冶金概论-转炉炼钢.ppt

一、炼钢的基本任务 共同点：都是铁（Fe）与碳（C）等元素形成的铁碳合金 不同点：碳含量的差异,杂质元素含量，合金成分等 1、炼钢的定义 通过冶炼降低生铁中的碳含量，去除有害杂质，再根据对钢性能的要求加入适当合金元素，使之成为高强度，加工性能好，或具备一定特殊性能的钢材料。 2 炼钢的基本任务 炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。归纳为：“四脱”（碳、氧、磷和硫），“二去”（去气和去夹杂），“二调整”（成分和温度）。采用的主要技术手段为：供氧，造渣，升温，加脱氧剂，合金化和搅拌操作。 钢中P、S含量过高造成钢的“冷脆”性和“热脆”性，炼钢过程必须脱除P、S； 钢中的氧含量超过限度后会加剧钢的热脆性，并形成大量的氧化物夹杂，因而要脱氧； 钢中含有氢、氮会分别造成钢的氢脆和时效性，应该降低钢中的有害气体含量； 夹杂物的存在会破坏钢基体的连续性，从而降低钢的力学性能，也应该去除； 炼钢过程应设法提高温度达到出钢要求，同时还要加入一定种类和数量的合金，使钢的成分达到标准要求，确保钢的性能满足要求。 4 冷却剂 氧气顶吹转炉炼钢过程热量有富余，因而根据热平衡计算加入一定数量的冷却剂，以准确地命中终点温度。冷却剂包括:废钢 、生铁块 、铁矿石和氧化铁皮 、石灰石等。 炼钢过程是氧化精炼的过程； 通过向熔池中吹入氧，来去除C； 并加入造渣材料吸收杂质 直接氧化 气体分子分解并吸附在铁液上 O2＝2[O]吸附 [O]吸附＝[O] 溶解到铁液中 [O]吸附＋[Me]=MeO 与金属反应 氧化顺序 氧化与还原是一个相反的过程； 氧化顺序与氧化物的分解压有关； 越难还原的，就越容易被氧化； 氧化顺序： Al－－Si－－Mn－－P－－Fe Fe的氧化 是重要的氧化反应，是其它元素进行氧化反应的基础。 直接氧化 O2＋2[Fe]＝2 [FeO]+Q 间接氧化 [Fe]+[O]=[FeO] Si的氧化 间接氧化 Mn的氧化 间接氧化 脱碳反应 [C]+[O]=CO 脱碳反应的作用 脱除C CO的排出，搅动金属液和炉渣 重要的热源 脱P （Fe3P） P对钢材性能的影响 恶化钢的焊接性能； 降低钢材的塑性和韧性，使钢产生冷脆性，即在低温条件下钢材的冲击韧性明显降低； 提高易切削钢的切削性能； 改善钢液的流动性，提高铸造性能； 提高合金钢耐大气和海水腐蚀性能； 能提高电工用硅钢的导磁率。 脱P反应 放热 脱P反应 2[P]+5(FeO)=(P2O5)+5Fe (P2O5)+(FeO)=3(FeO.P2O5)-----不稳定 3(FeO.P2O5)+3(CaO)=3(CaO.P2O5)+3(FeO) 脱P反应影响因素 炉渣碱度：R高，有利 温度： T低，有利 渣量：渣量高，有利 渣中（FeO）量： （FeO）高，有利 脱S （FeS、MnS等） S对钢材性能的影响 热脆现象，即钢锭或钢坯在高温条件（如1100度）下进行轧制时，会产生断裂现象； 对钢的力学性能产生不利影响； 使钢的焊接性能降低； 改善易切削钢的切削性能。 脱S反应 （吸热） [FeS]+(CaO)=(FeO)+(CaS)-Q 脱O：利用Mn、Si、Al等把钢液中的O带走，形成不残留在钢液中的脱氧产物 氧对钢质量的影响； 严重降低钢材的力学性能，尤其是塑性和韧性； 大量的气泡破坏坯锭的合理结构，严重影响钢锭质量； 钢中的氧能加剧S的热脆危害； 脱氧的任务： 把溶解的O降低到最低要求； 把脱氧产物从钢液中排出（去除氧化物夹杂） 完成调整钢液成分和合金化的任务 脱氧方法： 沉淀脱氧法、扩散脱氧法（炉渣脱氧法）、真空脱氧法 去除非金属夹杂 非金属夹杂定义：钢液中的非金属化合物，如氧化物，S化物，N化物等都是独立存在的相，这些成为非金属夹杂，简称夹杂； 化学成分： 氧化物：SiO2，MnO，Al2O3等 硫化物：FeS，MnS，CaS 氮化物：TiN，VN，AlN 硅酸盐：CaSiO4 去除气体 钢中的气体：[H]、[N] [H]的来源 炼钢原材料，含有水分和油脂 与钢液接触的炉衬，含有水分和焦油 铁水和废钢本身溶解有[H] 钢液与空气接触，空气中含有水分 吹气搅拌的气体中含有水分等含氢化合物 减少钢中气体的主要措施 减少原料带入 控制出钢温度，尽量缩短出钢时间，减少吸气； 加快排气速度； 真空处理 装料制度 装入量是指每炉装入的铁水和废钢的总