钢是怎样炼成的
1、按冶炼方法分类:
平炉钢:包括碳素钢和低合金钢。按炉衬材料不同又分酸性和碱性平炉钢两种。
转炉钢:包括碳素钢和低合金钢。按吹氧位置不同又分底吹、侧吹和氧气顶吹转炉钢三种。
电炉钢:主要是合金钢。按电炉种类不同又分电弧炉钢、感应电炉钢、真空感应电炉钢和电渣炉钢四种。
沸腾钢、镇静钢和半镇静钢:按脱氧程度和浇注制度不同区分。
2、按化学成分分类:
碳素钢:是铁和碳的合金。据中除铁和碳之外,含有硅、锰、磷和硫等元素。按含碳量不同可分 为低碳(C0.60%)钢三类。碳含量小于0.04%的钢称工业纯铁。
普通低合金钢:在低碳普碳钢的基础上加入少量合金元素(如硅、钙、钛、铌、硼和稀土元素等,其总量不超过3%)。而获得较好综合性能的钢种。
合金钢:是含有一种或多种 适量合金元素的钢种,具有良好和特殊性能。按合金元素总含量不同可分为低合金(总量10%)钢三类。
3、按用途分类:
结构钢:按用途不同分建造用钢和机械用钢两类。建造用钢用于建造锅炉、船舶、桥梁、厂房和其他建筑物。机械用钢用于制造机器或机械零件。
工具钢:用于制造各种工具的高碳钢和中碳钢,包括碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢等。
特殊钢:具有特殊的物理和化学性能的特殊用途钢类,包括不锈耐酸钢、耐热钢、电热合金和磁性材料等。
常用冶炼方法
1、转炉炼钢:
一种不需外加热源、主要以液态生铁为原料的炼钢方法。其主要特点是靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分,如碳、锰、硅、磷等与送入炉内的氧气进行化学反应所产生的热量作冶炼热源来炼钢。炉料除铁水外,还有造渣料(石灰、石英、萤石等);为了调整温度,还可加入废钢以及少量的冷生铁和矿石等。转炉按炉衬耐火材料性质分为碱性(用镁砂或白云为内衬)和酸性(用硅质材料为内衬);按气体吹入炉内的部分分为底吹顶吹和侧吹;按所采用的气体分为空气转炉和氧气转炉。酸性转炉不能去除生铁中的硫和磷,须用优质生铁,因而应用范围受到限制。碱性转炉适于用高磷生铁炼钢,曾在西欧获得较大发展。空气吹炼的转炉钢,因其含氮量高,且所用的原料有局限性,又不能多配废钢,未在世界范围内得到推广。1952年氧气顶吹转炉问世,现已成为世界上的主要炼钢方法。在氧气顶吹转炉炼钢法的基础上,为吹炼高磷生铁,又出现了喷吹石灰粉的氧气顶吹转炉炼钢法。随氧气底吹的风嘴技术的发展成功,1967年德国和法国分别建成氧气底吹转炉。1971年美国引进此项技术后又发展了底吹氧气喷石灰粉转炉,用于吹炼含磷生铁。1975年法国和卢森堡又开发成功顶底复合吹炼的转炉炼钢法。
2、氧气顶吹转炉炼钢:
用纯氧从转炉顶部吹炼铁水成钢的转炉炼钢方法,或称LD法;在美国通常称BOF法,也称BOP法。它是现代炼钢的主要方法。炉子是一个直立的坩埚状容器,用直立的水冷氧枪从顶部插入炉内供氧。炉身可倾动。炉料通常为铁水、废钢和造渣材料;也可加入少量冷生铁和铁矿石。通过氧枪从熔池上面向下吹入高压的纯氧(含O299.5%以上),氧化去除铁水中的硅、锰、碳和磷等元素,并通过造渣进行脱磷和脱硫。各种元素氧化所产生的热量,加热了熔池的液态金属,使钢水达到现定的化学成分和温度。它主要用于冶炼非合金钢和低合金钢;但通过精炼手段,也可用于冶炼不锈钢等合金钢。
3、氧气底吹转炉炼钢:
通过转炉底部的氧气喷嘴把氧气吹入炉内熔池,使铁水冶炼成钢的转炉炼钢方法。其特点是;炉子的高度与直径比较小;炉底较平并能快速拆卸和更换;用风嘴、分配器系统和炉身上的供氧系统代替氧气顶吹转炉的氧枪系统。由于吹炼平稳、喷溅少、烟尘量少、渣中氧化铁含量低,因此氧气底吹转炉的金属收得率比氧气顶吹转炉的高1%~2%;采用粉状造渣料,由于颗粒细、比表面大,增大了反应界面,因此成渣快,有利于脱硫和脱磷。此法特别适用于吹炼中磷生铁,因此在西欧用得最广。
4、连续炼钢:
不分炉次地将原料(铁水、废钢)从炉子一端不断地加入,将成品(钢水)从炉子的另一端不断地流出的炼钢方法。连续炼钢工艺的设想早在19世纪就已出现。由于这种工艺具有设备小、工艺过程简单而且稳定等潜在优越性,几十年来许多国家都作了各种各样方法的大量试验,其中主要有槽式法、喷雾法和泡沫法三类,但迄今为止都尚未投入工业化生产。
5、混合炼钢:
用一个炉子炼钢、另一个电炉炼还原渣或还原渣与合金,然后在一定的高度下进行冲混的炼钢方法。用此法处理平炉、转炉及电炉所炼钢水,可提高钢的质量。冲混可增加渣、钢间的接触面积,加速化学反应以及脱氧、脱硫,并有吸附和聚合气体及夹杂物的作用,从而提高钢的纯结度和质量。
6、复合吹炼转炉炼钢:
在顶吹和底吹氧气转炉炼钢法的基础上,综合两者的优点并克服两者的缺点而发展起来的新炼钢方法,即在原有顶吹转炉底部吹入不同气体,以改善熔池搅拌。目前,世界上大多数国家用这种炼钢法,并发展了多种类型的复吹转炉炼钢技术,常见的如英国钢公司开发的以空气+N2或Ar2作底吹气体、以N2作冷却气体的熔池搅拌复吹转炉炼钢法——BSC——BAP法,德国克勒克纳——马克斯冶金厂开发的用天然保护底枪、从底部向熔池分别喷入煤和氧的KMS法、日本川崎钢铁公司开发的将占总氧量30%的氧气混合石灰粉一道从炉底吹入熔池的K——BOP法以及新日本钢铁公司开发的将占总氧量10%——20%的氧气从底部吹入,并用丙烷或天然气冷却炉底喷嘴的LD——OB法等。
7、顶吹氧气平炉炼钢:
从50年代中期开始,在平炉生产中采用1~5支水冷氧枪由炉顶插入熔炼室,直接向熔池吹氧的炼钢方法。该法改善了熔池反应的动力学条件,使碳氧反应的热效应由原来的吸热变为放热,并改善了热工条件;生产率大幅度地得到提高。
8、电弧炉炼钢:
利用电弧热效应熔炼金属和其他物料的一种炼钢方法。炼钢用三相交流电弧炉是最常见的直接加热电弧炉。炼钢过程中,由于炉内无可燃气体,可根据工艺要求,形成氧化性或还原性气氛和条件,故可以用于冶炼优质非合金钢和合金钢。按电炉每吨炉容量的大小,可将电弧炉分为普通功率电弧炉、高功率电弧炉和超高功率电弧炉。电弧炉炼钢向高功率、超高功率发展的目的是为了缩短冶炼时间、降低电耗、提高生产率、降低成本。随着高功率和超高功率电炉的出现,电弧炉已成为熔化器,一切精炼工艺都在精炼装置内进行。近十年来直流电弧炉由于电极消耗低、电压波动小和噪音小而得到迅速发展,可用于冶炼优质钢和铁合金。
9、STB法:
原文为Sumitomo Top and Bottom blowing process,由日本住友金属公司开发的顶底复吹转炉炼钢法。该法综合了氧气顶吹转炉炼钢法和氧气底吹转炉炼钢法两者的优点。用于吹炼低碳钢,脱磷效果好且成本下降显著。所用的底吹气体为O2、CO2、N2等。在STB法基础上又开发了从顶部喷吹粉末的STB—P法,进一步改善了高碳钢的脱磷条件,并用于精炼不锈钢。
10、RH法:
又称循环法真空处理。由德国Ruhrstahl/Heraeus二公司共同开发。真空室下方装有两个导管,插入钢水,抽真空后钢水上升至一定高度,再在上升管吹入惰性气体Ar、Ar上升带动钢液进入真空室接受真空处理,随后经另一导管流回钢包。真空室上装有加合金的加料系统。此法已成为大容量钢包(>80t)的钢水主要真空处理方法。
11、RH—OB:
RH吹氧法。是在真空循环脱气(RH)法中加上吹氧操作(Oxygen Blowing)来升温。用于精炼不锈钢,是利用减压下可优先进行脱碳反应;用于精炼普通钢则可减轻转炉负荷。也可采用加铝升温。
12、OBM—S法:
原文为Oxygen Bottom Maxhutte—Scarp,由德国Maxhutte-Klockner厂发明的以天然气或丙烷作底吹氧枪冷却介质的氧气底吹转炉炼钢法。OBM—S是在OBM氧气底吹转炉的炉帽上安装侧吹氧枪,底部氧枪吹煤气、天然气预热废钢,从而达到增加废钢比的目的。
13、NK—CB法:
原文为NKK Combined Blowing System,由日本钢管公司于1973年建立的顶底复吹转炉炼钢法,即在顶吹的同时,从炉底吹入少量气体(Ar,CO2,N2),以加强钢渣的搅拌,并控制钢水中的CO分压。该法采用多孔砖喷嘴,用于炼低碳钢可降低成本;用于炼高碳钢则有利于脱磷。该法应与铁水预处理工艺结合起来
14、MVOD:
在VAD法的设备上增设水冷氧枪,使之在真空下可吹氧脱碳的方法,由于真空下脱碳为放热反应,可省去VAD法的真空加热措施。操作过程与VOD法相同。
15、LF法:
原文为Ladle Furnace,是1971年日本特殊钢公司(大同钢特殊钢公司)开发的钢包炉精炼法。其设备和工艺由氩气搅拌、埋弧加热和合金加料系统组合而成。这种工艺的优点是:能精确地控制钢水化学成分和温度;降低夹杂物含量;合金元素收得率高。LF炉已成为炼钢炉与连铸机之间不可缺少的一种炉外精炼设备。
16、LD炼钢法:
1952年奥钢联林茨(Linz)厂与奥地利阿尔卑斯矿冶公司多纳维茨(Donawitz)厂最早在工业上开发成功的氧气顶吹转炉炼钢法,并以该两厂的第一个字母而命名。该法问世后在全世界范围迅速得到推广。美国称此法为BOF或BOP法,即Basic Oxygen Furnace 或Process 的简称。详见氧气顶吹, 转炉。
17、LD—OTB法:
原文为LD—Oxgyen Top an Bottom Process,由日本神户制钢公司加古川厂开发的顶底复合吹炼转炉炼钢工艺。其特点是使用了专门的底吹单环缝形喷嘴(SA喷嘴),因而底吹气体能控制在很宽的范围内。底部吹入惰性气体。
18、LD—HC法:
原文为LD—Hainaut Saubre CRM,系比利时开发的用于吹炼高磷铁水的顶底复合吹炼转炉炼钢法,即LD+底吹氧,用碳氢化合物保护喷嘴。
19、LD-AC法:
原文为LD - Arbed - Centre National,法国钢铁研究所开发的顶吹氧气喷石灰粉炼钢法,用于吹炼高磷铁水。
20、KS法:
原文Klockner Steelmaking,系采用100%固体料操作的底部喷煤粉氧气转炉炼钢工艺。底吹氧比率为60%~100%。
21、K—ES法:
将底吹气体技术、二次燃烧技术和喷煤粉技术结合起来的电弧炉炼钢法,它是由日本东京炼钢公司和德国Kiokner公司共同开发的技术,可以以煤代电。
22、FINKL—VAD法:
电弧加热钢包脱气法或称真空电弧脱气法。其特点是在真空室的盖上增设有电弧加热装置,并在真空下用氩气搅拌。该法的脱气效果稳定,而且能脱硫、脱碳和加入大量合金。设备主要由真空室、电弧加热系统、合金加料装置、抽真空系统及液压系统组成。
23、DH法:
德国Dortmund Horder联合冶金公司开发的一种真空处理装置。内衬耐火材料的真空室,下部装上有耐火衬的导管插入钢包,真空室或钢包周期性地放下与提升,使一部分钢水进入真空室,处理后返回钢包。上部有加合金料装置和真空加热保温装置。目前已不再建造这种设备。
24、CLU法:
一种不锈钢的精炼方法。其原理与AOD法相同,物点是采用水蒸气代替氩气。该方法是法国Creusot-Loire公司和瑞典Uddeholm公司共同研制成功的,并于1973年正式投入生产。水蒸气与钢液接触后分解为H2和O2;H2使CO分压降低。同时,该分解反应为吸热反应,因而可抑制钢液温度上升。但铬的氧化烧损比AOD法的严重。
25、CAS法:
原文为Composition adjustment by sealed argonbubbling,是在氩气密封下进行合金成分微调的炉外精炼方法。该法由钢包底部吹氩,将渣排开后,下降浸渍罩,继续吹氩,然后加合金微调成分。其优点是可精确控制成分,且合金收得率高。
26、CAS—OB法:
原文为Compositon adjustment by sealed argon bubbling with oxygen blowing,是在CAS设备上增设吹氧枪的炉外精炼方法。降可微调合金成分外,它还可加铝并吹氧升温(化学热法),升温速度为5~13℃/分。这种方法可使钢水温度精确地控制在±3℃,从而有利于配合连铸生产。
27、ASEA-SKF法:
瑞典开发的一种钢包精炼法。它采用低频电磁搅拌,在常压下进行电弧加热,在钢包中造渣精炼,在另一工位真空除气,并设有氧枪,可在减压下吹氧脱碳。为了提高精炼效果,它还可在钢包底部通过多孔砖吹氩搅拌,并能加入合金调整钢液成分。
28、AOD法:
氩氧脱碳法和简称,原文为Argon-Oxygen Decarburisation,是冶炼低碳不锈钢的主要精炼法。1964年由美国碳化物公司研制成功,1968年用于实际生产。其冶金原理是用Ar稀释CO,使其分压降低,达到真空的效果,从而使碳脱到很低的水平。AOD炉体和传动装置与转炉相类似,风眼安放在接近炉底的侧壁上,向炉内吹入的是Ar+O2混合气体,原料为初炼炉熔化的钢水。吹炼过程分为氧化期、还原期、精炼期。它已成为不锈钢的主要生产工艺。
特殊冶金法
包括电渣重熔、真空冶金、等离子冶金、电子束熔炼、区域熔炼等多种炼钢方法的总称。某些高新技术或特殊用途要求特高纯度的钢,若用普通炼钢方法加炉外精炼达不到要求时,则可采用特殊冶金方法炼制。
电渣重熔:将冶炼好的钢铸造或锻压成为电极,通过熔渣电阻热进行二次重熔的精炼工艺,也称ESR。它的热源来自熔渣电阻热,重熔时自耗电极浸入熔渣中,电流通过电离后的熔渣,使熔渣升温达到比被熔自耗电极熔点高得多的温度。插入熔渣中的自耗电极端头熔化后形成熔滴,并靠自重穿越渣池,得到渣洗精炼而后在减少空气污染的情况下进入金属熔池。钢锭与结晶器壁之间形成薄的渣皮,既减缓了径向冷却,也改善了成品钢锭表面质量,借助结晶器底部水冷,凝固成轴向结晶倾向和偏析少的重熔钢锭,改善了热加工塑性。
等离子冶金:以等离子流为热源的冶金过程,即利用等离子枪将电能转变为定向等离子射流中的热能。等离子射流具有电弧稳定、热量高度集中、可达到非常高的温度等特点。有的等离子枪的工作温度高达5000~20000℃。等离子枪可用惰性气体(Ar)、还原性气体(H2)等为介质,以达到不同的冶金目的。等离子炉可用于熔炼高熔点金属和活泼金属以及金属或合金的提纯。等离子体技术也已用于钢铁厂废尘处理和铁合金生产工艺。
喷射冶金:为加速液体金属与物料的物理化学反应,用气体喷射的方法把粉末物料送入液体金属,完成冶金反应的工艺,亦称喷粉冶金。该工艺广泛用于铁水予处理和钢包精炼,以达到脱硫、脱氧、成分微调、使夹杂物变性的目的。此工艺的反应速度快,物料利用率高。
区域熔炼:1952年W.G.Pfann提出的一种利用液固相中杂质元素溶解度不同的特点提炼金属的工艺。其操作原理是:设一个均匀的固态金属棒中有一小段金属被熔化成液体,那么,若这一小段液态区域自左向右缓慢移动,则每移动一次,杂质都会重新分布,其效果就相当于把杂质驱赶到右端。经过多次这样的重复,左端金属便可达到很高的纯度。
真空冶金:在低于0.1MPa至超高真空条件下[133.3×(<760~10-12)Pa]进行的冶金过程,包括金属及合金的提炼、冶炼、重熔、精炼、成形和热处理。目的主要在于:①减少金属受气相的污染;②降低溶解于金属中的气体或易挥发的杂质含量;③促进有气态产物的化学反应;④避免由耐火材料容器带来的污染。以适应高性能金属材料及新型金属材料的需要。随着生产电热材料、电工合金、软磁合金以及高温镍基合金等高性能和新型金属材料的需要,发展了各种真空熔炼方法,主要有真空电阻熔炼、真空感应熔炼、真空电弧重熔、电子束熔炼及电渣重熔等。
真空电弧熔炼:在真空(10-2~10-1Pa)下借助电弧供热重熔金属和合金的工艺,也称VAR法。其过程是:以水冷铜坩埚为正极,被熔自耗电极接在经滑动密封进入炉体的假电极上为负极,输入低压直流电流在电极与坩埚底之间引弧,借助电弧供热重熔金属和合金。伴随自耗电极的熔化,通过控制电极的下降速度,将自耗电极重熔为成分均匀、组织致密、纯净度高和偏析少的重熔钢锭。它不仅用于重熔活性金属和耐热难熔金属,而且也用于重熔使用要求较严格的高温合金和特殊钢。
真空电子束熔炼:在较高真空(133.3×10-4~133.3×10-8Pa)下用电子枪发射电子束,轰击被熔炼物料(作为阳极),使之熔化并滴入水冷铜结晶器凝固成锭的熔炼方法。锭由机械装置连续抽出。此法可以调节能量分布,控制熔化速度。电子束重熔材料的纯净度比其他真空熔炼法的更高。它适于熔炼钨、钼等金属及其合金、高级合金钢、高温合金和超纯金属。
真空电阻熔炼:在真空下以电流通过导体所产生的热为热源的熔炼方法。一般采取间接加热,由电热体把热能传给炉中物料。根据需要,电阻炉内的气氛可以是惰性或保护性的。真空电阻炉可设计成熔炼炉或热处理炉。
真空感应熔炼:在真空下利用感应电热效应熔炼金属和合金的工艺。按炉料和容量选择电源频率。它有高频(>104Hz)和中频(50~104Hz)以及工频(50或60Hz)两类。感应炉又分有芯(闭槽式)和无芯(坩埚式)两大类。前者电热效率高,功率因数高,但要有起熔体,熔炼温度低,适用于单一品种的连续熔炼;后者熔炼温度高,电热效率低,适于特殊钢和镍基合金等的熔炼。真空感应熔炼在高温合金、高强度钢和超高强度钢等生产中得到广泛应用。
炼钢工艺过程
造渣:调整钢、铁生产中熔渣成分、碱度和粘度及其反应能力的操作。目的是通过渣——金属反应炼出具有所要求成分和温度的金属。例如氧气顶吹转炉造渣和吹氧操作是为了生成有足够流动性和碱度的熔渣,以便把硫、磷降到计划钢种的上限以下,并使吹氧时喷溅和溢渣的量减至最小。
出渣:电弧炉炼钢时根据不同冶炼条件和目的在冶炼过程中所采取的放渣或扒渣操作。如用单渣法冶炼时,氧化末期须扒氧化渣;用双渣法造还原渣时,原来的氧化渣必须彻底放出,以防回磷等。
熔池搅拌:向金属熔池供应能量,使金属液和熔渣产生运动,以改善冶金反应的动力学条件。熔池搅拌可藉助于气体、机械、电磁感应等方法来实现。
电炉底吹:通过置于炉底的喷嘴将N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等气体根据工艺要求吹入炉内熔池以达到加速熔化,促进冶金反应过程的目的。采用底吹工艺可缩短冶炼时间,降低电耗,改善脱磷、脱硫操作,提高钢中残锰量,提高金属和合金收得率。并能使钢水成分、温度更均匀,从而改善钢质量,降低成本,提高生产率。
熔化期:炼钢的熔化期主要是对平炉和电炉炼钢而言。电弧炉炼钢从通电开始到炉料全部熔清为止、平炉炼钢从兑完铁水到炉料全部化完为止都称熔化期。熔化期的任务是尽快将炉料熔化及升温,并造好熔化期的炉渣。
氧化期和脱炭期:普通功率电弧炉炼钢的氧化期,通常指炉料溶清、取样分析到扒完氧化渣这一工艺阶段。也有认为是从吹氧或加矿脱碳开始的。氧化期的主要任务是氧化钢液中的碳、磷;去除气体及夹杂物;使钢液均匀加热升温。脱碳是氧化期的一项重要操作工艺。为了保证钢的纯净度,要求脱碳量大于0.2%左右。随着炉外精炼技术的发展,电弧炉的氧化精炼大多移到钢包或精炼炉中进行。
精炼期:炼钢过程通过造渣和其他方法把对钢的质量有害的一些元素和化合物,经化学反应选入气相或排、浮入渣中,使之从钢液中排除的工艺操作期。
还原期:普通功率电弧炉炼钢操作中,通常把氧化末期扒渣完毕到出钢这段时间称为还原期。其主要任务是造还原渣进行扩散、脱氧、脱硫、控制化学成分和调整温度。目前高功率和超功率电弧炉炼钢操作已取消还原期。
炉外精炼:将炼钢炉(转炉、电炉等)中初炼过的钢液移到另一个容器中进行精炼的炼钢过程,也叫二次冶金。炼钢过程因此分为初炼和精炼两步进行。初炼:炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化。精炼:将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫,去除夹杂物和进行成分微调等。将炼钢分两步进行的好处是:可提高钢的质量,缩短冶炼时间,简化工艺过程并降低生产成本。炉外精炼的种类很多,大致可分为常压下炉外精炼和真空下炉外精炼两类。按处理方式的不同,又可分为钢包处理型炉外精炼及钢包精炼型炉外精炼等。
钢液搅拌:炉外精炼过程中对钢液进行的搅拌。它使钢液成分和温度均匀化,并能促进冶金反应。多数冶金反应过程是相界面反应,反应物和生成物的扩散速度是这些反应的限制性环节。钢液在静止状态下,其冶金反应速度很慢,如电炉中静止的钢液脱硫需30~60分钟;而在炉精炼中采取搅拌钢液的办法脱硫只需3~5分钟。钢液在静止状态下,夹杂物靠上浮除去,排除速度较慢;搅拌钢液时,夹杂物的除去速度按指数规律递增,并与搅拌强度、类型和夹杂物的特性、浓度有关。
钢包喂丝:通过喂丝机向钢包内喂入用铁皮包裹的脱氧、脱硫及微调成分的粉剂,如Ca-Si粉、或直接喂入铝线、碳线等对钢水进行深脱硫、钙处理以及微调钢中碳和铝等成分的方法。它还具有清洁钢水、改善非金属夹杂物形态的功能。
钢包处理:钢包处理型炉外精炼的简称。其特点是精炼时间短(约10~30分钟),精炼任务单一,没有补偿钢水温度降低的加热装置,工艺操作简单,设备投资少。它有钢水脱气、脱硫、成分控制和改变夹杂物形态等装置。如真空循环脱气法(RH、DH),钢包真空吹氩法(Gazid),钢包喷粉处理法(IJ、TN、SL)等均属此类。
钢包精炼:钢包精炼型炉外精炼的简称。其特点是比钢包处理的精炼时间长(约60~180分钟),具有多种精炼功能,有补偿钢水温度降低的加热装置,适于各类高合金钢和特殊性能钢种(如超纯钢种)的精炼。真空吹氧脱碳法(VOD)、真空电弧加热脱气法(VAD)、钢包精炼法(ASEA-SKF)、封闭式吹氩成分微调法(CAS)等,均属此类;与此类似的还有氩氧脱碳法(AOD)。
惰性气体处理:向钢液中吹入惰性气体,这种气体本身不参与冶金反应,但从钢水中上升的每个小气泡都相当于一个“小真空室”(气泡中H2、N2、CO的分压接近于零),具有“气洗”作用。炉外精炼法生产不锈钢的原理,就是应用不同的CO分压下碳铬和温度之间的平衡关系。用惰性气体加氧进行精炼脱碳,可以降低碳氧反应中CO分压,在较低温度的条件下,碳含量降低而铬不被氧化。
预合金化:向钢液加入一种或几种合金元素,使其达到成品钢成分规格要求的操作过程称为合金化。多数情况下脱氧和合金化是同时进行的,加入钢中的脱氧剂一部分消耗于钢的脱氧,转化为脱氧产物排出;另一部则为钢水所吸收,起合金化作用。在脱氧操作未全部完成前,与脱氧剂同时加入的合金被钢水吸收所起到的合金化作用称为预合金化。
成分控制:保证成品钢成分全部符合标准要求的操作。成分控制贯穿于从配料到出钢的各个环节,但重点是合金化时对合金元素成分的控制。对优质钢往往要求把成分精确地控制在一个狭窄的范围内;一般在不影响钢性能的前提下,按中、下限控制。
增硅:吹炼终点时,钢液中含硅量极低。为达到各钢号对硅含量的要求,必须以合金料形式加入一定量的硅。它除了用作脱氧剂消耗部分外,还使钢液中的硅增加。增硅量要经过准确计算,不可超过吹炼钢种所允许的范围。
终点控制:氧气转炉炼钢吹炼终点(吹氧结束)时使金属的化学成分和温度同时达到计划钢种出钢要求而进行的控制。终点控制有增碳法和拉碳法两种方法。
出钢:钢液的温度和成分达到所炼钢种的规定要求时将钢水放出的操作。出钢时要注意防止熔渣流入钢包。用于调整钢水温度、成分和脱氧用的添加剂在出钢过程中加入钢包或出钢流中。
方坯连铸机大部分结晶器设足辊,其作用是引导引锭杆进入结晶器,同时也对钢管起保护作用,防止穿引锭杆时引锭头碰坏钢管下口;足辊的另一个作用是对拉出结晶器的铸坯起支承和导向作用,即对初出钢管的薄弱坯壳起支承作用,减少铸坯变形或漏钢,也可减轻铸坯对钢管下口的磨损.连铸界对是否装足辊还有一些分歧,主要是装了足辊后,虽然铸坯变形小、漏钢率低.
还有:
烧结杯实验室
主要设备:烧结杯试验装置、造球试验装置、球团矿体积测定装置。
试验项目:①垂直烧结速度;②烧结生产率;③成品率;④固体燃料;⑤返矿平衡率;⑥转鼓强度;⑦生球物理性能测定;⑧抗压强度;膨润土物理性能测定。
铁矿石冶金性能实验室
主要设备:铁矿石预还原试验装置、铁矿石低温还原粉化测定装置、铁矿石熔融性能试验装置。
试验项目:①低温还原粉化;②还原度;③还原膨胀率;④熔融滴下性能。
煤粉物性实验室
主要设备:煤粉可磨性、爆炸性、着火点、流动性试验装置;JC—胶质层指数测定仪;ZDH灰熔点测定仪。
试验项目:①可磨性;②爆炸性;③着火点;④真假比重;⑤煤胶质层指数测定;⑥煤灰熔点测定。
焦炭性能实验室
主要设备:KF-88焦炭反应性及反应后强度测度装置。
试验项目:①焦炭反应性及反应后强度测定;②粒度筛分组成。
冶金炉渣及冶金辅料实验室
主要设备:RDS-04全自动炉渣熔点、熔速测定仪;RTW-05熔体物性综合测定仪;DR-Ⅰ导热系数测试仪。
试验项目:①熔化温度、熔化速度测定;②炉渣粘度、表面张力和熔渣密度测定;③燃烧温度测定;④定型和不定型材料的导热系数测定;⑤析晶性能的测定。
水模实验室
主要设备:DJ800多功能检测系统;转炉水模模型;园坯、方坯、薄板坯、异型坯等中间包和结晶器水模模型。
试验项目:①喷嘴冷态性能测试:喷嘴流量特性、喷嘴水流密度分布、喷嘴喷射面积及角度、喷嘴物化性能及水比;②喷嘴热态性能测试:喷嘴喷雾水与铸坯间的传热系数。
拉拔实验室
主要设备:单拉机、干式六连拉机、水箱拉丝机、无酸洗剥壳机、井式真空退火炉。
试验项目:①各规格线材深加工;②线材软化处理。
喷(涂)焊(接)实验室
主要设备:CO2气体保护焊机、埋弧自动焊机、氩弧焊机、电火花沉积堆焊机、硅整流电焊机、氧乙炔喷焊、电刷镀。
试验项目:①各类钢材焊接;②零部件的表面修复;③各类零件的刷镀。
多功能轧钢实验室
主要设备:两辊及四辊可逆轧机、冷轧机。
试验项目:①型钢轧制试验;②冷、热板轧制试验;③控制冷却试验。
彩涂板实验室
主要设备:DJH测厚仪、Labscan XE电脑色差仪、Q-FOG盐雾腐蚀试验箱(CCT1100型)、Q-SUN氙灯老化试验仪、ERICHSEN 519SA SO2腐蚀老化试验箱、UV2000紫外老化试验箱。
该实验室主要仪器设备均从国外进口,整体配置目前在国内同行业中处于领先水平,不仅能满足彩板产品常规性能的研究分析,还为进行彩板产品、镀锌产品腐蚀、老化性能的分析研究以及产品开发奠定了基础。
耐火材料实验室
耐火材料检测装备齐全,是安徽省唯一能对各种耐火材料物理性能检测的实验室。
CGME - 8/200 高温电炉:检测耐火材料重烧线变化率,培烧试样;温度范围: ≤1650 ℃。
HRY - 01 荷重软化蠕变仪:检测耐火材料高温蠕变率;测量范围: ≤1500 ℃ ×50h 。
HRY - 03 全自动高温荷重软化温度仪:检测耐火材料荷重软化温度;测量范围: ≤1650 ℃。
NHD - 02 耐火度仪:检测耐火材料耐火度;测量范围: ≤1800 ℃。
PBD - Ⅱ 平板法导热仪:检测轻质耐火材料导热系数;测量范围: ≤1100 ℃, 0.1 ~ 0.5w/mK 。
KYH - 01 抗氧化仪:检测镁碳砖抗氧化性能;测量范围: ≤1400 ℃。
HMOR - 02S 全自动高温抗折仪:检测耐火材料高温 ( 热态 ) 抗折强度;测量范围: ≤1400 ℃, 0 ~ 60MPa 。
RPZ - 1 热膨胀仪:检测耐火材料热膨胀率;测量范围: ≤1350 ℃, 0 ~ 2.0% 。
RZL - 1A 热震性稳定炉:检测耐火材料急冷急热的性能;测量范围: 1100 ℃(水冷)。
节能及测试实验室
DJYC-91A型电动机经济运行测试仪 :可对工频各线制电路负载进行在线测试;可完成交流电压、交流电流、视在功率、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能、电网频率八相基本项目的瞬时值或平均值高精度测量;可完成三相异步电动机输出功率、运行效率、负载率实测参数、31种不同负载率时电动机工作特性参数、31种不同无功经济当量时电动机经济运行区参数的计算;高压电路、高压电动机测试功能;无功功率补偿自动计算;三相电压、电流偏离度、不平衡度监测;电动机工况运行曲线绘制。
XL-I型燃烧效率测定仪 :由德国testo公司制造,可检测工业炉内或各类燃烧器废气的O 2 、CO、CO 2 、NO、温度、露点、压力差、空气过剩系数、废气损耗,了解工业炉内的燃烧情况,并且计算出燃烧效率。另外,还可以检测炉内的SO2 及工业炉的废气泄露。
FLC便携式超声波流量计和测厚仪 :由日本富士公司制造,通过在管外安装探头测量管中液体流量和流速,检测各类管路内的液体流量,无须对管路做任何改动,也不影响流体的流动。重量轻,携带方便。适用检测管径Φ13~Φ6000mm、流速0~32m/s、液体温度-40℃~200℃的管中洁净液体的流量、流速。
康创 190,便携式多普勒超声波流量计 :由美国康创公司制造,可检测管径Φ10~Φ6480mm、流速0~12m/s、液体温度-40℃~120℃的管中浑浊液体的流量、流速。超声波流量计测量的液体种类包括:水、海水、油、污水、纸浆、泥浆以及其他液体。适用检测钢管、不锈钢管、铸铁管、聚氯乙烯管、玻璃钢管、铝管等管中液体流量。
26MG超声波测厚仪 :由美国 Panametrics公司制造,量程0.5~500mm,分辨率0.01mm。适用检测钢、不锈钢、铸铁、铝、铜等声速0.762~13.999mm/μs材料的厚度。
TH-880Ⅳ型微电脑烟尘平行采样仪 :采用单片机控制并结合皮托管平行采样自动跟踪原理,利用高精度微压传感器和温度传感器分别测得烟气的动压、静压、温度、含湿量等参数。具有测量范围广、性能稳定可靠、操作简单方便、实用性强等特点,可广泛应用于冶金、环保、电力、化工等行业的气体传输系统测试。仪器性能完全满足GB/T16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》、JB/T3165-1999《离心和轴流式鼓风机和压缩机热力性能试验》、JISZ8808-1995《日本国废气中粉尘浓度的测量方法》等标准要求。
Winner2000型激光粒度分析仪:通过测量颗粒群的散射谱,经计算机进行数据处理来分析其颗粒粒度分布。可以测量各种固态颗粒的粒度分布,不受颗粒的物理、化学性能的限制,不需要输入任何参数。该仪器具有超声、搅拌循环等分散系统。测量范围广、分辨能力强、自动化程度高、操作方便、测试速度快、测量结果准确、可靠、重复性好。适用于水泥、石油化工、陶瓷、染料、煤粉、研磨料、金属粉、泥沙、矿石等粒径小于 300微米粉体的粒度分析。
JX-2000显微图像仪 :通过将待测样品制成分布均匀的样片,放在光学显微镜下观察,通过高分辨率摄像头进行图象采集,显示样品颗粒形状,再通过图象处理软件进行分析处理,测得颗粒群粒度分布,测试范围 1-2000微米。与激光粒度仪联合使用弥补了粒度测定仪不能反映颗粒形状的不足。
5E-1AC型电脑精密量热仪 :采用微机控制并结合氧弹热量计工作原理进行测定。一定量的待测物质在氧弹热量计中,在充有过量氧气的氧弹内燃烧。发热量被水吸收后,由铂电阻温度计采集,经计算机进行数据处理来计算发热量。由于采用冷却水及热容量自动控制系统,使测试精度提高,工作强度降低。性能达到国际较先进水平。广泛适用于各种固、液态物质的发热量测试。
JGM-H100型气流粉碎机:适用于科研及小批量生产的超音速扁平式气流粉碎机。工作机理是以冲击粉碎为主,粉体在粉碎区经过粉碎进入分级区分级,粗颗粒再回到粉碎区进行粉碎。气流粉碎机是以高压气体为工作介质,高压工质气体通过粉碎喷嘴产生高达数百米甚至上千米的气流速度,以一定的角度排列汇成一个高速旋转的旋流,待粉碎物料经过文丘里喷射式加料器掺入粉碎区,在喷气流的作用下赋予颗粒以极高的速度使它们相互冲击和碰撞,达到粉碎的目的。除粉碎功能外,它还有均匀混合、解聚、物料改性等功能,现己广泛应用在颜料、医药、涂料、陶瓷、半导体材料和食品等行业,能够满足颗粒极细,粒度分布狭窄、产品纯度高、无污染等要求。
中试基地
中试基地的主要设备现有 1t 中频炉 2 座, 1t 电渣炉 1 座, 60KW 高频淬火炉 1 座, 150KW 盐浴淬火炉 1 座, 105KW 中温退火炉 4 座, 75 KW 中温热处理炉 1 座, 45 KW 中温热处理炉 1 座, 105 KW 高温热处理炉 1 座, 5t 行车 1台, 10. 3t 行车 2 台,各种小型高 , 中 , 低温马弗炉若干台。主要承担马钢新产品,新钢种研制,开发的中间试验及产品检验时效的热处理工作。
二、温度因素 无缝钢管生产的第一道重要工序是加热,加热不良(不均匀、温度不够等)会引起内翘皮等;
三、设备因素从出炉开始,每一设备部件,都会影响管材的最终质量。如,设备部件的碰刮,会引起外翘皮、凹坑;进穿孔机不顺利,会造成管坯头部受水淋而咬入困难或头部内翘皮;.....
四、工艺问题工艺问题中也相当复杂,有调整的问题,有设备故障的问题、还有就是工艺部件(顶头、导板、轧辊等)磨损后产生的管材质量问题。造成的问题是包罗万象的。
因此说,就一个缺陷的产生,可能的原因会有几十种情况,如果不看到实物或不在生产现场,往往比较难以说的清楚具体的原因。
铜是人类最早发现的古老金属之一,早在三千多年前人类就开始使用铜。自然界中的铜分为自然铜、氧化铜矿和硫化铜矿。自然铜及氧化铜的储量少,现在世界上80%以上的铜是从硫化铜矿精炼出来的,这种矿石含铜量极低,一般在2-3%左右。
冶金工业是消耗电能的大户,素有"电老虎"之称。在冶金厂的建设中通常必须要有一个依靠铜来进行工作的庞大的输、配电系统和电力运转设备。此外,在火法冶金中,连续铸造技术已占据主导地位,其中的关键部件一结晶器,大都采用铬铜、银铜等高强度和高导热性的铜合金。电冶金中的真空电弧炉和电渣炉水冷坩埚使用钢管材制造,各种感应加热的感应线圈都是用铜管或异型铜管绕制而成,内中通水冷却。
分析后发现,外折叠尖端有多种元素偏析造成氧化质点,有折叠带,折叠中部有氧化物,在外折叠中存在过量的Al、Mg、Ca、S、P、Mn、Si元素,特别是在晶界处有20μm左右的脆性夹杂物SiO2和硅酸盐,出现沿晶断裂,而上述脆性夹杂物是外折叠形成的主要原因。
针对37Mn5钢管外折叠生,进一步跟踪分析得出连铸坯生产存在严重的脆性夹杂物。为此相应的控制措施为:
转炉冶炼工序:
1)确保一次拉碳命中,避免后吹,终点碳控制>0.10%
2)提高转炉挡渣效果,严格控制下渣量,出港过程采用挡渣,出钢后钢包顶渣厚度<50mm
3)采用双渣法操作,控制钢水的磷含量。
精炼工序:
1)LF精炼处理时间≥20min
2)强化脱氧、去夹杂效果。要求精炼渣碱度≥2.5,渣中≤1%,白渣保持时间≥15min
3)精炼结束后保证底吹氩软吹时间≥10min,以有利于钢水中夹杂物的去除。
连铸工序:
1)采用钢包、中间包保护浇铸并吹氩密封,实现无氧化保护浇铸
2)浇铸温度:中间包过热度在20℃以内
3)采用结晶器液面制动控制、电磁搅拌
4)采用专用保护渣,保证铸坯表面质量。
精整工序:
为降低白点造成氢致裂纹,应对钢坯和棒材采用缓冷工艺。 专业生产螺旋钢管
钢铁生产工艺主要包括炼铁、炼钢、轧钢等流程,简要解释如下:
(1)炼铁:就是把烧结矿和块矿中的铁还原出来的过程。焦炭、烧结矿、块矿连同少量的石灰石、一起送入高炉中冶炀成液态生铁(铁水),然后送往炼钢厂作为炼钢的原料。
(2)烁钢:是把原料(铁水和废钢等)里过多的碳及硫、磷等杂质去掉并加入这量的合金成分。
(3)连铸:将钢水经中间罐迕续注入用水冷却的结品器里,凝成坯壳后,从结晶器以稳定的速度拉出,再经喷水冷却,待全部凝固后,切成指定长度的连铸坯。
(4)轧钢:连铸出来的钢锭和连铸坯以热轧方式在不同的轧钢机轧制成各类钢。
【扩展资料】
钢铁工业的解释:
钢铁工业系指生产生铁、钢、钢材、工业纯铁和铁合金的工业,是世界所有工业化国家的基础工业之一。经济学家通常把钢产量或人均钢产量作为衡量各国经济实力的一项重要指标。
钢铁工业亦称黑色冶金工业。钢铁工业是重要的基础工业部门,是发展国民经济与国防建设的物质基础。冶金工业的水平也是衡量一个国家工业化的标志。钢铁工业是庞大的重工业部门。
它的原料、燃料及辅助材料资源状况,影响着钢铁工业规模、产品质量、经济效益和布局方向。
参考资料:
钢铁工业-百度百科:钢铁工业-百度百科