常見的鍊鋼方式有哪幾種,鍊鋼爐有哪幾種形式 每一種方法的原理和優缺點是什麼

2022-10-26 10:05:21 字數 4739 閱讀 8715

1樓:中國數字科技館

鍊鋼的方法,一般可分為轉爐鍊鋼、平爐鍊鋼和電爐鍊鋼三種方法。

1. 轉爐鍊鋼

轉爐的外形就像個梨,內壁有耐火磚,爐側有許多小孔(風口),壓縮空氣從這些小孔裡吹爐內,其主要原料為:生鐵,礦石或加工處理後的廢鋼等,向內注入1300攝氏度的液態生鐵,並加入一定量的生石灰;在氧氣吹入熔融的生鐵後,其中的雜質碳、矽、錳等迅速氧化並放出大量的熱量 (含1%的矽可使生鐵的溫度升高200攝氏度),可使爐內達到足夠高的溫度。因此轉爐鍊鋼不需要另外使用燃料。

鐵、矽、錳氧化生成爐渣,磷也隨後發生氧化並進一步生成磷酸亞鐵。磷酸亞鐵再跟生石灰反應生成穩定的磷酸鈣和硫化鈣,一起成為爐渣。 此時表明鋼已煉成。

2. 平爐鍊鋼法

原料為:廢鐵,廢鋼,鐵礦石、石灰石。反應所需的熱量是高爐煤氣或發生爐煤氣、重油所提供。

開始冶煉時,燃料遇到匯入的熱空氣在燃料面上燃燒,溫度高達1800攝氏度。使爐料迅速熔化 (鐵的熔點是1535攝氏度,鋼略低)。熔化的部分生鐵生成氧化亞鐵與生鐵裡的雜質矽、錳氧化生成爐渣。

石灰石與磷、硫等雜質就生成磷酸鈣和硫化鈣成為爐渣。其次碳也反應生成一氧化碳。冶煉過程完畢。

3. 電爐鍊鋼法

以電為能源的鍊鋼過程。

此類鍊鋼爐種類有電弧爐、感應電爐、電渣爐、電子束爐、自耗電弧爐等。通常說的電爐鋼是用鹼性電弧爐生產的鋼。

電爐鋼多用來生產優質碳素結構鋼、工具鋼和合金鋼。這類鋼質量優良、效能均勻。在相同含碳量時,電爐鋼的強度和塑性優於平爐鋼。

2樓:炎仌王

1、轉爐鍊鋼

一種不需外加熱源、主要以液態生鐵為原料的鍊鋼方法。其主要特點是靠轉爐內液態生鐵的物理熱和生鐵內各組分,如碳、錳、矽、磷等與送入爐內的氧氣進行化學反應所產生的熱量作冶煉熱源來鍊鋼。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。

轉爐按爐襯耐火材料性質分為鹼性(用鎂砂或白雲為內襯)和酸性(用矽質材料為內襯);按氣體吹入爐內的部分分為底吹頂吹和側吹;按所採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,須用優質生鐵,因而應用範圍受到限制。鹼性轉爐適於用高磷生鐵鍊鋼,曾在西歐獲得較大發展。

空氣吹煉的轉爐鋼,因其含氮量高,且所用的原料有侷限性,又不能多配廢鋼,未在世界範圍內得到推廣。2023年氧氣頂吹轉爐問世,現已成為世界上的主要鍊鋼方法。在氧氣頂吹轉爐鍊鋼法的基礎上,為吹煉高磷生鐵,又出現了噴吹石灰粉的氧氣頂吹轉爐鍊鋼法。

隨氧氣底吹的風嘴技術的發展成功,2023年德國和法國分別建成氧氣底吹轉爐。2023年美國引進此項技術後又發展了底吹氧氣噴石灰粉轉爐,用於吹煉含磷生鐵。2023年法國和盧森堡又開發成功頂底複合吹煉的轉爐鍊鋼法。

2、氧氣頂吹轉爐鍊鋼

用純氧從轉爐頂部吹煉鐵水成鋼的轉爐鍊鋼方法,或稱ld法;在美國通常稱bof法,也稱bop法。它是現代鍊鋼的主要方法。爐子是一個直立的坩堝狀容器,用直立的水冷氧槍從頂部插入爐內供氧。

爐身可傾動。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),氧化去除鐵水中的矽、錳、碳和磷等元素,並通過造渣進行脫磷和脫硫。各種元素氧化所產生的熱量,加熱了熔池的液態金屬,使鋼水達到現定的化學成分和溫度。它主要用於冶煉非合金鋼和低合金鋼;但通過精煉手段,也可用於冶煉不鏽鋼等合金鋼。

3、氧氣底吹轉爐鍊鋼

通過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鍊鋼方法。其特點是;爐子的高度與直徑比較小;爐底較平並能快速拆卸和更換;用風嘴、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。由於吹煉平穩、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%;採用粉狀造渣料,由於顆粒細、比表面大,增大了反應介面,因此成渣快,有利於脫硫和脫磷。

此法特別適用於吹煉中磷生鐵,因此在西歐用得最廣。

4、連續鍊鋼

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鍊鋼方法。連續鍊鋼工藝的設想早在19世紀就已出現。由於這種工藝具有裝置小、工藝過程簡單而且穩定等潛在優越性,幾十年來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,但迄今為止都尚未投入工業化生產。

5、混合鍊鋼

用一個爐子鍊鋼、另一個電爐煉還原渣或還原渣與合金,然後在一定的高度下進行衝混的鍊鋼方法。用此法處理平爐、轉爐及電爐所鍊鋼水,可提高鋼的質量。衝混可增加渣、鋼間的接觸面積,加速化學反應以及脫氧、脫硫,並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量。

6、複合吹煉轉爐鍊鋼

在頂吹和底吹氧氣轉爐鍊鋼法的基礎上,綜合兩者的優點並克服兩者的缺點而發展起來的新鍊鋼方法,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鍊鋼法,並發展了多種型別的復吹轉爐鍊鋼技術,常見的英國鋼公司開發的以空氣+n2或ar2作底吹氣體、以n2作冷卻氣體的熔池攪拌復吹轉爐鍊鋼法——bsc——bap法,德國克勒克納——馬克斯冶金廠開發的用天然保護底槍、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發的將佔總氧量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發的將佔總氧量10%——20%的氧氣從底部吹入,並用丙烷或天然氣冷卻爐底噴嘴的ld——ob法等。

鍊鋼爐有哪幾種形式.每一種方法的原理和優缺點是什麼

3樓:假的司馬

一、常用冶煉方法

1、轉爐鍊鋼

一種不需外加熱源、主要以液態生鐵為原料的鍊鋼方法。其主要特點是靠轉爐內液態生鐵的物理熱和生鐵內各組分,如碳、錳、矽、磷等與送入爐內的氧氣進行化學反應所產生的熱量作冶煉熱源來鍊鋼。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。

轉爐按爐襯耐火材料性質分為鹼性(用鎂砂或白雲為內襯)和酸性(用矽質材料為內襯);按氣體吹入爐內的部分分為底吹頂吹和側吹;按所採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,須用優質生鐵,因而應用範圍受到限制。鹼性轉爐適於用高磷生鐵鍊鋼,曾在西歐獲得較大發展。

空氣吹煉的轉爐鋼,因其含氮量高,且所用的原料有侷限性,又不能多配廢鋼,未在世界範圍內得到推廣。2023年氧氣頂吹轉爐問世,現已成為世界上的主要鍊鋼方法。在氧氣頂吹轉爐鍊鋼法的基礎上,為吹煉高磷生鐵,又出現了噴吹石灰粉的氧氣頂吹轉爐鍊鋼法。

隨氧氣底吹的風嘴技術的發展成功,2023年德國和法國分別建成氧氣底吹轉爐。2023年美國引進此項技術後又發展了底吹氧氣噴石灰粉轉爐,用於吹煉含磷生鐵。2023年法國和盧森堡又開發成功頂底複合吹煉的轉爐鍊鋼法。

2、氧氣頂吹轉爐鍊鋼

用純氧從轉爐頂部吹煉鐵水成鋼的轉爐鍊鋼方法,或稱ld法;在美國通常稱bof法,也稱bop法。它是現代鍊鋼的主要方法。爐子是一個直立的坩堝狀容器,用直立的水冷氧槍從頂部插入爐內供氧。

爐身可傾動。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),氧化去除鐵水中的矽、錳、碳和磷等元素,並通過造渣進行脫磷和脫硫。各種元素氧化所產生的熱量,加熱了熔池的液態金屬,使鋼水達到現定的化學成分和溫度。它主要用於冶煉非合金鋼和低合金鋼;但通過精煉手段,也可用於冶煉不鏽鋼等合金鋼。

3、氧氣底吹轉爐鍊鋼

通過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鍊鋼方法。其特點是;爐子的高度與直徑比較小;爐底較平並能快速拆卸和更換;用風嘴、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。由於吹煉平穩、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%;採用粉狀造渣料,由於顆粒細、比表面大,增大了反應介面,因此成渣快,有利於脫硫和脫磷。

此法特別適用於吹煉中磷生鐵,因此在西歐用得最廣。

4、連續鍊鋼

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鍊鋼方法。連續鍊鋼工藝的設想早在19世紀就已出現。由於這種工藝具有裝置小、工藝過程簡單而且穩定等潛在優越性,幾十年來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,但迄今為止都尚未投入工業化生產。

5、混合鍊鋼

用一個爐子鍊鋼、另一個電爐煉還原渣或還原渣與合金,然後在一定的高度下進行衝混的鍊鋼方法。用此法處理平爐、轉爐及電爐所鍊鋼水,可提高鋼的質量。衝混可增加渣、鋼間的接觸面積,加速化學反應以及脫氧、脫硫,並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量。

6、複合吹煉轉爐鍊鋼

在頂吹和底吹氧氣轉爐鍊鋼法的基礎上,綜合兩者的優點並克服兩者的缺點而發展起來的新鍊鋼方法,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鍊鋼法,並發展了多種型別的復吹轉爐鍊鋼技術,常見的英國鋼公司開發的以空氣+n2或ar2作底吹氣體、以n2作冷卻氣體的熔池攪拌復吹轉爐鍊鋼法——bsc——bap法,德國克勒克納——馬克斯冶金廠開發的用天然保護底槍、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發的將佔總氧量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發的將佔總氧量10%——20%的氧氣從底部吹入,並用丙烷或天然氣冷卻爐底噴嘴的ld——ob法等。

二、特殊冶金法

包括電渣重熔、真空冶金、等離子冶金、電子束熔鍊、區域熔鍊等多種鍊鋼方法的總稱。某些高新技術或特殊用途要求特高純度的鋼,若用普通鍊鋼方法加爐外精煉達不到要求時,則可採用特殊冶金方法煉製。

1、電渣重熔

將冶煉好的鋼鑄造或鍛壓成為電極,通過熔渣電阻熱進行二次重熔的精煉工藝,也稱esr。它的熱源來自熔渣電阻熱,重熔時自耗電極浸入熔渣中,電流通過電離後的熔渣,使熔渣升溫達到比被熔自耗電極熔點高得多的溫度。插入熔渣中的自耗電極端頭熔化後形成熔滴,並靠自重穿越渣池,得到渣洗精煉而後在減少空氣汙染的情況下進入金屬熔池。

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