第2章金属材料的冶炼详解.ppt

钢和生铁中主要元素的含量（%） (1)磁铁矿石。主要矿物是磁铁矿，呈黑色金属光泽，磁性强（复合矿可通过磁选富集铁分），在自然界中纯磁铁矿矿石较少，常含有TiO2及V2O3组成复合矿石，即钒钛磁铁矿，由于受氧化作用，磁铁矿易被氧化成赤铁矿，有的仍保留着磁铁矿石的结晶形态，但无磁性，被称为假象赤铁矿或半假象赤铁矿。 (2)赤铁矿石。颜色呈红色或红褐色，故又称为红矿。主要矿物为赤铁矿，无磁性，但组织疏松，易破碎，还原性优于磁铁矿。赤铁矿石广泛分布于自然界中，常形成巨大的矿床，就世界范围而言，其储量最多（占铁矿石总储量的48.3%），是炼铁的最主要铁矿石资源。 (3) 褐铁矿石 。常为含不同分子结晶水的赤铁矿，褐铁矿吸附着大量水分，加热时失去结晶水和游离水，使矿石气孔率增加，故还原性好，同时，由于去掉了水分，相应提高了矿石的品位。 (4)菱铁矿石。它是含铁的碳酸盐。在自然界中，有工业开采价值的菱铁矿比其它三种矿石要少，含铁量不高，但受热分解放出CO2后，不仅含铁量显著提高，而且也变得疏松多孔，易还原。 （a）作用： 形成低熔点易流动的炉渣、脱S（碱性熔剂） （b）种类： 高炉治炼过程示意图 1-料斗； 2-大钟； 3-焦炭； 4-燃料带； 5-炉渣； 6-铁水； 7-渣罐； 8-铁罐； 9-铁口； 10-风口； 11-矿石；12-上升煤气 电弧炉示意图1-倾炉用液压缸；2-倾炉摇架；3-炉门；4-熔池；5-炉盖；6-电极；7-电极夹持器（连接电极升降装置）；8-炉体；9-电弧；10-出钢槽 转炉炉体结构1-炉壳；2-挡渣板；3-托圈；4-轴承及轴承座；5-支撑系统；6-耳轴；7-制动装置；8-减速机；9-电机及制动器 吹氧管基本结构简图1-吊环；2-中心管；3-中层管；4-上托座；5-外层管；6-下托座；7-喷头 顶吹转炉法 很严格，一般只有少数机械厂采用。所以，所谓电弧炉炼钢，通常是指碱性电弧炉炼钢。 电弧炉炼钢是以电能作为热源，靠电极与炉料间放电产生电弧，用电弧的热量来熔化炉料并进行必要的精炼，冶炼出所需钢和合金的炼钢方法。 电弧可以通过电流、电压加以控制，因此电弧炉较其它炼钢方法具有独特的优点：废气带走的热量相对较少，热效率比较高，其热效率可达65%以上；温度高，电弧区划温度高达3000℃以上，可快速熔化种种炉料，并使钢水加热到大于1600℃；同时温度容易调整和控制，可满足冶炼不同钢种的要求；炉内气氛可以控制，既可造成氧化性气氛，又可造成还原性所氛，因此，不仅能去除钢中的磷，而且还具有很强的脱氧、脱硫能力，故钢中非金属夹杂物含量相对较低，合金元素收得率也相对较高，钢的成 分容易控制，适于冶炼各种合金钢及优质钢；可用100%的废钢进行熔炼，而且与其它炼钢法相比，设备比较简单。 但是，电弧炉也存在一些不足之处，如由于电弧炉的离解作用，使空气和水蒸气离解出大量氢和氧，在还原期易被钢水吸收，因些，电炉钢若不经特殊处理，其氢、氧含量一般比转炉钢高；由于电弧炉是点热源，炉内温度分布不均匀，熔池平静时，各部位的钢水温度相差较大，尤其大炉子更为突出。 2)设备 电弧炉的构造主要是由炼钢工艺和工艺装备水平来决定的，同时又与电炉的容量大小、装料方式、传动方式等有关。 电炉设备的分类方法有很多： 按炉衬耐火材料的性质：酸性电炉、碱性电炉； 按电流特性：交流电炉、直流电炉； 按功率水平：普通功率电炉、高功率电炉、超高功率电炉； 按废钢预热：竖炉，炉料连续预热电炉； 按出钢方式：槽式出钢电炉，偏心底出钢(EBT)电炉、中心底出钢(CBT)电炉、水平出钢(HOT)电炉； 按底电极形式：触针式、导电炉底式、金属棒式直流炉 炉体是电炉的最主要装置，用来熔化炉料和进行各种冶金反应。电弧炉的炉体由金属构件和耐火材料砌成的炉衬两部分组成，分为炉壳、炉盖、倾动机构、电极装置、炉顶装料系统、电炉电气设备等。 3 )主要工艺流程 碱性电弧炉的工艺操作可分为两种：氧化法和不氧化法。不氧化法也称为返回冶炼法。两者都是用较好的合金废钢作原料，废钢成分与冶炼钢种的成分基本相近似。 氧化法是以一般废钢为原料，冶炼过程中用矿石或氧气来氧化炉料中的杂质，同时通过氧化沸腾过程去除钢水中大部分气体，此法不能回收废钢中的大部分合金元素，但它是电炉冶炼的基本方法，在我国应用最为广泛。 氧化法可分为补炉、装料、熔化期、氧化期、还原期、出钢六个阶段。 （a）补炉 电炉冶炼时，炉衬在高温下不断受到化学浸蚀和机械冲刷，每炼一炉钢后，炉衬都遭到损坏。为了保证正常冶 炼和延长炉衬寿命，每次出钢后必须进行补炉。补炉是用补炉机完成。 （