炼钢学 学习总结

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炼钢学 学习总结 钢铁冶金

钢铁材料是人类社会最主要使用的结构材料，也是产量最大、应用最广泛的功能材料，在经济发展中发挥着举足轻重的作用。尽管今年来钢铁面临着陶瓷材料、高分子材料、有色金属材料（如铝）等的竞争，由于其在矿石储量、生产成本、回收再利用率、综合性能等方面所具有的明显优势，在可以预见的将来，钢铁在各类材料中的重要地位仍然不会改变。

炼钢学是研究将高炉铁水（生铁）、直接还原铁或钢铁加热、溶化，通过化学反应去除铁液中的有害杂质，配加合金并烧铸成半成品——铸坯的工程科学。炼钢包括以下主要过程：1.去除钢中的碳、磷、硫、氧、氮、氢等杂质组分以及由废钢带入的混杂元素铜、锡、铅、铋等；

2．为了保证冶炼和浇铸的顺利进行，需将钢水加热升温至1600—1700℃；

3.普通碳素钢通常需含锰、硅，低合金钢和合金钢则需含有铬、镍、鉬、鎢、钒、钛、铌、铝等，为此在炼钢过程中需向钢液配加有关合金以使之合金化；

4.去除钢液中内生和外来的各类非金属夹杂物；

5.将合格钢水浇铸成方坯、小方坯、圆坯、板坯等；

6.节能和减少排放，包括回收转炉炼钢煤气、炼钢烟气余热利用、减少烟尘和炉渣排放以及炼钢烟尘污泥、炉渣、耐火材料等的回收利用。

一、炼钢法的变迁：

1.1856年英国人H.Bessemer 发明 酸性底吹转炉炼钢法→ 1879年英国人S.G. Thomas发明碱性空气底吹转炉炼钢法 → 20世纪50年代氧气顶吹转炉炼钢法

1952年氧气顶吹转炉炼钢方法，在奥地利被发明成功。 → 氧气底吹转炉炼钢法 →了顶底复吹氧气转炉炼钢方法，

2. 1856年平炉炼钢方法（酸性炉衬）→碱性平炉炼钢方法很快被开发成功→ 1899年电弧炉炼钢方法也被发明成功。

最早起始于1856年英国人H.Bessemer 发明的酸性底吹转炉炼钢法，该方法首先解决了大规模生产液态钢的问题，奠定了近代炼钢工艺方法的基础。（空气与铁水的直接作用，具有很快的冶炼速度，当时的主要炼钢方法。但是工艺采用的是酸性炉衬，不能造碱性炉渣，因而不能进行脱磷和脱硫。）——————1879年英国人S.G. Thomas发明了碱性空气底吹转炉炼钢法，成功地解决了冶炼高磷生铁的问题。由于西欧许多铁矿为高磷铁矿，直到20世纪70年代末，Thomas炼钢法仍被法国、卢森堡、比利时等国的一些钢铁厂所采用。

1856年平炉炼钢方法也被成功发明。最早的平炉仍为酸性炉衬，但随后碱性平炉炼钢方法很快被开发成功。在当时，平炉炼钢的操作和控制较空气转炉炼钢平稳，能适应用于各种原料条件，铁水（生铁）和废钢的比例可以在很宽的范围内变化。--------1899年电弧炉炼钢方法也被发明成功。——在20世纪50年代氧气顶吹转炉炼钢法发明前，平炉是世界上最主要的炼钢法。

20世纪50年代氧气顶吹转炉炼钢技术和钢水浇铸开始推广采用的连铸工艺对后钢铁工业的发展起到了非常重要的推动作用。

1952年氧气顶吹转炉炼钢方法，在奥地利被发明成功。（具有反应速率快、热效率高以及产出的钢的质量好、品种多等优点，该方法迅速被日本和西欧采用）。在20世界70年代，顶吹转炉炼钢法已经取代平炉法成为主要的炼钢方法。在顶吹转炉炼钢法 迅速发展时，德、美、法等国成功发明了氧气底吹转炉炼钢法，该方法通过喷吹甲烷、重油、柴油等对喷口进行冷却，使纯氧能从炉底吹入熔池不致损坏炉底。

20世纪80年代中后期，西欧、日、美等相继开发成功了顶底复吹氧气转炉炼钢方法，在此法中，氧气由顶部氧枪供入，同时由炉底喷口吹入氩、氮等气体对熔池进行搅拌（也可吹入少部分氧

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气）。顶底复吹氧气转炉炼钢既具备顶吹转炉炼钢化渣好、废钢用量多的长处，同时又兼备氧气底吹转炉炼钢熔池搅拌好、铁和锰氧化损失少、金属喷溅少等优点，因而目前世界上较大容量的转炉绝大多数都采用了顶底复吹转炉炼钢工艺。

液态金属连续浇铸专利在1886年就已经问世，在1937年德国人S.Junghans发明成功振动式连铸结晶器而大大减少了拉坯漏钢事故后，连铸开始在有色金属工业中被采用。

1954年，I.M.D、Halliday开发成功了连铸结晶器“负滑脱”振动技术，这使得拉漏率被进一步大幅度减少，连铸开始在钢水浇铸中被采用。与模铸相比，连铸在节约投资、节能以及提高钢的收得率、产量和质量等方面具有明显的优势。20世纪70年代后，西欧多国和日本的钢铁工业开始大规模采用连铸，至20世纪80年代，世界连铸比率超过模铸，至20世纪80年代末，连铸在日、欧、韩等钢铁发达国家连铸比均超过90%,。目前，我国钢铁工业的连铸比也超过94%。

连续铸钢技术的采用不仅完全改变了旧的铸钢工序，还带动了整个钢铁厂的结构优化，因此，被许多冶金学家称之为钢铁工业的一次“技术革命”。由于连铸生产节凑快，为了适应连铸，必须缩短炼钢冶炼时间。传统炼钢工序功能被进一步分解，铁水预处理、电炉短流程、钢水炉外精炼等重要新技术因此而快速发展。

钢水预处理最初主要用于冶炼少数高级钢或用于高硫铁水辅助脱硫，脱硫剂最初主要使用镁焦、二碳化钙等，随后开发成功向铁水内喷吹氧化钙——二碳化钙 、Mg等进行铁水脱硫。20世纪80年代日本钢铁厂开始大规模采用铁水“三脱”预处理（脱硅、脱磷、脱硫），在高炉出铁沟喷吹氧化铁和CaO进行脱硅，在铁水罐或混铁车内喷粉进行脱硫和脱磷处理。90年代中期以后，日本钢铁厂又开始利用转炉对铁水进行脱磷处理。采用铁水“三脱”预处理和钢水炉外精炼后，转炉炼钢功能被简化为“钢水的脱碳和提温容器”，炼钢转炉吹炼时间减少至9—12分钟。此外，炼钢产生的炉渣量也显著减少，这大幅度减轻了炼钢生产的环境负荷。

传统旧式电弧炉炼钢时间长达4——6小时，采用连铸后，电炉冶炼时间必须缩短以与连铸节凑相匹配。现代化的电弧炉炼钢采用了超高功率电弧炉、利用余热预热废钢、氧燃助熔等技术，电弧炉冶炼功能也由传统的溶化、脱碳、脱磷、脱硫、脱氧等简化为溶化和脱碳升温，冶炼时间缩短至40——60分钟。与氧气转炉炼钢工艺相比，电弧炉炼钢具有建设投资少、流程短、劳动生产率高、CO2排放量少等优点。近年来电弧炉炼钢工艺发展很快，在美国、意大利等国，电弧炉炼钢生产量已经超高氧气转炉炼钢产量。

20世纪50年代中、后期，DH、RH等钢水炉外精炼方法被开发成功，最初主要用于高级钢的脱气（脱除氢、氮）精炼处理。20世纪70年代后，尤其是钢铁工业大规模采用连铸技术后，钢水炉外精炼技术获得了迅速发展，精炼方式包括了吹氩搅拌、喂线、氩氧精炼、电炉加热、真空处理等多种方式，功能则由最初的钢水脱气发展为加热升温、渣—钢精炼脱硫和脱氧、超低碳钢脱碳、成分微调、去除夹杂物等多种功能。目前，现代化钢厂钢水炉外精炼比例已接近百分之百，原先由转炉和电炉炼钢承担的脱硫、深度脱碳、脱氧、合金化、夹杂物控制等转为主要由钢水炉外精炼工序承担。

炼钢学科的起步和发展要晚于炼钢生产。在19世纪中期近代钢铁冶金方法发明成功后的相当长一段时间里，钢铁冶金仍是一项技艺而不是科学。钢铁冶金从技艺发展为科学，是从20世纪30年代德国人H.Schenck、美国人J.Chipman等把化学热力学导入到冶金领域，用热力学方法研究冶金反应开始的。20世纪40年代末至50年代，Schenck、Chipman等发表了大量有关炼钢反应的平衡常数、标准自由能变化等基础数据。后来又有很多人做了大量的研究和测定工作。至20世纪80 …… 此处隐藏：10808字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……