炼钢与废钢

董敬松¹³³³⁷⁸⁸³⁰⁸⁶钢铁材料2021-08-08 11:044716

一、炼钢简介

炼钢的定义:用氧化方法去除生铁和废钢中的杂质,加入适量的合金元素,使之成为具有高的强度、韧性或其他特殊性能的钢,这一工艺过程称为“炼钢” 。

含碳量≤2.0%的铁碳合金,铁碳相图中2.0%C的意义。高温:奥氏体,热加工性能好;常温:以珠光体为主 。

为什么炼钢:生铁无法广泛应用。含碳高:高温下无奥氏体;性能不良:硬脆、韧性差、焊接性能差,不能加工;杂质多:S、P、夹杂物含量高。

钢中常见元素 :五大元素:C、Mn、S、P、Si(必须要求)。其他元素:V、Cr、Ni、Ti、Cu 等(根据钢种)。存在原因:①工艺限制:S、P无法完全脱除;②原料残余:废钢残余Cu、Zn;③改善性能:Mn提高强度 Al细化晶粒。元素含量:①国标要求: GB;②企业标准:企业自定;③其它国家标准:SWRCH82B(日本)。

炼钢工艺组成:钢水冶炼:转炉、电炉;炉外处理:铁水预处理和炉外精炼;钢水浇注:连铸、模注

二、常见炼钢过程

一、转炉炼钢

转炉炼钢:把铁水与废钢混合,倒入转炉中然后吹氧,炉温大约上升到1600℃ , 炉内反应非常剧烈,象火山爆发一样,将碳与主要杂质迅速烧掉(铁水中的锰和硅被氧化,铁水中的碳也被氧化成二氧化碳)。整个过程仅约30分钟,而且不再添加任何燃料,就可炼一炉钢,甚至可做到“负能炼钢”用这种方法炼钢,质量可以与平炉炼出的钢相媲美,所需时间却只有平炉的1/10,效率很高

转炉炼钢已经成为现代钢铁生产的主要工艺。增加炉外精炼后的产品质量进一步得到提高。

氧气顶吹转炉炼钢:

原料:1.铁水(80%-85%):用封闭保温的鱼雷罐车从炼铁厂运来(以前用敞口铁水罐);2.废钢(15%-20%):事先破碎不搀杂质异物。

辅助原料:1.铁合金:若干种,主要用做冶炼过程脱氧剂、制造合金钢的添加剂。2.熔剂:石灰、萤石、白云石等造渣材料 。

反应剂:氧气:每炼一吨钢约消耗50~60m3的氧气,使用量大,要求稳定在8~12个大气压,纯度大于99.4%,脱去水分。

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转炉构造

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复合吹炼炼钢:

工艺开发:在LD的基础上,增加底吹惰性气体或弱氧化气体

具体工艺:LBE、LD-OTB、LD-AB、NK-CB ;区别在于供气元件、使用气体

我国的复吹转炉属于这种形式 ,底吹气体:Ar、N2、CO2

复吹优点(与LD相比):

吹炼平稳,喷溅减少,金属收得率:渣中FeO降低;

降低夹杂提高质量、延长炉龄:熔池均匀、终点氧化性降低;

合金收得率高:(FeO)和〔O〕减少、余Mn高;脱磷能力强,石灰消耗降低:钢渣反应条件改善,脱磷接近于平衡;

极限终点碳降低,有利于冶炼超低C钢:CO分压低、后期搅拌高;

提高生产率:喷溅少,供氧强度高、可以适当超装;

降低成本:生产率高、金属收得率高,喷溅少、FeO低、合金收得率高,[O]低、余锰高、石灰消耗低、炉衬寿命高

复吹缺点(与LD相比):

底吹O2时,冷却剂将使钢中[H]升高,CH化合物为冷却剂;

底吹N2将使钢中的氮升高,需要N2/Ar;

废钢比有所降低,气体吸热、Fe氧化减少、CH冷却剂吸热;

底吹喷嘴寿命低,炉龄降低

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二、电炉炼钢

电炉按设备分类:感应炉:电磁感应,电流加热;电渣炉;等离子电弧炉:等离子体加热;电弧炉:通常所说的“电炉”

按供电性质分类:交流电弧炉:三相交流电 ;直流电弧炉:直流电

电弧炉优点:

热效率比较高: 65% 炉气带走热量少;

温度高:电弧区温度3000℃以上;

可以控制炉内气氛:▲氧化气氛 ▲还原气氛;

夹杂物含量低:炉内脱氧,夹杂物有充分时间上浮;

合金元素收得率高:还原气氛下合金化;

钢成分和温度容易控制:▲炉内合金化 ▲电加热;

设备比较简单,投资省;

节省能源:高炉长流程约1/3。

电弧炉缺点:

电能消耗大:消耗大量电力

气体含量高:空气及水电离;

钢中残余元素多:Cu、Ni、Cr元素富积;

温度均匀性差:电弧“点”热源。

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电弧炉

三、炼钢主要技术经济指标

连铸比:连铸坯产量与钢总产量之比

废钢比:废钢消耗量和钢铁料总消耗量之比

铁钢比:每炼一吨钢的铁水消耗量

合金比:合金钢产量与钢总产量之比

四、炼钢原料之废钢

废钢:废钢铁具有矿物资源属性,回收的资源称为“第二矿业”,一直是钢铁工业的主要原料之一。

当前钢铁蓄积量不断增加,资源逐年递增,不断产生的废钢铁通过简便的回收、加工就可以回炉熔炼、并反复使用,是一个无穷无尽的铁资源。使用废钢代替生铁炼钢,可节约生铁生产所需能源消耗 (每吨生铁大约需消耗0.8吨标煤),理想情况下,用废钢炼钢所需能量仅为从矿石冶炼的1/3,可以减少气体污染86%、水污染76%、耗水量40%,减少采矿废弃物97%。

废钢来源:90%外购,10%来自钢厂内部生产回收。

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废钢的分类,根据不同外形尺寸及重量要求废钢可分为:重型废钢、重型废钢、小型废钢、统料型废钢和轻料型废钢。按化学成分分为非合金废钢、低合金废钢和合金废钢。

熔炼用废钢分类(GB 4223)

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其它类型废钢:

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评论列表
  • 天人合一(2024-08-19 16:01:24)回复取消回复

    钢材的知识真的很博大精深,学习中......

  • 锅炉厂(2024-08-19 16:01:24)回复取消回复

    这外材料的锅炉管你们仁成钢管厂好不好做?

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