冶金质量分析第一章常规炼钢法及质量控制.pptx

第一章 常规炼钢法及质量控制;第一节 炼钢的基本任务及原料;一、 炼钢的基本任务  工业用钢铁所含的合金元素，有 金属与非金属的，并区分为普通元素与合金元素。普通元素指C、Si、Mn、S、P，它们在最常用的钢铁中的通常质量分数如下：; 由此看出，从生铁到钢，要降低各种含量。简单的说，炼钢的基本任务有三条：（1）降低C到规定范围。（2）除去杂质Si、Mn、S、P。（3）添加合金元素进行合金化。 综合前面章节内容可知：钢铁冶炼过程是将含铁原料经过物???化学的冶金操作和复杂的反应变化，炼制成用于各种形态钢制品的原材料——粗钢坯的工艺过程。可见，炼钢的基本原理就是复杂的氧化过程。概括的讲，它包含C、Si、Mn等杂质的氧化；造渣去S、P；脱氧和合金化以及出钢，浇铸四个基本环节。其中关键是除掉钢液中的杂质和气体，这样，达到一定成分、温度的钢水用钢锭模铸成钢锭或用连铸机铸成钢坯。一般所说的钢产量就是指合格的钢锭及连铸坯的产量。二、炼钢原料及质量要求 炼钢原料有金属原料和非金属原料两大类。金属原料包括生铁、废钢、合金材料;非金属原料包括氧化剂和造渣材料等。;(一)金属原料及质量要求 1．生铁 生铁是碳的质量分数大于2. 6%的铁碳合金，此外还含有少量的Si, Mn, P, S等元素。生铁是用还原的方法从铁矿石中制取得来的，矿石的还原过程就是使氧化铁从高价变为低价，最后成为金属铁的过程，其顺序是Fe2O3—Fe3O4—FeO--Fe。可见，炼铁的基本任务就是采用铁矿石、焦碳、石灰石及大量的热空气，在高炉内从氧化铁中把铁还原出来。其原理过程可简单地写成归纳式为:氧化铁+碳---铁+二氧化碳。具体讲就是把固体原料按一定比例组成一批一批的炉料〔批料)，经上料和装料系统将批料送入高炉。炉料在高炉内构成料柱，料柱下部的焦炭被高炉下部鼓进的热风燃烧生成煤气(CO )。上升的煤气把热量传递给炉料，使矿石和熔剂不断熔化而下降。随温度的上升，先后进行还原作用、造渣作用和渗碳作用;经渗碳并溶解少量的在高炉下部还原出来的硅、锰、硫、磷等杂质后形成生铁。; 炼钢生铁的化学成分是否稳定，对于炼钢操作和产品质量有较大影响。一般除要求炼钢生铁中碳的质量分数在4.0%左右，对于生铁中其他元素的质量分数也作了规定，不同炼钢法亦有不同的要求。如平炉对Mn不作规定，??要求Si≤0.85%, S≤0.03%, P ≤0.15%;而氧气顶吹转炉法要求Mn ≤0.6% ， Si≤0.8%，其S, P与平炉法相同。 2.废钢  废钢是电弧炉炼钢的主要原料，平炉也可以全部使用废钢，转炉使用的金属原料中废钢比例一般小于30%。 废钢的物理状态和化学成分是很复杂的，为了保证炼钢的技术、经济指标和钢的质量，对炼钢所用的废钢必须严格分类和合理使用。;废钢的来源有两个方面，一种是炼钢厂本厂的废钢，其中包括炼钢车间的废钢锭、浇道、中注管、注余和包底等以及轧钢车间的废品、切头、切尾、切边等。这类废钢易于分类，质量好，成分清楚。另一种是外来废钢，包括金属加工的切屑、边角余斜、残次品及使用后报废的钢铁制品等，这类废钢来源广泛，成分复杂，质量不易掌握。 废钢按其形状分为轻废钢和重废钢。轻废钢应当预先打包或压成块状，重废钢应设法破碎，配料时轻重废钢应合理搭配使用。 废钢应当是少锈或无锈，其中不应混入锡、铅、锌、锑、铜等有色金属，并不应粘附有泥沙和油类，防止易爆品混入。 按照化学成分，废钢可分碳素废钢和合金废钢。各类废钢应进行化学成分的检验，作为分类管理的依据。特别是合金废钢，分类愈细愈好，最好按钢种或钢类分别管理。; 3. 合金材料 炼钢过程中，为了使钢液脱氧、脱硫和合金化，需要向熔池中或钢包中加入合金材料，合金材料有单一金属、铁合金或复合合金等形式。经常使用的有金属铬、金属铝、电解镍、火法镍和各种不同碳的质量分数的锰铁、铬铁、硅铁、钛铁、钨铁、铝铁、硼铁、铌铁、锆铁、硅锰合金、钙硅合金、硅锰铝合金、稀土合金等。 目前世界上对上述合金材料尚无统一标准，但对炼钢所使用的合金材料的基本 要求是一致的，即要求合金材料含量高，熔炼低碳钢时希望 碳的质量分数低；含有害杂质少，不应有夹渣和其他非金属夹杂物；具有一定块度。 使用合金材料时要仔细计算用量和准确称量，并且在烘烤后使用。;（二） 非金属原料及质量要求 为了造渣，炼钢过程中使用非金属原料，并根据炉内熔池中的情况随时调整炉渣成分，以便有效地去除金属原料中的杂质元素。炼钢常用的非金属原料主要有以下几种。 1.石灰 石灰是由石灰石经800-1000℃焙炼而成，它是碱性炼钢炉渣中CaO的主要来