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钢与管知识讲座 （炼钢部分） 伍晓波 目录 一、炼钢技术发展概况 二、炼钢的基本任务 三、炼钢基本原理 四、转炉炼钢生产工艺技术 五、电炉炼钢生产工艺技术 六、连续铸钢 炼钢生产工艺技术 一、炼钢技术发展概况 炼钢过程主要是一个氧化过程。炼钢按冶炼方法分为电炉法、转炉法和平炉法。 1、电弧炉炼钢 电弧炉炼钢是以电能作为热源，靠电极和炉料之间的放电产生电弧，通过辐射和电弧的直接作用使电能在弧光中转变为热能，加热并熔化金属和炉渣的一种炼钢方法。 2、转炉炼钢 反应速度快、热效率高、含氮量低、可使用达30%的废钢。因此生产率高、成本低、钢质好、投资比平炉少、易于实现自动化。公司炼钢厂80t转炉即采用顶底复合吹炼技术。 3 、平炉炼钢 公司的平炉于1999年4月9日正式关停。  公司炼钢厂主要由80t转炉生产线、30t转炉生产线和70t超高功率电弧炉生产线组成。总的年生产能力可达200万t 左右。转炉生产线配备连铸生产，超高功率电弧炉生产线既配备了连铸生产，又配备了模注生产。 二、炼钢的基本任务 （1）脱碳：将铁水中的碳氧化脱除到所炼钢种要求的范围内。 （2）脱磷脱硫：通过造成分合适的炉渣，去除铁水中的磷、硫。 （3）脱氧和合金化：加入脱氧剂和铁合金，降低钢液中的氧，使钢液达到钢种所要求的合金成分。 （4）脱气(氢、氮)和脱夹杂物：将溶解在钢液中的气体和来不及上浮排除的非金属夹杂物，通过一定的方法去除。 （5）升温：将冶炼过程的金属液温度升高至出钢温度。 （6）浇注：将成分和温度合格的钢水浇铸成坯。   三、炼钢基本原理 钢液中元素的氧化方式 A．直接氧化。是指氧气直接与铁液中的应该去除的元素发生氧化反应。 B．间接氧化。吹入的氧气首先与铁液中的铁原子反应生成氧化铁FeO，进入炉渣并同时使铁液中溶解氧。(FeO)和[O]再与应去除的元素发生氧化。 在渣-金界面上常发生元素的间接氧化反应。  ? 1、碳的氧化 碳的氧化反应式为： 在气-金界面上： [C] + ? {O2} = {CO} 在渣-金界面上： [C] + [O] = {CO} [C] + (FeO) = {CO} + [Fe] 可见碳含量越低，则氧含量越高，脱氧剂和合金消耗也越高。因此，炼钢过程中为了提高钢的质量和降低消耗，要求控制炼钢炉中钢液的终点碳含量，使之不能太低。 脱碳反应的作用 （1）脱碳产生的CO上浮排出，给炼钢过程带来了独特的作用。 （2）促进熔池成分和温度均匀。CO上浮排出时，使熔池产生强烈沸腾和搅拌，强化了热量和质量传递，促进了成分和温度均匀。 （3）提高了化学反应速度。熔池的强烈沸腾和搅拌，增加了渣-金反应接触面积，有利于化学反应的进行。 （4）降低了钢中气体含量和夹杂物数量。CO气泡中的H2和N2的分压极低，对这些气体来说，CO气泡是一个小真空室。小颗粒夹杂物会附着在CO气泡的表面上浮排除。 （5）造成喷溅和溢出。CO气泡排除不均和造成的熔池上涨，是产生喷溅和溢出的主要原因。当然这与生产操作不稳定关系很大。这将带来金属的损失和造渣材料消耗过大。  2、硅与锰的氧化 炼钢炉使用的铁水、生铁、废钢中都含有相当数量的硅与锰。 不论是在电弧炉还是在转炉炼钢过程中，它们大部分都会被氧化而进入炉渣，使得初炼钢液出钢时只含有少量的硅与锰。硅的氧化同样存在直接氧化和间接氧化两种方式。 [Si] + {O2} = (SiO2) [Si] + 2[O] = (SiO2) [Si] + 2[FeO] = (SiO2) +2[Fe] 硅氧化的热力学条件 温度：[Si]的氧化反应为强放热反应，温度升高，反映的平衡常数降低，不利于[Si]的氧化。 炉渣碱度：[Si]氧化生成的(SiO2)，在碱性渣中与(CaO)将发生如下反应： (SiO2) + 2(CaO) = (2CaO?SiO2) (SiO2) + 3(CaO) = (3CaO?SiO2) 炉渣碱度:炉渣碱度提高，有利于[Si