一、煉鋼簡介

煉鋼的定義：用氧化方法去除生鐵和廢鋼中的雜質(zhì)，加入適量的合金元素，使之成為具有高的強(qiáng)度、韌性或其他特殊性能的鋼，這一工藝過程稱為“煉鋼” 。

含碳量≤2.0%的鐵碳合金，鐵碳相圖中2.0%C的意義。高溫：奧氏體，熱加工性能好；常溫：以珠光體為主 。

為什么煉鋼：生鐵無法廣泛應(yīng)用。含碳高：高溫下無奧氏體；性能不良：硬脆、韌性差、焊接性能差，不能加工；雜質(zhì)多：S、P、夾雜物含量高。

鋼中常見元素 ：五大元素：C、Mn、S、P、Si（必須要求）。其他元素：V、Cr、Ni、Ti、Cu 等（根據(jù)鋼種）。存在原因：①工藝限制：S、P無法完全脫除；②原料殘余：廢鋼殘余Cu、Zn；③改善性能：Mn提高強(qiáng)度 Al細(xì)化晶粒。元素含量：①國標(biāo)要求： GB；②企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：企業(yè)自定；③其它國家標(biāo)準(zhǔn)：SWRCH82B（日本）。

煉鋼工藝組成：鋼水冶煉：轉(zhuǎn)爐、電爐；爐外處理：鐵水預(yù)處理和爐外精煉；鋼水澆注：連鑄、模注

二、常見煉鋼過程

一、轉(zhuǎn)爐煉鋼

轉(zhuǎn)爐煉鋼：把鐵水與廢鋼混合，倒入轉(zhuǎn)爐中然后吹氧，爐溫大約上升到1600℃ ， 爐內(nèi)反應(yīng)非常劇烈，象火山爆發(fā)一樣，將碳與主要雜質(zhì)迅速燒掉（鐵水中的錳和硅被氧化，鐵水中的碳也被氧化成二氧化碳）。整個(gè)過程僅約30分鐘，而且不再添加任何燃料，就可煉一爐鋼，甚至可做到“負(fù)能煉鋼”用這種方法煉鋼，質(zhì)量可以與平爐煉出的鋼相媲美，所需時(shí)間卻只有平爐的1／10，效率很高

轉(zhuǎn)爐煉鋼已經(jīng)成為現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的主要工藝。增加爐外精煉后的產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)一步得到提高。

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼：

原料：1.鐵水（80%-85%）：用封閉保溫的魚雷罐車從煉鐵廠運(yùn)來（以前用敞口鐵水罐）；2.廢鋼（15%-20%）：事先破碎不攙雜質(zhì)異物。

輔助原料：1.鐵合金：若干種，主要用做冶煉過程脫氧劑、制造合金鋼的添加劑。2.熔劑：石灰、螢石、白云石等造渣材料 。

反應(yīng)劑：氧氣：每煉一噸鋼約消耗50～60m3的氧氣，使用量大，要求穩(wěn)定在8～12個(gè)大氣壓，純度大于99.4%，脫去水分。

轉(zhuǎn)爐構(gòu)造

復(fù)合吹煉煉鋼：

工藝開發(fā)：在LD的基礎(chǔ)上，增加底吹惰性氣體或弱氧化氣體

具體工藝：LBE、LD－OTB、LD－AB、NK－CB ；區(qū)別在于供氣元件、使用氣體

我國的復(fù)吹轉(zhuǎn)爐屬于這種形式 ，底吹氣體：Ar、N2、CO2

復(fù)吹優(yōu)點(diǎn)（與LD相比）：

吹煉平穩(wěn)，噴濺減少，金屬收得率：渣中FeO降低；

降低夾雜提高質(zhì)量、延長爐齡：熔池均勻、終點(diǎn)氧化性降低；

合金收得率高：（FeO）和〔O〕減少、余Mn高；脫磷能力強(qiáng)，石灰消耗降低：鋼渣反應(yīng)條件改善，脫磷接近于平衡；

極限終點(diǎn)碳降低，有利于冶煉超低C鋼：CO分壓低、后期攪拌高；

提高生產(chǎn)率：噴濺少，供氧強(qiáng)度高、可以適當(dāng)超裝；

降低成本：生產(chǎn)率高、金屬收得率高，噴濺少、FeO低、合金收得率高，[O]低、余錳高、石灰消耗低、爐襯壽命高

復(fù)吹缺點(diǎn)（與LD相比）：

底吹O2時(shí)，冷卻劑將使鋼中[H]升高，CH化合物為冷卻劑；

底吹N2將使鋼中的氮升高，需要N2/Ar；

廢鋼比有所降低，氣體吸熱、Fe氧化減少、CH冷卻劑吸熱；

底吹噴嘴壽命低，爐齡降低

二、電爐煉鋼

電爐按設(shè)備分類：感應(yīng)爐：電磁感應(yīng)，電流加熱；電渣爐；等離子電弧爐：等離子體加熱；電弧爐：通常所說的“電爐”

按供電性質(zhì)分類：交流電弧爐：三相交流電 ；直流電弧爐：直流電

電弧爐優(yōu)點(diǎn)：

熱效率比較高： 65% 爐氣帶走熱量少；

溫度高：電弧區(qū)溫度3000℃以上；

可以控制爐內(nèi)氣氛：▲氧化氣氛 ▲還原氣氛；

夾雜物含量低：爐內(nèi)脫氧，夾雜物有充分時(shí)間上浮；

合金元素收得率高：還原氣氛下合金化；

鋼成分和溫度容易控制：▲爐內(nèi)合金化 ▲電加熱；

設(shè)備比較簡單，投資省；

節(jié)省能源：高爐長流程約1/3。

電弧爐缺點(diǎn)：

電能消耗大：消耗大量電力

氣體含量高：空氣及水電離；

鋼中殘余元素多：Cu、Ni、Cr元素富積；

溫度均勻性差：電弧“點(diǎn)”熱源。

電弧爐

三、煉鋼主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

連鑄比：連鑄坯產(chǎn)量與鋼總產(chǎn)量之比

廢鋼比：廢鋼消耗量和鋼鐵料總消耗量之比

鐵鋼比：每煉一噸鋼的鐵水消耗量

合金比：合金鋼產(chǎn)量與鋼總產(chǎn)量之比

四、煉鋼原料之廢鋼

廢鋼：廢鋼鐵具有礦物資源屬性，回收的資源稱為“第二礦業(yè)”，一直是鋼鐵工業(yè)的主要原料之一。

當(dāng)前鋼鐵蓄積量不斷增加，資源逐年遞增，不斷產(chǎn)生的廢鋼鐵通過簡便的回收、加工就可以回爐熔煉、并反復(fù)使用，是一個(gè)無窮無盡的鐵資源。使用廢鋼代替生鐵煉鋼，可節(jié)約生鐵生產(chǎn)所需能源消耗 （每噸生鐵大約需消耗0.8噸標(biāo)煤），理想情況下，用廢鋼煉鋼所需能量僅為從礦石冶煉的1／3，可以減少氣體污染86％、水污染76％、耗水量40％，減少采礦廢棄物97％。

廢鋼

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