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1、炼钢基础知识介 绍工业用钢的分类：工业用钢的分类：一、按化学成分分类一、按化学成分分类 按钢材的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。按钢材的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。1、碳素钢按含碳量多少可分为低碳钢（、碳素钢按含碳量多少可分为低碳钢（C%0.25%）、中）、中碳钢（碳钢（C%=0.25%0.60%）和高碳钢（）和高碳钢（C%0.6%）三类。）三类。2、合金钢按合金元素的含量又可分为低合金钢（合金元素、合金钢按合金元素的含量又可分为低合金钢（合金元素总量总量10%）三类。）三类。二、按冶金质量分类二、按冶金质量分类 按钢中所含有害杂质硫、磷的多少，可分为普通钢按钢中所含有害杂质硫、磷
2、的多少，可分为普通钢（S%0.055%，P%0.045%）、优质钢（）、优质钢（S%、P%0.040%）和高级优质钢（）和高级优质钢（S%0.030%，P%0.035%）三类。三类。 此外，按冶炼时脱氧程度，可将钢分为沸腾钢（脱氧不完此外，按冶炼时脱氧程度，可将钢分为沸腾钢（脱氧不完全）、镇静钢（脱氧较完全）和全）、镇静钢（脱氧较完全）和半镇静钢半镇静钢三类。三类。三、按用途分类三、按用途分类 按钢的用途可分为结构钢、工具钢、特殊钢三大类。按钢的用途可分为结构钢、工具钢、特殊钢三大类。1、结构钢又分为工程构件用钢和机器零件用钢两部分。工、结构钢又分为工程构件用钢和机器零件用钢两部分。工程构件用
3、钢包括建筑工程用钢、桥梁工程用钢、船舶工程程构件用钢包括建筑工程用钢、桥梁工程用钢、船舶工程用钢、车辆工程用钢。机器用钢包括调质钢、弹簧钢、滚用钢、车辆工程用钢。机器用钢包括调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、渗碳和渗氮钢、耐磨钢等。这类钢一般属于低、动轴承钢、渗碳和渗氮钢、耐磨钢等。这类钢一般属于低、中碳钢和低、中合金钢。中碳钢和低、中合金钢。2、工具钢分为刃具钢、量具钢、模具钢。主要用于制造各、工具钢分为刃具钢、量具钢、模具钢。主要用于制造各种刃具、模具和量具，这类钢一般属于高碳、高合金钢。种刃具、模具和量具，这类钢一般属于高碳、高合金钢。3、特殊性能钢分为不锈钢、耐热钢等。这类钢主要用于各、特殊
4、性能钢分为不锈钢、耐热钢等。这类钢主要用于各种特殊要求的场合，如化学工业用的不锈耐酸钢、核电站种特殊要求的场合，如化学工业用的不锈耐酸钢、核电站用的耐热钢等。用的耐热钢等。四、按金相组织分类四、按金相组织分类 1、按钢退火态的金相组织可分为亚共析钢、共析钢、过共、按钢退火态的金相组织可分为亚共析钢、共析钢、过共析钢三种。析钢三种。2、按钢正火态的金相组织可分为珠光体钢、贝氏体钢、马、按钢正火态的金相组织可分为珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢等四种。氏体钢、奥氏体钢等四种。炼钢的基本任务炼钢的基本任务: 从化学成分来看，钢和生铁都是铁碳合金，并还从化学成分来看，钢和生铁都是铁碳合金，并还含
5、有含有Si、Mn、P、S等元素，由于碳和其他元素等元素，由于碳和其他元素含量不同，所形成的组织不同，因而性能也不一含量不同，所形成的组织不同，因而性能也不一样。根据样。根据FeC相图，碳含量在相图，碳含量在0.02182.11之间的铁碳合金为钢；碳含量在之间的铁碳合金为钢；碳含量在2.11以上的以上的铁碳合金是生铁铁碳合金是生铁(根据国家标准和国际标准规定以根据国家标准和国际标准规定以碳含量碳含量2为钢和铸铁的分界点为钢和铸铁的分界点)；冶标规定碳含；冶标规定碳含量在量在0.04以下为工业纯铁。以下为工业纯铁。续上页：续上页： 综上所述，炼钢的基本任务包括：脱碳、脱磷、综上所述，炼钢的基本任务
6、包括：脱碳、脱磷、脱硫、脱氧；去除有害气体和夹杂；提高温度；脱硫、脱氧；去除有害气体和夹杂；提高温度；调整成分。炼钢过程通过供氧、造渣、加合金、调整成分。炼钢过程通过供氧、造渣、加合金、搅拌、升温等手段完成炼钢基本任务。搅拌、升温等手段完成炼钢基本任务。 氧气顶吹氧气顶吹转炉炼钢过程，主要是降碳、升温、脱磷、脱硫转炉炼钢过程，主要是降碳、升温、脱磷、脱硫以及脱氧和合金化等高温物理化学反应的过程，以及脱氧和合金化等高温物理化学反应的过程，其工艺操作则是控制供氧、造渣、温度及加入合其工艺操作则是控制供氧、造渣、温度及加入合金材料等，以获得所要求的钢液，并浇成合格钢金材料等，以获得所要求的钢液，并浇
7、成合格钢钢锭或铸坯。钢锭或铸坯。炼钢的五大制度炼钢的五大制度:一、装入制度一、装入制度 装入制度就是确定转炉合适的装入量，装入量过大，将导致吹炼过程的严装入制度就是确定转炉合适的装入量，装入量过大，将导致吹炼过程的严重喷溅，造渣困难，延长冶炼时间，吹损增加，炉衬寿命降低；装入量过重喷溅，造渣困难，延长冶炼时间，吹损增加，炉衬寿命降低；装入量过少，会导致产量下降，同时熔池变浅，控制不当时炉底受氧气流股的冲击少，会导致产量下降，同时熔池变浅，控制不当时炉底受氧气流股的冲击会过早损坏，甚至使炉底烧穿，进而造成漏钢事故；会过早损坏，甚至使炉底烧穿，进而造成漏钢事故； 合适的炉容比是确定装入量的关键；炉
8、容比是指转炉新砌完后的容积合适的炉容比是确定装入量的关键；炉容比是指转炉新砌完后的容积V（m）和转炉的装入量）和转炉的装入量T（t）两者之间的比值，即炉容比）两者之间的比值，即炉容比=V/T铁水（铁水（kg/tkg/t） 铁块（铁块（kg/tkg/t） 废钢（废钢（kg/tkg/t）自循环自循环（kg/tkg/t）炉容比炉容比一炼钢一炼钢98098055.655.615.715.7200.80.8二炼钢二炼钢98098066.166.19.59.5200.980.98炼钢的五大制度炼钢的五大制度:二、供氧制度二、供氧制度 供氧制度就是使氧气流股最合适的供给熔池，创造良好的物理化学反应条件。因此
9、，供氧制度就是使氧气流股最合适的供给熔池，创造良好的物理化学反应条件。因此，供氧制度包括合理的喷嘴结构、供氧强度、氧压和枪位操作四部分；供氧制度包括合理的喷嘴结构、供氧强度、氧压和枪位操作四部分； 一炼钢现使用的是四孔拉瓦尔氧枪，二炼钢使用的是五孔拉瓦尔氧枪；一炼钢现使用的是四孔拉瓦尔氧枪，二炼钢使用的是五孔拉瓦尔氧枪； 氧气流量氧气流量Q：是指在单位时间：是指在单位时间t内向熔池供氧的数量内向熔池供氧的数量V，即，即Q=V/t， 供氧强度供氧强度I：单位时间内每吨金属的氧耗量，即：单位时间内每吨金属的氧耗量，即I=Q/T 吨金属氧耗量：吹炼一吨金属多需要的氧耗量；吨金属氧耗量：吹炼一吨金属多
10、需要的氧耗量； 供氧时间：受装入制度、吹炼钢种等影响较大，是根据经验确定的；供氧时间：受装入制度、吹炼钢种等影响较大，是根据经验确定的；供氧时间供氧时间氧耗氧耗一炼钢一炼钢11-1311-1350-5550-55二炼钢二炼钢12-1412-1450-5550-55炼钢的五大制度炼钢的五大制度:三、造渣制度三、造渣制度 造渣制度就是确定合适的造渣方法、渣料的加入量和时间，以及如何加速成渣；造渣制度就是确定合适的造渣方法、渣料的加入量和时间，以及如何加速成渣；炼钢造渣的目的就是去除磷硫、减少喷溅、保护炉衬、减少终点氧；炼钢造渣的目的就是去除磷硫、减少喷溅、保护炉衬、减少终点氧；石灰石灰白云石白云石
11、萤石萤石镁球镁球烧烧+ +金金一炼钢一炼钢38.538.523.623.61.811.811.341.3437.5637.56二炼钢二炼钢40.940.929.529.52.52.52.12.147.247.2炼钢的五大制度炼钢的五大制度:四、温度制度四、温度制度 温度制度主要是指过程温度控制和终点温度控制；温度制度主要是指过程温度控制和终点温度控制； 过程温度：从温度来源看，铁水的物理热和化学热各占一半，因此转炉过程温度：从温度来源看，铁水的物理热和化学热各占一半，因此转炉对铁水的温度和化学成分必须有一定的要求；对铁水的温度和化学成分必须有一定的要求； 终点温度主要根据所炼钢种的凝固温度、合
12、适的浇注温度、以及出钢过终点温度主要根据所炼钢种的凝固温度、合适的浇注温度、以及出钢过程及等待过程的散温情况决定；程及等待过程的散温情况决定；炼钢的五大制度炼钢的五大制度:五、脱氧及合金化制度。五、脱氧及合金化制度。 氧含量超标，会影响钢坯质量，降低钢的力学、电磁和抗腐蚀性能，加氧含量超标，会影响钢坯质量，降低钢的力学、电磁和抗腐蚀性能，加剧钢的剧钢的“热脆热脆”；脱氧合金化是钢冶炼过程的最后一项操作，也是炼好；脱氧合金化是钢冶炼过程的最后一项操作，也是炼好一炉钢的成败关键之一，如果操作不当造成废品，则前功尽弃；一炉钢的成败关键之一，如果操作不当造成废品，则前功尽弃；主要化学反应方程式：主要化
13、学反应方程式： 1、碳的氧化按下列反应进行：、碳的氧化按下列反应进行： C+O=CO （主要主要） C+2O=CO2 （C0.05时时 ） 2、脱磷反应、脱磷反应 ：磷是易氧化元素，在转炉吹炼前期发生氧化反应： 2P+5 (FeO) = (P2O5) +5Fe然后再与渣中（CaO）反应，生成稳定化合物。 (P2O5)+n (CaO) = ( nCaOP2O5)冶炼中磷的氧化去除反应为； 2P+5(FeO) + n(CaO) = ( nCaOP2O5) + 5Fe式中式中n一般为一般为4。炉渣中（。炉渣中（FeO）和（）和（CaO）越多，则越有）越多，则越有利于磷的去除。利于磷的去除。 （80）
14、续上页：3、吹炼过程脱硫：、吹炼过程脱硫： 硫使钢材产生热脆性，脱硫反应表示如下： FeS +（CaO）= (CaS) + (FeO) 渣中（渣中（CaO）含量高，（）含量高，（FeO）含量低，有利于脱硫反）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（呈氧化气氛，故渣中（FeO）含量不低，因而使转炉的）含量不低，因而使转炉的脱硫能力受到限制（脱硫能力受到限制（40） 。【冶炼过程各种元素变化情况冶炼过程各种元素变化情况】转炉冶炼三阶段转炉冶炼三阶段： 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
15、分为三个阶段： （1）吹炼前期 吹炼初期由于铁水温度不高，S i、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S i、
16、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 ，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。炼钢主
