钢铁冶炼新技术ppt课件.ppt

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1、在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么钢铁冶炼新技术讲座-电弧炉炼钢的时代特点及炉外精炼 主讲人:王国宣 2005年7月在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么一、一、电弧炉炼钢的时代特点电弧炉炼钢的时代特点 1、变为初炼炉、变为初炼炉 进入进入20 世纪世纪80年代后，随着炉外精炼技术、工艺、装年代后，随着炉外精炼技术、工艺、装备的快速发展，原冶炼工艺中在电弧炉内完成的合金钢、特备的快速发展，原冶炼工艺中在电弧炉内完成的合金钢、特殊钢的脱氧、合金化、除气、去夹杂的

2、电炉殊钢的脱氧、合金化、除气、去夹杂的电炉“重头戏重头戏”移到炉移到炉外精炼炉去进行了。外精炼炉去进行了。电弧炉及转炉皆变为只须向炉外精炼电弧炉及转炉皆变为只须向炉外精炼炉提供含碳、硫、磷、温度、合金化合格或基本合格的钢水炉提供含碳、硫、磷、温度、合金化合格或基本合格的钢水就算完成任务的炼钢初炼炉。就算完成任务的炼钢初炼炉。改变和结束了原电弧炉的熔改变和结束了原电弧炉的熔时长（三个多小时）、老三期操作（熔化期、氧化期、还原时长（三个多小时）、老三期操作（熔化期、氧化期、还原期）以及产量低、渣量大、炉容小、成本高的状况。期）以及产量低、渣量大、炉容小、成本高的状况。在日常生活中，随处都可以看到浪

3、费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么2、炉容大型化、炉容大型化 随着电炉随着电炉炉外精炼炉外精炼连铸连铸直接轧材工艺的发展，这直接轧材工艺的发展，这种短流程（相对于焦化、烧结种短流程（相对于焦化、烧结高炉高炉转炉转炉炉外精炼炉炉外精炼炉连铸连铸)轧材工艺而言）的轧机产量要求电炉与之相匹配，例轧材工艺而言）的轧机产量要求电炉与之相匹配，例如长材年产如长材年产50-80 万万t、板材、板材100-200 万万t、热轧卷年产、热轧卷年产200万万t以上以上,因此单一匹配电炉的炉容量和生产率因此单一匹配电炉的炉容量和生产率,生产速率生产速率必须与轧机相衔接必须与轧

4、机相衔接.目前目前,较多采用公称炉容量较多采用公称炉容量80-120万万t 左右的电弧炉，从左右的电弧炉，从趋势看炉容量仍在提高。变压器向超高功率发展趋势看炉容量仍在提高。变压器向超高功率发展（1000KVA/t)。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么3、电炉转炉化电炉转炉化 氧气顶吹转炉依靠铁水为原料，吹氧冶炼故冶炼周期短氧气顶吹转炉依靠铁水为原料，吹氧冶炼故冶炼周期短（20min左右）左右），产量高，即获得了比电炉高的多的生产，产量高，即获得了比电炉高的多的生产率和生产速率率和生产速率(科技工作者在科技工作者在20 世纪世

5、纪50年代在电弧炉上吹年代在电弧炉上吹氧（炉门和炉顶）兑入约氧（炉门和炉顶）兑入约30%50%的铁水（的铁水（EOF 炉），炉），把转炉的工艺优势移植过来，电炉的冶炼周期大大缩短，把转炉的工艺优势移植过来，电炉的冶炼周期大大缩短，目前均在目前均在45min 左右左右(故电炉顶吹氧、热装铁水、电炉双故电炉顶吹氧、热装铁水、电炉双炉壳很快得到推广。炉壳很快得到推广。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么4、电弧炉钢产量大幅增长电弧炉钢产量大幅增长 在上述三项电炉自身工艺变化的同时，随着社会发电在上述三项电炉自身工艺变化的同时，随着社

6、会发电技术，能力的增长（核电站、水力发电等）及社会废钢量技术，能力的增长（核电站、水力发电等）及社会废钢量的增加，的增加，直接还原铁直接还原铁DRI、HBI、Fe3C 技术工艺的发展技术工艺的发展,都为电弧炉快速发展提供了条件都为电弧炉快速发展提供了条件.因此因此,世界各国电弧炉钢产世界各国电弧炉钢产量由量由1950 年占世界总产钢量的年占世界总产钢量的6.5%增至增至1990 年的年的27.5%,2003 年的年的36%.在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 5 5、提质、降耗、防污染使电弧炉获得新的活力、提质、降耗、防污染

7、使电弧炉获得新的活力 电弧炉使用废钢为原料与使用高炉铁水的转炉相比，电弧炉使用废钢为原料与使用高炉铁水的转炉相比，总能耗是高炉总能耗是高炉-转炉工艺的转炉工艺的1/21/21/31/3。从两种工艺排放从两种工艺排放出的出的COCO2 2气体污染源的数量看，气体污染源的数量看，电弧炉为电弧炉为641kg/t641kg/t钢钢,高炉高炉-转炉工艺为转炉工艺为1922kg/t1922kg/t钢钢,是高炉是高炉-转炉工艺的转炉工艺的1/3.1/3.电弧炉在上述优势的基础上电弧炉在上述优势的基础上,近几年加之采用的钢近几年加之采用的钢水搅拌水搅拌(电磁搅拌、底吹电磁搅拌、底吹Ar Ar 气、直流炉等）、

8、炉底出钢气、直流炉等）、炉底出钢（EBTEBT和和RBTRBT）等新技术，使电弧炉终点钢水的气体含量）等新技术，使电弧炉终点钢水的气体含量（N.H.O)N.H.O)、在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 非金属夹杂物含量也大幅下降，无疑提高了钢水的质量。非金属夹杂物含量也大幅下降，无疑提高了钢水的质量。新的电弧炉废钢预热技术（新的电弧炉废钢预热技术（SSF SSF 坚式电炉、坚式电炉、con-steel con-steel 康钢康钢电炉、电炉、danieei danieei丹尼利电炉丹尼利电炉)降低电炉电极消耗的直流炉、高降低

9、电炉电极消耗的直流炉、高阻抗交流炉及泡沫渣等技术、氧焰烧嘴技术、超高功率等技阻抗交流炉及泡沫渣等技术、氧焰烧嘴技术、超高功率等技术的投入使电弧炉冶炼电耗一般降至术的投入使电弧炉冶炼电耗一般降至400Kh/t 400Kh/t 左右左右,电极消电极消耗从原耗从原4-5Kg/t 4-5Kg/t 降至降至1-2Kg/t1-2Kg/t、冶炼周期一般在、冶炼周期一般在50min 50min 以下以下.随着环保治理从控制污染排放总量和末端治理阶段已进入实随着环保治理从控制污染排放总量和末端治理阶段已进入实施清洁生产阶段，要求电弧炉采取措施使废气、烟尘、燥声施清洁生产阶段，要求电弧炉采取措施使废气、烟尘、燥声

10、达标之外，还应减少污染源及对达标之外，还应减少污染源及对CO、NOX、二恶英、二恶英、SO2的的治理措施治理措施(在采用直流电弧炉和高阻抗低电流的技术后使电弧在采用直流电弧炉和高阻抗低电流的技术后使电弧炉闪烁、高次谐波的电网污染也大大减少。炉闪烁、高次谐波的电网污染也大大减少。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么二、电弧炉近期目标及技术措施二、电弧炉近期目标及技术措施1 1、目标：生产率达目标：生产率达7000 7000 炉次炉次/年，通电时间缩短到年，通电时间缩短到202025min,25min,冶炼周期冶炼周期45min,

11、45min,冶炼电耗冶炼电耗(全废钢全废钢)350KWh/t,)350KWh/t,电极消耗电极消耗1Kg/t.1Kg/t.2 2、措施：超高功率供电，比功率达到、措施：超高功率供电，比功率达到1000KVA/t,1000KVA/t,强化冶炼强化冶炼,供供O O2 2强度达到强度达到0.8-1.0Nm0.8-1.0Nm3 3/t.min,/t.min,提高化学能输入。提高化学能输入。废钢预热，平均预热温度废钢预热，平均预热温度600600。连续加料，缩短加。连续加料，缩短加料时间。提高炉龄，缩短补炉时间。料时间。提高炉龄，缩短补炉时间。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到

12、自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么炉炉 外外 精精 炼炼在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么炉外精炼炉外精炼 炉外精炼是指在电弧炉、转炉之外的钢包内完成对炉外精炼是指在电弧炉、转炉之外的钢包内完成对钢水的精炼提纯任务钢水的精炼提纯任务(AOD 炉不是在钢包内进行炉不是在钢包内进行),故又故又可将电弧炉、转炉成为初炼炉。精炼炉始于电弧炉外的可将电弧炉、转炉成为初炼炉。精炼炉始于电弧炉外的钢包精炼炉钢包精炼炉,20 世纪世纪90 年代推广于氧气顶吹转炉的钢包年代推广于氧气顶吹转炉的钢包精炼炉。精炼炉。近近20 年工业发达

13、国家要求提高钢材的纯净度改善钢年工业发达国家要求提高钢材的纯净度改善钢材的性能材的性能,例如例如:为提高轴承钢的疲劳寿命为提高轴承钢的疲劳寿命,要求控制钢要求控制钢中中TO1010-6;为保证深冲钢的深冲性为保证深冲钢的深冲性,要求控要求控概述概述在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 制钢中制钢中C+N5010-6;为提高输油管抗为提高输油管抗H2S腐蚀能力腐蚀能力,要求控制钢中要求控制钢中S510-6 等。大量生产这些高附加等。大量生产这些高附加值纯净钢仅依靠电弧炉、转炉是非常困难的。因此值纯净钢仅依靠电弧炉、转炉是非常困难

14、的。因此,炉炉外精炼工艺与装备迅速普及推广。在日本、欧洲先进的外精炼工艺与装备迅速普及推广。在日本、欧洲先进的钢铁生产国家钢铁生产国家,炉外精炼比超过炉外精炼比超过90%，其中真空精炼，其中真空精炼比超过比超过50%,有些钢厂已达到有些钢厂已达到100%。近十多年我国。近十多年我国的钢铁企业已基本装备了各种不同类型的精炼炉。的钢铁企业已基本装备了各种不同类型的精炼炉。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 一、炉外精炼的冶金功能及精炼技术一、炉外精炼的冶金功能及精炼技术1、冶金功能冶金功能(1)熔池搅拌功能熔池搅拌功能,均匀钢水

15、成分和温度均匀钢水成分和温度,保证钢材质量均匀。保证钢材质量均匀。可通过惰性气体、电磁、机械等方法搅拌。可通过惰性气体、电磁、机械等方法搅拌。(2)提纯精炼功能提纯精炼功能,通过钢渣反应通过钢渣反应,真空冶炼以及喷射冶金等真空冶炼以及喷射冶金等方法方法,去除钢中去除钢中S、P、C、N、H、O 等杂质和夹杂物等杂质和夹杂物,提提高钢水纯净度。高钢水纯净度。(3)钢水升温和控温功能钢水升温和控温功能,精确控制钢水温度。精确控制钢水温度。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么(4)(4)合金化功能合金化功能,对钢水实现窄成分控制。对钢

16、水实现窄成分控制。(5)(5)生产调节功能生产调节功能,均衡、衔接炼钢均衡、衔接炼钢连铸的节奏。连铸的节奏。见表见表1 1。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么2、精炼技术、精炼技术(1)渣洗精炼渣洗精炼:精确控制炉渣成分精确控制炉渣成分,通过渣通过渣钢反应实现对钢反应实现对钢水的提纯精炼。主要用于钢水脱氧、脱硫和去除钢中钢水的提纯精炼。主要用于钢水脱氧、脱硫和去除钢中夹杂物。夹杂物。渣洗精炼可分为炉渣改质渣洗精炼可分为炉渣改质(加入炉渣改质剂加入炉渣改质剂,如如CaO-Al 系或系或CaO-CaC2-Al 系系)及合成渣洗。

17、可使钢及合成渣洗。可使钢水水S%控制在控制在1010-6 以下。以下。(2)真空精炼真空精炼,在真空条件下实现钢水的提纯精炼。在真空条件下实现钢水的提纯精炼。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 通常工作压力通常工作压力50 Pa,适用于对钢液脱气、脱碳和适用于对钢液脱气、脱碳和用碳脱氧等反应过程。用碳脱氧等反应过程。(3)喷射冶金喷射冶金,通过载气将固体颗粒反应物喷入熔池深通过载气将固体颗粒反应物喷入熔池深处处,造成熔池的强烈搅拌并增大反应面积。固体颗粒造成熔池的强烈搅拌并增大反应面积。固体颗粒上浮过程中发生熔化、熔解上浮过

18、程中发生熔化、熔解,完成固完成固液反应液反应,提高提高精炼效果。当渣中精炼效果。当渣中Fe0.5%,炉渣碱度炉渣碱度R8 时时,钢钢渣间硫的分配比可达渣间硫的分配比可达500,脱硫率达脱硫率达80%以上以上,处处理终点硫可理终点硫可90%,90%,真空精炼设备的真空精炼设备的RHRH、VDVD等设备作业率应等设备作业率应60%60%。而整个炼钢厂炉外精炼比应。而整个炼钢厂炉外精炼比应 95%,95%,当然应注意钢种适路、生产节奏匹配当然应注意钢种适路、生产节奏匹配,设备维修设备维修和生产成本。和生产成本。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一

19、点点算不了什么2 炉外精炼设备的配套条件炉外精炼设备的配套条件2.1 出钢挡渣工艺出钢挡渣工艺,要求钢包下渣量要求钢包下渣量30 mm 厚。厚。2.2 出钢时钢包渣改质技术出钢时钢包渣改质技术,要求炉渣改质后包渣碱度要求炉渣改质后包渣碱度R2.5,(FeO+MnO)3%,注意注意Al2O3 夹杂物的数量、颗粒度。夹杂物的数量、颗粒度。2.3 钢包全程保护浇注技术钢包全程保护浇注技术,防止钢水二次氧化、吸防止钢水二次氧化、吸N2。2.4 钢水保温技术钢水保温技术,大包、中包高温烘烤大包、中包高温烘烤,加盖加保温剂。加盖加保温剂。2.5 大包自动开浇大包自动开浇,一次开浇率一次开浇率90%,底吹底

20、吹Ar 开吹率开吹率95%。2.6 耐火材料、保护渣配套耐火材料、保护渣配套,防止钢水吸防止钢水吸O2,吸吸N2 和增碳。和增碳。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么三、洁净钢精炼三、洁净钢精炼1 1 低氧钢精炼低氧钢精炼1.1 1.1 硬线钢丝、钢轨、轴承钢、弹簧钢等中、高碳合金钢、优硬线钢丝、钢轨、轴承钢、弹簧钢等中、高碳合金钢、优质钢质钢,对钢中夹杂物有严格的要求对钢中夹杂物有严格的要求,为保证钢材质量为保证钢材质量,必须必须采用低氧钢精炼工艺采用低氧钢精炼工艺,要求要求;(1)(1)严格控制钢中总氧含量严格控制钢中总氧

21、含量TO2510-6,TO2510-6,对轴承钢为提对轴承钢为提高钢材的疲劳寿命高钢材的疲劳寿命,要求要求TO1010-TO1010-6 6。(2)(2)严格控制夹杂物形态严格控制夹杂物形态,避免出现脆性避免出现脆性AlAl2 2O O3 3 夹杂物。如夹杂物。如,硬线钢要求控制钢中硬线钢要求控制钢中AlAl2 2O O3 325%,25%,为此需控制钢水含为此需控制钢水含Al Al 量量410410-6 6,即采用无铝脱氧工艺。即采用无铝脱氧工艺。(3)(3)严格控制夹杂物的粒度严格控制夹杂物的粒度,避免大型夹杂物出现。避免大型夹杂物出现。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并

22、未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么1.2 低氧钢精炼工艺。低氧钢精炼工艺。(1)精确控制炼钢终点精确控制炼钢终点,实现高碳出钢实现高碳出钢,防止钢水过氧化。防止钢水过氧化。(2)严格控制出钢下渣量严格控制出钢下渣量,碱度碱度R3.5,渣中渣中Al2O3为为25%30%,(FeO+MnO)1.0%(最好最好0.5%),实现炉渣对钢水的扩散脱氧实现炉渣对钢水的扩散脱氧,同时完成脱硫任务。同时完成脱硫任务。(3)白渣精炼后白渣精炼后,喂入喂入Si-Ca 线。线。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么(4)(4)冶炼轴

23、承钢等超低氧钢冶炼轴承钢等超低氧钢(TO1010(TO1010-6-6)时时,LF,LF 炉白炉白渣精炼后应采用渣精炼后应采用VDVD炉真空脱气炉真空脱气,脱硫之后加脱硫之后加Al Al 深脱氧深脱氧,喂喂Si-CaSi-Ca线变性处理。线变性处理。(5)(5)连铸钢水过热度连铸钢水过热度20,20,波动在波动在10,10,防止中心疏防止中心疏松和成分偏析。松和成分偏析。(6)(6)连铸全程保护浇注连铸全程保护浇注,使用低粘度保温性能好的速溶保护使用低粘度保温性能好的速溶保护渣渣,控制液面高度控制液面高度,防止卷渣。防止卷渣。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪

24、费，也许你认为浪费这一点点算不了什么2 2 超低氮钢精炼超低氮钢精炼 氮在钢中的作用具有二重性氮在钢中的作用具有二重性:做为固溶强化元素提做为固溶强化元素提高钢材的强度高钢材的强度;做为间隙原子显著降低钢的塑性。做为间隙原子显著降低钢的塑性。对于深冲钢对于深冲钢,一般要求控制一般要求控制N2510N2510-6-6。冶炼超。冶炼超低低N N 钢主要依靠真空脱气钢主要依靠真空脱气,但真空脱但真空脱N N 效率不高。对于效率不高。对于RH RH 生产生产N3010N3010-6-6 的超低的超低N N 钢有很大困难钢有很大困难,采用采用以下措施有利于提高真空脱以下措施有利于提高真空脱N N 效率效

25、率;在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么(1)(1)提高钢水纯净度提高钢水纯净度,降低钢中降低钢中S S、O O 含量含量,因表面活性元因表面活性元素素S S、O O 的存在会明显降低脱的存在会明显降低脱N N 效率。效率。(2)(2)改善改善RH RH 真空密封结构真空密封结构,防止大气中防止大气中N N2 2 向钢中渗透、扩向钢中渗透、扩散。散。(3)(3)喷吹还原气体如喷吹还原气体如H H2 2,有利于提高脱有利于提高脱N N 速度。速度。(4)(4)喷吹细小喷吹细小FeFe2 2O O3 3 粉末粉末,有利于真空脱有利

26、于真空脱N N。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 由于真空脱由于真空脱N N 的效率不高的效率不高,因此超低因此超低N N 钢的冶炼钢的冶炼 必须通必须通过炼钢全流程进行控制过炼钢全流程进行控制,特别是生产特别是生产N2010N2010-6-6 的超低的超低N N 钢应综合采取下述措施钢应综合采取下述措施:(1)(1)提高转炉脱碳强度提高转炉脱碳强度,保持炉内微正压保持炉内微正压,用用CO CO 洗涤钢水洗涤钢水,实实现脱现脱N N。(2)(2)改善终点操作改善终点操作,提高终点脱碳速度和终点命中率提高终点脱碳速度和终点命

27、中率,减少倒炉减少倒炉次数。次数。(3)(3)沸腾出钢沸腾出钢,防止出钢时钢水吸防止出钢时钢水吸N N2 2。(4)(4)真空下进一步降低钢水真空下进一步降低钢水S S、O O 含量含量,采取措施提高真空脱采取措施提高真空脱N N 的效率。的效率。(5)(5)完善精炼钢水的保护浇注完善精炼钢水的保护浇注,避免二次吸避免二次吸N N2 2。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么3 超低硫钢的冶炼超低硫钢的冶炼 石油管线钢一般要求石油管线钢一般要求600700 MPa 的强度的强度,还要求具还要求具有良好的抗有良好的抗HIC(氢致裂

28、纹氢致裂纹)和抗和抗SSCC(硫应力致裂纹硫应力致裂纹)的能力。为满足石油管线钢的要求的能力。为满足石油管线钢的要求,超低硫钢生产工艺超低硫钢生产工艺迅速发展。目前迅速发展。目前,大生产中已可以稳定生产大生产中已可以稳定生产S1010-6 的超低硫钢。的超低硫钢。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么转炉超低硫钢生产工艺转炉超低硫钢生产工艺:转炉大量生产超低硫钢转炉大量生产超低硫钢,应包括铁水脱硫应包括铁水脱硫,转炉转炉精炼和钢水精炼三个基本工序。根据生产钢种是否精炼和钢水精炼三个基本工序。根据生产钢种是否需要真空处理需要真空处理,可进一步划分为可进一步划分为LF 炉精炼和真空喷炉精炼和真空喷粉精炼两种工艺粉精炼两种工艺,具体生产流程和操作指标详见下图具体生产流程和操作指标详见下图:在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么