《炼钢原料》PPT课件.ppt

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1、冶金学之炼钢篇冶金学之炼钢篇阎立懿东北大学钢铁冶金研究所东北大学钢铁冶金研究所2011年年5月月3日日6月月30日日/1#教学楼教学楼301（No3-4）主主 要要 内内 容容n第一章第一章 炼钢概述炼钢概述n第二章第二章 炼钢基础理论炼钢基础理论n第三章第三章 炼钢原材料炼钢原材料n第四章第四章 转炉炼钢法转炉炼钢法n第五章第五章 电炉炼钢法电炉炼钢法12/27/20222东北大学/阎立懿第二章第二章 炼钢基础理论炼钢基础理论n钢液的物理性质钢液的物理性质n钢液的化学反应钢液的化学反应12/27/20223东北大学/阎立懿钢的物理性质钢的物理性质物理性物理性质质研究意研究意义义影响因素影响因

2、素数数值值大小大小熔点熔点确定冶确定冶炼炼、浇铸浇铸温度温度的重要参数的重要参数成分成分，钢钢14501500，生生铁铁11001200 ,渣渣13001400 密度密度研究渣、研究渣、钢钢及及夹杂夹杂物分离、上浮物分离、上浮温度温度，；成分成分，钢钢液液7.0、钢钢7.85 t/m3渣渣2.53.0 t/m3黏度黏度确定冶确定冶炼炼温度，影响温度，影响扩扩散、散、夹杂夹杂物上浮、气体去除物上浮、气体去除温度温度，；成分成分，钢钢液液0.0020.003，炉渣炉渣0.02 Pas表面表面张张力力新相生成，新相生成，结结晶核心，脱氧晶核心，脱氧产产物、物、夹杂夹杂物、气体排除物、气体排除温度温度

3、，、；成分成分，、钢钢液液1.5，铁铁液液1.71.9，渣渣0.350.50 N/m导热导热能力能力(导热导热系数系数钢钢物性，物性，热传导热传导及及传导传导效率效率温度温度，；成分成分，钢钢4060、铜铜400、钻钻石石2300W/m 12/27/20224东北大学/阎立懿钢液的硅锰氧化钢液的硅锰氧化内容内容硅的氧化硅的氧化锰的氧化锰的氧化反反应应式式 1）Si+2O=（SiO2）或）或 Si+2(FeO)=(SiO2)2Fe+2）2(CaO)+（SiO2）=(2CaOSiO2)Si+2O或或 2(FeO)+2(CaO)(2CaOSiO2)+2FeMn+O=(MnO)或或/和和Mn+(FeO

4、）=(MnO)Fe热效热效应应HSiO2-542kJ/molHMnO0氧氧化化条条件件低温、高氧化性、高碱度，即造低温、高氧化性、高碱度，即造碱性渣氧化的彻底。碱性渣氧化的彻底。低温、高氧化性、低碱度，即在碱低温、高氧化性、低碱度，即在碱性渣条件下，锰氧化不彻底；性渣条件下，锰氧化不彻底；“残残锰锰”有有防防钢钢水水过过氧氧化化，可可作作为为钢钢液温度高低的标志，节约液温度高低的标志，节约Fe-Fe-MnMn合金合金的用量等益处的用量等益处 。12/27/20225东北大学/阎立懿反反应应必要性必要性化学反化学反应应式式有利条件有利条件脱碳脱碳加速反加速反应应，均匀，均匀成分、温度，去成分、温

5、度，去除气体和除气体和夹杂夹杂CO=COHCO22.2kJ高氧化性，高温，低高氧化性，高温，低PCO等等均有利于脱碳反均有利于脱碳反应应脱磷脱磷“冷脆冷脆”与与“偏析偏析”影响影响钢钢的的质质量量2P+5（FeO）+3(CaO)=(3CaOP2O5)+5Fe，H0高氧化性、高碱度，低温，高氧化性、高碱度，低温，流渣、流渣、换换渣操作渣操作脱硫脱硫“热热脆脆”与与“偏析偏析”影响影响钢钢的的质质量量FeS+（CaO）=（CaS）+（FeO），），H0高碱度、低氧化性及高碱度、低氧化性及强强还还原气原气氛，高温，增加渣氛，高温，增加渣-钢钢接触及好接触及好的流的流动动性性脱氧脱氧碳氧化成气孔，碳氧

6、化成气孔，硅、硅、锰锰氧化成氧化成夹夹杂杂，加，加剧剧硫的危硫的危害害-热热脆脆xM块块 yO(MxOy)x(M)粉粉+y(FeO)(MxOy)+yFeFeO (FeO)低氧化性及低氧化性及强强还还原气氛，增加原气氛，增加渣渣-钢钢接触及好的流接触及好的流动动性。性。各脱氧方法的特点各脱氧方法的特点去气去气夹杂夹杂氢氢脆、硬化，破脆、硬化，破坏金属的坏金属的连续连续性性，影响，影响钢钢的的质质量量HKPH1/2，NKPN1/2促进氧化脱碳反应，减少分压促进氧化脱碳反应，减少分压；脱氧及上浮充分、无氧化浇；脱氧及上浮充分、无氧化浇铸等有利。铸等有利。“四脱、二去四脱、二去”及有利条件及有利条件1

7、2/27/20226东北大学/阎立懿第三章第三章 炼钢用原材料炼钢用原材料 原原材材料料是是炼炼钢钢的的基基础础，原原材材料料的的质质量量和和供供应应条条件件对对钢钢材材的的质质量量及及炼炼钢钢生生产产的的各各项项技技术术经经济济指指标标产产生生重重要要影影响。响。对对炼炼钢钢原原料料的的基基本本要要求求是是：既既要要保保证证原原料料具具有有一一定定的的质质量量和和相相对对稳稳定定的的成成分分，又又要要因因地地制制宜宜充充分分利利用用本本地地区的原料资源，不宜苛求。区的原料资源，不宜苛求。炼钢原材料分为炼钢原材料分为金属料，非金属料金属料，非金属料或叫辅助料。或叫辅助料。12/27/20227

8、东北大学/阎立懿原材料种类：原材料种类：1）金属料）金属料 铁水、废钢铁、生铁、直接还原铁、铁合金铁水、废钢铁、生铁、直接还原铁、铁合金 2）非金属料（辅助料）非金属料（辅助料）n造渣剂：石灰、萤石、白云石、火砖块；造渣剂：石灰、萤石、白云石、火砖块；n氧化剂：氧气、铁矿石、氧化铁皮；氧化剂：氧气、铁矿石、氧化铁皮；n冷却剂：废钢、生铁、冷却剂：废钢、生铁、铁矿石铁矿石、球团矿、氧化铁皮；、球团矿、氧化铁皮；n增碳剂：焦炭、石墨电极块、生铁、煤块。增碳剂：焦炭、石墨电极块、生铁、煤块。12/27/20228东北大学/阎立懿3.1 金属料金属料 3.1.1 铁铁 水水 铁铁水水是是转转炉炉炼炼钢

9、钢的的主主要要原原材材料料，一一般般占占装装入入量量的的70%100%。也是转炉炼钢的主要热源。也是转炉炼钢的主要热源。对铁水要求有：温度、成分及带渣量。对铁水要求有：温度、成分及带渣量。1）铁水温度）铁水温度 铁铁水水温温度度是是铁铁水水含含物物理理热热多多少少的的标标志志，铁铁水水物物理理热热占占转转炉炉热热收收入入的的50%。应应努努力力保保证证入入炉炉铁铁水水的的温温度度，保保证证炉炉内内热热源源充充足足和和成成渣渣迅迅速速。我我国国炼炼钢钢规规定定入入炉炉铁铁水水温温度应大于度应大于1250，并且要相对稳定。，并且要相对稳定。12/27/20229东北大学/阎立懿 2）铁水成分（五大

10、常存元素）铁水成分（五大常存元素）nC 铁铁水水中中的的碳碳含含量量一一般般达达到到饱饱和和，为为3.54.5，它它是是主主要要的的发发热热元元素素，占占元元素素氧氧化化放放热热的的5060。碳碳的的氧氧化化产产物物是是CO气气体体，在在其其上上浮浮排排出出过过程程中中，对对熔熔池池有有搅拌作用。搅拌作用。氧氧化化放放热热；搅搅动动熔熔池池、加加大大渣渣-钢钢界界面面，加加速速反反应应；均匀成分、温度；有利于去除钢中气体与夹杂；均匀成分、温度；有利于去除钢中气体与夹杂；12/27/202210东北大学/阎立懿nSi 是是主主要要的的发发热热元元素素，占占元元素素氧氧化化放放热热的的2530。由

11、由于于它它最最先先氧氧化化，故故对对熔熔池池的的初初始始温温升升和和初初渣渣形形成成以以及及废钢加入量有重要影响。废钢加入量有重要影响。铁铁水水中中Si量量增增加加热热量量增增加加，每每增增加加0.1%，废废钢钢加加入入量量可可提提高高1.3%1.5%；但但Si量量过过高高时时，需需要要增增加加石石灰灰保保证证炉炉渣渣碱碱度度，同同时时也也增增加加渣渣量量。每每增增加加Si量量0.1%时时，增增加加石石灰灰约约7kg/t铁铁；初初渣渣（SiO2）过过高高时时，炉炉衬衬侵侵蚀蚀也也加加剧剧，降降低低成成渣渣速速度度，延延长长冶冶炼炼时时间间，并并增增加加铁铁损损及氧气消耗。及氧气消耗。通常铁水中

12、的硅含量为通常铁水中的硅含量为0.30.8%为宜。为宜。12/27/202211东北大学/阎立懿nMn 是是弱弱发发热热元元素素，对对炼炼钢钢有有益益，铁铁水水中中Mn氧氧化化后后形形成成的的MnO能能有有效效促促进进石石灰灰溶溶解解，加加快快成成渣渣，减减少少助助熔熔剂剂用用量量和和炉炉衬衬侵侵蚀蚀，并并可可改改善善炉炉渣渣流流动动性性。同同时时铁铁水水含含Mn高高，终终点点钢钢中中残残锰锰高高，从从而而可可以以减减少少合合金金化化时时所所需需的锰铁合金，有利提高钢水纯净度。的锰铁合金，有利提高钢水纯净度。转转炉炉用用铁铁水水对对锰锰/硅硅比比值值要要求求为为0.81.0，目目前前使使用较多

13、的为低锰铁水，锰的含量为用较多的为低锰铁水，锰的含量为0.2%0.8%。12/27/202212东北大学/阎立懿nP 是是强强发发热热元元素素，但但对对一一般般钢钢种种来来说说是是有有害害元元素素，因因此此要要求求铁铁水水磷磷含含量量越越低低越越好好，但但因因高高炉炉炼炼铁铁过过程程无无法法脱磷脱磷，故铁水中的磷多少取决于炼铁原料。，故铁水中的磷多少取决于炼铁原料。尽尽管管氧氧气气转转炉炉脱脱磷磷率率较较高高（8595），当当磷磷高高或或需需要要冶冶炼炼低低磷磷钢钢时时也也需需要要进进行行铁铁水水预预处处理理。一一般般要要求求铁铁水水P0.20%低低磷磷铁铁水水，此此时时可可以以采采用用单单渣

14、渣法法冶冶炼炼；否否则则，要要采采用用双双渣渣法法或或进进行行铁铁水水炉炉外外脱脱磷磷处理处理。12/27/202213东北大学/阎立懿nS 除除了了含含硫硫易易切切削削钢钢外外，绝绝大大多多数数钢钢种种要要求求去去除除硫硫这这一一有有害害元元素素。氧氧气气转转炉炉过过程程脱脱硫硫有有限限，采采用用单单渣渣操操作作时时脱脱硫硫效效率率只只有有30%40%，所所以以我我国国炼炼钢钢规规定定入入炉炉铁铁水水的的硫硫含含量量0.05%，希希望望铁铁水水中中的的硫硫越越低低越越好好。当当硫硫高高或或需需要要冶冶炼炼低低硫硫钢钢时时，如如洁洁净净钢钢甚甚至至要要求求铁铁水水S0.005时时就就必须进行必

15、须进行铁水预处理铁水预处理。3）铁水带渣量铁水带渣量 高高炉炉渣渣中中含含S、SiO2、和和Al2O3量量较较高高，过过多多的的高高炉炉渣渣进进入入转转炉炉内内会会导导致致转转炉炉钢钢渣渣量量大大，石石灰灰消消耗耗增增加加，造造成成喷喷溅溅，降降低低炉炉衬衬寿寿命命，因因此此，进进入入转转炉炉的的铁铁水水要要求求带带渣量渣量0.5%。12/27/202214东北大学/阎立懿 3.1.2 废钢铁废钢铁 转转炉炉和和电电炉炉炼炼钢钢均均使使用用废废钢钢铁铁，氧氧气气顶顶吹吹转转炉炉用用废废钢钢作作为为冷冷却却剂剂，一一般般是是总总装装入入 量量 的的 10%30%。废废钢钢铁铁是是电电炉炉炼炼钢钢

16、的的主主要要原原料料（100%），吨吨 钢钢 消消 耗耗 约约 1150 1200kg。世界废钢的利用情况世界废钢的利用情况12/27/202215东北大学/阎立懿 1）废钢铁资源情况）废钢铁资源情况 自自从从有有钢钢铁铁产产品品以以来来，即即从从1856年年开开始始，按按全全世世界界所所生生产产的的粗粗钢钢产产量量逐逐年年相相加加，所所得得的的钢钢产产量量累累计计量量（积累钢产量积累钢产量）到到2010年末已超过年末已超过452亿吨亿吨。按按废废钢钢循循环环动动态态平平衡衡的的观观点点来来分分析析，粗粗钢钢总总要要变变成成废废钢钢的的，一一般般钢钢铁铁产产品品大大约约几几年年几几十十年年将将

17、转转化化为为废废钢钢，如如日日本本轿轿车车也也就就23年年报报废废，中中国国房房屋屋平平均均就就30年年，也也有有建建筑筑50100年年的的，如如鸟鸟巢巢若若按按20年年折折旧旧计计算算，每年由此而产生的废钢量将达到每年由此而产生的废钢量将达到22.6亿吨。亿吨。12/27/202216东北大学/阎立懿 目目前前，废废钢钢利利用用率率较较低低，尤尤其其中中国国30%，最最高高美美国国超超过过70%，若若按按55%的的利利用用率率，全全世世界界每每年年可可利利用用的的废废钢钢超超过过12亿亿吨吨，除除转转炉炉用用的的部部分分废废钢钢（34亿亿吨吨）外外，其其余余可可以以用用来来生生产产近近8亿亿

18、吨吨电电炉炉钢钢，这这相相当当于于目目前前电炉钢产量的电炉钢产量的2倍。倍。这这说说明明就就目目前前世世界界范范围围来来看看，废废钢钢资资源源是是不不缺缺乏乏的的，而而且且随随着着钢钢产产量量累累计计量量的的增增加加，废废钢钢利利用用率率的的提提高，可利用的废钢量将继续增加。高，可利用的废钢量将继续增加。12/27/202217东北大学/阎立懿 目目前前，世世界界废废钢钢总总消消费费量量在在4亿亿吨吨左左右右，消消费费量量较较大大的的国国家家有有中中国国、美美、日日、韩韩、原原苏苏联联、土土耳耳其其、德德、意意、法法及西班牙等，废钢消费量均超过及西班牙等，废钢消费量均超过1000万吨万吨/年。

19、年。其其中中进进口口量量较较大大的的国国家家有有意意、西西班班牙牙、土土耳耳其其、韩韩、印度、印尼及中国等，废钢进口量均在印度、印尼及中国等，废钢进口量均在300万吨万吨/年以上。年以上。出出口口量量较较多多的的国国家家有有比比-卢卢联联盟盟、法法、德德、荷荷兰兰、英英、罗罗马马尼尼亚亚、原原苏苏联联、美美及及日日本本等等，出出口口量量均均在在200万万吨吨/年年以上。以上。总总体体上上看看，世世界界发发达达国国家家如如欧欧洲洲各各国国、美美、日日等等国国家家，钢钢产产量量累累计计量量较较大大，废废钢钢资资源源丰丰富富，基基本本能能够够满满足足钢钢铁铁工工业发展所需要的废钢原料。业发展所需要的

20、废钢原料。12/27/202218东北大学/阎立懿 中中国国解解放放前前的的钢钢产产量量很很少少，自自1949年年至至2010年年，钢钢产产量量累累计计量量超超过过57亿亿吨吨，加加之之钢钢产产品品变变为为废废钢钢的的折折旧旧期期很很长长（大大多多3040多多年年还还在在使使用用），废废钢钢利利用用率率也也很很低低，造造成成我国废钢短缺。我国废钢短缺。此此现现象象将将随随着着每每年年6亿亿吨吨钢钢产产量量的的增增加加，大大量量钢钢铁铁设设备备、流流程程改改造造更更新新，废废钢钢再再生生流流程程的的正正常常启启动动，而而使使得得废废钢循环进入动态平衡，并在不久的将来得到明显好转。钢循环进入动态平

21、衡，并在不久的将来得到明显好转。但但目目前前，中中国国还还是是个个废废钢钢缺缺乏乏、质质量量低低劣劣的的，解解决决途途径有二：进口废钢；使用直接还原铁等废钢代用品。径有二：进口废钢；使用直接还原铁等废钢代用品。12/27/202219东北大学/阎立懿 2）废钢分类）废钢分类 按来源可分为以下三种：按来源可分为以下三种：n自产废钢自产废钢 即钢铁厂内返回废钢，质量好、成分易控制；即钢铁厂内返回废钢，质量好、成分易控制；n加加工工厂厂废废钢钢 即即制制造造加加工工厂厂内内边边角角余余料料等等，质质量量较较好好，但但回收后注意分类；回收后注意分类；n循循环环废废钢钢 即即外外购购废废钢钢，数数量量最

22、最大大、成成分分复复杂杂、质质量量最最差差。它它是是从从废废旧旧钢钢制制品品中中回回收收的的，包包括括机机械械与与建建筑筑结结构构、废废旧旧车车辆辆、仪仪器器仪仪表表、家家电电炊炊具具以以及及军军火火兵兵器器等等。它它们们不不可可避避免免地地存存在在其其它它金金属属和和有有害害元元素素，其其中中有有些些越越循循环环是是越越多多（如如Cu），尤尤其其有有害害残残余余元元素素Sn、Pb、As、Sb、Bi、Cu、Zn 等的存在，使得生产优质钢的难度增加。等的存在，使得生产优质钢的难度增加。国国际际范范围围解解决决废废钢钢质质量量的的措措施施：配配一一部部分分直直接接还还原原铁铁等稀释；去除废钢中有害

23、残余元素。等稀释；去除废钢中有害残余元素。12/27/202220东北大学/阎立懿循环废钢循环废钢12/27/202221东北大学/阎立懿 3）对废钢的要求）对废钢的要求n 废废钢钢的的外外形形尺尺寸寸和和块块度度要要合合适适，使使其其符符合合装装炉炉、冶冶炼炼的的要求；要求；n 废钢中不得混有封闭器皿，爆炸物、易燃物及毒品；废钢中不得混有封闭器皿，爆炸物、易燃物及毒品；n 废废钢钢中中不不得得混混铜铜、锌锌、铅铅、锡锡、砷砷等等有有色色金金属属，废废钢钢的的硫、磷含量均不大于硫、磷含量均不大于0.05%；n 废废钢钢应应清清洁洁干干燥燥，要要求求少少锈锈，少少混混有有泥泥沙沙、水水泥泥及及耐

24、耐火火材料，尤其是转炉用废钢；材料，尤其是转炉用废钢；n 按按性性质质分分类类存存放放，以以免免贵贵重重合合金金损损失失或或非非要要求求元元素素存存在在而影响钢的质量。而影响钢的质量。12/27/202222东北大学/阎立懿 3.1.3 废钢代用品废钢代用品 废钢代用品，美国最先提出的，原文废钢代用品，美国最先提出的，原文Steel Scrap Substitude，简称简称3S。目前，主要用于生产中的废钢代用品有：目前，主要用于生产中的废钢代用品有：生铁与铁水、直接还原铁与热压块铁生铁与铁水、直接还原铁与热压块铁，具有的优点：，具有的优点：n杂杂质质元元素素含含量量极极低低，其其中中微微量量

25、元元素素Cu、Zn、Sn、Pb、Ni、Mo等均为痕量，可以对废钢中的残余元素进行稀释；等均为痕量，可以对废钢中的残余元素进行稀释；n去去氮氮效效果果好好，因因其其碳碳含含量量高高，熔熔化化过过程程产产生生大大量量的的CO，去气效果好。去气效果好。废废钢钢代代用用品品的的使使用用，不不仅仅可可以以弥弥补补废废钢钢的的不不足足，而而且能够提高钢水的清洁度，生产高质量的钢材。且能够提高钢水的清洁度，生产高质量的钢材。12/27/202223东北大学/阎立懿废钢代用品废钢代用品12/27/202224东北大学/阎立懿 1）生铁）生铁/铁水铁水 生生铁铁 主主要要在在电电炉炉炼炼钢钢中中使使用用，主主要

26、要目目的的：提提高高炉炉料料或钢中的碳含量，并解决废钢或重料来源不足的困难。或钢中的碳含量，并解决废钢或重料来源不足的困难。目目前前，为为了了实实现现高高效效节节能能电电炉炉采采取取强强化化供供氧氧，要要求求提提高高炉炉料料中中的的碳碳含含量量，当当采采用用生生铁铁配配碳碳时时，炉炉料料中中生生铁铁配配比比通通常常达达到到30%。电电炉炉还还原原期期碳碳低低时时，常常用用优优质质生生铁增碳。铁增碳。炼炼钢钢生生铁铁成成分分要要求求：C 3.5，Si 1.20，Mn 2.0，P 0.4，S 0.05。目目前前，中中国国铁铁/钢钢比比接接近近1，生生铁铁较较富富裕裕，且且价价格格与与优优质质废废钢

27、钢相相当当，加加之之废废钢钢质质与与量量不不佳佳，故故可可用用生生铁铁/铁铁水水补充废钢的不足，生产高质量的钢材。补充废钢的不足，生产高质量的钢材。12/27/202225东北大学/阎立懿 铁铁水水 是是转转炉炉主主要要原原料料，一一般般为为70100。当当铁铁水水有有富富裕裕时时，电电炉炉也也可可以以兑兑部部分分铁铁水水。如如宝宝钢钢、天天管管等等电电炉炉兑兑30%40%铁铁水水生生产产石石油油管管，改改善善废废钢钢质质量量的的不不足足；国国内内还还有有部部分分电电炉炉兑兑30%50%铁铁水水，提提高高生生产产率率、降降低电耗。低电耗。但但从从长长远远观观点点看看，新新建建高高炉炉向向电电炉

28、炉提提供供铁铁水水炼炼钢钢，不不但能耗和成本高于转炉流程，还将破坏生态环境。但能耗和成本高于转炉流程，还将破坏生态环境。12/27/202226东北大学/阎立懿 2）直接还原铁与热压块铁）直接还原铁与热压块铁 直直接接还还原原铁铁（Direct Reduced Iron，简简称称DRI）与与热热压压块块铁铁（Hot Briquetted Iron，简简称称HBI）都都是是铁铁矿矿粉粉在在低低于于熔熔化化温温度度下下进进行行还还原原得得到到的的直直接接还还原原品品种种俗俗称称海海棉棉铁铁，DRI与与HBI的的生生产产方方法法有有气气基基法法与与煤煤基基法法，以以气基法为主。气基法为主。其其中中H

29、BI可可以以由由DRI热热压压成成形形，HBI堆堆比比重重大大，不不易易氧化、破碎。氧化、破碎。最最初初，DRI/HBI只只是是作作为为废废钢钢的的代代用用品品，补补充充废废钢钢的的不不足足。现现在在成成为为生生产产优优质质钢钢材材必必需需配配入入的的精精料料，以以降降低钢中杂质元素，一般配入量在低钢中杂质元素，一般配入量在 15%60%。12/27/202227东北大学/阎立懿DRI产品产品12/27/202228东北大学/阎立懿HBI产品产品12/27/202229东北大学/阎立懿炼钢用炼钢用DRI/HBI具有以下特点：具有以下特点：A、化学成分稳定，杂质含量极低、化学成分稳定，杂质含量极

30、低 扩大废钢资源，扩大废钢资源，提高钢材质量，提高钢材质量，化学成分：化学成分：化学成分化学成分金属化率金属化率全铁全铁脉石脉石SP%91949194350.010.040.030.07注：金属化率指直接还原铁的产品中注：金属化率指直接还原铁的产品中金属铁含量占总铁量的百分率。金属铁含量占总铁量的百分率。B、DRI/HBI的的价价格格较较高高 吨吨价价与与优优质质废废钢钢价价格格相相当当，但但若若单单纯纯用用DRI/HBI代代替替废废钢钢，按按含含铁铁量量折折算算的的话话，其其价价格高于优质废钢格高于优质废钢。12/27/202230东北大学/阎立懿 C、渣量大、能耗高、渣量大、能耗高 能能

31、耗耗 高高 是是 DRI最最 大大 的的 缺缺 点点，因因 脉脉 石石 含含 量量 高高（SiO2+Al2O3），引引起起渣渣量量增增加加，石石灰灰用用量量大大，使使电电耗耗、电电极极消消耗耗增增加加，耐耐火火材材料料消消耗耗提提高高，冶冶炼炼周周期期延延长长等等，增加操作成本。增加操作成本。能能耗耗比比较较如如下下：全全废废钢钢/440kWh/t，50%废废钢钢+50%DRI/500kWh/t，20%废钢废钢+80%DRI/560kWh/t。综综上上，目目前前生生产产一一般般钢钢种种用用DRI/HBI还还不不合合算算，但但生生产产某某些些优优质质钢钢是是必必要要的的，如如天天津津钢钢管管公公

32、司司150吨吨电电炉炉配配50%DRI生产高质量的石油套管，市场很好。生产高质量的石油套管，市场很好。12/27/202231东北大学/阎立懿3.1.4 铁合金铁合金 铁合金按用途分为脱氧剂与合金剂。铁合金按用途分为脱氧剂与合金剂。n脱氧剂：用来脱除钢中的（多余的）氧。脱氧剂：用来脱除钢中的（多余的）氧。常常用用的的有有：Fe-Mn、Fe-Si、Fe-Al、Fe-V、Mn-Si、Ca-Si等。等。复复合合脱脱氧氧剂剂：Mn-Si，Ca-Si，Al-Mn-Si，Cr-Si，Ba-Ca-Si，Ba-Al-Si合金等。合金等。n合合金金剂剂：用用来来调调整整钢钢液液的的化化学学成成分分，种种类类取取

33、决决于于钢钢种种的的要求，有近要求，有近40余种。余种。常常用用的的有有：Fe-Mn、Fe-Si、Fe-Al、Fe-V、Fe-Cr、Mn、Cr、Ni、Co、Fe-Co、Fe-Ti、Fe-B等。等。12/27/202232东北大学/阎立懿 由由上上可可见见，有有些些合合金金如如，Fe-Mn、Fe-Si、Al等等即即可可作作脱脱氧氧剂剂，也也可可作作合合金金剂剂。这这主主要要取取决决于于加加入入炉炉内内的的时时间间，其其原原则则是是：作作为为脱脱氧氧剂剂的的合合金金要要先先加加，作作为为合合金金剂剂调调整整成成分分的的要要后后加加，要要在在钢钢液液脱脱氧氧良良好好的的情情况况下加入下加入，以提高合

34、金的收得率。，以提高合金的收得率。12/27/202233东北大学/阎立懿3.2 非金属料（辅助料）非金属料（辅助料）1）造渣剂）造渣剂n石石灰灰（CaO）是是主主要要的的造造渣渣剂剂，由由石石灰灰石石煅煅烧烧而而成成，用用来来提提高高炉炉渣渣的的碱碱度度，是是脱脱P、脱脱S不不可可缺缺少少的的材材料料，在在造造渣渣剂剂中中的的用用量量最最大大、效效果果最最好好；石石灰灰的的活活度度也也称称水水活活度度，是是石石灰灰反反应应能能力力的的标标志志，也也是是衡衡量量石石灰灰质质量量的的重重要参数。要参数。n萤萤石石（CaF2）用用于于化化渣渣，降降低低氧氧化化钙钙的的熔熔点点、改改善善炉炉渣渣的的

35、流流动动性性，但但大大量量使使用用萤萤石石会会增增加加喷喷溅溅，加加剧剧炉炉衬衬侵侵蚀，并污染环境。蚀，并污染环境。12/27/202234东北大学/阎立懿n白白云云石石（CaCO3.MgCO3）石石灰灰替替代代品品，是是经经过过焙焙烧烧成成为为轻轻烧烧白白云云石石，其其主主要要成成分分为为CaO.MgO。氧氧气气转转炉炉采采用用生生白白云云石石或或轻轻烧烧白白云云石石代代替替部部分分石石灰灰造造渣渣，对对减减轻轻炉炉渣渣（因因MgO的的存存在在）对对炉炉衬衬的的侵侵蚀蚀、提提高高炉炉衬衬寿寿命命具具有有明显效果。明显效果。n火火砖砖块块（Al2O3+SiO2）是是浇浇铸铸系系统统用用的的废废

36、旧旧耐耐火火砖砖，用用于于改改善善炉炉渣渣的的流流动动性性，特特别别是是对对含含MgO高高的的炉炉渣渣，稀稀释释作用优于萤石。作用优于萤石。12/27/202235东北大学/阎立懿n合合成成造造渣渣剂剂 简简称称合合成成渣渣，是是用用石石灰灰加加入入适适量量的的氧氧化化铁铁皮皮、萤萤石石、氧氧化化锰锰或或其其他他氧氧化化物物等等熔熔剂剂，在在低低温温下下预预制成。制成。合合成成渣渣因因其其熔熔点点低低、碱碱度度高高、成成分分均均匀匀、粒粒度度小小，且且在在高高温温下下易易碎碎裂裂、成成渣渣速速度度快快，改改善善了了冶冶金金效效果果，减减轻轻了了炼炼钢钢造造渣渣负负荷荷，因因而而得得到到广广泛泛

37、采采用用，尤尤其其是是用用在洁净钢的冶炼及炉外精炼过程中。在洁净钢的冶炼及炉外精炼过程中。另另外外，高高碱碱度度烧烧结结矿矿或或球球团团矿矿也也可可做做合合成成造造渣渣剂剂使用，其化学成分和物理性能稳定，造渣效果良好。使用，其化学成分和物理性能稳定，造渣效果良好。12/27/202236东北大学/阎立懿 2）氧化剂）氧化剂n氧氧气气 为为主主要要氧氧源源，是是炼炼钢钢的的主主要要氧氧化化剂剂，其其纯纯度度达达到到或或超过超过99.5%，氧气压力要稳定，并脱除水分。，氧气压力要稳定，并脱除水分。n铁铁矿矿石石 铁铁矿矿石石作作为为氧氧化化剂剂使使用用要要求求高高（全全铁铁），杂杂质质量量少少，块

38、块度度合合适适。因因普普遍遍采采用用氧氧气气炼炼钢钢，所所以以，目目前前在在炼炼钢中很少使用。钢中很少使用。n氧氧化化铁铁皮皮亦亦称称铁铁磷磷 是是钢钢坯坯加加热热，轧轧制制和和连连铸铸过过程程中中产产生生的的氧氧化化壳壳层层，铁铁量量约约占占70%75%。氧氧化化铁铁皮皮脱脱磷磷效效果果好好，还还有有助助于于化化渣渣和和冷冷却却作作用用，使使用用时时应应加加热热烘烘烤烤，保保持干燥。持干燥。12/27/202237东北大学/阎立懿 3）冷却剂）冷却剂 氧氧气气转转炉炉炼炼钢钢过过程程热热量量有有富富余余，因因而而，可可根根据据热热平平衡衡计算加入一定数量的冷却剂，以准确地命中终点温度。计算加

39、入一定数量的冷却剂，以准确地命中终点温度。用用作作冷冷却却剂剂有有废废钢钢、生生铁铁、铁铁矿矿石石、氧氧化化铁铁皮皮、球球团团矿、烧结矿等。矿、烧结矿等。12/27/202238东北大学/阎立懿 4）增碳剂）增碳剂n焦炭粉焦炭粉 是主要的、也是最普通的增碳剂；是主要的、也是最普通的增碳剂；n石墨电极块石墨电极块 增碳效果最好，但价格贵；增碳效果最好，但价格贵；n生生铁铁 还还属属于于金金属属料料，配配料料时时常常用用来来配配碳碳，精精炼炼期期增增碳碳要要求求用用优优质质生生铁铁；国国内内也也曾曾使使用用过过煤煤来来代代替替生生铁铁增增碳碳，以补充生铁的不足；以补充生铁的不足；n石油焦石油焦 杂

40、质很少，价格较贵。杂质很少，价格较贵。对对炼炼钢钢用用增增碳碳剂剂的的要要求求是是固固定定碳碳要要高高，灰灰分分、挥挥发发分分和和硫硫、磷磷、氮氮等等杂杂质质含含量量要要低低，且且干干燥燥、粒粒度度适适中。中。12/27/202239东北大学/阎立懿 3.3 配料配料 炼钢配料是根据冶炼钢种及其冶炼操作方法进行的。炼钢配料是根据冶炼钢种及其冶炼操作方法进行的。配配料料力力求求准准确确，配配料料不不准准指指重重量量或或（和和）成成分分不不准准。重重量量不不准准导导致致合合金金加加入入不不准准，成成分分不不易易控控制制；而而成成分分不不准准增增加加操操作作上上的的难难度度，严严重重使使钢钢报报废废

41、。即即配配料料不不准准影影响响过过程程操作及钢的产量、质量及消耗等，故应予以重视。操作及钢的产量、质量及消耗等，故应予以重视。电电炉炉氧氧化化法法的的配配料料计计算算主主要要指指废废钢钢铁铁配配入入量量与与配配碳碳量量的计算；转炉的配料主要是指的计算；转炉的配料主要是指冷却剂冷却剂，如废钢的加入量，如废钢的加入量。12/27/202240东北大学/阎立懿课后思考题课后思考题14、炼钢用金属料和非金属料种类；、炼钢用金属料和非金属料种类；15、转炉炼钢用铁水对温度及铁水成分有何要求；、转炉炼钢用铁水对温度及铁水成分有何要求；16、废钢代用品主要有哪些、特点及用途如何？、废钢代用品主要有哪些、特点及用途如何？12/27/202241东北大学/阎立懿