【正文】 性空氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法起，開始了轉(zhuǎn)爐大量生產(chǎn)鋼水的歷史，如圖 3 所示。 思 考 題 轉(zhuǎn)爐和電爐煉鋼用的原材料各有哪些？ 轉(zhuǎn)爐煉鋼對(duì)鐵水成分和溫度有何要求？ 什么是活性石灰，它有哪些特點(diǎn)？ 螢石在煉鋼中起什么作用？ 什么是合成造渣劑？它有何作用？ 第二節(jié) 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼 ◆ 按爐襯耐火材料性質(zhì) —堿性轉(zhuǎn)爐和酸性轉(zhuǎn)爐 。在煉鋼溫度下， Fe2O3不穩(wěn)定，在轉(zhuǎn)爐中較少使用。對(duì)頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼用增碳劑的要求是固定碳要高，灰分，揮發(fā)分和硫，磷，氮等雜質(zhì)含量要低，且干燥，干凈，粒度適中。 高堿度燒結(jié)礦或球團(tuán)礦也可做合成造渣劑使用，其化學(xué)成分和物理性能穩(wěn)定，造渣效果良好。 因此，在電爐煉鋼的氧化期應(yīng)絕對(duì)禁用。 濺渣護(hù)爐操作時(shí)，通過(guò)加入適量的生白云石或輕燒白云石保持渣中的 MgO含量達(dá)到飽和或過(guò)飽和，使終渣能夠做黏，出鋼后達(dá)到濺渣的要求。經(jīng)焙燒可成為輕燒白云石，其主要成分為 CaO轉(zhuǎn)爐用螢石要求 : 塊度在 550mm，且要干燥，清潔。CaF2活性石灰能減少石灰、螢石消耗量和轉(zhuǎn)爐渣量，有利于提高脫 S，脫 P效果，減少轉(zhuǎn)爐熱損失和對(duì)爐襯的侵蝕。 對(duì)石灰的具體要求： 對(duì)轉(zhuǎn)爐石灰塊度為 2050mm，電爐為 2060mm 石灰的活度也稱水活 度是石灰反應(yīng)能力的標(biāo)志，也是衡量石灰質(zhì)量的重要參數(shù)。 2）烘烤溫度 錳鐵、鉻鐵、硅鐵應(yīng) ≥800℃ ，烘烤時(shí)間應(yīng)＞ 2 小時(shí)；鈦鐵、釩鐵、鎢鐵加熱近 200℃ ，時(shí)間大于 1 小時(shí) 。由于海綿鐵具有較強(qiáng)的吸水能力，因此使用前須保持干燥或以紅熱狀態(tài)入爐。一般是將鐵礦石裝入反應(yīng)器中，通入氫氣或 CO 氣體或使用固體還原劑，在低于鐵礦石軟化點(diǎn)以下的溫度范圍內(nèi)反應(yīng)，不生成鐵水，也沒(méi)有熔渣，僅把氧化鐵中的氧脫掉，從而獲得 多孔性的金屬鐵即海綿鐵。 （三）轉(zhuǎn)爐煉鋼對(duì)鐵合金的要求： 1）生鐵 主要在電爐煉鋼中使用，其主要目的 在于提高爐料或鋼中的碳含量，并解決廢鋼或重料來(lái)源不足的困難。 3）廢鋼應(yīng)清潔干燥不得混有泥沙，水泥，耐火材料，油物等。廢鋼的長(zhǎng)度應(yīng)小于轉(zhuǎn)爐口直徑的 1/2，廢鋼單重一般不應(yīng)超過(guò) 300kg。 轉(zhuǎn)爐和電爐煉鋼均使用廢鋼，如圖 2 所示。 對(duì)鐵水帶渣量的要求： 高爐渣中含硫、 SiO和 Al2O3量較高，過(guò)多的高爐渣進(jìn)入轉(zhuǎn)爐內(nèi)會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐鋼渣量大，石灰消耗增加，造成噴濺，降低爐襯壽命，因此，進(jìn)入轉(zhuǎn)爐的鐵水要求帶渣量不得超過(guò)%。 4）硫（ S）。同時(shí)鐵水含 Mn 高，終點(diǎn)鋼中余錳高，從而可以減少合金化時(shí)所需的錳鐵合金，有利提高鋼水純凈度。 鐵水含 Si量高，渣量增加，有利于脫磷、脫硫。 ● 金屬料：鐵水、廢鋼、合金鋼 ● 非金屬料：造渣劑（石灰、螢石、鐵礦石）、冷卻劑（廢鋼、鐵礦石、氧化鐵、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦）、增碳劑和燃料（焦炭、石墨籽、煤塊、重油） ● 氧化劑：氧氣、鐵 礦石、氧化鐵皮 入爐原料結(jié)構(gòu)是煉鋼進(jìn)程及各項(xiàng)指標(biāo)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重要影響： ◆ 鋼鐵料結(jié)構(gòu)，即鐵水和廢鋼及廢鋼種類的合理分配； ◆ 造渣料結(jié)構(gòu)，即石灰、白云石、螢石、鐵礦石等的配比制度； ◆ 充分發(fā)揮各種煉鋼原料的功能使用效果，即鋼鐵料和選渣料的合理利用。 重點(diǎn)與難點(diǎn)：頂吹轉(zhuǎn)爐的各項(xiàng)操作制度；復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的冶金特點(diǎn)。 彈簧鋼主要含有硅、錳、鉻合金元素，具有高的彈性極限、高的疲勞強(qiáng)度以及高的沖擊韌性和塑性，專門用于制造螺旋簧及其他形狀彈簧，對(duì)鋼的表面性能及脫碳性能的要求比一般鋼更為嚴(yán)格。 不銹鋼是指在大氣、水、酸、堿和鹽等溶液，或其他腐蝕介質(zhì)中具有一定化學(xué)穩(wěn)定性的鋼的總稱。 合金工具鋼不僅含有很高碳，有的高達(dá) %，而且含有較高的鉻（達(dá) 13%）、鎢（達(dá) 9%）、鉬、釩等合金元素，這類鋼主要用于各式模具。 調(diào)質(zhì)鋼的含碳量大于 %，所制成的零件經(jīng)淬火和高溫回火調(diào)質(zhì)處理后，可得到適當(dāng)?shù)母邚?qiáng)度與良好的韌性。碳素結(jié)構(gòu)鋼的價(jià)格最低，工藝性能良好，產(chǎn)量最大，用途最廣。 按質(zhì)量水平不同可分為普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。 按鋼中所含有的主要合金元素不同可分為錳鋼、硅鋼、硼鋼、鉻鎳鎢鋼、鉻錳硅鋼等。根據(jù)碳含量的高低又可分成低碳鋼（ [C]≤%），中碳鋼 (%≤[C]≤%)和高碳鋼 ([C]%)。 鋁加到鋼中將與氧發(fā)生反應(yīng)生成 Al2O3，在出鋼、鎮(zhèn)靜和澆鑄時(shí)生成的 Al2O3大部分上浮排除，在凝固過(guò)程中大量細(xì)小分散的 Al2O3還能促進(jìn)形成細(xì)晶粒鋼。 硅能提高鋼的機(jī)械性能，增加了鋼的電阻和導(dǎo)磁性。 錳 (Mn) 錳的作用是消除鋼中硫的熱脆傾向，改變硫化物的形態(tài)和分布以提高鋼質(zhì)； 錳是一種非常弱的脫氧劑，在碳含量非常低、氧含量很高時(shí)，可以顯示出脫氧作用，協(xié)助脫氧，提高他們的脫氧能力； 錳還可以略微提高鋼的強(qiáng)度，并可提高鋼的淬透性能，穩(wěn)定并擴(kuò)大奧氏體區(qū)，常作為合金元素生成奧氏體不銹鋼、耐熱鋼等。 （六）鋼中的合金成分 碳（ C） 煉鋼的重要任務(wù)之一就是要把熔池中的碳氧化脫除至 所煉鋼鐘的要求。 鋼中大部分內(nèi)生夾雜是在脫氧和凝固過(guò)程中產(chǎn)生的。在冶煉鉻鋼，鎳鉻系鋼或鉻錳系等高合金鋼時(shí)，加入適量的氮，能夠改善塑性和高溫加工性能。 鋼中氮含量高時(shí)，在 2504500℃ 溫度范圍，其表面發(fā)藍(lán)，鋼的強(qiáng)度升高，沖擊韌性降低，稱之為 “藍(lán)脆 ”。 鋼中的氮是以氮化物的形式存在，它對(duì)鋼質(zhì)量的影響體現(xiàn)出雙重性。 鋼熱加工過(guò)程中，鋼中含有氫氣的氣孔會(huì)沿加工方向被拉長(zhǎng)形成微裂紋，進(jìn)而引起鋼材的強(qiáng)度、塑性、沖擊韌性的降低，即發(fā)生 “氫脆 ”現(xiàn)象。 常用的脫氧劑有 FeMn， FeSi， MnSi， CaSi等合金。 鋼中氧含量高，還會(huì)產(chǎn)生皮下氣泡，疏松等缺陷，并加劇硫的熱脆作用。 不同鋼種對(duì)硫含量有嚴(yán)格的規(guī)定 ： 非合金鋼中普通質(zhì)量級(jí)鋼 [S]≤% 優(yōu)質(zhì)級(jí)鋼 [S]≤%， 特殊質(zhì)量級(jí)鋼 [S]≤% 有的鋼種要求如管線鋼 [S]≤%，甚至更低。一般 [Mn]/[S]≥7時(shí)不產(chǎn)生熱脆，如圖 6 所示。 錳可在鋼凝固范圍內(nèi)生成 MnS 和少量的 FeS，純 MnS 的熔點(diǎn)為 1610℃ ，共晶體 FeSMnS（占 %）的熔點(diǎn)為 1164℃ ，它們能有效地防止鋼熱加工過(guò)程的 “熱脆 ”。 硫在鋼中以 FeS的形式存在， FeS的熔點(diǎn)為 1193℃ ， Fe 與FeS組成的共晶體的熔點(diǎn)只有 985℃ 。煉鋼過(guò)程的脫磷反應(yīng)是在金屬液與熔渣界面進(jìn)行的。鋼中磷的含量高會(huì)引起鋼的 “冷脆 ”，即從高溫降到 0℃ 以下，鋼的塑性和沖擊韌性降低，并使鋼的焊接性能與冷彎性能變差。 圖 5 我國(guó)粗鋼產(chǎn)量的變化情況 第二節(jié) 煉鋼的任務(wù)及鋼的分類 一、煉鋼的任務(wù) 煉鋼的基本任務(wù)是脫碳、脫磷、脫硫、脫氧，去除有害氣體和非金屬夾雜物，提高溫度和調(diào)整成分。 二、我國(guó)鋼鐵工業(yè)的狀況 我國(guó)很早就掌握了煉鐵的冶煉技術(shù)，東漢時(shí)就出現(xiàn)了冶煉和鍛造技術(shù)，南北朝時(shí)期就掌握了灌鋼法，曾在世界范圍內(nèi)處于領(lǐng)先地位。 圖 2 QBOP法 煉鋼方法（ 8） 在頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼發(fā)展的同時(shí)， 19781979 年成功開發(fā)了轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉工藝，即從轉(zhuǎn)爐上方供給氧氣（頂吹氧），從轉(zhuǎn)爐底部供給惰性氣體或氧 氣，它不僅提高鋼的質(zhì)量，而且降低了煉鋼消耗和噸鋼成本，更適合供給連鑄優(yōu)質(zhì)鋼水，如圖 3 所示。 1952 年奧地利的林茨城 (Linz)和多納維茲城(Donawitz)先后建成了 30 噸的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐車間并投入生產(chǎn)，所以此法也稱為 LD法。但托馬斯法的缺點(diǎn)是爐子壽命底，鋼水中氮的含量高。由于其成本低、爐容大，鋼水質(zhì)量?jī)?yōu)于轉(zhuǎn)爐，同時(shí)原料的適應(yīng)性 強(qiáng)，平爐煉鋼法一時(shí)成為主要的煉鋼法。貝塞麥發(fā)明了酸性空氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法，也稱為貝塞麥法，第一次解決了用鐵水直接冶煉鋼水的難題，從而使煉鋼的質(zhì)量得到提高，但此法要求鐵水的硅含量大于 %，而且不能脫硫?？傊?，鋼材仍將是 21 世紀(jì)用途最廣的結(jié)構(gòu)材料和最主要功能材料。 在鋼中碳元素和鐵元素形成 Fe3C固熔體，隨著碳含量的增加，其強(qiáng)度、硬度增加，而塑性和沖擊韌性降低。 ◆ 當(dāng)鋼水流出總量的四分之一時(shí)，向鋼包中的脫氧合金化劑，進(jìn)行脫氧，合金化，由此一爐鋼冶煉完畢。min)； 120t 以上的轉(zhuǎn)爐一般為(t 上爐鋼出完鋼 后，倒凈爐渣，堵出鋼口，兌鐵水和加廢鋼，降槍供氧，開始吹煉。 隨著制氧技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已普遍使用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐 （也有側(cè)吹轉(zhuǎn)爐）。 當(dāng)磷與硫逐漸減少，火焰退落，爐口出現(xiàn)四氧化三鐵的褐色蒸汽時(shí)，表明鋼已煉成。幾分鐘后，當(dāng)鋼液中只剩下少量的硅與錳時(shí)，碳開始氧化，生成一氧化碳（放熱）使鋼液劇烈沸騰。 轉(zhuǎn)爐煉鋼是在轉(zhuǎn)爐里進(jìn)行。 轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝流程 27862字 投稿：武攩攪 這種煉鋼法使用的氧化劑是氧氣。因此轉(zhuǎn)爐煉鋼不需要另外使用燃料。這時(shí)液態(tài)生鐵表面劇烈的反應(yīng)，使鐵、硅、錳氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成爐渣，利用熔化的鋼鐵和爐渣的對(duì)流作用，使反應(yīng)遍及整個(gè)爐內(nèi)。磷酸亞鐵再跟生石灰反應(yīng)生成穩(wěn)定的磷酸鈣和硫化鈣，一起成為爐渣。如果空氣是從爐低吹入，那就是低吹轉(zhuǎn)爐。頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼的操作過(guò)程主要由以下六步組成： （ 1）上爐出鋼、倒渣，檢查爐襯和傾動(dòng)設(shè)備等并進(jìn)行必要的修補(bǔ)和修理； （ 2）傾爐，加廢鋼、兌鐵水，搖正爐體（至垂直位置 ）； （ 3）降槍開吹，同時(shí)加入第一批渣料（起初爐內(nèi)噪聲較大，從爐口冒出赤色煙霧，隨后噴出暗紅的火焰； 3～ 5min 后硅錳氧接近結(jié)束，碳氧反應(yīng)逐漸激烈，爐口的火焰變大，亮度隨之提高；同時(shí)渣料熔化，噪聲減弱）； （ 4） 3～ 5min 后加入第二批渣料繼續(xù)吹煉（隨吹煉進(jìn)行鋼中碳逐漸降低，約 12min 后火焰微弱，停吹）； （ 5）倒?fàn)t，測(cè)溫、取樣，并確定補(bǔ)吹時(shí)間或出鋼； （ 6）出鋼，同時(shí)（將計(jì)算好的合金加入鋼包中）進(jìn)行脫氧合金化。 吹煉過(guò)程中的供氧強(qiáng)度： 小型轉(zhuǎn)爐為 (t ◆ 當(dāng)吹煉到所煉鋼種要求的終點(diǎn)碳范圍時(shí)，即停吹，倒?fàn)t取樣，測(cè)定鋼水溫度，取樣快速分析 [C]、 [S]、 [P]的含量，當(dāng)溫度和成分符合要求時(shí)，就出鋼。 第一節(jié) 概 述 一、鋼與生鐵的區(qū)別及發(fā)展歷程： 首先是碳的含量，理論上一般把碳含量小于 %稱之鋼，它的熔點(diǎn)在 14501500℃ ，而生鐵的熔點(diǎn)在 11001200℃ 。石油、化工、航天航空、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)、國(guó)防等許多重要的領(lǐng)域均需要各種類型的大量鋼材，我們的日常生活更離不開鋼。 煉鋼方法（ 2） 1856 年英國(guó)人亨利 1880 年出現(xiàn)了第一座堿性平爐。當(dāng)時(shí)，對(duì)西歐的一些國(guó)家特別適用，因?yàn)槲鳉W的礦石普遍磷含量高。杜勒首先進(jìn)行