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    28種煉鋼常用冶煉方法

    作者:董敬松 時(shí)間:2024-03-06閱讀數:人閱讀

    28種煉鋼常用冶煉方法大匯總


    1、轉爐煉鋼:

    一種不需外加熱源、主要以液態(tài)生鐵為原料的煉鋼方法。其主要特點(diǎn)是靠轉爐內液態(tài)生鐵的物理熱和生鐵內各組分,如碳、錳、硅、磷等與送入爐內的氧氣進(jìn)行化學(xué)反應所產(chǎn)生的熱量作冶煉熱源來(lái)煉鋼。爐料除鐵水外,還有造渣料(石灰、石英、螢石等);為了調整溫度,還可加入廢鋼以及少量的冷生鐵和礦石等。

    28種煉鋼常用冶煉方法(圖1)

    轉爐按爐襯耐火材料性質(zhì)分為堿性(用鎂砂或白云為內襯)和酸性(用硅質(zhì)材料為內襯);按氣體吹入爐內的部分分為底吹頂吹和側吹;按所采用的氣體分為空氣轉爐和氧氣轉爐。酸性轉爐不能去除生鐵中的硫和磷,須用優(yōu)質(zhì)生鐵,因而應用范圍受到限制。堿性轉爐適于用高磷生鐵煉鋼,曾在西歐獲得較大發(fā)展??諝獯禑挼霓D爐鋼,因其含氮量高,且所用的原料有局限性,又不能多配廢鋼,未在世界范圍內得到推廣。

    2、氧氣頂吹轉爐煉鋼:

    用純氧從轉爐頂部吹煉鐵水成鋼的轉爐煉鋼方法,或稱(chēng)LD法;在美國通常稱(chēng)BOF法,也稱(chēng)BOP法。它是現代煉鋼的主要方法。爐子是一個(gè)直立的坩堝狀容器,用直立的水冷氧槍從頂部插入爐內供氧。爐身可傾動(dòng)。

    28種煉鋼常用冶煉方法(圖2)

      爐料通常為鐵水、廢鋼和造渣材料;也可加入少量冷生鐵和鐵礦石。通過(guò)氧槍從熔池上面向下吹入高壓的純氧(含O299.5%以上),氧化去除鐵水中的硅、錳、碳和磷等元素,并通過(guò)造渣進(jìn)行脫磷和脫硫。各種元素氧化所產(chǎn)生的熱量,加熱了熔池的液態(tài)金屬,使鋼水達到現定的化學(xué)成分和溫度。它主要用于冶煉非合金鋼和低合金鋼;但通過(guò)精煉手段,也可用于冶煉不銹鋼等合金鋼。

     3、氧氣底吹轉爐煉鋼:

    通過(guò)轉爐底部的氧氣噴嘴把氧氣吹入爐內熔池,使鐵水冶煉成鋼的轉爐煉鋼方法。其特點(diǎn)是;爐子的高度與直徑比較??;爐底較平并能快速拆卸和更換;用風(fēng)嘴、分配器系統和爐身上的供氧系統代替氧氣頂吹轉爐的氧槍系統。由于吹煉平穩、噴濺少、煙塵量少、渣中氧化鐵含量低,因此氧氣底吹轉爐的金屬收得率比氧氣頂吹轉爐的高1%~2%;采用粉狀造渣料,由于顆粒細、比表面大,增大了反應界面,因此成渣快,有利于脫硫和脫磷。此法特別適用于吹煉中磷生鐵,因此在西歐用得最廣。

    28種煉鋼常用冶煉方法(圖3)

    4、連續煉鋼:   

    不分爐次地將原料(鐵水、廢鋼)從爐子一端不斷地加入,將成品(鋼水)從爐子的另一端不斷地流出的煉鋼方法。連續煉鋼工藝的設想早在19世紀就已出現。由于這種工藝具有設備小、工藝過(guò)程簡(jiǎn)單而且穩定等潛在優(yōu)越性,幾十年來(lái)許多國家都作了各種各樣方法的大量試驗,其中主要有槽式法、噴霧法和泡沫法三類(lèi),但迄今為止都尚未投入工業(yè)化生產(chǎn)。 

    5、混合煉鋼:   

    用一個(gè)爐子煉鋼、另一個(gè)電爐煉還原渣或還原渣與合金,然后在一定的高度下進(jìn)行沖混的煉鋼方法。用此法處理平爐、轉爐及電爐所煉鋼水,可提高鋼的質(zhì)量。沖混可增加渣、鋼間的接觸面積,加速化學(xué)反應以及脫氧、脫硫,并有吸附和聚合氣體及夾雜物的作用,從而提高鋼的純結度和質(zhì)量。

    28種煉鋼常用冶煉方法(圖4)

    6、復合吹煉轉爐煉鋼:

    在頂吹和底吹氧氣轉爐煉鋼法的基礎上,綜合兩者的優(yōu)點(diǎn)并克服兩者的缺點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的新煉鋼方法,即在原有頂吹轉爐底部吹入不同氣體,以改善熔池攪拌。目前,世界上大多數國家用這種煉鋼法,并發(fā)展了多種類(lèi)型的復吹轉爐煉鋼技術(shù),常見(jiàn)的如英國鋼公司開(kāi)發(fā)的以空氣+N2或Ar2作底吹氣體、以N2作冷卻氣體的熔池攪拌復吹轉爐煉鋼法——BSC——BAP法,德國克勒克納——馬克斯冶金廠(chǎng)開(kāi)發(fā)的用天然保護底槍、從底部向熔池分別噴入煤和氧的KMS法、日本川崎鋼鐵公司開(kāi)發(fā)的將占總氧量30%的氧氣混合石灰粉一道從爐底吹入熔池的K——BOP法以及新日本鋼鐵公司開(kāi)發(fā)的將占總氧量10%——20%的氧氣從底部吹入,并用丙烷或天然氣冷卻爐底噴嘴的LD——OB法等。

    7、頂吹氧氣平爐煉鋼:    

    從50年代中期開(kāi)始,在平爐生產(chǎn)中采用1~5支水冷氧槍由爐頂插入熔煉室,直接向熔池吹氧的煉鋼方法。該法改善了熔池反應的動(dòng)力學(xué)條件,使碳氧反應的熱效應由原來(lái)的吸熱變?yōu)榉艧?,并改善了熱工條件;生產(chǎn)率大幅度地得到提高。

    8、電弧爐煉鋼:

    利用電弧熱效應熔煉金屬和其他物料的一種煉鋼方法。煉鋼用三相交流電弧爐是最常見(jiàn)的直接加熱電弧爐。煉鋼過(guò)程中,由于爐內無(wú)可燃氣體,可根據工藝要求,形成氧化性或還原性氣氛和條件,故可以用于冶煉優(yōu)質(zhì)非合金鋼和合金鋼。

    28種煉鋼常用冶煉方法(圖5)

      按電爐每噸爐容量的大小,可將電弧爐分為普通功率電弧爐、高功率電弧爐和超高功率電弧爐。電弧爐煉鋼向高功率、超高功率發(fā)展的目的是為了縮短冶煉時(shí)間、降低電耗、提高生產(chǎn)率、降低成本。隨著(zhù)高功率和超高功率電爐的出現,電弧爐已成為熔化器,一切精煉工藝都在精煉裝置內進(jìn)行。近十年來(lái)直流電弧爐由于電極消耗低、電壓波動(dòng)小和噪音小而得到迅速發(fā)展,可用于冶煉優(yōu)質(zhì)鋼和鐵合金。

    9、STB法:   

    原文為Sumitomo Top and Bottom blowing process,由日本住友金屬公司開(kāi)發(fā)的頂底復吹轉爐煉鋼法。該法綜合了氧氣頂吹轉爐煉鋼法和氧氣底吹轉爐煉鋼法兩者的優(yōu)點(diǎn)。用于吹煉低碳鋼,脫磷效果好且成本下降顯著(zhù)。所用的底吹氣體為O2、CO2、N2等。在STB法基礎上又開(kāi)發(fā)了從頂部噴吹粉末的STB—P法,進(jìn)一步改善了高碳鋼的脫磷條件,并用于精煉不銹鋼。 

    10、RH法:    

    又稱(chēng)循環(huán)法真空處理。由德國Ruhrstahl/Heraeus二公司共同開(kāi)發(fā)。真空室下方裝有兩個(gè)導管,插入鋼水,抽真空后鋼水上升至一定高度,再在上升管吹入惰性氣體Ar、Ar上升帶動(dòng)鋼液進(jìn)入真空室接受真空處理,隨后經(jīng)另一導管流回鋼包。真空室上裝有加合金的加料系統。此法已成為大容量鋼包(>80t)的鋼水主要真空處理方法。 

    11、RH—OB:     

    RH吹氧法。是在真空循環(huán)脫氣(RH)法中加上吹氧操作(Oxygen Blowing)來(lái)升溫。用于精煉不銹鋼,是利用減壓下可優(yōu)先進(jìn)行脫碳反應;用于精煉普通鋼則可減輕轉爐負荷。也可采用加鋁升溫。 

    12、OBM—S法:   

    原文為Oxygen Bottom Maxhutte—Scarp,由德國Maxhutte-Klockner廠(chǎng)發(fā)明的以天然氣或丙烷作底吹氧槍冷卻介質(zhì)的氧氣底吹轉爐煉鋼法。OBM—S是在OBM氧氣底吹轉爐的爐帽上安裝側吹氧槍,底部氧槍吹煤氣、天然氣預熱廢鋼,從而達到增加廢鋼比的目的。

    13、NK—CB法:     

    原文為NKK Combined Blowing System,由日本鋼管公司于1973年建立的頂底復吹轉爐煉鋼法,即在頂吹的同時(shí),從爐底吹入少量氣體(Ar,CO2,N2),以加強鋼渣的攪拌,并控制鋼水中的CO分壓。該法采用多孔磚噴嘴,用于煉低碳鋼可降低成本;用于煉高碳鋼則有利于脫磷。該法應與鐵水預處理工藝結合起來(lái)。

    14、MVOD:     

    在VAD法的設備上增設水冷氧槍,使之在真空下可吹氧脫碳的方法,由于真空下脫碳為放熱反應,可省去VAD法的真空加熱措施。操作過(guò)程與VOD法相同。

    15、LF法:     

    原文為L(cháng)adle Furnace,是1971年日本特殊鋼公司(大同鋼特殊鋼公司)開(kāi)發(fā)的鋼包爐精煉法。其設備和工藝由氬氣攪拌、埋弧加熱和合金加料系統組合而成。這種工藝的優(yōu)點(diǎn)是:能精確地控制鋼水化學(xué)成分和溫度;降低夾雜物含量;合金元素收得率高。LF爐已成為煉鋼爐與連鑄機之間不可缺少的一種爐外精煉設備。 

    16、LD煉鋼法:     

    1952年奧鋼聯(lián)林茨(Linz)廠(chǎng)與奧地利阿爾卑斯礦冶公司多納維茨(Donawitz)廠(chǎng)最早在工業(yè)上開(kāi)發(fā)成功的氧氣頂吹轉爐煉鋼法,并以該兩廠(chǎng)的第一個(gè)字母而命名。該法問(wèn)世后在全世界范圍迅速得到推廣。美國稱(chēng)此法為BOF或BOP法,即Basic Oxygen Furnace 或Process 的簡(jiǎn)稱(chēng)。詳見(jiàn)氧氣頂吹, 轉爐。

    17、LD—OTB法:   

    原文為L(cháng)D—Oxgyen Top an Bottom Process,由日本神戶(hù)制鋼公司加古川廠(chǎng)開(kāi)發(fā)的頂底復合吹煉轉爐煉鋼工藝。其特點(diǎn)是使用了專(zhuān)門(mén)的底吹單環(huán)縫形噴嘴(SA噴嘴),因而底吹氣體能控制在很寬的范圍內。底部吹入惰性氣體。 

    18、LD—HC法:   

    原文為L(cháng)D—Hainaut Saubre CRM,系比利時(shí)開(kāi)發(fā)的用于吹煉高磷鐵水的頂底復合吹煉轉爐煉鋼法,即LD+底吹氧,用碳氫化合物保護噴嘴。

    19、LD-AC法:     

    原文為L(cháng)D - Arbed - Centre National,法國鋼鐵研究所開(kāi)發(fā)的頂吹氧氣噴石灰粉煉鋼法,用于吹煉高磷鐵水。

    20、KS法:   

    原文Klockner Steelmaking,系采用100%固體料操作的底部噴煤粉氧氣轉爐煉鋼工藝。底吹氧比率為60%~100%。

    21、K—ES法:    

    將底吹氣體技術(shù)、二次燃燒技術(shù)和噴煤粉技術(shù)結合起來(lái)的電弧爐煉鋼法,它是由日本東京煉鋼公司和德國Kiokner公司共同開(kāi)發(fā)的技術(shù),可以以煤代電。

    22、FINKL—VAD法:     

    電弧加熱鋼包脫氣法或稱(chēng)真空電弧脫氣法。其特點(diǎn)是在真空室的蓋上增設有電弧加熱裝置,并在真空下用氬氣攪拌。該法的脫氣效果穩定,而且能脫硫、脫碳和加入大量合金。設備主要由真空室、電弧加熱系統、合金加料裝置、抽真空系統及液壓系統組成。 

    23、DH法:     

    德國Dortmund Horder聯(lián)合冶金公司開(kāi)發(fā)的一種真空處理裝置。內襯耐火材料的真空室,下部裝上有耐火襯的導管插入鋼包,真空室或鋼包周期性地放下與提升,使一部分鋼水進(jìn)入真空室,處理后返回鋼包。上部有加合金料裝置和真空加熱保溫裝置。目前已不再建造這種設備。 

    24、CLU法:    

    一種不銹鋼的精煉方法。其原理與AOD法相同,物點(diǎn)是采用水蒸氣代替氬氣。該方法是法國Creusot-Loire公司和瑞典Uddeholm公司共同研制成功的,并于1973年正式投入生產(chǎn)。水蒸氣與鋼液接觸后分解為H2和O2;H2使CO分壓降低。同時(shí),該分解反應為吸熱反應,因而可抑制鋼液溫度上升。但鉻的氧化燒損比AOD法的嚴重。

    25、CAS法:    

    原文為Composition adjustment by sealed argonbubbling,是在氬氣密封下進(jìn)行合金成分微調的爐外精煉方法。該法由鋼包底部吹氬,將渣排開(kāi)后,下降浸漬罩,繼續吹氬,然后加合金微調成分。其優(yōu)點(diǎn)是可精確控制成分,且合金收得率高。

    26、CAS—OB法:   

    原文為Compositon adjustment by sealed argon bubbling with oxygen blowing,是在CAS設備上增設吹氧槍的爐外精煉方法。降可微調合金成分外,它還可加鋁并吹氧升溫(化學(xué)熱法),升溫速度為5~13℃/分。這種方法可使鋼水溫度精確地控制在?3℃,從而有利于配合連鑄生產(chǎn)。

    27、ASEA-SKF法:     

    瑞典開(kāi)發(fā)的一種鋼包精煉法。它采用低頻電磁攪拌,在常壓下進(jìn)行電弧加熱,在鋼包中造渣精煉,在另一工位真空除氣,并設有氧槍,可在減壓下吹氧脫碳。為了提高精煉效果,它還可在鋼包底部通過(guò)多孔磚吹氬攪拌,并能加入合金調整鋼液成分。

    28、AOD法:

    氬氧脫碳法和簡(jiǎn)稱(chēng),原文為Argon-Oxygen Decarburisation,是冶煉低碳不銹鋼的主要精煉法。1964年由美國碳化物公司研制成功,1968年用于實(shí)際生產(chǎn)。其冶金原理是用Ar稀釋CO,使其分壓降低,達到真空的效果,從而使碳脫到很低的水平。AOD爐體和傳動(dòng)裝置與轉爐相類(lèi)似,風(fēng)眼安放在接近爐底的側壁上,向爐內吹入的是Ar+O2混合氣體,原料為初煉爐熔化的鋼水。吹煉過(guò)程分為氧化期、還原期、精煉期。它已成為不銹鋼的主要生產(chǎn)工藝。

    28種煉鋼常用冶煉方法(圖6)

    來(lái)源:仁成精密鋼管廠(chǎng)

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