≤2.58×10-6,T[O]≤41.9×10-6,鉻回收率達到99.5%,脫硫率64.2%,精煉高碳鉻軸承鋼T[O]≤12.13×10-6 。
4 發展爐外精煉技術需解決的問題及發展方向爐外精煉技術已經應用40年,對提高鋼的純凈度、精確控製成分含量及細化組織結構等方面都起了重要作用,使冶煉成本大幅降低,同時提高了鋼的品質和性能。但在發展的過程中也出現了一些問題,有待於解決,使這項技術更加完美。
1)實現爐外精煉工藝的智能化控制,根據來料鋼水的各種技術參數,利用信息技術,制定最佳的精煉工藝方案,並通過計算機控制各精煉工序。精煉工位配備快速分析設備,實現數據網路化,減少熱停等待時間。
2)爐外處理設備將實現「多功能化」。在水鋼精煉設備中將渣洗精煉、真空冶金、攪拌工藝以及加熱控溫功能全部組合起來,實現精煉,以滿足超純凈鋼生產的社會需求。
3)開發高純度、高密度、高強度的優質鹼性耐火材料,以適應不同精煉爐的需要,注重產品質量的穩定性。耐火材料的使用條件應盡可能與爐渣相適應,最大限度地降低侵蝕速度。要根據精煉設備的實際情況形成不同層次的配套材料,研究開發保溫和修補技術,提高爐襯的使用壽命。
4)減少精煉過程的污染排放,精煉過程會產生大量廢氣,其中含SO2、Pb、金屬氧化物、懸浮顆粒等,在真空脫氣冷卻水中含有固態懸浮物、Pb、Zn等,這些污染物須經企業內部的相關處理,把污染程度降低到符合排放標准後再排放,加強環境保護意識。
5 結束語
爐外精煉技術是一項提高產品質量,降低生產成本的先進技術,是現代化煉鋼工藝不可缺少的重要環節,具有化學成分及溫度的精確控制、夾雜物排除、頂渣還原脫S、Ca處理、夾雜物形態控制、去除H、O、C、S等雜質、真空脫氣等冶金功能。只有強化每項功能的作用,才能發揮爐外精煉的優勢,生產出高品質純凈鋼種。
㈤ 請教 RH冶煉超低碳鋼的基本原理及工藝特點
RH全稱是真空循環脫氣法,他主要用來脫除鋼液中的H、N等氣體元素。真空循環處理版特別適用於大批量鋼權水的快速處理,其快速處理的特點使它可以與轉爐及連鑄的快節奏相配合。RH技術的發展開發RH的主要目的最初是對鋼水進行脫H處理,以防止鋼中白點的產生,因而RH僅用於處理對氣體有較嚴格要求的鋼種。
至於超低碳鋼的冶煉,主要是通過轉爐氧槍大量吹氧進行深脫碳,RH脫碳的作用不大。
㈥ 誰能告訴我,煉鋼怎麼煉
1、按冶煉方法分類:
平爐鋼:包括碳素鋼和低合金鋼。按爐襯材料不同又分酸性和鹼性平爐鋼兩種。
轉爐鋼:包括碳素鋼和低合金鋼。按吹氧位置不同又分底吹、側吹和氧氣頂吹轉爐鋼三種。
電爐鋼:主要是合金鋼。按電爐種類不同又分電弧爐鋼、感應電爐鋼、真空感應電爐鋼和電渣爐鋼四種。
沸騰鋼、鎮靜鋼和半鎮靜鋼:按脫氧程度和澆注制度不同區分。
2、按化學成分分類:
碳素鋼:是鐵和碳的合金。據中除鐵和碳之外,含有硅、錳、磷和硫等元素。按含碳量不同可分 為低碳(C<0.25%)、中碳(C:0.25%-0.60%)和高碳(C>0.60%)鋼三類。碳含量小於0.04%的鋼稱工業純鐵。
普通低合金鋼:在低碳普碳鋼的基礎上加入少量合金元素(如硅、鈣、鈦、鈮、硼和稀土元素等,其總量不超過3%)。而獲得較好綜合性能的鋼種。
合金鋼:是含有一種或多種 適量合金元素的鋼種,具有良好和特殊性能。按合金元素總含量不同可分為低合金(總量<5%)、中合金(合金總量在5%-10%)和高合金(總量>10%)鋼三類。
3、按用途分類:
結構鋼:按用途不同分建造用鋼和機械用鋼兩類。建造用鋼用於建造鍋爐、船舶、橋梁、廠房和其他建築物。機械用鋼用於製造機器或機械零件。
工具鋼:用於製造各種工具的高碳鋼和中碳鋼,包括碳素工具鋼、合金工具鋼和高速工具鋼等。
特殊鋼:具有特殊的物理和化學性能的特殊用途鋼類,包括不銹耐酸鋼、耐熱鋼、電熱合金和磁性材料等。
常用冶煉方法
1、轉爐煉鋼:
一種不需外加熱源、主要以液態生鐵為原料的煉鋼方法。其主要特點是靠轉爐內液態生鐵的物理熱和生鐵內各組分,如碳、錳、硅、磷等與送入爐內的氧氣進行化學反應所產生的熱量作冶煉熱源來煉鋼。爐料除鐵水外,還有造渣料(石灰、石英、螢石等);為了調整溫度,還可加入廢鋼以及少量的冷生鐵和礦石等。轉爐按爐襯耐火材料性質分為鹼性(用鎂砂或白雲為內襯)和酸性(用硅質材料為內襯);按氣體吹入爐內的部分分為底吹頂吹和側吹;按所採用的氣體分為空氣轉爐和氧氣轉爐。酸性轉爐不能去除生鐵中的硫和磷,須用優質生鐵,因而應用范圍受到限制。鹼性轉爐適於用高磷生鐵煉鋼,曾在西歐獲得較大發展。空氣吹煉的轉爐鋼,因其含氮量高,且所用的原料有局限性,又不能多配廢鋼,未在世界范圍內得到推廣。1952年氧氣頂吹轉爐問世,現已成為世界上的主要煉鋼方法。在氧氣頂吹轉爐煉鋼法的基礎上,為吹煉高磷生鐵,又出現了噴吹石灰粉的氧氣頂吹轉爐煉鋼法。隨氧氣底吹的風嘴技術的發展成功,1967年德國和法國分別建成氧氣底吹轉爐。1971年美國引進此項技術後又發展了底吹氧氣噴石灰粉轉爐,用於吹煉含磷生鐵。1975年法國和盧森堡又開發成功頂底復合吹煉的轉爐煉鋼法。
2、氧氣頂吹轉爐煉鋼:
用純氧從轉爐頂部吹煉鐵水成鋼的轉爐煉鋼方法,或稱LD法;在美國通常稱BOF法,也稱BOP法。它是現代煉鋼的主要方法。爐子是一個直立的坩堝狀容器,用直立的水冷氧槍從頂部插入爐內供氧。爐身可傾動。爐料通常為鐵水、廢鋼和造渣材料;也可加入少量冷生鐵和鐵礦石。通過氧槍從熔池上面向下吹入高壓的純氧(含O299.5%以上),氧化去除鐵水中的硅、錳、碳和磷等元素,並通過造渣進行脫磷和脫硫。各種元素氧化所產生的熱量,加熱了熔池的液態金屬,使鋼水達到現定的化學成分和溫度。它主要用於冶煉非合金鋼和低合金鋼;但通過精煉手段,也可用於冶煉不銹鋼等合金鋼。
3、氧氣底吹轉爐煉鋼:
通過轉爐底部的氧氣噴嘴把氧氣吹入爐內熔池,使鐵水冶煉成鋼的轉爐煉鋼方法。其特點是;爐子的高度與直徑比較小;爐底較平並能快速拆卸和更換;用風嘴、分配器系統和爐身上的供氧系統代替氧氣頂吹轉爐的氧槍系統。由於吹煉平穩、噴濺少、煙塵量少、渣中氧化鐵含量低,因此氧氣底吹轉爐的金屬收得率比氧氣頂吹轉爐的高1%~2%;採用粉狀造渣料,由於顆粒細、比表面大,增大了反應界面,因此成渣快,有利於脫硫和脫磷。此法特別適用於吹煉中磷生鐵,因此在西歐用得最廣。
4、連續煉鋼:
不分爐次地將原料(鐵水、廢鋼)從爐子一端不斷地加入,將成品(鋼水)從爐子的另一端不斷地流出的煉鋼方法。連續煉鋼工藝的設想早在19世紀就已出現。由於這種工藝具有設備小、工藝過程簡單而且穩定等潛在優越性,幾十年來許多國家都作了各種各樣方法的大量試驗,其中主要有槽式法、噴霧法和泡沫法三類,但迄今為止都尚未投入工業化生產。
5、混合煉鋼:
用一個爐子煉鋼、另一個電爐煉還原渣或還原渣與合金,然後在一定的高度下進行沖混的煉鋼方法。用此法處理平爐、轉爐及電爐所煉鋼水,可提高鋼的質量。沖混可增加渣、鋼間的接觸面積,加速化學反應以及脫氧、脫硫,並有吸附和聚合氣體及夾雜物的作用,從而提高鋼的純結度和質量。
6、復合吹煉轉爐煉鋼:
在頂吹和底吹氧氣轉爐煉鋼法的基礎上,綜合兩者的優點並克服兩者的缺點而發展起來的新煉鋼方法,即在原有頂吹轉爐底部吹入不同氣體,以改善熔池攪拌。目前,世界上大多數國家用這種煉鋼法,並發展了多種類型的復吹轉爐煉鋼技術,常見的如英國鋼公司開發的以空氣+N2或Ar2作底吹氣體、以N2作冷卻氣體的熔池攪拌復吹轉爐煉鋼法——BSC——BAP法,德國克勒克納——馬克斯冶金廠開發的用天然保護底槍、從底部向熔池分別噴入煤和氧的KMS法、日本川崎鋼鐵公司開發的將占總氧量30%的氧氣混合石灰粉一道從爐底吹入熔池的K——BOP法以及新日本鋼鐵公司開發的將占總氧量10%——20%的氧氣從底部吹入,並用丙烷或天然氣冷卻爐底噴嘴的LD——OB法等。
7、頂吹氧氣平爐煉鋼:
從50年代中期開始,在平爐生產中採用1~5支水冷氧槍由爐頂插入熔煉室,直接向熔池吹氧的煉鋼方法。該法改善了熔池反應的動力學條件,使碳氧反應的熱效應由原來的吸熱變為放熱,並改善了熱工條件;生產率大幅度地得到提高。
8、電弧爐煉鋼:
利用電弧熱效應熔煉金屬和其他物料的一種煉鋼方法。煉鋼用三相交流電弧爐是最常見的直接加熱電弧爐。煉鋼過程中,由於爐內無可燃氣體,可根據工藝要求,形成氧化性或還原性氣氛和條件,故可以用於冶煉優質非合金鋼和合金鋼。按電爐每噸爐容量的大小,可將電弧爐分為普通功率電弧爐、高功率電弧爐和超高功率電弧爐。電弧爐煉鋼向高功率、超高功率發展的目的是為了縮短冶煉時間、降低電耗、提高生產率、降低成本。隨著高功率和超高功率電爐的出現,電弧爐已成為熔化器,一切精煉工藝都在精煉裝置內進行。近十年來直流電弧爐由於電極消耗低、電壓波動小和噪音小而得到迅速發展,可用於冶煉優質鋼和鐵合金。
9、STB法:
原文為Sumitomo Top and Bottom blowing process,由日本住友金屬公司開發的頂底復吹轉爐煉鋼法。該法綜合了氧氣頂吹轉爐煉鋼法和氧氣底吹轉爐煉鋼法兩者的優點。用於吹煉低碳鋼,脫磷效果好且成本下降顯著。所用的底吹氣體為O2、CO2、N2等。在STB法基礎上又開發了從頂部噴吹粉末的STB—P法,進一步改善了高碳鋼的脫磷條件,並用於精煉不銹鋼。
10、RH法:
又稱循環法真空處理。由德國Ruhrstahl/Heraeus二公司共同開發。真空室下方裝有兩個導管,插入鋼水,抽真空後鋼水上升至一定高度,再在上升管吹入惰性氣體Ar、Ar上升帶動鋼液進入真空室接受真空處理,隨後經另一導管流回鋼包。真空室上裝有加合金的加料系統。此法已成為大容量鋼包(>80t)的鋼水主要真空處理方法。
11、RH—OB:
RH吹氧法。是在真空循環脫氣(RH)法中加上吹氧操作(Oxygen Blowing)來升溫。用於精煉不銹鋼,是利用減壓下可優先進行脫碳反應;用於精煉普通鋼則可減輕轉爐負荷。也可採用加鋁升溫。
12、OBM—S法:
原文為Oxygen Bottom Maxhutte—Scarp,由德國Maxhutte-Klockner廠發明的以天然氣或丙烷作底吹氧槍冷卻介質的氧氣底吹轉爐煉鋼法。OBM—S是在OBM氧氣底吹轉爐的爐帽上安裝側吹氧槍,底部氧槍吹煤氣、天然氣預熱廢鋼,從而達到增加廢鋼比的目的。
13、NK—CB法:
原文為NKK Combined Blowing System,由日本鋼管公司於1973年建立的頂底復吹轉爐煉鋼法,即在頂吹的同時,從爐底吹入少量氣體(Ar,CO2,N2),以加強鋼渣的攪拌,並控制鋼水中的CO分壓。該法採用多孔磚噴嘴,用於煉低碳鋼可降低成本;用於煉高碳鋼則有利於脫磷。該法應與鐵水預處理工藝結合起來
14、MVOD:
在VAD法的設備上增設水冷氧槍,使之在真空下可吹氧脫碳的方法,由於真空下脫碳為放熱反應,可省去VAD法的真空加熱措施。操作過程與VOD法相同。
15、LF法:
原文為Ladle Furnace,是1971年日本特殊鋼公司(大同鋼特殊鋼公司)開發的鋼包爐精煉法。其設備和工藝由氬氣攪拌、埋弧加熱和合金加料系統組合而成。這種工藝的優點是:能精確地控制鋼水化學成分和溫度;降低夾雜物含量;合金元素收得率高。LF爐已成為煉鋼爐與連鑄機之間不可缺少的一種爐外精煉設備。
16、LD煉鋼法:
1952年奧鋼聯林茨(Linz)廠與奧地利阿爾卑斯礦冶公司多納維茨(Donawitz)廠最早在工業上開發成功的氧氣頂吹轉爐煉鋼法,並以該兩廠的第一個字母而命名。該法問世後在全世界范圍迅速得到推廣。美國稱此法為BOF或BOP法,即Basic Oxygen Furnace 或Process 的簡稱。詳見氧氣頂吹, 轉爐。
17、LD—OTB法:
原文為LD—Oxgyen Top an Bottom Process,由日本神戶制鋼公司加古川廠開發的頂底復合吹煉轉爐煉鋼工藝。其特點是使用了專門的底吹單環縫形噴嘴(SA噴嘴),因而底吹氣體能控制在很寬的范圍內。底部吹入惰性氣體。
18、LD—HC法:
原文為LD—Hainaut Saubre CRM,系比利時開發的用於吹煉高磷鐵水的頂底復合吹煉轉爐煉鋼法,即LD+底吹氧,用碳氫化合物保護噴嘴。
19、LD-AC法:
原文為LD - Arbed - Centre National,法國鋼鐵研究所開發的頂吹氧氣噴石灰粉煉鋼法,用於吹煉高磷鐵水。
20、KS法:
原文Klockner Steelmaking,系採用100%固體料操作的底部噴煤粉氧氣轉爐煉鋼工藝。底吹氧比率為60%~100%。
21、K—ES法:
將底吹氣體技術、二次燃燒技術和噴煤粉技術結合起來的電弧爐煉鋼法,它是由日本東京煉鋼公司和德國Kiokner公司共同開發的技術,可以以煤代電。
22、FINKL—VAD法:
電弧加熱鋼包脫氣法或稱真空電弧脫氣法。其特點是在真空室的蓋上增設有電弧加熱裝置,並在真空下用氬氣攪拌。該法的脫氣效果穩定,而且能脫硫、脫碳和加入大量合金。設備主要由真空室、電弧加熱系統、合金加料裝置、抽真空系統及液壓系統組成。
23、DH法:
德國Dortmund Horder聯合冶金公司開發的一種真空處理裝置。內襯耐火材料的真空室,下部裝上有耐火襯的導管插入鋼包,真空室或鋼包周期性地放下與提升,使一部分鋼水進入真空室,處理後返回鋼包。上部有加合金料裝置和真空加熱保溫裝置。目前已不再建造這種設備。
24、CLU法:
一種不銹鋼的精煉方法。其原理與AOD法相同,物點是採用水蒸氣代替氬氣。該方法是法國Creusot-Loire公司和瑞典Uddeholm公司共同研製成功的,並於1973年正式投入生產。水蒸氣與鋼液接觸後分解為H2和O2;H2使CO分壓降低。同時,該分解反應為吸熱反應,因而可抑制鋼液溫度上升。但鉻的氧化燒損比AOD法的嚴重。
25、CAS法:
原文為Composition adjustment by sealed argonbubbling,是在氬氣密封下進行合金成分微調的爐外精煉方法。該法由鋼包底部吹氬,將渣排開後,下降浸漬罩,繼續吹氬,然後加合金微調成分。其優點是可精確控製成分,且合金收得率高。
26、CAS—OB法:
原文為Compositon adjustment by sealed argon bubbling with oxygen blowing,是在CAS設備上增設吹氧槍的爐外精煉方法。降可微調合金成分外,它還可加鋁並吹氧升溫(化學熱法),升溫速度為5~13℃/分。這種方法可使鋼水溫度精確地控制在±3℃,從而有利於配合連鑄生產。
27、ASEA-SKF法:
瑞典開發的一種鋼包精煉法。它採用低頻電磁攪拌,在常壓下進行電弧加熱,在鋼包中造渣精煉,在另一工位真空除氣,並設有氧槍,可在減壓下吹氧脫碳。為了提高精煉效果,它還可在鋼包底部通過多孔磚吹氬攪拌,並能加入合金調整鋼液成分。
28、AOD法:
氬氧脫碳法和簡稱,原文為Argon-Oxygen Decarburisation,是冶煉低碳不銹鋼的主要精煉法。1964年由美國碳化物公司研製成功,1968年用於實際生產。其冶金原理是用Ar稀釋CO,使其分壓降低,達到真空的效果,從而使碳脫到很低的水平。AOD爐體和傳動裝置與轉爐相類似,風眼安放在接近爐底的側壁上,向爐內吹入的是Ar+O2混合氣體,原料為初煉爐熔化的鋼水。吹煉過程分為氧化期、還原期、精煉期。它已成為不銹鋼的主要生產工藝。
特殊冶金法
包括電渣重熔、真空冶金、等離子冶金、電子束熔煉、區域熔煉等多種煉鋼方法的總稱。某些高新技術或特殊用途要求特高純度的鋼,若用普通煉鋼方法加爐外精煉達不到要求時,則可採用特殊冶金方法煉制。
電渣重熔:將冶煉好的鋼鑄造或鍛壓成為電極,通過熔渣電阻熱進行二次重熔的精煉工藝,也稱ESR。它的熱源來自熔渣電阻熱,重熔時自耗電極浸入熔渣中,電流通過電離後的熔渣,使熔渣升溫達到比被熔自耗電極熔點高得多的溫度。插入熔渣中的自耗電極端頭熔化後形成熔滴,並靠自重穿越渣池,得到渣洗精煉而後在減少空氣污染的情況下進入金屬熔池。鋼錠與結晶器壁之間形成薄的渣皮,既減緩了徑向冷卻,也改善了成品鋼錠表面質量,藉助結晶器底部水冷,凝固成軸向結晶傾向和偏析少的重熔鋼錠,改善了熱加工塑性。
等離子冶金:以等離子流為熱源的冶金過程,即利用等離子槍將電能轉變為定向等離子射流中的熱能。等離子射流具有電弧穩定、熱量高度集中、可達到非常高的溫度等特點。有的等離子槍的工作溫度高達5000~20000℃。等離子槍可用惰性氣體(Ar)、還原性氣體(H2)等為介質,以達到不同的冶金目的。等離子爐可用於熔煉高熔點金屬和活潑金屬以及金屬或合金的提純。等離子體技術也已用於鋼鐵廠廢塵處理和鐵合金生產工藝。
噴射冶金:為加速液體金屬與物料的物理化學反應,用氣體噴射的方法把粉末物料送入液體金屬,完成冶金反應的工藝,亦稱噴粉冶金。該工藝廣泛用於鐵水予處理和鋼包精煉,以達到脫硫、脫氧、成分微調、使夾雜物變性的目的。此工藝的反應速度快,物料利用率高。
區域熔煉:1952年W.G.Pfann提出的一種利用液固相中雜質元素溶解度不同的特點提煉金屬的工藝。其操作原理是:設一個均勻的固態金屬棒中有一小段金屬被熔化成液體,那麼,若這一小段液態區域自左向右緩慢移動,則每移動一次,雜質都會重新分布,其效果就相當於把雜質驅趕到右端。經過多次這樣的重復,左端金屬便可達到很高的純度。
真空冶金:在低於0.1MPa至超高真空條件下[133.3×(<760~10-12)Pa]進行的冶金過程,包括金屬及合金的提煉、冶煉、重熔、精煉、成形和熱處理。目的主要在於:①減少金屬受氣相的污染;②降低溶解於金屬中的氣體或易揮發的雜質含量;③促進有氣態產物的化學反應;④避免由耐火材料容器帶來的污染。以適應高性能金屬材料及新型金屬材料的需要。隨著生產電熱材料、電工合金、軟磁合金以及高溫鎳基合金等高性能和新型金屬材料的需要,發展了各種真空熔煉方法,主要有真空電阻熔煉、真空感應熔煉、真空電弧重熔、電子束熔煉及電渣重熔等。
真空電弧熔煉:在真空(10-2~10-1Pa)下藉助電弧供熱重熔金屬和合金的工藝,也稱VAR法。其過程是:以水冷銅坩堝為正極,被熔自耗電極接在經滑動密封進入爐體的假電極上為負極,輸入低壓直流電流在電極與坩堝底之間引弧,藉助電弧供熱重熔金屬和合金。伴隨自耗電極的熔化,通過控制電極的下降速度,將自耗電極重熔為成分均勻、組織緻密、純凈度高和偏析少的重熔鋼錠。它不僅用於重熔活性金屬和耐熱難熔金屬,而且也用於重熔使用要求較嚴格的高溫合金和特殊鋼。
真空電子束熔煉:在較高真空(133.3×10-4~133.3×10-8Pa)下用電子槍發射電子束,轟擊被熔煉物料(作為陽極),使之熔化並滴入水冷銅結晶器凝固成錠的熔煉方法。錠由機械裝置連續抽出。此法可以調節能量分布,控制熔化速度。電子束重熔材料的純凈度比其他真空熔煉法的更高。它適於熔煉鎢、鉬等金屬及其合金、高級合金鋼、高溫合金和超純金屬。
真空電阻熔煉:在真空下以電流通過導體所產生的熱為熱源的熔煉方法。一般採取間接加熱,由電熱體把熱能傳給爐中物料。根據需要,電阻爐內的氣氛可以是惰性或保護性的。真空電阻爐可設計成熔煉爐或熱處理爐。
真空感應熔煉:在真空下利用感應電熱效應熔煉金屬和合金的工藝。按爐料和容量選擇電源頻率。它有高頻(>104Hz)和中頻(50~104Hz)以及工頻(50或60Hz)兩類。感應爐又分有芯(閉槽式)和無芯(坩堝式)兩大類。前者電熱效率高,功率因數高,但要有起熔體,熔煉溫度低,適用於單一品種的連續熔煉;後者熔煉溫度高,電熱效率低,適於特殊鋼和鎳基合金等的熔煉。真空感應熔煉在高溫合金、高強度鋼和超高強度鋼等生產中得到廣泛應用。
煉鋼工藝過程
造渣:調整鋼、鐵生產中熔渣成分、鹼度和粘度及其反應能力的操作。目的是通過渣——金屬反應煉出具有所要求成分和溫度的金屬。例如氧氣頂吹轉爐造渣和吹氧操作是為了生成有足夠流動性和鹼度的熔渣,以便把硫、磷降到計劃鋼種的上限以下,並使吹氧時噴濺和溢渣的量減至最小。
出渣:電弧爐煉鋼時根據不同冶煉條件和目的在冶煉過程中所採取的放渣或扒渣操作。如用單渣法冶煉時,氧化末期須扒氧化渣;用雙渣法造還原渣時,原來的氧化渣必須徹底放出,以防回磷等。
熔池攪拌:向金屬熔池供應能量,使金屬液和熔渣產生運動,以改善冶金反應的動力學條件。熔池攪拌可藉助於氣體、機械、電磁感應等方法來實現。
電爐底吹:通過置於爐底的噴嘴將N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等氣體根據工藝要求吹入爐內熔池以達到加速熔化,促進冶金反應過程的目的。採用底吹工藝可縮短冶煉時間,降低電耗,改善脫磷、脫硫操作,提高鋼中殘錳量,提高金屬和合金收得率。並能使鋼水成分、溫度更均勻,從而改善鋼質量,降低成本,提高生產率。
熔化期:煉鋼的熔化期主要是對平爐和電爐煉鋼而言。電弧爐煉鋼從通電開始到爐料全部熔清為止、平爐煉鋼從兌完鐵水到爐料全部化完為止都稱熔化期。熔化期的任務是盡快將爐料熔化及升溫,並造好熔化期的爐渣。
氧化期和脫炭期:普通功率電弧爐煉鋼的氧化期,通常指爐料溶清、取樣分析到扒完氧化渣這一工藝階段。也有認為是從吹氧或加礦脫碳開始的。氧化期的主要任務是氧化鋼液中的碳、磷;去除氣體及夾雜物;使鋼液均勻加熱升溫。脫碳是氧化期的一項重要操作工藝。為了保證鋼的純凈度,要求脫碳量大於0.2%左右。隨著爐外精煉技術的發展,電弧爐的氧化精煉大多移到鋼包或精煉爐中進行。
精煉期:煉鋼過程通過造渣和其他方法把對鋼的質量有害的一些元素和化合物,經化學反應選入氣相或排、浮入渣中,使之從鋼液中排除的工藝操作期。
還原期:普通功率電弧爐煉鋼操作中,通常把氧化末期扒渣完畢到出鋼這段時間稱為還原期。其主要任務是造還原渣進行擴散、脫氧、脫硫、控制化學成分和調整溫度。目前高功率和超功率電弧爐煉鋼操作已取消還原期。
爐外精煉:將煉鋼爐(轉爐、電爐等)中初煉過的鋼液移到另一個容器中進行精煉的煉鋼過程,也叫二次冶金。煉鋼過程因此分為初煉和精煉兩步進行。初煉:爐料在氧化性氣氛的爐內進行熔化、脫磷、脫碳和主合金化。精煉:將初煉的鋼液在真空、惰性氣體或還原性氣氛的容器中進行脫氣、脫氧、脫硫,去除夾雜物和進行成分微調等。將煉鋼分兩步進行的好處是:可提高鋼的質量,縮短冶煉時間,簡化工藝過程並降低生產成本。爐外精煉的種類很多,大致可分為常壓下爐外精煉和真空下爐外精煉兩類。按處理方式的不同,又可分為鋼包處理型爐外精煉及鋼包精煉型爐外精煉等。
鋼液攪拌:爐外精煉過程中對鋼液進行的攪拌。它使鋼液成分和溫度均勻化,並能促進冶金反應。多數冶金反應過程是相界面反應,反應物和生成物的擴散速度是這些反應的限制性環節。鋼液在靜止狀態下,其冶金反應速度很慢,如電爐中靜止的鋼液脫硫需30~60分鍾;而在爐精煉中採取攪拌鋼液的辦法脫硫只需3~5分鍾。鋼液在靜止狀態下,夾雜物靠上浮除去,排除速度較慢;攪拌鋼液時,夾雜物的除去速度按指數規律遞增,並與攪拌強度、類型和夾雜物的特性、濃度有關。
鋼包喂絲:通過喂絲機向鋼包內喂入用鐵皮包裹的脫氧、脫硫及微調成分的粉劑,如Ca-Si粉、或直接喂入鋁線、碳線等對鋼水進行深脫硫、鈣處理以及微調鋼中碳和鋁等成分的方法。它還具有清潔鋼水、改善非金屬夾雜物形態的功能。
鋼包處理:鋼包處理型爐外精煉的簡稱。其特點是精煉時間短(約10~30分鍾),精煉任務單一,沒有補償鋼水溫度降低的加熱裝置,工藝操作簡單,設備投資少。它有鋼水脫氣、脫硫、成分控制和改變夾雜物形態等裝置。如真空循環脫氣法(RH、DH),鋼包真空吹氬法(Gazid),鋼包噴粉處理法(IJ、TN、SL)等均屬此類。
鋼包精煉:鋼包精煉型爐外精煉的簡稱。其特點是比鋼包處理的精煉時間長(約60~180分鍾),具有多種精煉功能,有補償鋼水溫度降低的加熱裝置,適於各類高合金鋼和特殊性能鋼種(如超純鋼種)的精煉。真空吹氧脫碳法(VOD)、真空電弧加熱脫氣法(VAD)、鋼包精煉法(ASEA-SKF)、封閉式吹氬成分微調法(CAS)等,均屬此類;與此類似的還有氬氧脫碳法(AOD)。
惰性氣體處理:向鋼液中吹入惰性氣體,這種氣體本身不參與冶金反應,但從鋼水中上升的每個小氣泡都相當於一個「小真空室」(氣泡中H2、N2、CO的分壓接近於零),具有「氣洗」作用。爐外精煉法生產不銹鋼的原理,就是應用不同的CO分壓下碳鉻和溫度之間的平衡關系。用惰性氣體加氧進行精煉脫碳,可以降低碳氧反應中CO分壓,在較低溫度的條件下,碳含量降低而鉻不被氧化。
預合金化:向鋼液加入一種或幾種合金元素,使其達到成品鋼成分規格要求的操作過程稱為合金化。多數情況下脫氧和合金化是同時進行的,加入鋼中的脫氧劑一部分消耗於鋼的脫氧,轉化為脫氧產物排出;另一部則為鋼水所吸收,起合金化作用。在脫氧操作未全部完成前,與脫氧劑同時加入的合金被鋼水吸收所起到的合金化作用稱為預合金化。
成分控制:保證成品鋼成分全部符合標准要求的操作。成分控制貫穿於從配料到出鋼的各個環節,但重點是合金化時對合金元素成分的控制。對優質鋼往往要求把成分精確地控制在一個狹窄的范圍內;一般在不影響鋼性能的前提下,按中、下限控制。
增硅:吹煉終點時,鋼液中含硅量極低。為達到各鋼號對硅含量的要求,必須以合金料形式加入一定量的硅。它除了用作脫氧劑消耗部分外,還使鋼液中的硅增加。增硅量要經過准確計算,不可超過吹煉鋼種所允許的范圍。
終點控制:氧氣轉爐煉鋼吹煉終點(吹氧結束)時使金屬的化學成分和溫度同時達到計劃鋼種出鋼要求而進行的控制。終點控制有增碳法和拉碳法兩種方法。
出鋼:鋼液的溫度和成分達到所煉鋼種的規定要求時將鋼水放出的操作。出鋼時要注意防止熔渣流入鋼包。用於調整鋼水溫度、成分和脫氧用的添加劑在出鋼過程中加入鋼包或出鋼流中.
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㈦ LF爐的功能
LF(Ladle
Furnace)爐是70年代初期在日本發展起來的精煉設備。由於它設備簡單,投資回費用低,操作靈活和精煉效果好而成為冶金答行業的後起之秀,在日本得到了廣泛的應用與發展。LF爐精煉主要靠桶內的白渣,在低氧的氣氛中(氧含量為5%),向桶內吹氬氣進行攪拌並由石墨電極對經過初煉爐的鋼水加熱而精煉。由於氬氣攪拌加速了渣一鋼之間的化學反應,用電弧加熱進行溫度補償,可以保證較長時間的精煉時間,從而可使鋼中的氧、硫含量降低,夾雜物按ASTM評級為O~O.1級。LF爐可以與電爐配合,以取代電爐的還原期,還可以與氧氣轉爐配合,生產優質合金鋼。此外,LF爐還是連鑄車間,特別是合金鋼連鑄生產線上不可缺少的控製成分、溫度及保存鋼水的設備。因此LF爐的出現形成了LD—LF—RH—CC(連鑄)新的生產優質鋼的聯合生產線。在這種聯合生產線上鋼的還原精煉主要是靠LF爐來完成的。LF爐所處理的鋼種幾乎涉及從特鋼到普鋼的所有鋼種,生產中可視質量控制的需要,採用不同的工藝操作制度。在各種二次精煉設備中,LF爐的綜合性價比高。
㈧ 冶金行業包括哪些
冶金具體分為鋼鐵冶金和有色冶金
鋼鐵冶金又分為煉鐵和煉鋼
煉鐵又可分為高爐煉鐵和非高爐煉鐵
煉鋼主要有轉爐和電路
有色冶金分為重、輕、稀、貴金屬冶金
㈨ 煉鋼的具體工藝流程是什麼
煉鋼利用轉爐內的氧化性環境將鐵水中過量的碳氧化成一氧化碳和二氧化碳,達到鋼水要求的碳含量。當然在煉鋼廠房內一般來說還要有轉爐之前的鐵水脫硫預處理,轉爐出鋼後的鋼水精煉(LF或LF+RH或LF+VD,VOD等),完成精煉後用行車調運至連鑄機的大包回轉台,進行連鑄澆鑄的工序環節,為後續的軋鋼廠提供鋼坯原料。
整個聯合鋼鐵廠的工藝流程為:原料碼頭(各種原料集中卸載存放區域)——燒結(礦石造塊或造球團)——高爐(煉鐵)——煉鋼(鐵水預處理-轉爐或電爐-精煉-連鑄)-軋鋼
煉鋼工藝過程
造渣:調整鋼、鐵生產中熔渣成分、鹼度和粘度及其反應能力的操作。目的是通過渣——金屬反應煉出具有所要求成分和溫度的金屬。例如氧氣頂吹轉爐造渣和吹氧操作是為了生成有足夠流動性和鹼度的熔渣,以便把硫、磷降到計劃鋼種的上限以下,並使吹氧時噴濺和溢渣的量減至最小。
出渣:電弧爐煉鋼時根據不同冶煉條件和目的在冶煉過程中所採取的放渣或扒渣操作。如用單渣法冶煉時,氧化末期須扒氧化渣;用雙渣法造還原渣時,原來的氧化渣必須徹底放出,以防回磷等。
熔池攪拌:向金屬熔池供應能量,使金屬液和熔渣產生運動,以改善冶金反應的動力學條件。熔池攪拌可藉助於氣體、機械、電磁感應等方法來實現。
電爐底吹:通過置於爐底的噴嘴將N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等氣體根據工藝要求吹入爐內熔池以達到加速熔化,促進冶金反應過程的目的。採用底吹工藝可縮短冶煉時間,降低電耗,改善脫磷、脫硫操作,提高鋼中殘錳量,提高金屬和合金收得率。並能使鋼水成分、溫度更均勻,從而改善鋼質量,降低成本,提高生產率。
熔化期:煉鋼的熔化期主要是對平爐和電爐煉鋼而言。電弧爐煉鋼從通電開始到爐料全部熔清為止、平爐煉鋼從兌完鐵水到爐料全部化完為止都稱熔化期。熔化期的任務是盡快將爐料熔化及升溫,並造好熔化期的爐渣。
氧化期和脫炭期:普通功率電弧爐煉鋼的氧化期,通常指爐料溶清、取樣分析到扒完氧化渣這一工藝階段。也有認為是從吹氧或加礦脫碳開始的。氧化期的主要任務是氧化鋼液中的碳、磷;去除氣體及夾雜物;使鋼液均勻加熱升溫。脫碳是氧化期的一項重要操作工藝。為了保證鋼的純凈度,要求脫碳量大於0.2%左右。隨著爐外精煉技術的發展,電弧爐的氧化精煉大多移到鋼包或精煉爐中進行。
精煉期:煉鋼過程通過造渣和其他方法把對鋼的質量有害的一些元素和化合物,經化學反應選入氣相或排、浮入渣中,使之從鋼液中排除的工藝操作期。
還原期:普通功率電弧爐煉鋼操作中,通常把氧化末期扒渣完畢到出鋼這段時間稱為還原期。其主要任務是造還原渣進行擴散、脫氧、脫硫、控制化學成分和調整溫度。目前高功率和超功率電弧爐煉鋼操作已取消還原期。
爐外精煉:將煉鋼爐(轉爐、電爐等)中初煉過的鋼液移到另一個容器中進行精煉的煉鋼過程,也叫二次冶金。煉鋼過程因此分為初煉和精煉兩步進行。初煉:爐料在氧化性氣氛的爐內進行熔化、脫磷、脫碳和主合金化。精煉:將初煉的鋼液在真空、惰性氣體或還原性氣氛的容器中進行脫氣、脫氧、脫硫,去除夾雜物和進行成分微調等。將煉鋼分兩步進行的好處是:可提高鋼的質量,縮短冶煉時間,簡化工藝過程並降低生產成本。爐外精煉的種類很多,大致可分為常壓下爐外精煉和真空下爐外精煉兩類。按處理方式的不同,又可分為鋼包處理型爐外精煉及鋼包精煉型爐外精煉等。
鋼液攪拌:爐外精煉過程中對鋼液進行的攪拌。它使鋼液成分和溫度均勻化,並能促進冶金反應。多數冶金反應過程是相界面反應,反應物和生成物的擴散速度是這些反應的限制性環節。鋼液在靜止狀態下,其冶金反應速度很慢,如電爐中靜止的鋼液脫硫需30~60分鍾;而在爐精煉中採取攪拌鋼液的辦法脫硫只需3~5分鍾。鋼液在靜止狀態下,夾雜物*上浮除去,排除速度較慢;攪拌鋼液時,夾雜物的除去速度按指數規律遞增,並與攪拌強度、類型和夾雜物的特性、濃度有關。
鋼包喂絲:通過喂絲機向鋼包內喂入用鐵皮包裹的脫氧、脫硫及微調成分的粉劑,如Ca-Si粉、或直接喂入鋁線、碳線等對鋼水進行深脫硫、鈣處理以及微調鋼中碳和鋁等成分的方法。它還具有清潔鋼水、改善非金屬夾雜物形態的功能。
鋼包處理:鋼包處理型爐外精煉的簡稱。其特點是精煉時間短(約10~30分鍾),精煉任務單一,沒有補償鋼水溫度降低的加熱裝置,工藝操作簡單,設備投資少。它有鋼水脫氣、脫硫、成分控制和改變夾雜物形態等裝置。如真空循環脫氣法(RH、DH),鋼包真空吹氬法(Gazid),鋼包噴粉處理法(IJ、TN、SL)等均屬此類。
鋼包精煉:鋼包精煉型爐外精煉的簡稱。其特點是比鋼包處理的精煉時間長(約60~180分鍾),具有多種精煉功能,有補償鋼水溫度降低的加熱裝置,適於各類高合金鋼和特殊性能鋼種(如超純鋼種)的精煉。真空吹氧脫碳法(VOD)、真空電弧加熱脫氣法(VAD)、鋼包精煉法(ASEA-SKF)、封閉式吹氬成分微調法(CAS)等,均屬此類;與此類似的還有氬氧脫碳法(AOD)。
惰性氣體處理:向鋼液中吹入惰性氣體,這種氣體本身不參與冶金反應,但從鋼水中上升的每個小氣泡都相當於一個「小真空室」(氣泡中H2、N2、CO的分壓接近於零),具有「氣洗」作用。爐外精煉法生產不銹鋼的原理,就是應用不同的CO分壓下碳鉻和溫度之間的平衡關系。用惰性氣體加氧進行精煉脫碳,可以降低碳氧反應中CO分壓,在較低溫度的條件下,碳含量降低而鉻不被氧化。
預合金化:向鋼液加入一種或幾種合金元素,使其達到成品鋼成分規格要求的操作過程稱為合金化。多數情況下脫氧和合金化是同時進行的,加入鋼中的脫氧劑一部分消耗於鋼的脫氧,轉化為脫氧產物排出;另一部則為鋼水所吸收,起合金化作用。在脫氧操作未全部完成前,與脫氧劑同時加入的合金被鋼水吸收所起到的合金化作用稱為預合金化。
成分控制:保證成品鋼成分全部符合標准要求的操作。成分控制貫穿於從配料到出鋼的各個環節,但重點是合金化時對合金元素成分的控制。對優質鋼往往要求把成分精確地控制在一個狹窄的范圍內;一般在不影響鋼性能的前提下,按中、下限控制。
增硅:吹煉終點時,鋼液中含硅量極低。為達到各鋼號對硅含量的要求,必須以合金料形式加入一定量的硅。它除了用作脫氧劑消耗部分外,還使鋼液中的硅增加。增硅量要經過准確計算,不可超過吹煉鋼種所允許的范圍。
終點控制:氧氣轉爐煉鋼吹煉終點(吹氧結束)時使金屬的化學成分和溫度同時達到計劃鋼種出鋼要求而進行的控制。終點控制有增碳法和拉碳法兩種方法。
出鋼:鋼液的溫度和成分達到所煉鋼種的規定要求時將鋼水放出的操作。出鋼時要注意防止熔渣流入鋼包。用於調整鋼水溫度、成分和脫氧用的添加劑在出鋼過程中加入鋼包或出鋼流中。
㈩ 那位高人知道目前主要的煉鋼爐有哪幾類其內部壓力大致范圍是多少
目前煉鋼的初煉爐主要有電弧爐、轉爐等等。內部壓力一般默認為常壓。根據冶回金物理答化學上關於自由度的定義: F=c-p+2(溫度、壓強) F-自由度;p-相數;c-獨立組元數。
由於鋼鐵冶金研究的體系基本為定壓下的相平衡,所以溫度與壓強的兩個參數中,壓強既為恆量,這兩個變數成為一個,所以F=c-p+1
所以理論上在認為轉爐、電弧爐煉鋼的壓強是一定的,即為常壓。
至於精煉爐就很多了有LF VD RH VOD等等壓力就變化很大了。