【文章內(nèi)容簡介】 要求比一般鋼更為嚴格。 高溫合金指的是在應力及高溫同時作用下，具有長時間抗蠕變能力與高的持久強度和高的抗蝕性的金屬材料，常用的有鐵基合金、鎳基合金、鈷基合金，還有鉻基合金、鉬基合金及其他合金等。高溫合金主要用于制造燃汽輪機、噴氣式發(fā)動機等高溫下工作零部件。 思考 題： 煉鋼的基本任務是什么，通過哪些手段實現(xiàn)？ 磷和硫?qū)︿摦a(chǎn)生哪些危害？ 實際生產(chǎn)中為什么要將 [Mn]/[S]比作為一個指標進行控制？ 氫和氮對鋼產(chǎn)生哪些危害？ 外來夾雜和內(nèi)生夾雜的含義是什么？ 基本要求：了解轉(zhuǎn)爐的吹煉過程；掌握氧氣射流對熔池的物理化學作用；掌握頂吹轉(zhuǎn)爐的各項操作制度；掌握復吹轉(zhuǎn)爐的冶金特點；了解轉(zhuǎn)爐自動控制。 重點與難點：頂吹轉(zhuǎn)爐的各項操作制度；復吹轉(zhuǎn)爐的冶金特點。 第一 節(jié) 煉鋼用原材料 原材料是煉鋼的基礎，原材料的質(zhì)量和供應條件對煉鋼生產(chǎn)的各項技術經(jīng)濟指標產(chǎn)生重要影響。 對煉鋼原料的基本要求：既要保證原料具有一定的質(zhì)量和相對穩(wěn)定的成分，又要因地制宜充分利用本地區(qū)的原料資源，不宜苛求。煉鋼原料分為金屬料，非金屬料和氣體。 ● 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)是煉鋼進程及各項指標結(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。 一、金屬料 （一）鐵 水 鐵水是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要原材料，一般占裝入量的70%100%，是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要熱源，如圖 1所示。 對鐵水要求有： （ 1） 成分；（ 2）帶渣量；（ 3）溫度。 1）硅（ Si） 是重要的發(fā)熱元素，鐵水中含 Si量高，爐內(nèi)的化學熱增加，鐵水中 Si量增加 %，廢鋼的加入量可提高 %%。 鐵水含 Si量高，渣量增加，有利于脫磷、脫硫。 硅含量過高會使渣料和消耗增加，易引起噴濺，金屬收得率降低，同時渣中過量的 SiO2，也會加劇對爐襯的侵蝕，影響石灰渣化速度，延長吹煉時間。通常鐵水中的硅含量為%%為宜。 2）錳（ Mn） 錳是發(fā) 熱元素，鐵水中 Mn 氧化后形成的 MnO能有效促進石灰溶解，加快成渣，減少助熔劑的用量和爐襯侵蝕。同時鐵水含 Mn 高，終點鋼中余錳高，從而可以減少合金化時所需的錳鐵合金，有利提高鋼水純凈度。 轉(zhuǎn)爐用鐵水對錳與硅比值要求為 ，目前使用較多的為低錳鐵水，錳的含量為 %%。 3）磷（ P）。磷是高發(fā)熱元素，對一般鋼種來說是有害元素，因此要求鐵水磷含量越低越好，一般要求鐵水 [P]≤%。 4）硫（ S）。除了含硫易切削以外，絕大多數(shù)鋼種要求去除硫這一有害元素。氧氣轉(zhuǎn)爐單渣操作的脫硫效率只有30%40%。我國煉鋼技術規(guī)程要求入爐鐵水的硫含量不超過%。 對鐵水帶渣量的要求： 高爐渣中含硫、 SiO和 Al2O3量較高，過多的高爐渣進入轉(zhuǎn)爐內(nèi)會導致轉(zhuǎn)爐鋼渣量大，石灰消耗增加，造成噴濺，降低爐襯壽命，因此，進入轉(zhuǎn)爐的鐵水要求帶渣量不得超過%。 對鐵水溫度的要求： 鐵水溫度是鐵水含物理量多少的標志，鐵水物理熱得占轉(zhuǎn)爐熱收入的 50%。應努力保證入爐鐵水的溫度，保證爐內(nèi)熱源充足和成 渣迅速。我國煉鋼規(guī)定入爐鐵水溫度應大于1250℃ ，并且要相對穩(wěn)定。 轉(zhuǎn)爐和電爐煉鋼均使用廢鋼，如圖 2 所示。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐用廢鋼量一般是總裝入量的 10%30%。廢鋼分為一般廢鋼、軋輥、次廢鐵、車等。 （二）轉(zhuǎn)爐煉鋼對廢鋼的要求： 1)廢鋼的外形尺寸和塊度應保證能從爐口順利加入轉(zhuǎn)爐。廢鋼的長度應小于轉(zhuǎn)爐口直徑的 1/2，廢鋼單重一般不應超過 300kg。國標要求廢鋼的長度不大于 1000mm，最大單件重量不大于 800kg。 2）廢鋼中不得混有鐵合金，嚴禁 混入銅、鋅、鉛、錫等有色金屬和橡膠，不得混有封閉器皿、爆炸物和易燃易爆品以及有毒物品。廢鋼的硫、磷含量均不大于 %。 3）廢鋼應清潔干燥不得混有泥沙，水泥，耐火材料，油物等。 4）不同性質(zhì)的廢鋼分類存放。 非合金鋼、低合金鋼廢鋼可混放在一起，不得混有合金廢鋼和生鐵。合金廢鋼要單獨存放，以免造成冶煉困難，產(chǎn)生熔煉廢品或造成貴重合金元素的浪費。 （三）轉(zhuǎn)爐煉鋼對鐵合金的要求： 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源不足的困難。由于生鐵中含碳及雜質(zhì)較高，因此電爐鋼爐料中生鐵配比通常為10%25%，最高不超過 30%。 電爐煉鋼對生鐵的質(zhì)量要求較高，一般 S、 P 含量要低，Mn 不能高于 %， Si不能高于 %。 2）海綿鐵 海綿鐵是用氫氣或其他還原性氣體還原精鐵礦而得。一般是將鐵礦石裝入反應器中，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以下的溫度范圍內(nèi)反應，不生成鐵水，也沒有熔渣，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。 海綿鐵中金屬鐵含量較高， S、 P含量較低，雜質(zhì)較少。電爐煉鋼直接采用海綿鐵代替廢鋼鐵料，不僅可以解決鋼鐵料供應不足的困難，而且可以大大縮短冶煉時間，提高電爐鋼的生產(chǎn)率。此外，以海綿鐵為爐料還可以減少鋼中的非金屬夾雜物及氮含量。由于海綿鐵具有較強的吸水能力，因此使用前須保持干燥或以紅熱狀態(tài)入爐。 3）鐵合金 常用的鐵合金種類： ◆ 簡單合金： FeMn， FeSi， FeCr， FeV， FeTi， FeMo，F(xiàn)eW等 ◆ 復合脫氧劑： CaSi合金， AlMnSi合金， MnSi合金，CrSi合金， BaCaSi合金， BaAlSi合金等 ◆ 純金屬： Mn、 Ti（海綿 Ti）、 Ni、 Al。 1）對塊要求 加入鋼包中的尺寸為 550mm，加入爐中的尺寸為30200mm。往電爐中加 Al 時常將其化成鋁餅，用鐵桿穿入插入鋼液。 2）烘烤溫度 錳鐵、鉻鐵、硅鐵應 ≥800℃ ，烘烤時間應＞ 2 小時；鈦鐵、釩鐵、鎢鐵加熱近 200℃ ，時間大于 1 小時 。 二、非金屬料 （一）造渣劑 1）石灰 堿性煉鋼方法的造渣料，主要成分為 CaO，由石灰石煅燒而成，是脫 P、脫 S不可缺少的材料，用量比較大。 其質(zhì)量好壞對吹煉工藝、產(chǎn)品質(zhì)量和爐襯壽命等產(chǎn)生主要影響。因此，石灰 CaO含量高， SiO2和 S 含量低，生過燒率低，活性高，塊度適中，此外，石灰還應保持清潔、干燥和新鮮。 對石灰的具體要求： 對轉(zhuǎn)爐石灰塊度為 2050mm，電爐為 2060mm 石灰的活度也稱水活 度是石灰反應能力的標志，也是衡量石灰質(zhì)量的重要參數(shù)。常用鹽酸滴定法來測量水活性，當鹽酸消耗大于 300ml 時才屬優(yōu)質(zhì)活性石灰。通常把在10501150℃ 溫度下焙燒的石灰，具有高反應能力的體積密度小，氣孔率高，比表面積大，晶粒細小的優(yōu)質(zhì)石灰叫活性石灰，也稱軟性石灰。 活性石灰的水活性度大于 310ml，體積密度 ㎝ 3，氣孔率高達 40%，比表面積為 ?；钚允夷軠p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)爐熱損失和對爐襯的侵蝕。 2） 螢石 螢石的主要成分是 CaF2，焙燒約 930℃ 。螢石能使 CaO和阻礙石灰溶解的 2CaOSiO2 外殼的熔點顯著降低，生成低熔點 3CaOCaF22SiO2（熔點 1362℃ ），加速石灰溶解，迅速改善爐渣動性。 螢石助熔的特點是作用快，時間短。但大量使用螢石會增加噴濺，加劇爐襯侵蝕，污染環(huán)境。轉(zhuǎn)爐用螢石要求 : 塊度在 550mm，且要干燥，清潔。近年來，螢石供應不足，各鋼廠從環(huán)保角度考慮，使用多種螢石代用品，如鐵錳礦石，氧化鐵皮，轉(zhuǎn)爐煙塵，鐵礬土等。 3）白云石 白云石的主要成分 CaCO3MgCO3。經(jīng)焙燒可成為輕燒白云石，其主要成分為 CaOMgO。轉(zhuǎn)爐采用生白云石或輕燒白云石代替部分石灰造渣。可減輕爐渣對爐襯的侵蝕，提高爐襯壽命具有明顯效果。 濺渣護爐操作時，通過加入適量的生白云石或輕燒白云石保持渣中的 MgO含量達到飽和或過飽和，使終渣能夠做黏，出鋼后達到濺渣的要求。對生白云石的要求 : 4）火磚塊 火磚塊是澆鑄系統(tǒng)的廢棄品，它的作用是改善熔渣的流動性，特別是對含 MgO 高的熔渣，稀釋作用優(yōu) 于螢石?；鸫u塊中含有約 30%的 Al2O3，易使熔渣起泡并具有良好的透氣性。但火磚塊中還含有 55%—70%的 SiO2，能大大降低熔渣的堿度及氧化能力，對脫磷、脫硫極為不利。 因此，在電爐煉鋼的氧化期應絕對禁用。在還原期要適量少用，只用在冶煉不銹鋼或高硫鋼時才稍用多一些。 5）合成造渣劑 合成造渣劑是用石灰加入適量的氧化鐵皮、螢石、氧化錳或其他氧化物等熔劑，在低溫下預制成型。合成渣劑熔點低、堿度高、成分均勻、粒度小，且在高溫下易碎裂，成渣速度快，因而改善了冶金效果 ，減輕了轉(zhuǎn)爐造渣負荷。 高堿度燒結(jié)礦或球團礦也可做合成造渣劑使用，其化學成分和物理性能穩(wěn)定，造渣效果良好。 三、增碳劑 在冶煉過程中，由于配料或裝料不當以及脫碳過量等原因，有時造成鋼中碳含量沒有達到預期的要求，這時要向鋼液中增碳。常用的增碳劑有增碳生鐵、電極粉、石油焦粉、木炭粉和焦炭粉。 轉(zhuǎn)爐冶煉中，高碳鋼種時，使用含雜質(zhì)很少的石油焦作為增碳劑。對頂吹轉(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。其固定碳 C≥96%，揮發(fā)分 ≤%， S≤%，水分≤%，粒度在 15mm。 四、氧化劑 氧氣是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要氧化劑，其純度達到或超過 %，氧氣壓力要穩(wěn)定，并脫除水分。鐵礦石中鐵的氧化物存在形式是 Fe2O Fe3O4和 FeO其氧含量分別是 %， %和 %。在煉鋼溫度下， Fe2O3不穩(wěn)定，在轉(zhuǎn)爐中較少使用。鐵礦石作為氧化劑使用要求高（全鐵 56%），雜質(zhì)量少，塊度合適。 氧化鐵亦稱鐵磷，是鋼坯加熱，軋制和連鑄過程中產(chǎn)生的氧化殼層，鐵量約占 70%75%。氧化鐵皮還有助于化渣和冷卻作用，使用時應加熱烘烤，保持干燥。 思 考 題 轉(zhuǎn)爐和電爐煉鋼用的原材料各有哪些？ 轉(zhuǎn)爐煉鋼對鐵水成分和溫度有何要求？ 什么是活性石灰，它有哪些特點？ 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