炼钢用原材料和耐火材料工艺课件(PPT-37张).ppt
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- 炼钢 原材料 耐火材料 工艺 课件 PPT 37
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1、章炼钢用原材料和耐火材料章炼钢用原材料和耐火材料3.1炼钢用原材料炼钢用原材料3.2炼钢用耐火材料炼钢用耐火材料钢的分类钢的分类 按化学成分分类按化学成分分类 按是否加入合金元素可钢分为把按是否加入合金元素可钢分为把碳素钢碳素钢和和合金钢合金钢两大类。两大类。碳素钢碳素钢根据碳含量的高低又可分成根据碳含量的高低又可分成低碳钢低碳钢(C0.25%)中碳钢中碳钢(0.25%C0.60%)和和高碳钢高碳钢(C0.60%)合金钢合金钢根据钢中合金元素含量的多少,又可分为根据钢中合金元素含量的多少,又可分为低合金钢低合金钢,中合金钢和高合金钢中合金钢和高合金钢。一般合金元素总含量一般合金元素总含量小于小
2、于3%的为的为普通低合金钢普通低合金钢,总含,总含量为量为3%5%的为的为低合金钢低合金钢,大于大于10%的叫的叫高合金钢高合金钢,总,总含量介于含量介于5%10%之间为之间为中合金钢中合金钢。按冶炼方法和质量水平分类按冶炼方法和质量水平分类按炼钢炉按炼钢炉设备不同设备不同可分为可分为转炉钢、电炉钢、平炉钢转炉钢、电炉钢、平炉钢。其中电炉钢包括电弧炉钢、感应炉钢、电渣钢、电子其中电炉钢包括电弧炉钢、感应炉钢、电渣钢、电子束熔炼及有关的真空熔炼钢等。束熔炼及有关的真空熔炼钢等。按按脱氧程度不同脱氧程度不同可分为可分为沸腾钢沸腾钢(不经脱氧或微弱脱(不经脱氧或微弱脱氧)、氧)、镇静钢镇静钢(脱氧充
3、分)和(脱氧充分)和半镇静钢半镇静钢(脱氧不完全,(脱氧不完全,介于镇静钢和沸腾钢之间)。介于镇静钢和沸腾钢之间)。按按质量水平质量水平不同可分为不同可分为普通钢、优质钢和高级优质钢。普通钢、优质钢和高级优质钢。按用途分类按用途分类 分为三大类:结构钢,工具钢,特殊性能钢。分为三大类:结构钢,工具钢,特殊性能钢。结构钢结构钢是目前生产最多、使用最广的钢种,它包括是目前生产最多、使用最广的钢种,它包括碳素碳素结构钢结构钢和和合金结构钢合金结构钢,主要用于制造机器和结构的零件,主要用于制造机器和结构的零件及建筑工程用的金属结构等。及建筑工程用的金属结构等。合金结构钢合金结构钢根据化学成分根据化学成
4、分(主要指含碳量)热处理工艺和用途的不同,又可分为(主要指含碳量)热处理工艺和用途的不同,又可分为渗碳钢、调质钢和氮化钢渗碳钢、调质钢和氮化钢。工具钢工具钢包括包括碳素工具钢碳素工具钢和和合金工具钢合金工具钢及及高速钢高速钢。特殊性能钢特殊性能钢指的是具有特殊化学性能或力学性能的钢,指的是具有特殊化学性能或力学性能的钢,如如轴承钢、不锈钢、弹簧钢、高温合金钢轴承钢、不锈钢、弹簧钢、高温合金钢等。等。3.1 炼钢用原材料炼钢用原材料金属料金属料铁水(或生铁块)铁水(或生铁块)废钢废钢铁合金铁合金非金属料(辅助材料)非金属料(辅助材料)造渣材料造渣材料石灰(活性石灰)石灰(活性石灰)萤石萤石白云石
5、白云石合成造渣材料合成造渣材料氧化剂氧化剂氧气氧气铁矿石铁矿石氧化铁皮氧化铁皮冷却剂冷却剂还原剂和增碳剂还原剂和增碳剂石墨电极石墨电极木炭木炭焦炭焦炭电石电石硅铁、硅钙等硅铁、硅钙等废钢废钢铁矿石铁矿石氧化铁皮氧化铁皮石灰石石灰石金属料金属料铁水(生铁)铁水(生铁)铁水是转炉炼钢的基本原料。铁水的成分和温度是否适铁水是转炉炼钢的基本原料。铁水的成分和温度是否适当和稳定,对简化和稳定转炉操作并获得良好的技术经济当和稳定,对简化和稳定转炉操作并获得良好的技术经济指标十分重要。指标十分重要。l温度温度 12001300,且稳定。且稳定。l硅硅 硅是重要的发热元素。对大中型转炉,用废钢作冷却剂硅是重要
6、的发热元素。对大中型转炉,用废钢作冷却剂时,铁水含硅量以时,铁水含硅量以0.50.8%为宜。用矿石冷却时,由于矿为宜。用矿石冷却时,由于矿石带入石带入SiO2,铁水含硅量应适当降低。,铁水含硅量应适当降低。l铁水含硅量过高、过低对冶炼有什么影响?铁水含硅量过高、过低对冶炼有什么影响?l硫硫 顶吹氧气转炉单渣法操作的去硫率很少超过顶吹氧气转炉单渣法操作的去硫率很少超过40%,吹炼,吹炼低硫钢的铁水,要求含硫低硫钢的铁水,要求含硫98%O98%O2 2。冶炼含氮量低的钢种时,。冶炼含氮量低的钢种时,应应99.5%O99.5%O2 2。氧气应脱除水分。氧气应脱除水分。l氧气的使用压力一般为氧气的使用
7、压力一般为0.60.61.2MPa1.2MPa。由于炼钢是周期性用。由于炼钢是周期性用氧,必须有贮氧装置。考虑到输氧过程中的压力损失,一氧,必须有贮氧装置。考虑到输氧过程中的压力损失,一般将氧气加压到般将氧气加压到2.52.53.0MPa3.0MPa贮存。贮存。2.2.铁矿石、氧化铁皮铁矿石、氧化铁皮 l使用一定量的铁矿石,可改善脱磷条件。使用一定量的铁矿石,可改善脱磷条件。l作为氧化剂而使用的铁矿石,要求含铁高,作为氧化剂而使用的铁矿石,要求含铁高,Si0Si02 2、磷和水、磷和水分要少,使用前要加热。分要少,使用前要加热。氧化铁皮可代替部分铁矿石,但氧化铁皮潮湿,油污较多,氧化铁皮可代替
8、部分铁矿石,但氧化铁皮潮湿,油污较多,使用前必须烘烤。使用前必须烘烤。冷却剂冷却剂 除废钢外,转炉炼钢常用的冷却剂有:除废钢外,转炉炼钢常用的冷却剂有:1.1.富铁矿、团矿、烧结矿、球团矿、氧化铁皮富铁矿、团矿、烧结矿、球团矿、氧化铁皮l利用它们所含的利用它们所含的FeFeX XO OY Y氧化金属中的杂质时要吸收大量氧化金属中的杂质时要吸收大量的热。这部分炼铁原料可以直接炼成钢,并且利用了的热。这部分炼铁原料可以直接炼成钢,并且利用了其中的氧;与废钢比较,加入时可以不用装料机或吊其中的氧;与废钢比较,加入时可以不用装料机或吊车,不必倒炉停吹;车,不必倒炉停吹;l同时又是助熔剂,有利于化渣。同
9、时又是助熔剂,有利于化渣。l缺点是带入的脉石使石灰的消耗量和渣量增大;一次缺点是带入的脉石使石灰的消耗量和渣量增大;一次加入矿石过多时会产生严重喷溅。加入矿石过多时会产生严重喷溅。要求含铁量高,要求含铁量高,Si0Si02 2和硫的含量少,成分和块度稳定和硫的含量少,成分和块度稳定(氧化铁皮不要求块度氧化铁皮不要求块度),干燥。,干燥。冷却剂冷却剂 2.石灰石石灰石 l缺乏废钢和富铁矿等冷却剂的转炉钢厂,可试用缺乏废钢和富铁矿等冷却剂的转炉钢厂,可试用石灰石作冷却剂。石灰石作冷却剂。lCaCO2分解时要大量吸热。分解时要大量吸热。l比加入铁矿石和氧化铁皮时喷溅少,在去除磷硫比加入铁矿石和氧化铁
10、皮时喷溅少,在去除磷硫程度相同的情况下渣中程度相同的情况下渣中(Fe)要低些。要低些。其主要缺点是比加废钢冷却时的金属损失多,又其主要缺点是比加废钢冷却时的金属损失多,又没有加铁矿石冷却时的铁的收益,钢铁料消耗较没有加铁矿石冷却时的铁的收益,钢铁料消耗较高。高。还原剂和增碳剂还原剂和增碳剂 电弧炉炼钢使用的还原剂和增碳剂有石墨电弧炉炼钢使用的还原剂和增碳剂有石墨电极,木炭、焦炭、电石、硅铁、硅钙、铝等。电极,木炭、焦炭、电石、硅铁、硅钙、铝等。它们的粒度应它们的粒度应0.50.5毫米,使用前要烘烤。毫米,使用前要烘烤。氧气转炉用增碳法冶炼中、高碳钢种时,氧气转炉用增碳法冶炼中、高碳钢种时,一般
11、用含灰分很少的石油焦增碳。一般用含灰分很少的石油焦增碳。喷射混合料:喷补用喷射混合料:喷补用制制造造工工艺艺及及形形 态态烧成砖:成型砖坯经烧制而成烧成砖:成型砖坯经烧制而成定定形形耐耐火火材材料料耐火泥浆:砌砖时用料,成分同砌砖耐火泥浆:砌砖时用料,成分同砌砖不不定定形形耐耐火火材材料料不烧成砖:高压成形不烧成砖:高压成形熔铸砖:配料在电炉中熔化后注入铸模制成熔铸砖:配料在电炉中熔化后注入铸模制成绝热耐火砖:有耐火和绝热性能绝热耐火砖:有耐火和绝热性能耐火纤维:可作绝热材料耐火纤维:可作绝热材料可塑料:作喷浆、捣结用可塑料:作喷浆、捣结用固体散装料:捣结用固体散装料:捣结用耐火涂层材料:涂于
12、耐火材料表面耐火涂层材料:涂于耐火材料表面 耐耐 火火 度度普通耐火材料:普通耐火材料:15801770高级耐火材料:高级耐火材料:17702000特殊耐火材料:特殊耐火材料:2000按耐火制品性质分类按耐火制品性质分类 化化 学学 特特 性性酸性耐火材料:以酸性耐火材料:以SiO2质为主质为主中性耐火材料:以中性耐火材料:以 Al2O3、Cr2O3和碳质为主和碳质为主碱性耐火材料:以碱性耐火材料:以CaO、MgO质为主质为主按化学性质分类按化学性质分类耐火材料使用性能(理化指标)耐火材料使用性能(理化指标)凡是耐火度高于凡是耐火度高于1580,能在一定程度上抵,能在一定程度上抵抗温度骤变、炉
13、渣侵蚀和承受高温荷重作用的抗温度骤变、炉渣侵蚀和承受高温荷重作用的无机非金属材料,称为耐火材料。无机非金属材料,称为耐火材料。v耐火度耐火度v荷重软化点荷重软化点v耐急冷急热性(抗热震性)耐急冷急热性(抗热震性)v常温耐压强度常温耐压强度v抗蠕变性能抗蠕变性能导热性导热性钢铁生产常用的耐火材料钢铁生产常用的耐火材料硅酸铝质材料硅酸铝质材料v如粘土砖、高铝砖、半硅砖、刚玉砖等。如粘土砖、高铝砖、半硅砖、刚玉砖等。v这类材质以氧化铝和氧化硅为基本化学组成,通常根据制品这类材质以氧化铝和氧化硅为基本化学组成,通常根据制品中氧化铝和氧化硅含量进行分类:中氧化铝和氧化硅含量进行分类:当氧化铝极低,而氧化
14、硅大于当氧化铝极低,而氧化硅大于9393时,为硅质制品如硅砖;时,为硅质制品如硅砖;而氧化铝含量高于而氧化铝含量高于9090时则为刚玉材料,常见的热电偶保护时则为刚玉材料,常见的热电偶保护管即是此类材料的制品;管即是此类材料的制品;氧化铝含量为氧化铝含量为15153030的是半硅砖,很多天然材料属此类,的是半硅砖,很多天然材料属此类,它虽没有很高的耐火度,但热稳定性和抗渣性好;它虽没有很高的耐火度,但热稳定性和抗渣性好;氧化铝量再高为粘土质;氧化铝量再高为粘土质;氧化铝含量超过氧化铝含量超过4848的称为高铝质。的称为高铝质。钢铁生产常用的耐火材料l硅质材料硅质材料l硅砖在硅砖在600600以
15、上具有极好的高温性能,但在低温以上具有极好的高温性能,但在低温时,由于晶型转化伴随着体积的巨大变化而崩裂,时,由于晶型转化伴随着体积的巨大变化而崩裂,因而在因而在600600以下抗震性能极差,使用受到限制。以下抗震性能极差,使用受到限制。l使用硅砖代替高铝砖砌筑热风炉拱顶和上部格子砖。使用硅砖代替高铝砖砌筑热风炉拱顶和上部格子砖。l硅砖有高的荷重软化温度,还有高的抗蠕变性能。硅砖有高的荷重软化温度,还有高的抗蠕变性能。l价格低,它含价格低,它含SiOSiO2 2在在9595以上,但仍有一定抗以上,但仍有一定抗CaOCaO和和FeOFeO等的渣化能力。等的渣化能力。钢铁生产常用的耐火材料镁质材料
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