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            轉爐煉鋼對鐵合金、石灰等原料的要求你都清楚嗎?

            煉鋼用原材料分為主原料、輔原料和各種鐵合金。氧氣頂吹轉爐煉鋼用主原料為鐵水和廢鋼(生鐵塊)。煉鋼用輔原料通常指造渣劑(石灰、螢石、白云石、合成造渣劑)、冷卻劑(鐵礦石、氧化鐵皮、燒結礦、球團礦)、增碳劑以及氧氣、氮氣、氬氣等。煉鋼常用鐵合金有錳鐵、硅鐵、硅錳合金、硅鈣合金、金屬鋁等。

            原材料是煉鋼的物質基礎,原材料質量的好壞對煉鋼工藝和鋼的質量有直接影響。國內外大量生產實踐證明,采用精料以及原料標準化,是實現冶煉過程自動化、改善各項技術經濟指標、提高經濟效益的重要途徑。根據所煉鋼種、操作工藝及裝備水平合理地選用和搭配原材料可達到低費用投入,高質量產出的目的。

            轉爐入爐原料結構是煉鋼工藝制度的基礎,主要包括三方面內容:一是鋼鐵料結構,即鐵水和廢鋼及廢鋼種類的合理配比;二是造渣料結構,即石灰、白云石、螢石、鐵礦石等的配比制度;三是充分發揮各種煉鋼原料的功能使用效果,即鋼鐵料和造渣料的科學利用。爐料結構的優化調整,代表了煉鋼生產經營方向,是最大程度穩定工序質量,降低各種物料消耗,增加生產能力的基本保證。

            轉爐煉鋼對鐵水成分和溫度有什么要求?


            鐵水是煉鋼的主要原材料,一般占裝入量的70%~100%。鐵水的化學熱與物理熱是氧氣頂吹轉爐煉鋼的主要熱源。因此,對入爐鐵水化學成分和溫度必須有一定的要求。

            A鐵水的化學成分

            氧氣頂吹轉爐煉鋼要求鐵水中各元素的含量適當并穩定,這樣才能保證轉爐冶煉操作穩定并獲得良好的技術經濟指標。

            (1)硅(Si)。硅是轉爐煉鋼過程中發熱元素之一。硅含量高,會增加轉爐熱源,能提高廢鋼比。有關資料表明,鐵水中WSi每增加0.1%,廢鋼比可提高約1.3%。鐵水硅含量高,渣量增加,有利于去除磷、硫。但是硅含量過高將會使渣料和消耗增加,易引起噴濺,金屬的收得率降低。Si含量高使渣中SiO2含量過高,也會加劇對爐襯的沖蝕,并影響石灰渣化速度,延長吹煉時間。

            通常鐵水ωSi=0.30%~0.60%為宜。大中型轉爐用鐵水硅含量可以偏下限,而對于熱量不富余的小型轉爐用鐵水硅含量可偏上限。轉爐吹煉高硅鐵水可采用雙渣操作。

            (2)錳(Mn)。鐵水錳含量高對冶煉有利,在吹煉初期形成MnO,能加速石灰的溶解,促進初期渣及早形成,改善熔渣流動性,利于脫硫和提高爐襯壽命。鐵水錳含量高.終點鋼中余錳高,可以減少錳鐵加入量,利于提高鋼水純凈度等。轉爐用鐵水對ωMn/ωSi比值的要求為0.8~1.0,目前使用較多的為低錳鐵水,ωMn=0.20%~0.80%o、 ·

            (3)磷(P)。磷是高發熱元素,對大多數鋼種是要去除的有害元素。因此,要求鐵水磷含量越低越好,一般要求鐵水ωp≤0.20%哼鐵水中磷含量越低,轉爐工藝操作越簡化,并有利于提高各項技術經濟指標。

            鐵水磷含量高時,可采用雙渣或雙渣留渣操作,現代煉鋼采用爐外鐵水脫磷處理,或轉爐內預脫磷工藝,以滿足低磷純凈鋼的生產需要。

            (4)硫(S)。除了含硫易切削鋼以外,絕大多數鋼種硫也是要去除的有害元素。氧氣轉爐單渣操作的脫硫效率只有30%~40%。我國煉鋼技術規范要求入爐鐵水ωS≤0.05%。冶煉優質低硫鋼的鐵水硫含量則要求更低,純凈鋼甚至要求鐵水ωS≤0.005%。因此,必須進行鐵水預處理降低入爐鐵水硫含量。

            (5)碳(C)。鐵水中ωC=3.5%~4.5%,碳是轉爐煉鋼的主要反熱元素。

            B鐵水的溫度

            鐵水溫度的高低是帶入轉爐物理熱多少的標志,鐵水物理熱約占爐熱收入的50%。鐵水溫度高有利于穩定操作和轉爐的自動控制。鐵水的溫度過低,影響元素氧化過程和熔池的溫升速度,不利于成渣和去除雜質,容易發生噴濺。因此,我國煉鋼規定入爐鐵水溫度應大子1250℃,并且要相對穩定。

            通常,高爐的出鐵溫度在1350~1450℃,由于鐵水在運輸待裝過程中散失熱量,所以最好采用混鐵車或混鐵爐的方式供應鐵水,在運輸過程應加覆蓋劑保溫,以減少鐵水降溫。

            對鐵水帶渣量有什么要求?


            鐵水帶來的高爐渣中SiO2、S等含量較高,若隨鐵水進入轉爐會導致石灰消耗量增多,渣量增大,容易造成噴濺,增加金屬消耗,影響磷、硫的去除,并損壞爐襯等。因此,要求入爐鐵水帶渣量比不超過0.50%。鐵水帶渣量大時,在鐵水兌入轉爐之前應盡進行扒渣。

            轉爐煉鋼對廢鋼的要求是什么?


            廢鋼的來源有自產廢鋼和外購廢鋼,自產廢鋼是指企業口生產過程中產生的廢鋼或回收的廢舊設備、鑄件等,外購廢鋼勇從國內或國外購買的廢鋼。

            轉爐煉鋼對廢鋼的要求有:

            (1)廢鋼的外形尺寸和塊度應保證能從爐口順利加入轉爐。廢鋼單重不能過重,以便減輕對爐襯的沖擊,同時在吹煉期必須全部熔化。輕型廢鋼和重型廢鋼合理搭配。廢鋼的長度應小于轉爐口直徑的1/2,廢鋼的塊度一般不應超過300kg,國標要求廢鋼長度不大于1000mm,最大單件重量不大于800kg。

            (2)廢鋼中不得混有鐵合金。嚴禁混入銅、鋅、鉛、錫等有色金屬和橡膠,不得混有封閉器皿、爆炸物和易燃易爆品以及有毒物品。廢鋼的硫、磷含量均不得大于0.050%。

            廢鋼中殘余元素含量應符合以下要求:ωNi<0.30%、ωCr<0.30%、ωCu<0.30%、ωAs<0.80%。除錳、硅外,其他合金元素殘余含量的總和不超過0.60%。

            (3)廢鋼應清潔干燥,不得混有泥砂、水泥、耐火材料、油物、琺瑯等,不能帶水。

            (4)廢鋼中不能夾帶放射性廢物,嚴禁混有醫療臨床廢物。

            (5)廢鋼中禁止混有其浸出液中pH值大于等于12.5或小于等于2.0的危險廢物。進口廢鋼容器、管道及其碎片必須向檢驗機構申報曾經盛裝或輸送過的化學物質的主要成分以及放射性檢驗證明書,經檢驗合格后方能使用。

            (6)不同性質的廢鋼分類存放,以免混雜,如低硫廢鋼、超低硫廢鋼、普通類廢鋼等。另外,應根據廢鋼外形尺寸將廢鋼分為輕料型廢鋼、統料型廢鋼、小型廢鋼、中型廢鋼、重型廢鋼等。非合金鋼、低合金鋼廢鋼可混放在一起,不得混有合金廢鋼和生鐵。合金廢鋼要單獨存放,以免造成冶煉困難,產生熔煉廢品或造成貴重合金元素的浪費。

            轉爐煉鋼對入爐生鐵塊的要求是什么?


            生鐵塊也叫冷鐵,是鐵錠、廢鑄鐵件、包底鐵和出鐵溝鐵的總稱,其成分與鐵水相近,但不含顯熱。它的冷卻效應比廢鋼低,通常與廢鋼搭配使用。

            入爐生鐵塊成分要穩定,硫、磷等雜質含量愈低愈好,最好ωS≤0.050%,ωP≤0.10%。硅的含量不能太高,否則,增加石灰消耗量,對爐襯也不利,要求鐵塊凹ωS<1.25%。

            轉爐煉鋼對鐵合金有哪些要求?


            轉爐煉鋼對鐵合金的主要要求是:

            (1)鐵合金塊度應合適,為10~50mm;精煉用合金塊度為10~30mm,成分和數量要準確。

            (2)在保證鋼質量的前提下,選用價格便宜的鐵合金,以降低鋼的成本。

            (3)鐵合金應保持干燥、干凈。

            (4)鐵合金成分應符合技術標準規定,以避免煉鋼操作失誤。如硅鐵中的鋁、鈣含量,沸騰鋼脫氧用錳鐵的硅含量,都直接影響鋼水的脫氧程度。

            轉爐脫氧合金化常用的鐵合金有Fe-Mn、Fe-Si、Mn-Si合金、Ca-Si合金、鋁、Fe-A1、Ba-Ca-Si合金、Ba-AI-Si合金等。

            轉爐煉鋼對增碳劑有什么要求?


            轉爐冶煉中、高碳鋼種時,使用含雜質很少的石油焦作為增碳劑。對頂吹轉爐煉鋼用增碳劑的要求是固定碳要高,灰分、揮發分和硫、磷、氮等雜質含量要低,并要干燥,干凈,粒度要適中。其固定碳ωC≥96%,揮發分≤1.0%,ωS≤0.5%,水分≤0.5%,粒度在1~5mm;粒度太細容易燒損,太粗加入后浮在鋼液表面,不容易被鋼水吸收。

             轉爐煉鋼對石灰有什么要求?


            石灰是煉鋼主要造渣材料,具有脫P,脫S能力,用量也最多。其質量好壞對吹煉工藝,產品質量和爐襯壽命等有著重要影響。因此,要求石灰CaO含量要高,SiO2含量和S含量要低,石灰的生過燒率要低,活性度要高,并且要有適當的塊度,此外,石灰還應保證清潔、干燥和新鮮。

            SiO2會降低石灰中有效CaO含量,降低CaO的有效脫硫能力。石灰中雜質越多越降低它的使用效率,增加渣量,惡化轉爐技術經濟指標。石灰的生燒率過高,說明石灰沒有燒透,加入熔池后必然繼續完成焙燒過程,這樣勢必吸收熔池熱量,延長成渣時間;若過燒率高,說明石灰死燒,氣孔率低,成渣速度也很慢。

            石灰的渣化速度是轉爐煉鋼過程成渣速度的關鍵,所以對煉鋼用石灰的活性度也要提出要求。石灰的活性度(水活性)是石灰反應能力的標志,也是衡量石灰質量的重要參數。此外,石灰極易水化潮解,生成Ca(OH)2,要盡量使用新焙燒的石灰。同時對石灰的貯存時間應加以限制,一般不得超過2天。塊度過大,熔解慢,影響成渣速度,過小的石灰顆粒易被爐氣帶走,造成浪費。一般以塊度為5~50mm或5~30mm為宜,大于上限、小于下限的比例各不大于10%。貯存和運輸時必須防雨防潮。

            煉鋼時使用活性石灰有什么好處?


            通常把在1050~1150℃溫度下,在回轉窯或新型豎窯(套筒窯)內焙燒的石灰,即其有高反應能力的體積密度小、氣孔率高、比表面積大、晶粒細小的優質石灰叫活性石灰,也稱軟燒石灰。

            活性石灰的水活性度大于310mL,體積密度小,約為1.7~2.0g/cm3,氣孔率高達40%以上,比表面積為0.5~1.3 g/cm3;晶粒細小,熔解速度快,反應能力強。使用活性石灰能減少石灰、螢石消耗量和轉爐渣量,有利于提高脫硫、脫磷效果,減少轉爐熱損失和對爐襯的蝕損,在石灰表面也很難形成致密的硅酸二鈣硬殼有利于加速石灰的渣化。

            轉爐煉鋼對螢石有什么要求?


            螢石是助熔劑,其主要成分是CaF2。純CaF2的熔點為1418℃,螢石中還含有SiO2和S等成分,因此熔點在930℃左右;加入爐內后使CaO和石灰高熔點的2CaO·Si02外殼的熔點降低,生成低熔點化合物3CaO·CaF2·2SiO2(熔點為1362℃),也可以與MgO生成低熔點化合物(1350℃),從而改善爐渣的流動性。螢石助熔作用快、時間短。但過多使用螢石會形成嚴重的泡沫渣,導致噴濺,同時也加劇對爐襯的侵蝕,并污染環境。因此應嚴格控制噸鋼螢石加入量。

            轉爐用螢石ωCaF2≥85%,ωSiO2≤5.0%,ωS≤0.10%,ωP≤0.06%,塊度在5~50㎜,并要干燥、清潔。

            近年來,由于螢石供應不足,各鋼廠從環保的角度考慮,試用多種螢石代用品,均為以氧化錳或氧化鐵為主的助熔劑,如鐵錳礦石、氧化鐵皮、轉爐煙塵、鐵礬土等。

            轉爐煉鋼對白云石和菱鎂礦有什么要求?


            (1)白云石是調渣劑,有生白云石與輕燒白云石之分。

            生白云石的主要成分為CaCO3·MgCO3。經焙燒可成為輕燒白云石,其主要成分為CaO、MgO。根據濺渣護爐技術的需要,加入適量的生白云石或輕燒白云石保持渣中的MgO含量達到飽和或過飽和,以減輕初期酸性渣對爐襯的蝕損、使終渣能夠做黏,出鋼后達到濺渣的要求。

            對生白云石的要求是ωMgO>20%,ωCaO≥29%,ωSiO2≤2.0%,燒減≤47%,塊度為5~30mm。

            由于生白云石在爐內分解吸熱,所以用輕燒白云石效果最為理想。對輕燒白云石的要求是ωMgO≥35%,ωCaO≥50%,ωSiO2≤3.0%,燒減≤10%,塊度為5~40mm。

            (2)菱鎂礦也是調渣劑,菱鎂礦是天然礦物,主要成分是MgCO3,焙燒后用做耐火材料。對菱鎂礦的要求是ωMgO≥45%,ωCaO <1.5%,ωSiO2≤1.5%,燒減≤50%,塊度為5~30㎜。

            (3)MgO-C壓塊是吹煉終點碳低或冶煉低碳鋼濺渣時的調渣劑,由輕燒菱鎂礦和碳粉制成壓塊,一般ωMgO=50%~60%,ωC=15%~20%,塊度為10~30mm。

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