【正文】 溶解度變化生成的產(chǎn)物。根據(jù)成分不同，夾雜物可分為： 氧化物夾雜，即 FeO、 MnO、 SiO Al2O Cr2O3 等簡(jiǎn)單的氧化物； FeOFe2O FeOAl2O MgOAl2O3 等尖晶石類和各種鈣鋁的復(fù)雜氧化物； 2FeOSiO 2MnOSiO 3MnOAl2O32SiO2 等硅酸鹽； 硫化物夾雜，如 FeS、 MnS、 CaS 等； 氮化物夾雜，如 AlN、 TiN、 ZrN、 VN、 BN等。 由于非金屬夾雜對(duì)鋼的性能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此在 煉鋼、精煉和連鑄過(guò)程應(yīng)最大限度地降低鋼液中夾雜物的含量，控制其形狀、尺寸。從鋼的性質(zhì)可看出碳也是重要的合金元素，它可以增加鋼的強(qiáng)度和硬度，但對(duì)韌性產(chǎn)生不利影響。 碳能顯著改變鋼的液態(tài)和凝固性質(zhì)，在 1600℃ ， [C]≤%時(shí)，每增 %的碳 ◆ 鋼的熔點(diǎn)降低 ℃ ◆ 密度減少 4kg/m3 ◆ 黏度降低 % ◆ [N]的溶解度降低 % ◆ [H]的溶解度降低 cm3/100g ◆ 增大凝固區(qū)間 ℃ 。 硅 (Si) 硅是鋼中最基本的脫氧劑。 生產(chǎn)沸騰鋼時(shí)， [Si]為 %%， [Mn]為 %%，它只能微弱控制 CO 反應(yīng)。 硅對(duì)鋼液的性質(zhì)影響較大， 1600℃ 純鐵中每增加 1%的硅： ◆ 碳的飽和溶解度降低 % ◆ 鐵的熔點(diǎn)降低 8℃ ◆ 密度降低 80kg/m3 ◆ [N]的飽和溶解度降低 % ◆ [H]降低 ◆ 鋼的凝固區(qū)間增加 10℃ ，鋼液的收縮率提高 %。鋼中鋁的加入量因氧量而異，對(duì)高碳鋼應(yīng)少加些，而低碳鋼則應(yīng)多加，加入量一般為 :。鋁是調(diào)整鋼的晶粒度的有效元素，它能使鋼的晶粒開(kāi)始長(zhǎng)大并保持到較高的 溫度。 碳素鋼是指鋼中除含有一定量為了脫氧而加入硅（一般 ≤%）和錳（一般 ≤%）等合金元素外，不含其他合金元素的鋼。 合金鋼是指鋼中除含有硅和錳作為合金元素或脫氧元素外，還含有其他合金元素如鉻、鎳、鉬、鈦、釩、銅、鎢、鋁、鈷、鈮、鋯和稀土元素等，有的還含有某些非金屬元素如硼、氮等 的鋼。一般合金元素總含量小于 3%的為普通低合金鋼，總含量為 3%～ 5%的為低合金鋼，大于 10%的叫高合金鋼，總含量介于 5%～ 10%之間為中合金鋼。 按冶煉方法和質(zhì)量水平分類： 按煉鋼爐設(shè)備不同可分為轉(zhuǎn)爐鋼、電爐鋼、平爐鋼。 按脫氧程度不同可分為沸騰鋼（不經(jīng)脫氧或微弱脫氧）、鎮(zhèn)靜鋼 （脫氧充分）和半鎮(zhèn)靜鋼（脫氧不完全，介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間）。 按用途分類，分為三大類：結(jié)構(gòu)鋼，工具鋼，特殊性能鋼。碳素結(jié)構(gòu)鋼是指用來(lái)制造工程結(jié)構(gòu)件和機(jī)械零件用的鋼，其硫、磷等雜質(zhì)含量比優(yōu)質(zhì)鋼高些，一般 [S]≤%， [P]≤%，優(yōu)質(zhì)碳素鋼 [S]和 [P]均 ≤%。 合金結(jié)構(gòu)鋼是在優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)?shù)丶尤胍环N或數(shù)種合金元素，用來(lái)提高鋼的強(qiáng)度、韌性和淬透性。 滲碳鋼指用低碳結(jié)構(gòu)鋼制成零部件，經(jīng)表面化學(xué)處理，淬火并低溫回火后，使零件表面硬度高而心部韌性好，既耐磨又能承受高的交變負(fù)荷或沖擊負(fù)荷。 氮化鋼一般是指以中碳合金結(jié)構(gòu)鋼制成零件，先 經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)或表面火焰淬火、高頻淬火處理，獲得所需要的力學(xué)性能，最后再進(jìn)行氮化處理，以進(jìn)一步改善鋼的表面耐磨性能。 碳素工具鋼的硬度主要以含碳量的高低來(lái)調(diào)整（ %≤[C]≤%），為了提高鋼的綜合性能，有的鋼中加入 %～ %的錳。 高速工具鋼除含有較高的碳（ 1%左右）外，還含有很高的鎢（有的高達(dá)19%） 和鉻、釩、鉬等合金元素，具有較好的赤熱硬性。 軸承鋼是指用于制造各種環(huán)境中工作的各類軸承圈和滾動(dòng)體的鋼，這類鋼含碳 1%左右，含鉻最高不超過(guò) %，要求具有高而均勻的硬度和耐磨性，內(nèi)部組織和化學(xué)成分均勻，夾雜物和碳化物的數(shù)量及分布要求高。耐大氣、蒸汽和水等弱介質(zhì)腐蝕的稱為不銹鋼，耐酸、堿和鹽等強(qiáng)介質(zhì)腐蝕的鋼稱為耐腐蝕鋼。 根據(jù)化學(xué)成分不同，可分為馬氏體不銹鋼 (13%Cr 鋼為代表 )，鐵素體不銹鋼 (18%Cr 鋼為代表 )，奧氏體不銹鋼 (18%Cr8%Ni 鋼代表 )和雙相不銹鋼。 高溫合金指的是在應(yīng)力及高溫同時(shí)作用下，具有長(zhǎng)時(shí)間抗蠕變能力與高的持久強(qiáng)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。 思考題： 煉鋼的基本任務(wù)是什么，通過(guò)哪些手段實(shí)現(xiàn)？ 磷和硫?qū)︿摦a(chǎn)生哪些危害？ 實(shí)際生產(chǎn)中為什么要將 [Mn]/[S]比作為一個(gè)指標(biāo)進(jìn)行控制？ 氫和氮對(duì)鋼產(chǎn)生哪些危害？ 外來(lái)夾雜和內(nèi)生夾雜的含義是什么？ [ 此貼被 mym 在 20200422 16:46 重新編輯 ] Posted:20200421 18:01 | 1 樓 mym 級(jí)別 : 總版主 精華 : 41 發(fā)帖 : 5018 威望 : 10604 點(diǎn) 金錢 : 11350 Gold 貢獻(xiàn)值 : 841 點(diǎn) 朋友圈 : ifix 技術(shù)群 在線時(shí)間 :882(小時(shí) ) 注冊(cè)時(shí)間 :20200202 基本要求：了解轉(zhuǎn)爐的吹煉過(guò)程；掌握氧氣射流對(duì)熔池的物理化學(xué)作用；掌握頂吹轉(zhuǎn)爐的各項(xiàng)操作制度；掌握復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的冶金特點(diǎn)；了解轉(zhuǎn)爐自動(dòng)控制。 第一節(jié) 煉鋼用原材料 原材料是煉鋼的基礎(chǔ)，原材料的質(zhì)量和供應(yīng)條件對(duì)煉鋼生產(chǎn)的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)生重要影響。煉鋼原料分為金屬料，非金屬料和氣體。 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。 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(xué)熱增加，鐵水中 Si量增加 %，廢鋼的加入量可提高 %%。 硅含量過(guò)高會(huì)使渣料和消耗增加，易引起噴濺，金屬收得率降低，同時(shí)渣中過(guò)量的 SiO2，也會(huì)加劇對(duì)爐襯的侵蝕， 影響石灰渣化速度，延長(zhǎng)吹煉時(shí)間。 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(jìn)石灰溶解，加快成渣，減少助熔劑的用量和爐襯侵蝕。 轉(zhuǎn)爐用鐵水對(duì)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 %%。磷是高發(fā)熱元素，對(duì)一般鋼種來(lái)說(shuō)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]≤%。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。我國(guó)煉鋼技術(shù)規(guī)程要求入爐鐵水的硫含量不超過(guò) %。 對(duì)鐵水溫度的要求： 鐵水溫度是鐵水含物理量多少的標(biāo)志，鐵水物理熱得占轉(zhuǎn)爐熱收入的 50%。我國(guó)煉鋼規(guī)定入爐鐵水溫度應(yīng)大于 1250℃ ，并且要相對(duì)穩(wěn)定。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐用廢鋼量一般是總裝入量的 10%30%。 （二）轉(zhuǎn)爐煉鋼對(duì)廢鋼的要求： 1)廢鋼的外形尺寸和塊度應(yīng)保證能從爐口順利加入轉(zhuǎn)爐。國(guó)標(biāo)要求廢鋼的長(zhǎng)度不大于 1000mm，最大單件重量不大于 800kg。廢鋼的硫、磷含量均不大于 %。 4）不同性質(zhì)的廢鋼分類存放。合金廢鋼要單獨(dú)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(fèi)。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(guò) 30%。 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。 海綿鐵中金屬鐵含量較高， S、 P 含量較低，雜質(zhì)較少。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。 3）鐵合金 常用的鐵合金種類： ◆ 簡(jiǎn)單合金： FeMn， FeSi， FeCr， FeV， FeTi， FeMo， FeW 等 ◆ 復(fù)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。往電爐中加 Al 時(shí)常將其化成鋁餅，用鐵桿穿入插入鋼液。 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(yáng)、脫 S 不可缺少的材料，用量比較大。因此，石灰 CaO 含量高， SiO2 和 S 含量低，生過(guò)燒率低，活性高，塊度適中， 此外，石灰還應(yīng)保持清潔、干燥和新鮮。常用鹽酸滴定法來(lái)測(cè)量水活性，當(dāng)鹽酸消耗大于 300ml 時(shí)才屬優(yōu)質(zhì)活性石灰。 活性石灰的水活性度大于 310ml，體積密度 ㎝ 3，氣孔率高達(dá) 40%，比表面積為 。 2）螢石 螢石的主要成分是 CaF2，焙燒約 930℃ 。SiO2 外殼的熔點(diǎn)顯著降低，生成低熔點(diǎn) 3CaO2SiO2（熔點(diǎn) 1362℃ ），加速石灰溶解，迅速改善爐渣動(dòng)性。但大量使用螢石會(huì)增加噴濺，加劇爐襯侵蝕，污染環(huán)境。近年來(lái)，螢石供應(yīng)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。MgCO3。MgO?？蓽p輕爐渣對(duì)爐襯的侵蝕，提高爐襯壽命具有明顯效果。對(duì)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(dòng)性，特別是對(duì) 含 MgO 高的熔渣，稀釋作用優(yōu)于螢石。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(duì)脫磷、脫硫極為不利。在還原期要適量少用，只用在冶煉不銹鋼或高硫鋼時(shí)才稍用多一些。合成渣劑熔點(diǎn)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(fù)荷。 三、增碳劑 在冶煉過(guò)程中，由于配料或裝料不當(dāng)以及脫碳過(guò)量等原因，有時(shí)造成鋼中碳含量沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的要求，這時(shí)要向鋼液中增碳。 轉(zhuǎn)爐冶煉中，高碳鋼種時(shí)，使用含雜質(zhì)很少的石油焦作為增碳劑。其固定碳 C≥96%，揮發(fā)分 ≤%， S≤%，水分 ≤%，粒度在 15mm。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 %。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。氧化鐵皮還有助于化渣和冷卻作用，使用時(shí)應(yīng)加熱烘烤，保持干燥。 ◆ 按供入氧化性氣體種類 —空氣和氧氣轉(zhuǎn)爐 。 ◆ 按熱量來(lái)源 —自供熱和外加熱燃料轉(zhuǎn)爐。上世紀(jì) 50 年代用氧氣代替空 氣煉鋼是煉鋼史上的一次重大變革， 70 年代出現(xiàn)的氧氣底吹轉(zhuǎn)爐和頂吹復(fù)合轉(zhuǎn)爐，是氧氣轉(zhuǎn)爐在發(fā)展和完善通路上取得的豐碩成果，如圖 4 所示。一爐鋼的吹氧時(shí)間通常為 1218min，冶煉周期為 30min 左右。在送氧開(kāi)吹的同時(shí)，加入第一批渣料，加入量相當(dāng)于全爐總渣量的三分之二，開(kāi)吹 46 分鐘后，第一批渣料化好，再加入第二批渣料。吹煉過(guò)程中的供氧強(qiáng)度： 小型轉(zhuǎn)爐為 (tmin)。 ◆ 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。 （ 1）硅的氧化規(guī)律 在吹煉初期，鐵水中的 [Si]和氧的親和 力大，而且 [Si]氧化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，低溫下有利于此反應(yīng)的進(jìn)行，因此， [Si]在吹煉初期就大量氧化。SiO2) 隨著吹煉的進(jìn)行石灰逐漸溶解， 2FeOSiO2，即 SiO2 與 CaO 牢固的結(jié)合 為穩(wěn)定的化合物， SiO2 活度很低，在堿性渣中FeO 的活度較高，這樣不僅使 [Si]被氧化到很低程度，而且在碳劇烈氧化時(shí)，也不會(huì)被還原，即使溫度超過(guò) 1530℃ ， [C]與 [O]的親和力也超過(guò) [Si]與 [O]的親和力，終因（ CaO）與（ SiO2）結(jié)合為穩(wěn)定的 2CaO 硅的氧化對(duì)熔池溫度，熔渣堿度和其他元素的氧化產(chǎn)生影響： ▼ [Si]氧化可使熔池溫度升高； ▼ [Si]氧化后生成（ SiO2），降低熔渣堿度，熔渣堿度影響脫磷，脫硫； ▼ 熔池中 [C]的氧化反應(yīng)只有到 [%Si] 時(shí)，才能激烈進(jìn)行。 （ 2）錳的氧化規(guī)律 在吹煉初期， [Mn]也迅速氧化，但不如 [Si]氧化的快。SiO2 余錳或殘錳： 錳的氧化產(chǎn)物是堿性氧化物，在吹煉前期形 成 (MnO但隨著吹煉的進(jìn)行和渣中 CaO 含量的增加，會(huì)發(fā)生 （ MnOSiO2） +（ MnO） （ MnO）呈自由狀態(tài)，吹煉后期爐溫升高后，（ MnO）被還原，即 （ MnO） +[C]=[Mn]+[CO]或（ MnO） +[Fe]=（ FeO） +[Mn] 吹煉終了時(shí)，鋼中的錳含量也稱余錳或殘錳。 影響殘錳的因素： ◆ 爐溫高有利于（ MnO）的還原，殘錳量高； ◆ 堿度升高，可提高自由 (MnO)濃度，殘錳量增加； ◆ 降低熔渣中（