畢業設計-煉鋼工藝流程研究-資料下載頁

【導讀】爐內達到足夠高的溫度。因此轉爐煉鋼不需要另外使用燃料。脫碳、脫磷、脫硫、脫氧，去除有害氣體和非金屬夾雜物，提高溫度和調整成分。采用的主要技術手段為：供氧，造渣，升溫，加脫氧劑和合金。本專題將詳細介紹轉爐煉鋼生產的工藝流程，主要工藝設備的工作原理。以及控制要求等信息。由于時間的倉促和編輯水平有限，專題中難免出現遺漏或。錯誤的地方，歡迎大家補充指正。于%稱之鋼，它的熔點在1450-1500℃，而生鐵的熔點在1100-1200℃。鋼中碳元素和鐵元素形成Fe3C固熔體，隨著碳含量的增加，其強度、硬度增加，而塑性和沖擊韌性降低。反應遍及整個爐內。爐口由于溢出的一氧化炭的燃燒而出現。最后，磷也發生氧化并進一步生成磷酸亞鐵。磷酸亞鐵再跟生石灰。這時應立即停止鼓風，并把。AOD即氬氧脫碳精煉爐，是一項用于不銹鋼冶煉的專有工藝。熔化期的任務是盡快將。反應選入氣相或排、浮入渣中，使之從鋼液中排除的工藝操作期。

　　

【正文】 很小，在鋼水凝固和冷卻過程中，氫會和 CO、 N2等氣體一起析出，形成皮下氣泡中心縮孔、疏松、造成白點和發紋。 鋼熱加工 過程中，鋼中含有氫氣的氣孔會沿加工方向被拉長形成微裂紋，進而引起鋼材的強度、塑性、沖擊韌性的降低，即發生 “氫脆 ”現象。 在鋼材的縱向斷面上，呈現出圓形或橢圓形的銀白色斑點稱之為 “白點 ”，實為交錯的細小裂紋。主要原因是鋼中的氫在小孔隙中析出的壓力和鋼相變時產生的組織應力的綜合力超過了鋼的強度，產生了 “白點 ”。一般白點產生的溫度低于 2021℃ 。 鋼中的氮是以氮化物的形式存在，它對鋼質量的影響體現出雙重性。氮含量高的鋼種長時間放置，將會變脆，這一現象稱為 “老化 ”或 “時效 ”。原因是鋼中氮化物的析出速度很慢，逐 漸改變著鋼的性能。低碳鋼產生的脆性比磷還嚴重。 鋼中氮含量高時，在 2504500℃ 溫度范圍，其表面發藍，鋼的強度升高，沖擊韌性降低，稱之為 “藍脆 ”。氮含量增加，鋼的焊接性能變壞。 鋼中加入適量的鋁，可生成穩定的 AlN，能夠壓抑 Fe4N 生成和析出，不僅改善鋼的時效性，還可以阻止奧氏體晶粒的長大。氮可以作為合金元素起到細化晶粒的作用。在冶煉鉻鋼，鎳鉻系鋼或鉻錳系等高合金鋼時，加入適量的氮，能夠改善塑性和高溫加工性能。 （五）鋼中的夾雜 鋼中非金屬夾雜按來源分可以分成外來夾雜和內生夾雜。 外來夾雜是 指冶煉和澆鑄過程中，帶入鋼液中的爐渣和耐火材料以及鋼液被大氣氧化所形成的氧化物。內生夾雜包括：脫氧時的脫氧產物；鋼液溫度下降時，硫、氧、氮等雜質元素溶解度下降而以非金屬夾雜形式出現的生成物；凝固過程中因溶解度降低、偏析而發生反應的產物；固態鋼相變溶解度變化生成的產物。 鋼中大部分內生夾雜是在脫氧和凝固過程中產生的。根據成分不同，夾雜物可分為： 氧化物夾雜，即 FeO、 MnO、 SiO Al2O Cr2O3等簡單的氧化物； FeOFe2O FeOAl2O MgOAl2O3 等尖晶石類和各種鈣鋁 的復雜氧化物； 2FeOSiO 2MnOSiO 3MnOAl2O32SiO2 等硅酸鹽； 硫化物夾雜，如 FeS、 MnS、 CaS 等； 氮化物夾雜，如 AlN、 TiN、 ZrN、 VN、 BN 等。 按加工性能，夾雜物可分為：塑性夾雜，它是在熱加工時，沿加工方向延伸成條帶狀；脆性夾雜，它是完全不具有塑性的夾雜物，如尖晶石類型夾雜物，熔點高的氮化物；點狀不變性夾雜，如 SiO2 超過 70%的硅酸鹽， CaS、鈣的鋁硅酸鹽等。 由于非金屬夾雜對鋼的性能產生嚴重的影響，因此在煉鋼、精煉和連鑄過程應最大限度地降低 鋼液中夾雜物的含量，控制其形狀、尺寸。 （六）鋼中的合金成分 碳（ C） 煉鋼的重要任務之一就是要把熔池中的碳氧化脫除至所煉鋼鐘的要求。從鋼的性質可看出碳也是重要的合金元素，它可以增加鋼的強度和硬度，但對韌性產生不利影響。 鋼中的碳決定了冶煉、軋制和熱處理的溫度制度。 碳能顯著改變鋼的液態和凝固性質，在 1600℃ ， [C]≤%時，每增 %的碳 ◆ 鋼的熔點降低 ℃ ◆ 密度減少 4kg/m3 ◆ 黏度降低 % ◆ [N]的溶解度降低 % ◆ [H]的溶解度降低 cm3/100g ◆ 增大凝固區間 ℃ 。 錳 (Mn) 錳的作用是消除鋼中硫的熱脆傾向，改變硫化物的形態和分布以提高鋼質； 錳是一種非常弱的脫氧劑，在碳含量非常低、氧含量很高時，可以顯示出脫氧作用，協助脫氧，提高他們的脫氧能力； 錳還可以略微提高鋼的強度，并可提高鋼的淬透性能，穩定并擴大奧氏體區，常作為合金元素生成奧氏體不銹鋼、耐熱鋼等。 硅 (Si) 硅是鋼中最基本的脫氧劑。普通鋼中含硅在 %%， 1450℃ 鋼凝固時，能保證鋼中與 其平衡的氧小于與碳平衡的量，抑制凝固過程中 CO 氣泡的產生。 生產沸騰鋼時， [Si]為 %%， [Mn]為 %%，它只能微弱控制 CO 反應。 硅能提高鋼的機械性能，增加了鋼的電阻和導磁性。 硅對鋼液的性質影響較大， 1600℃ 純鐵中每增加 1%的硅： ◆ 碳的飽和溶解度降低 % ◆ 鐵的熔點降低 8℃ ◆ 密度降低 80kg/m3 ◆ [N]的飽和溶解度降低 % ◆ [H]降低 ◆ 鋼的凝固區間 增加 10℃ ，鋼液的收縮率提高 %。 鋁 (Al) 鋁是終脫氧劑，生產鎮靜鋼時， [Al]多在 %%，通常為 %%。鋼中鋁的加入量因氧量而異，對高碳鋼應少加些，而低碳鋼則應多加，加入量一般為 :。 鋁加到鋼中將與氧發生反應生成 Al2O3，在出鋼、鎮靜和澆鑄時生成的Al2O3 大部分上浮排除，在凝固過程中大量細小分散的 Al2O3還能促進形成細晶粒鋼。鋁是調整鋼的晶粒度的有效元素，它能使鋼的晶粒開始長大并保持到較高的溫度。 二、鋼的分類 按化學成 分分類：按是否加入合金元素可鋼分為把碳素鋼和合金鋼兩大類。 碳素鋼是指鋼中除含有一定量為了脫氧而加入硅（一般 ≤%）和錳（一般 ≤%）等合金元素外，不含其他合金元素的鋼。根據碳含量的高低又可分成低碳鋼（ [C]≤%），中碳鋼 (%≤[C]≤%)和高碳鋼 ([C]%)。 合金鋼是指鋼中除含有硅和錳作為合金元素或脫氧元素外，還含有其他合金元素如鉻、鎳、鉬、鈦、釩、銅、鎢、鋁、鈷、鈮、鋯和稀土元素等，有的還含有某些非金屬元素如硼、氮等的鋼。 根據鋼中合金元素含量的多少 ，又可分為低合金鋼，中合金鋼和高合金鋼。一般合金元素總含量小于 3%的為普通低合金鋼，總含量為 3%～ 5%的為低合金鋼，大于 10%的叫高合金鋼，總含量介于 5%～ 10%之間為中合金鋼。 按鋼中所含有的主要合金元素不同可分為錳鋼、硅鋼、硼鋼、鉻鎳鎢鋼、鉻錳硅鋼等。 按冶煉方法和質量水平分類： 按煉鋼爐設備不同可分為轉爐鋼、電爐鋼、平爐鋼。其中電爐鋼包括電弧爐鋼、感應爐鋼、電渣鋼、電子束熔煉及有關的真空熔煉鋼等。 按脫氧程度不同可分為沸騰鋼（不經脫氧或微弱脫氧）、鎮靜鋼（脫氧充分）和半鎮靜鋼（脫氧不完全， 介于鎮靜鋼和沸騰鋼之間）。 按質量水平不同可分為普通鋼、優質鋼和高級優質鋼。 按用途分類，分為三大類：結構鋼，工具鋼，特殊性能鋼。 結構鋼是目前生產最多、使用最廣的鋼種，它包括碳素結構鋼和合金結構鋼，主要用于制造機器和結構的零件及建筑工程用的金屬結構等。碳素結構鋼是指用來制造工程結構件和機械零件用的鋼，其硫、磷等雜質含量比優質鋼高些，一般 [S]≤%， [P]≤%，優質碳素鋼 [S]和 [P]均 ≤%。碳素結構鋼的價格最低，工藝性能良好，產量最大，用途最廣。 合金結構鋼是 在優質碳素結構鋼的基礎上，適當地加入一種或數種合金元素，用來提高鋼的強度、韌性和淬透性。合金結構鋼根據化學成分（主要指含碳量）熱處理工藝和用途的不同，又可分為滲碳鋼、調質鋼和氮化鋼。 滲碳鋼指用低碳結構鋼制成零部件，經表面化學處理，淬火并低溫回火后，使零件表面硬度高而心部韌性好，既耐磨又能承受高的交變負荷或沖擊負荷。 調質鋼的含碳量大于 %，所制成的零件經淬火和高溫回火調質處理后，可得到適當的高強度與良好的韌性。 氮化鋼一般是指以中碳合金結構鋼制成零件，先經過調質或表面火焰淬火、高頻淬火處理 ，獲得所需要的力學性能，最后再進行氮化處理，以進一步改善鋼的表面耐磨性能。 工具鋼，包括碳素工具鋼和合金工具鋼及高速鋼。 碳素工具鋼的硬度主要以含碳量的高低來調整（ %≤[C]≤%），為了提高鋼的綜合性能，有的鋼中加入 %～ %的錳。 合金工具鋼不僅含有很高碳，有的高達 %，而且含有較高的鉻（達13%）、鎢（達 9%）、鉬、釩等合金元素，這類鋼主要用于各式模具。 高速工具鋼除含有較高的碳（ 1%左右）外，還含有很高的鎢（有的高達19%）和鉻、釩、鉬等合金元素，具有較好的赤 熱硬性。 特殊性能鋼，指的是具有特殊化學性能或力學性能的鋼，如軸承鋼、不銹鋼、彈簧鋼、高溫合金鋼等。 軸承鋼是指用于制造各種環境中工作的各類軸承圈和滾動體的鋼，這類鋼含碳 1%左右，含鉻最高不超過 %，要求具有高而均勻的硬度和耐磨性，內部組織和化學成分均勻，夾雜物和碳化物的數量及分布要求高。 不銹鋼是指在大氣、水、酸、堿和鹽等溶液，或其他腐蝕介質中具有一定化學穩定性的鋼的總稱。耐大氣、蒸汽和水等弱介質腐蝕的稱為不銹鋼，耐酸、堿和鹽等強介質腐蝕的鋼稱為耐腐蝕鋼。不銹鋼具有不銹性，但不一定耐腐蝕，而耐 腐蝕鋼則一般都具有較好的不銹性。 根據化學成分不同，可分為馬氏體不銹鋼 (13%Cr 鋼為代表 )，鐵素體不銹鋼 (18%Cr 鋼為代表 )，奧氏體不銹鋼 (18%Cr8%Ni 鋼代表 )和雙相不銹鋼。 彈簧鋼主要含有硅、錳、鉻合金元素，具有高的彈性極限、高的疲勞強度以及高的沖擊韌性和塑性，專門用于制造螺旋簧及其他形狀彈簧，對鋼的表面性能及脫碳性能的要求比一般鋼更為嚴格。 高溫合金指的是在應力及高溫同時作用下，具有長時間抗蠕變能力與高的持久強度和高的抗蝕性的金屬材料，常用的有鐵基合金、鎳基合金、鈷基合金，還有鉻基合金 、鉬基合金及其他合金等。高溫合金主要用于制造燃汽輪機、噴氣式發動機等高溫下工作零部件。