2 炼钢的任务、原材料和耐火材料

null第二章 炼钢的任务、原材料 和耐火材料第二章 炼钢的任务、原材料 和耐火材料主要内容主要内容2.1 炼钢的任务 2.2 炼钢用原材料 2.3 炼钢用耐火材料2.1 炼钢的任务2.1 炼钢的任务炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。 归纳为： “四脱”（碳、氧、磷和硫）； “二去”（去气和去夹杂）； “二调整”（成分和温度）。 采用的主要技术手段为：供氧，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作。2.1.1 钢中的硫2.1.1 钢中的硫硫对钢的性能会造成不良影响，钢中硫含量高，会使钢的热加工性能变坏，即造成钢的“热脆”性。 硫在钢中以FeS的形式存在， FeS的熔点为1193℃， Fe与FeS组成的共晶体的熔点只有940℃。液态Fe与FeS虽可以无限互溶，但在固熔体中的溶解度很小，仅为0.015%-0.020%。 2.1.1 钢中的硫2.1.1 钢中的硫当钢中的[S]＞0.020%时，由于凝固偏析，Fe-FeS共晶体分布于晶界处，在1150-1200℃的热加工过程中，晶界处的共晶体熔化，钢受压时造成晶界破裂，即发生“热脆”现象。 如果钢中的氧含量较高，FeS与FeO形成的共晶体熔点更低（940℃），更加剧了钢的“热脆”现象的发生。2.1.1 钢中的硫2.1.1 钢中的硫锰可在钢凝固范围内生成MnS和少量的FeS，纯MnS的熔点为1610℃，共晶体FeS-MnS（占93.5%）的熔点为1164℃，它们能有效的防止钢热加工过程的“热脆”。 冶炼一般钢种时要求将[Mn]控制在0.4%-0.8%。在实际生产中还将[Mn]/[S]比作为一个指标进行控制，[Mn]/[S]对钢的热塑性影响很大。2.1.1 钢中的硫2.1.1 钢中的硫从低碳钢高温下的拉伸实验发现提高[Mn]/[S]比可以提高钢的热延展性。一般[Mn]/[S]≥7时不产生热脆。[Mn]/[S]比对低碳钢热延展性的影响 2.1.1 钢中的硫2.1.1 钢中的硫硫还会明显降低钢的焊接性能，引起高温龟裂，并在焊缝中产生气孔和疏松，从而降低焊缝的强度。 硫含量超过0.06%时，会显著恶化钢的耐蚀性。 硫还是连铸坯中偏析最为严重的元素。2.1.1 钢中的硫2.1.1 钢中的硫不同钢种对硫含量有严格的规定： 非合金钢中普通质量级钢[S]≤0.045% 优质级钢 [S]≤0.035%， 特殊质量级钢 [S]≤0.025% 有的钢种要求如管线钢 [S]≤0.005%,甚至更低。 有些钢种，如易切削钢硫则作为合金元素加入，要求[S]=0.08%-0.20%。2.1.2 钢中的磷2.1.2 钢中的磷对于绝大多数钢种来说磷是有害元素。钢中磷的含量高会引起钢的 “冷脆”，即从高温降到0℃以下，钢的塑性和冲击韧性降低，并使钢的焊接性能与冷弯性能变差。 磷是降低钢的表面张力的元素，随着磷含量的增加，钢液的表面张力降低显著，从而降低了钢的抗裂性能。2.1.2 钢中的磷2.1.2 钢中的磷磷是仅次于硫在钢的连铸坯中偏析度高的元素，而且在铁固熔体中扩散速率很小，因而磷的偏析很难消除，从而严重影响钢的性能，所以脱磷是炼钢过程的重要任务之一。 磷在钢中是以[Fe3P]或[Fe2P]形式存在，但通常是以[P]来表达。炼钢过程的脱磷反应是在金属液与熔渣界面进行的。2.1.2 钢中的磷2.1.2 钢中的磷不同用途的钢对磷的含量有严格要求： 非合金钢中普通质量级钢[P]≤0.045%； 优质级钢 [P]≤0.035%； 特殊质量级钢 [P]≤0.025%； 有的甚至要求 [P]≤0.010%。 有些钢种:炮弹钢，耐腐蚀钢需加P元素。2.1.3 钢中的氧2.1.3 钢中的氧在吹炼过程中，向熔池供入了大量的氧气，到吹炼终点时，钢水中含有过量的氧，即钢中实际氧含量高于平均值。 如不脱氧，在出钢、浇铸中，温度降低，氧溶解度降低，促使碳氧反应，钢液剧烈沸腾，使浇铸困难，得不到正确凝固组织结构的连铸坯。 2.1.3 钢中的氧2.1.3 钢中的氧钢中氧含量高，还会产生皮下气泡，疏松等缺陷，并加剧硫的热脆作用。在钢的凝固过程中，氧将会以氧化物的形式大量析出，会降低钢的塑性，冲击韧性等加工性能。 一般测定的是钢中的全氧，即氧化物中的氧和溶解的氧之和，在使用浓差法定氧时才是测定钢液中溶解的氧，在铸坯或钢材中取样时是全氧样。 2.1.3 钢中的氧2.1.3 钢中的氧皮下气泡4级 中心疏松4级 Q2352.1.3 钢中的氧2.1.3 钢中的氧脱氧的任务： 根据具体的钢种，将钢中的氧含量降低到所需的水平，以保证钢水在凝固时得到合理的凝固组织结构； 使成品钢中非金属夹杂物含量最少，分布合适，形态适宜，以保证钢的各项性能指标； 得到细晶结构组织。 常用的脱氧剂有Fe-Mn，Fe-Si，Mn-Si，Ca-Si等合金。 2.1.4 钢中的气体2.1.4 钢中的气体钢液中的气体会显著降低钢的性能，而且容易造成钢的许多缺陷。钢中气体主要是指氢与氮，它们可以溶解于液态和固态纯铁和钢中。 氢在固态钢中溶解度很小，在钢水凝固和冷却过程中，氢会和CO、N2等气体一起析出，形成皮下气泡、中心缩孔、疏松、造成白点和发纹。 2.1.4 钢中的气体2.1.4 钢中的气体钢热加工过程中，钢中含有氢气的气孔会沿加工方向被拉长形成发裂，进而引起钢材的强度、塑性、冲击韧性的降低，即发生“氢脆”现象。 在钢材的纵向断面上，呈现出圆形或椭圆形的银白色斑点称之为“白点”，实为交错的细小裂纹。主要原因是钢中的氢在小孔隙中析出的压力和钢相变时产生的组织应力的综合力超过了钢的强度，产生了“白点”。一般白点产生的温度低于2000C。 2.1.4 钢中的气体2.1.4 钢中的气体钢中的氮是以氮化物的形式存在，它对钢质量的影响体现出双重性。氮含量高的钢种长时间放置，将会变脆，这一现象称为“老化”或“时效”。原因是钢中氮化物的析出速度很慢，逐渐改变着钢的性能。低碳钢产生的脆性比磷还严重。 钢中氮含量高时，在250-4500C温度范围，其表面发蓝，钢的强度升高，冲击韧性降低，称之为“蓝脆”。氮含量增加，钢的焊接性能变坏。2.1.4 钢中的气体2.1.4 钢中的气体钢中加入适量的铝，可生成稳定的AlN，能够压抑Fe4N生成和析出，不仅改善钢的时效性，还可以阻止奥氏体晶粒的长大。氮可以作为合金元素起到细化晶粒的作用。在冶炼铬钢，镍铬系钢或铬锰系等高合金钢时，加入适量的氮，能够改善塑性和高温加工性能。2.1.5 钢中的夹杂2.1.5 钢中的夹杂钢中非金属夹杂按来源分可以分成外来夹杂和内生夹杂。 外来夹杂是指冶炼和浇铸过程中，带入钢液中的炉渣和耐火材料以及钢液被大气氧化所形成的氧化物。2.1.5 钢中的夹杂2.1.5 钢中的夹杂内生夹杂包括： 脱氧时的脱氧产物； 钢液温度下降时，硫、氧、氮等杂质元素溶解度下降而以非金属夹杂形式出现的生成物； 凝固过程中因溶解度降低、偏析而发生反应的产物； 固态钢相变溶解度变化生成的产物。 钢中大部分内生夹杂是在脱氧和凝固过程中产生的。2.1.5 钢中的夹杂2.1.5 钢中的夹杂根据成分不同，夹杂物可分为： 氧化物夹杂，即 FeO、MnO、SiO2、Al2O3 、Cr2O3等简单的氧化物； FeO-Fe2O3 、FeO-Al2O3、MgO-Al2O3等尖晶石类和各种钙铝的复杂氧化物； 2FeO-SiO2，、2MnO-SiO2、 3MnO-Al2O3-2SiO2等硅酸盐； 硫化物夹杂，如FeS、MnS、CaS等； 氮化物夹杂，如AlN、TiN、ZrN、VN、BN等。 2.1.5 钢中的夹杂2.1.5 钢中的夹杂按加工性能，夹杂物可分为： 塑性夹杂，它是在热加工时，沿加工方向延伸成条带状； 脆性夹杂，它是完全不具有塑性的夹杂物，如尖晶石类型夹杂物，熔点高的氮化物； 点状不变性夹杂，如SiO2超过70%的硅酸盐，CaS、钙的铝硅酸盐等。 ISO4967-79（参考ASTM分类）规定：钢中夹杂物分为A、B、C、D四大类，分别为：硫化物、氧化铝、硅酸盐和球状氧化物。夹杂物分类（ASTM）夹杂物分类（ASTM）夹杂物分类（ASTM）夹杂物分类（ASTM）“粗类”和“细类“评级“粗类”和“细类“评级夹杂物评级夹杂物评级A、B、D类夹杂物A、B、D类夹杂物“DS”和“DOS”类夹杂物“DS”和“DOS”类夹杂物2.1.5 钢中的夹杂2.1.5 钢中的夹杂由于非金属夹杂对钢的性能产生严重的影响，尤其是韧性指标。因此在炼钢、精炼和连铸过程应最大限度地降低钢液中夹杂物的含量，控制其形状、尺寸。 2.1.6 钢中的成分-C2.1.6 钢中的成分-C炼钢的重要任务之一就是要把熔池中的碳氧化脱除至所炼钢钟的要求。从钢的性质可看出碳也是重要的合金元素，它可以增加钢的强度和硬度，但对韧性产生不利影响。 钢中的碳决定了冶炼、轧制和热处理的温度制度。2.1.6 钢中的成分-C2.1.6 钢中的成分-C碳能显著改变钢的液态和凝固性质，在16000C，[C]≤0.8%时，每增0.1%的碳： 钢的熔点降低6.50C 密度减少4kg/m3 黏度降低0.7% [N]的溶解度降低0.001% [H]的溶解度降低0.4 cm3/100g 增大凝固区间17.790C 。2.1.6 钢中的成分-Mn2.1.6 钢中的成分-Mn锰的作用是消除钢中硫的热脆倾向，改变硫化物的形态和分布以提高钢质； 锰是一种非常弱的脱氧剂，在碳含量非常低、氧含量很高时，可以显示出脱氧作用，协助脱氧，提高他们的脱氧能力； 锰还可以略微提高钢的强度，并可提高钢的淬透性能，稳定并扩大奥氏体区，常作为合金元素生成奥氏体不锈钢、耐热钢等。2.1.6 钢中的成分-Si2.1.6 钢中的成分-Si硅是钢中最基本的脱氧剂。普通钢中含硅在0.17%-0.37%，14500C钢凝固时，能保证钢中与其平衡的氧小于与碳平衡的量，抑制凝固过程中CO气泡的产生。 生产沸腾钢时，[Si]为0.03%-0.07%，[Mn]为0.25%-0.70%，它只能微弱控制C-O反应。 硅能提高钢的机械性能，增加了钢的电阻和导磁性。2.1.6 钢中的成分-Si2.1.6 钢中的成分-Si硅对钢液的性质影响较大，16000C纯铁中每增加1%的硅： 碳的饱和溶解度降低了0.294% 铁的熔点降低80C 密度降低80kg/m3 [N]的饱和溶解度降低0.003% [H]降低1.4cm3/100g 钢的凝固区间增加100C，钢液的收缩率提高2.05%。2.1.6 钢中的成分-Al2.1.6 钢中的成分-Al铝是终脱氧剂，生产镇静钢时，[Al]多在0.005%-0.05%，通常为0.01%-0.03%。钢中铝的加入量因氧量而异，对高碳钢应少加些，而低碳钢则应多加，加入量一般为:0.3-1.0kg/t钢。 铝加到钢中将与氧发生反应生成Al2O3，在出钢、镇静和浇铸时生成的Al2O3大部分上浮排除，在凝固过程中大量细小分散的Al2O3还能促进形成细晶粒钢。铝是调整钢的晶粒度的有效元素，它能使钢的晶粒开始长大并保持到较高的温度。 主要内容主要内容2.1 炼钢的任务 2.2 炼钢用原材料 2.3 炼钢用耐火材料2.2 炼钢用原材料2.2 炼钢用原材料原材料是炼钢的基础，原材料的质量和供应条件对炼钢生产的各项技术经济指标产生重要影响。 对炼钢原料的基本要求：既要保证原料具有一定的质量和相对稳定的成分，又要因地制宜充分利用本地区的原料资源，不宜苛求。炼钢原料分为金属料，非金属料和气体。2.2 炼钢用原材料2.2 炼钢用原材料炼钢用原材料包括： 金属料：铁水、废钢、合金钢 非金属料： 造渣剂（石灰、萤石、铁矿石） 冷却剂（废钢、铁矿石、氧化铁、烧结矿、球团矿）、 增碳剂和燃料（焦炭、石墨块、煤块、重油） 氧化剂：氧气、铁矿石、氧化铁皮2.2 炼钢用原材料2.2 炼钢用原材料入炉原料结构是炼钢进程及各项指标结构产生重要影响: 钢铁料结构，即铁水和废钢及废钢种类的合理分配； 造渣料结构，即石灰、白云石、萤石、铁矿石等的配比制度； 充分发挥各种炼钢原料的功能使用效果，即钢铁料和选渣料的合理利用。2.2.1 金属料2.2.1 金属料金属料： 铁水； 废钢； 铁合金。2.2.1.1 铁水2.2.1.1 铁水铁水是转炉炼钢的主要原材料，一般占装入量的70%-100%，是转炉炼钢的主要热源。 对铁水要求有： （1）成分； Si、Mn、P、S （2）带渣量； （3）温度。 2.2.1.1 铁水2.2.1.1 铁水成分——硅（Si） 是重要的发热元素，铁水中含Si量高，炉内的化学热增加，铁水中Si量增加0.10%，废钢的加入量可提高1.3%-1.5%。 铁水含Si量高，渣量增加，有利于脱磷、脱硫。 硅含量过高会使渣料和消耗增加，易引起喷溅，金属收得率降低，同时渣中过量的SiO2，也会加剧对炉衬的侵蚀，影响石灰渣化速度，延长吹炼时间。 通常铁水中的硅含量为0.30%-0.60%为宜。2.2.1.1 铁水2.2.1.1 铁水成分——锰（Mn） 锰是发热元素，铁水中Mn氧化后形成的MnO能有效促进石灰溶解，加快成渣，减少助熔剂的用量和炉衬侵蚀。 同时铁水含Mn高，终点钢中余锰高，从而可以减少合金化时所需的锰铁合金，有利提高钢水纯净度。 转炉用铁水对锰与硅比值要求为0.8-1.0，目前使用较多的为低锰铁水，锰的含量为0.20%-0.80%。2.2.1.1 铁水2.2.1.1 铁水成分——磷（P）。磷是高发热元素，对一般钢种来说是有害元素，因此要求铁水磷含量越低越好，一般要求铁水[P]≤0.20%。 成分——硫（S）。除了含硫易切削以外，绝大多数钢种要求去除硫这一有害元素。氧气转炉单渣操作的脱硫效率只有30%-40%。我国炼钢技术规程要求入炉铁水的硫含量不超过0.05%。 2.2.1.1 铁水2.2.1.1 铁水对铁水带渣量的要求： 高炉渣中含硫、SiO2、和Al2O3量较高，过多的高炉渣进入转炉内会导致转炉钢渣量大，石灰消耗增加，造成喷溅，降低炉衬寿命，因此，进入转炉的铁水要求带渣量不得超过0.5%。2.2.1.1 铁水2.2.1.1 铁水对铁水温度的要求： 铁水温度是铁水含物理量多少的标志，铁水物理热得占转炉热收入的50%。应努力保证入炉铁水的温度，保证炉内热源充足和成渣迅速。我国炼钢规定入炉铁水温度应大于1250℃，并且要相对稳定。2.2.1.2 废钢2.2.1.2 废钢转炉和电炉炼钢均使用废钢，氧气顶吹转炉用废钢量一般是总装入量的10%-30%。 根据来源不同分为返回废钢、加工废钢和折旧废钢3种。 2.2.1.2 废钢2.2.1.2 废钢(1)返回废钢是指钢铁企业的自产废钢，由生产回收废钢和非生产回收废钢两部分组成。生产回收废钢主要来自冶炼过程和轧钢过程，钢铁企业自产废钢约占钢产量的15％～25％(普通钢厂)和30％～40％(特殊钢厂)。非生产回收的废钢有报废的钢锭模、轧辊、设备和备件。 (2)加工废钢。指钢铁材料和钢铁铸件加工时生成的。中国的钢材及铸件加工成品率约为75％～80％，即废钢生成率为20％～25％。 (3)折旧废钢。指社会钢铁器件折旧产生的废钢，包括一切含有钢铁的设备、构件、制品以及车辆、钢轨、仪表、容器等报废产生的，其产生量取决于社会钢铁积蓄量和折旧率。折旧率取决于钢铁制品的使用周期，发达国家的使用周期在15年以下，中国约为20～30年。世界每年废钢生成量为3～4亿t，约占世界总产钢量的45％～50％。2.2.1.2 废钢2.2.1.2 废钢2.2.1.2 废钢2.2.1.2 废钢↑打包轻废 →重废2.2.1.2 废钢2.2.1.2 废钢转炉炼钢对废钢的要求： 1)废钢的外形尺寸和块度：应保证能从炉口顺利加入转炉。废钢的长度应小于转炉口直径的1/2，废钢单重一般不应超过300kg。国标要求废钢的长度不大于1000mm，最大单件重量不大于800kg。 2）废钢中不得混有铁合金：严禁混入铜、锌、铅、锡等有色金属和橡胶，不得混有封闭器皿、爆炸物和易燃易爆品以及有毒物品。废钢的硫、磷含量均不大于0.050%。2.2.1.2 废钢2.2.1.2 废钢转炉炼钢对废钢的要求： 3）废钢应清洁干燥：不得混有泥沙，水泥，耐火材料，油物等。 4）不同性质的废钢分类存放：非合金钢、低合金钢废钢可混放在一起，不得混有合金废钢和生铁。合金废钢要单独存放，以免造成冶炼困难，产生熔炼废品或造成贵重合金元素的浪费。2.2.1.3 生铁2.2.1.3 生铁主要在电炉炼钢中使用，其主要目的在于提高炉料或钢中的碳含量，并解决废钢或重料来源不足的困难。由于生铁中含碳及杂质较高，因此电炉钢炉料中生铁配比通常为10%-25%，最高不超过30%。 电炉炼钢对生铁的质量要 求较高，一般S、P含量要 低，Mn不能高于2.5%，Si 不能高于1.2%。2.2.1.4 海绵铁2.2.1.4 海绵铁海绵铁是用氢气或其他还原性气体还原精铁矿而得。 一般是将铁矿石装入反应器中，通入氢气或CO气体或使用固体还原剂，在低于铁矿石软化点以下的温度范围内反应，不生成铁水，也没有熔渣，仅把氧化铁中的氧脱掉，从而获得多孔性的金属铁即海绵铁。2.2.1.4 海绵铁2.2.1.4 海绵铁2.2.1.4 海绵铁2.2.1.4 海绵铁海绵铁中金属铁含量较高，S、P含量较低，杂质较少。 电炉炼钢直接采用海绵铁代替废钢铁料，不仅可以解决钢铁料供应不足的困难，而且可以大大缩短冶炼时间，提高电炉钢的生产率。此外，以海绵铁为炉料还可以减少钢中的非金属夹杂物及氮含量。由于海绵铁具有较强的吸水能力，因此使用前须保持干燥或以红热状态入炉。2.2.1.5 铁合金2.2.1.5 铁合金常用的铁合金种类： 简单合金：Fe-Mn，Fe-Si，Fe-Cr，Fe-V，Fe-Ti，Fe-Mo，Fe-W等 复合脱氧剂：Ca-Si合金，Al-Mn-Si合金，Mn-Si合金，Cr-Si合金，Ba-Ca-Si合金，Ba-Al-Si合金等 纯金属：Mn、Ti（海绵Ti）、Ni、Al。 2.2.1.5 铁合金2.2.1.5 铁合金硅铁↑ 锰铁 硅锰合金 →2.2.1.5 铁合金2.2.1.5 铁合金对铁合金的要求： 1）对块要求：加入钢包中的尺寸为5-50mm，加入炉中的尺寸为30-200mm。往电炉中加Al时常将其化成铝饼，用铁杆穿入插入钢液。 2）烘烤温度：锰铁、铬铁、硅铁应≥800℃，烘烤时间应＞2小时；钛铁、钒铁、钨铁加热近200℃ ，时间大于1小时。2.2.2 非金属料2.2.2 非金属料主要非金属料包括： 造渣剂： 石灰； 萤石； 白云石； 火砖块； 合成造渣剂； 增碳剂 氧化剂（氧气、铁矿石、氧化铁）： 2.2.2.1 造渣剂-石灰2.2.2.1 造渣剂-石灰碱性炼钢方法的造渣料，主要成分为CaO，由石灰石煅烧（900-1200℃）而成，是脱P、脱S不可缺少的材料，用量比较大。 其质量好坏对吹炼工艺、产品质量和炉衬寿命等产生主要影响。因此，石灰CaO含量高，SiO2和S 含量低，生过烧率低，活性高，块度适中，此外，石灰还应保持清洁、干燥和新鲜。2.2.2.1 造渣剂-石灰2.2.2.1 造渣剂-石灰生石灰 活性石灰2.2.2.1 造渣剂-石灰2.2.2.1 造渣剂-石灰对石灰的具体要求： 成分要求： 粒度要求：转炉 20-50mm，电炉 20-60mm。 2.2.2.1 造渣剂-石灰2.2.2.1 造渣剂-石灰石灰的活度 也称水活度是石灰反应能力的标志，也是衡量石灰质量的重要参数。 常用盐酸滴定法来测量水活性，当盐酸消耗大于300ml时才属优质活性石灰。通常把在1050-1150℃温度下焙烧的石灰，具有高反应能力的体积密度小，气孔率高，比表面积大，晶粒细小的优质石灰叫活性石灰，也称软性石灰。 活性石灰的水活性度大于310ml，体积密度1.7-2.0g/㎝3，气孔率高达40%，比表面积为0.5-1.3cm2/g。 活性石灰能减少石灰、萤石消耗量和转炉渣量，有利于提高脱S，脱P效果，减少转炉热损失和对炉衬的侵蚀。2.2.2.1 造渣剂-萤石2.2.2.1 造渣剂-萤石萤石的主要成分是 CaF2，焙烧约930℃。 萤石能使CaO和阻碍石灰溶解的2CaO.SiO2外壳的熔点显著降低，生成低熔点3CaO·CaF2·2SiO2（熔点1362℃），加速石灰溶解，迅速改善炉渣动性。 萤石助熔的特点是作用快，时间短。但大量使用萤石会增加喷溅，加剧炉衬侵蚀，污染环境。 2.2.2.1 造渣剂-萤石2.2.2.1 造渣剂-萤石2.2.2.1 造渣剂-萤石2.2.2.1 造渣剂-萤石转炉用萤石要求: 化学成分： 块度在5-50mm，且要干燥，清洁。 近年来，萤石供应不足，各钢厂从环保角度考虑，使用多种萤石代用品，如铁锰矿石，氧化铁皮，转炉烟尘，铁矾土等。 2.2.2.1 造渣剂-白云石2.2.2.1 造渣剂-白云石白云石的主要成分CaCO3.MgCO3。经焙烧可成为轻烧白云石，其主要成分为CaO.MgO。 转炉采用生白云石或轻烧白云石代替部分石灰造渣。可减轻炉渣对炉衬的侵蚀，提高炉衬寿命具有明显效果。 溅渣护炉操作时，通过加入适量的生白云石或轻烧白云石保持渣中的MgO含量达到饱和或过饱和，使终渣能够做黏，出钢后达到溅渣的要求。 2.2.2.1 造渣剂-白云石2.2.2.1 造渣剂-白云石2.2.2.1 造渣剂-白云石2.2.2.1 造渣剂-白云石对生白云石的要求: 化学成分： 粒度：5~40mm 2.2.2.1 造渣剂-火砖块2.2.2.1 造渣剂-火砖块火砖块是浇铸系统的废弃品，它的作用是改善熔渣的流动性，特别是对含MgO高的熔渣，稀释作用优于萤石。 火砖块中含有约30%的Al2O3，易使熔渣起泡并具有良好的透气性。但火砖块中还含有55%—70%的SiO2，能大大降低熔渣的碱度及氧化能力，对脱磷、脱硫极为不利。 因此，在电炉炼钢的氧化期应绝对禁用。在还原期要适量少用，只用在冶炼不锈钢或高硫钢时才稍用多一些。 2.2.2.1 造渣剂-合成造渣剂2.2.2.1 造渣剂-合成造渣剂合成造渣剂是用石灰加入适量的氧化铁皮、萤石、氧化锰或其他氧化物等熔剂，在低温下预制成型。 合成渣剂熔点低、碱度高、成分均匀、粒度小，且在高温下易碎裂，成渣速度快，因而改善了冶金效果，减轻了转炉造渣负荷。 高碱度烧结矿或球团矿也可做合成造渣剂使用，其化学成分和物理性能稳定，造渣效果良好。 2.2.2.2 增碳剂2.2.2.2 增碳剂在冶炼过程中，由于配料或装料不当以及脱碳过量等原因，有时造成钢中碳含量没有达到预期的要求，这时要向钢液中增碳。常用的增碳剂有增碳生铁、电极粉、石油焦粉、木炭粉和焦炭粉。 转炉冶炼中，高碳钢种时，使用含杂质很少的石油焦作为增碳剂。对顶吹转炉炼钢用增碳剂的要求是固定碳要高，灰分，挥发分和硫，磷，氮等杂质含量要低，且干燥，干净，粒度适中。其固定碳C≥96%，挥发分≤1.0%，S≤0.5%，水分≤0.5%，粒度在1-5mm。2.2.2.2 增碳剂2.2.2.2 增碳剂2.2.2.3 氧化剂2.2.2.3 氧化剂氧气是转炉炼钢的主要氧化剂，其纯度达到或超过99.5%，氧气压力要稳定，并脱除水分。 铁矿石中铁的氧化物存在形式是Fe2O3、Fe3O4和FeO其氧含量分别是30.06%，27.64%和22.28%。在炼钢温度下，Fe2O3不稳定，在转炉中较少使用。铁矿石作为氧化剂使用要求高（全铁>56%），杂质量少，块度合适。 氧化铁亦称铁磷，是钢坯加热，轧制和连铸过程中产生的氧化壳层，铁量约占70%-75%。氧化铁皮还有助于化渣和冷却作用，使用时应加热烘烤，保持干燥。主要内容主要内容2.1 炼钢的任务 2.2 炼钢用原材料 2.3 炼钢用耐火材料2.3 炼钢用耐火材料2.3 炼钢用耐火材料2.3.1 耐火材料的种类和性质 2.3.2 硅酸铝系耐火材料 2.3.3 碱性耐火材料 2.3.4 耐材损毁原因及防止措施 2.3.1 耐火材料的种类和性质2.3.1 耐火材料的种类和性质炼钢用耐材的要求： 耐火度高； 高温下机械性能好； 能经受熔渣和金属液的浸蚀； 能经受急剧的温度波动； 有的还要求在真空高温下不挥发或不发生分解。 耐火材料定义：凡是耐火度高于1580℃，能在一定程度上抵抗温度骤、炉渣侵蚀和承受高温荷重作用的无机非金属材料。2.3.1 耐火材料的种类和性质2.3.1 耐火材料的种类和性质按原料的化学性质分：酸性（SiO2）；中性（Al2O3、C、SiC）；碱性（MgO和CaO） 按加工方式和外观分为：烧成砖、不烧成砖、电熔砖、不定形耐火材料、绝热材料、耐火纤维、高温陶瓷材料等。 按使用温度： 普通耐火制品（1580-1770℃）、 高级耐火制品（1770-2000℃）、 特级耐火制品（>2000℃）2.3.1 耐火材料的种类和性质2.3.1 耐火材料的种类和性质耐火材料的重要性质： 耐火度和荷重软化点 耐火度：高温下材料抵抗熔化的性能 荷重软化点：材料在载负下在高温下抵抗变形 的能力。 高温抗折强度：取代荷重软化点 热震稳定性：耐材抵抗急剧温度变化的能力。 气孔率和密度：耐火制品致密程度的指标。 抗渣性：耐材抗渣侵蚀性能。2.3.2 硅酸铝系耐火材料2.3.2 硅酸铝系耐火材料基本成分：SiO2和Al2O3； 主要包括：粘土砖、高铝砖、硅砖。 粘土砖： 粘土中主要矿物为高岭土（Al2O3·2SiO2·2H2O）； 耐火度在1580-1770℃之间，高温耐压强度差（气孔率高，原料不稳定），抗热震性很好（膨胀系数小）。 原料丰富，成本较低，用途广泛。 混铁炉、鱼雷罐车和铸锭系统大量使用。2.3.2 硅酸铝系耐火材料2.3.2 硅酸铝系耐火材料高铝砖： Al2O3含量在46%以上。以矾土为主要原料，其主要矿物是水铝石（2Al2O3·H2O）和高岭土。 荷重软化点随Al2O3含量的增加而提高，同时也和杂质形成的玻璃相有关。 热震稳定性比粘土砖差。 许多重要部位使用，电炉炉顶、钢包内衬、滑动水口、浸入式水口等。滑动水口和浸入式水口滑动水口和浸入式水口2.3.2 硅酸铝系耐火材料2.3.2 硅酸铝系耐火材料粘土砖 高铝砖2.3.3 碱性耐火材料2.3.3 碱性耐火材料（1）镁砂及白云石砂的烧结：电炉和转炉的炉壁； （2）镁砖、镁铬砖、镁铝砖：电炉的炉墙、炉底及炉外精炼； （3）白云石砖、镁白云石砖：早期转炉炉衬，炉外精炼； （4）镁碳砖：转炉炉衬及炉外精炼重要部位。 电炉炉衬用耐材电炉炉衬用耐材1-高铝砖； 2-填充物； 3-钢板； 4-石棉板； 5-黏土砖； 6-镁砂打结炉壁； 7-镁砖永久层； 8-镁砂打结炉底转炉炉衬有耐材转炉炉衬有耐材炉外精炼用耐材炉外精炼用耐材2.3.4 耐材损毁原因及防止措施2.3.4 耐材损毁原因及防止措施耐材损毁原因： （1）溶渣的浸蚀 （2）耐火材料在高温高真空下的损毁 （3）耐火材料的剥落 防止措施：从耐材性能看要采用高纯原料、高压成型、高烧成“三高”技术，以获得高纯度、高密度、高强度的高效碱性耐火材料。谢 谢 (to be continuous)谢 谢 (to be continuous)