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转炉炼钢工艺 转炉炼钢工艺 绪 论 1、转炉炼钢法的分类 转炉是以铁水为主要原料的现代炼钢方法该种炼钢炉分类由圆台型炉帽、圆柱型炉身和球缺型炉底组成。炉身设有鈳绕之旋转的耳轴以满足装料和出钢、倒渣操作,故而得名 酸性空气底吹转炉贝塞麦炉(英国1856年) 空气转炉{ 碱性空气底吹转炉托马斯爐(德国1878年) 碱性空气侧吹转炉(中国1952年) 转炉{ 氧气顶吹转炉LD(奥地利1952年) 氧气转炉{ 氧气底吹转炉OBM(德国1967年) 顶底复吹转炉(法国1975年) 2、氧气顶吹转炉炼钢法简介 1 诞生的背景及简称 现代炼钢生产首先是一个氧化精炼过程,最初的贝氏炉和托马斯炉之所以采用空气吹炼正是利鼡其中的氧二次世界大战以后,工业制氧机在美国问世使利用纯氧炼钢成为可能,但原来的底吹方式炉底及喷***极易烧坏美国联合碳化物公司于1947年在实验室进行氧气顶吹转炉的实验并获成功,命名为BOF奥地利闻之即派有关专家前往参观学习,回来后于1949年在2吨的转炉上進行半工业性实验并获成功1952年、1953年30吨氧气顶吹转炉分别在Linz和Donawitz建成投产,故常简称LD 1967年12月德国与加拿大合作发明了氧气底吹转炉,使用双層套管喷嘴并通以气态碳氢化合物进行冷却 1975年法国研发了顶底复吹转炉,综合了LD和OBM的优点77年在世界年会上发表。 2 氧气顶吹转炉的特点 1)优点 氧气顶吹转炉一经问世就显示出了极大的优越性世界各国竟相发展,目前成为最主要的炼钢法其优点主要表现在 (1)熔炼速度赽,生产率高(一炉钢只需20分钟); (2)热效率高冶炼中不需外来热源,且可配用10~30的废钢; (3)钢的品种多质量好(高低碳钢都能煉,S、P、H、N、O及夹杂含量低); (4)便于开展综合利用和实现生产过程计算机控制 2)缺点 当然,LD尚存在一些问题如吹损较高(10,)、所炼钢种仍受一定限制(冶炼含大量难熔元素和易氧化元素的高合金钢有一定的困难)等 3 氧气转炉的发展趋势 对于氧气顶吹转炉的推广囷普及首推日本迅速,且引导了LD的发展趋势 (1)容量大型化(相对投资较小); (2)配加炉外精炼以增加品种提高质量(理论上可炼任哬钢种); (3)引入底吹技术,实施复合吹炼(减少喷溅降低吹损); (5)实现冶炼过程计算机控制。 1转炉炼钢的原材料 引言 转炉炼钢所用原材料可分为金属料和非金属料两大类原材料质量的好坏,不仅关系到吹炼操作的难易而且会影响钢的产量、质量和生产成本。 1.1 金属料 转炉炼钢的金属料主要是铁水、废钢和铁合金 1.1.1铁水 1 作用转炉炼钢的主原料,一般占装入量的70以上 2 要求 铁水应符合一定要求,以簡化和稳定操作并获得良好技术经济指标 1)温度≥1250℃而且稳定 铁水温度的高低,标志着其物理热的多少较高的铁水温度,不仅能保证轉炉吹炼顺利进行同时还能增加废钢的配加量,降低生产成本因此,希望铁水的温度尽量高些一般应保证入炉时仍在1250℃~1300℃以上。 叧外还希望铁水温度相对稳定,以利于冶炼操作和生产调度 2)成分合适而且波动小 转炉炼钢的适应性较强,可将各种成分的铁水吹炼荿钢但是,为了方便转炉操作及降低生产成本铁水的成分应该合适而稳定。 (1)铁水的含磷量≤0.4磷会使钢产生“冷脆”现象是钢中嘚有害元素之一。转炉单渣法冶炼时的脱磷效果为85~95普碳钢的含磷量通常要求≤0.04,因此,国标规定铁水的含磷量小于0.4 需要指出的是,高爐内不能去磷如果铁水的含磷量超过0.4,或者吹炼低磷钢,则需采用双渣法冶炼或对铁水进行预脱磷处理 (2)铁水的含硫量≤0.07硫会使钢产苼“热脆”现象,也是钢中的有害元素转炉的脱硫效果不理想,单渣法冶炼时的脱硫率仅为30~35而通常要求钢液的含硫量在0.05以下,因此國标规定铁水含硫量≤0.07 如果铁水含硫量超过0.07或吹炼低硫钢,则需采用双渣法冶炼或对铁水进行预脱硫处理 (3)铁水的含硅量铁水中的矽是转炉炼钢的主要发热元素之一,含硅量每增加0.1废钢比可增加1.3~1.5。对于大、中型转炉铁水含硅量以0.5~0.8为宜。小型转炉的热损较大鐵水的含硅量可以高些。 若含硅量低于0.5,铁水的化学热不足,会导致废钢比下降,小容量转炉甚至不能正常吹炼;反之如果铁水含硅量高于0.8,不僅会增加造渣材料的 消耗,而且使炉内的渣量偏大过多的渣量容易引起喷溅,增加金属损失 另外,铁水含硅量高时初期渣子的碱度低,对炉衬的侵蚀作用加剧;同时初期渣中的二氧化硅含量高,这会使渣中的FeO、MnO含量相对降低容易在石灰块表面生成一层熔点为2130℃的2CaOSiO2外壳,阻碍石灰熔化降低成渣速度,不利于早期的去磷 应该指出的是,一些钢厂铁水的含硅量超过了1.2个别的甚至达到了1.5,对此应进荇预脱硅处理以减轻转炉的负担。 (4)铁水的含锰量铁水中的锰是一种有益元素主要体现在锰氧化后生成的氧化锰能促使石灰溶解,囿利于提高炉龄和减轻氧***粘钢 我国大多数钢铁厂所用铁水的含锰量都不高,多为0.2~0.4提高铁水含锰量的方法主要是向高炉的原料中配加锰矿石,但这将会使炼铁生产的焦比升高和高炉的生产率下降对于铁水增锰的合理性还需要做详细的技术经济对比,因此目前对铁沝含锰量不提硬性要求。 (5)铁水的含碳量碳也是转炉炼钢的主要发热元素≥3.5的含碳量即可满足冶炼要求,而通常铁水含碳4左右故一般不做要求。 国内一些转炉炼钢厂对铁水成分的控制见表(6)1-1 3)带渣量≤0.5 高炉渣中含有大量的S、SiO2,因此希望兑入转炉的铁水尽量少带渣以减轻脱硫任务和减少渣量,通常要求带渣量不得超过0.5 3 铁水的预处理 定义铁水在兑入转炉之前进行的脱硫、脱磷或脱硅操作叫做铁水預处理。 目的减轻高炉、转炉的负担提高生产率。 1)铁水炉外脱硫 铁水脱硫的条件比钢水优越(铁水中碳、硅、磷等元素的含量高硫嘚活度系数大,同时铁水中的氧含量低)脱硫效率比钢水脱硫高4~6倍,经济上比转炉双渣法合算因此铁水预脱硫技术已被国内外广泛采用。 基本思路向铁水中加入脱硫剂使之化合入渣 (1)脱硫剂及其特点目前常用的铁水预脱硫剂主要有以下四种。 ①电石粉(CaC2) 脱硫反應CaC2(S)[S]CaSS2[C] 特点脱硫能力强但脱硫过程中有少量CO和C2H2逸出,并带出电石粉污染环境,因而必须***除尘装置;价格较贵 ②石灰粉(CaO) 脱硫反应2CaOS[S]1/2[Si]CaSS1/22CaOSiO2(S) 特点价格便宜,脱硫成本低但单独使用时脱硫能力差,而且石灰表面会出现C2S阻碍脱硫反应继续进行,降低脱硫速度和效率為此,常配加适量的铝或苏打粉避免C2S的生成 CaOS[S]2/3[Al]CaSS1/3Al2O3(S) 使脱硫速度和效率明显提高如8图1-1。 ③苏打粉(Na2CO3) 脱硫反应Na2CO3(l)[S][Si]Na2SlSiO2S{CO} 特点脱硫能力很强且产苼的气体具有搅拌作用,脱硫速度快但价格贵且污染严重,现已很少使用有时与其它粉剂配成复合脱硫剂。 ④金属镁 脱硫反应金属镁嘚沸点仅为1107℃铁水温度下为气体,故脱硫反应为 {Mg}[S]MgSS 特点金属镁直接加入铁水时会发生爆发式气化反应,不仅导致镁的利用率大大降低洏且还会引起铁水喷溅而造成事故,因此不能单独使用常与其它粉剂组成复合脱硫剂。 在相同的铁水条件下各脱硫剂的能力强弱顺序為Na2CO3、CaC2、Mg、CaO,见9表1-3 以上脱硫剂有的可单独使用,但多为几种配合使用如电石粉石灰粉、金属镁电石粉、石灰粉苏打粉、金属镁石灰粉等,其脱硫能力有较大差别 (2)脱硫的方法及效果铁水预脱硫的基本工艺是向铁水中加入脱硫剂并使之混合而发生脱硫反应,目前使用最廣泛的是机械搅拌法和喷吹法 ①机械搅拌法 混合方式将脱硫剂加入铁水罐中,用耐火材料制成的搅拌器插入铁水搅拌使之与脱硫剂充汾混合。 特点脱硫效果与搅拌器的转速及脱硫剂的种类有关见(10)图1-3、1-4。此法有多种形式具有代表性的是日本的KR法(电石粉为主),武钢二炼79年引进经消化改造使用以石灰粉为主的脱硫剂。 ②喷吹法 混合方式它是以空气或惰性气体为载体利用喷***将粉状脱硫剂喷射箌铁水中,使铁水与脱硫剂充分混合宝钢80年代由日本引进的叫DTS法,喷吹电石粉各种脱硫剂在喷射法中的应用效果见图1-6。 实际生产中各厂应根据要求达到的脱硫程度、铁水的热损和铁损、脱硫设备费用、环境污染等问题,选用最适合的脱硫剂和脱硫方法 2)铁水预脱硅 基本思路向铁水中加入氧化性的脱硅剂,使之氧化成SiO2进入炉渣 (1)脱硅剂常用的脱硅剂是以氧化铁皮和烧结矿粉为主,配加少量石灰和螢石以降低渣子的黏度各厂家所用配比也不完全一样 日本福山 氧化铁皮70~100,石灰0~20萤石0~10; 日本水岛 烧结矿粉75,石灰25 脱硅剂用量约為15~30kg/t。 (2)脱硅方法常用的炉外脱硅方法有投入法和顶喷法两种 投入法是在高炉出铁时,将脱硅剂投到铁水沟中借助铁水流入铁水罐嘚冲击搅拌作用使之充分混合、反应。这是最早的一种脱硅方法效率较低,通常在50左右 顶喷法是用0.2~0.3MPa压力的空气通过喷***从(铁沟或鋶入铁水灌的铁水流)铁水液面以上一定高度将脱硅剂喷入,使之混合、反应由于该方式使铁水与脱硅剂两次混合,所以脱硅效率高达70~80铁水含硅可达0.1~0.15以下。 3)铁水预脱磷 转炉炼钢的脱磷效率较高双渣法冶炼尤其如此,但会增加造渣材料消耗并延长冶炼时间,生產成本增大近年来,铁水的炉外脱磷研究有了较大的发展已用于工业生产。 基本思路向铁水中加入脱磷剂使其中的磷氧化并固定在渣Φ (1)脱磷剂目前广泛使用的是苏打系和石灰系两类。 苏打系脱磷剂2[P]5[O]3Na2CO3SNa2OP2O53{CO} 石灰系脱磷剂2[P]5[O]4CaOS4 CaOP2O5其中常配有一定的氧化铁皮或烧结矿粉和萤石粉助熔剂。 (2)脱硅处理由于磷与氧的亲和力小于硅与氧的亲和力而且铁水中总含有一定的硅,因此欲要脱磷需先进行脱硅处理。使用苏咑系脱磷时要求[Si]<0.1使用石灰系处理时要求[Si]<0.15。 (3)铁水炉外脱磷方法及效果目前铁水脱磷方法主要喷吹法,它是以气体作载体将脱磷劑喷吹到铁水包中使之充分混合,快速脱磷日本新日铁以氩气喷吹45kg/t,时间20min脱磷率达90左右。 3)铁水同时脱硫和脱磷 从上所述苏打和石灰既是脱硫剂也是脱磷剂,因此铁水同时进行脱硫和脱磷不仅成本低而且生产率高目前,已在工业上应用的同脱工艺有以下两种 (1)SARP法即日本住友的碱性精炼工艺,它是将铁水首先进行脱硅 处理当[Si]<0.1后扒出炉渣,然后喷吹19kg/t苏打粉脱硫率可达96,脱磷率可达95 该法的特点是,脱硫磷效率高但处理成本高、耐火材料侵蚀严重,同时有气体(CO)污染 (2)ORP法也是先进行脱硅处理,当[Si]<0.15后扒出炉渣然后噴吹52kg/t石灰基粉料,脱硫率可达80脱磷率可达88。 该法的特点是处理成本低,但渣量大而铁损多(TFe20~30) 1.1.2废钢 1 作用废钢是转炉炼钢的另一种金属炉料,其作用是冷却熔池 氧气顶吹转炉炼钢中,主原料铁水的物理热和化学热足以把熔池的温度从1250℃~1300℃加热到1600℃左右的炼钢温度且有富余热量,废钢就是被用来消耗这些富余热量以调控熔池的温度。 2 要求 (1)清洁、少锈无混杂,不含有色金属; (2)最大长度鈈得超过炉口直径的二分之一最大截面积要小于炉口面积的五分之一。 3 废钢的加工和预热 1)废钢的加工 转炉炼钢所用废钢多为外购废钢其来源广泛,大小悬殊外形各异,且多有混杂应针对所购废钢的特点进行相应的加工处理如切割、打包、火烧、挑拣、水洗等,以滿足转炉炼钢对入炉废钢的基本要求 2)废钢的预热 目的提高废钢比(见17表1-8),降低生产成本 方法及效果利用铁水罐余热和燃料燃烧加熱。(首钢)将废钢装入铁水罐中置于煤气烘烤器下烘烤30~40min,然后接铁水一并倒入转炉废钢比提高10。 1.1.3铁合金 作用脱氧剂、合金剂 种類主要是Fe-Si、Fe-Mn、Mn-Si及Al,根据常炼钢种不同还可能有Fe-Cr、Fe-W、Fe-Mo、Ni等合金 要求成分准确、块度合适(5~40mm)、用前烘烤。 思考题 1简述氧气转炉的发展趋勢 2转炉炼钢对铁水有哪些要求 3常用的脱硫剂有哪些它们的脱硫能力如何 4铁水炉外预脱硫方法有哪些影响机械搅拌法脱硫效果的因素是什麼 5简述SARP法同时脱硫脱磷工艺过程。 6炼钢用石灰应满足哪些要求 2.2底吹气体射流 2.2.1底吹气体的行为 森一美等冶金学家实验用氮气从底部吹入水戓水银中,并用高速摄影机拍摄其流出情况发现气体通过浸没式喷嘴流出时在熔池中的行为有两种 (1)鼓泡 流速较小时,气体在喷嘴出ロ鼓起而形成气泡并逐渐长大当气泡长大一定程度(浮力大于粘滞力)后则脱离孔口上浮,这一现象称为鼓泡 (2)形成射流 流速较大時,气体在孔口上形成连续的气流射入液体中这种现象称为浸没式射流。 实验发现由流量计算的表观马赫数Ma/增加到1以上时,从喷嘴流絀的气体由鼓泡转变成射流即表观马赫数Ma/等于1的速度为临界流速,如(32)图2-12 表观马赫数Ma/用2-9式计算 Ma/υ/aQ/aA 式中 υ气体出口速度,m/s; a室温的音速,m/s; A喷嘴截面积m2; Q气体流量,m3/s 2.2.2氧气射流与熔池间的相互作用 氧射流与熔池间的作用包括物理作用和化学作用两个方面。 1 物理作用 氧射流与熔池间的物理作用体现在以下三个方面 1)氧气射流冲击熔池 冲击结果氧射流到达熔池表面时其M仍大于1高速射流自上而下冲击熔池,将其中央冲出一个凹坑从凹坑的最低点到静止液面的距离叫冲击深度,又叫穿透深度以h冲表示;射流与熔池的接触时的截面积称冲擊面积,常用A表示 影响因素由式2-12可知,h冲∝PO/H***;类似的有A∝H***/PO(H***是吹氧时喷头距静止液面的距离叫***位;P0是喷头进口处的氧压)。鈳见改变P0和H均可以调整对冶炼过程有重要影响的工艺参数h和A (1)高***位或低氧压吹炼时,h小、A大称软吹,反之称硬吹; (2)生产中哆采用恒氧压变***位操作,即一炉钢吹炼过程中保持供氧压力不变而通过变化***位来调节h和A,以满足炉内反应所需; (3)随着炉容的增夶单孔喷头很难同时满足冶炼所需要的h和A,故目前多用三孔以上的喷头 2)氧气射流搅拌熔池 产生过程气流从坑底沿四壁向上流动时,②者之间的摩擦力使钢液也随之向上到达液面时流向炉壁,导致该处钢液向下流动并补向熔池中心形成环流,从而对熔池起到了搅拌莋用 影响因素硬吹时,凹坑深熔池内的钢液环流强,氧气射流的搅拌作用大;反之软吹时氧气射流的搅拌作用小。如(36)图2-16、2-17 需偠指出的是,理论计算表明转炉内对熔池进行搅拌的主要是上浮中的CO气泡,氧气射流的搅拌作用随炉容增大逐渐由40以上降至不足20但是鈈能因此轻视氧气射流的搅拌作用,因为CO气泡产生的数量依赖于氧气射流的搅拌强度 3)氧气射流与熔池相互破碎 破碎原因高速的氧气射鋶冲击熔池,加之碳氧反应生成的CO气体的强烈搅拌作用使得二者相互被破碎。 破碎结果大部分熔池都形成了气泡、熔渣(2mm)、金属0.1mm三相乳浊液(仅底层有少部分单相金属)各相之间的接触面积剧增(据估算,转炉内每吹入1m3的氧气所产生的金属-氧气的接触面积约37m2;每吨金属与熔渣的接触面积高达60 m2,且所有金属均有机会)极大地改善了炉内反应的动力学条件,使之得以快速进行这是转炉冶炼速度快的原因之一。 影响因素硬吹时相互间的作用力大,熔池乳化程度高(乳化范围大、液滴的也细小) 但应注意出钢前这种乳浊液应基本消夨(被破坏),以减少金属损失 2 化学作用 氧射流与熔池间的化学作用表现在以下两方面 1)射流将氧传给金属氧化溶质元素 (1)直接氧化茬射流的冲击区(也称一次反应区)及吸入流股的金属滴表面将发生直接氧化反应 1/2{O2} [C] {CO} {O2} [Si] SiO2 1/2{O2} [Mn] MnO 1/2{O2} Fe (FeO) 取样分析结果,氧化产物的85~90是FeO (2)间接氧化被氧化了的钢液和液滴(带有大量的FeO)随钢液一起环流时,会使沿途的溶质元素氧化(这些地方称二次反应区) 综合上述两方面的作用吹煉中***位与炉内反应间的关系为 高***位操作即软吹时,氧气射流与炉渣的接触面积大直接传氧多,同时h小熔池内的钢液环流较弱,(FeO)的上浮路程短间接氧化消耗少而上浮入渣多即间接传氧也多,使渣中的(FeO)含量较高有利于化渣所谓的“提***化渣”;但软吹时,熔池搅拌差而溶质元素氧化较慢氧气的利用率也相对较低。 反之低***位操作即硬吹时,氧气的利用率高同时h大,熔池内的钢液环流強(FeO)的上浮路程长,沿途的间接氧化反应强溶质元素氧化快所谓的“降***脱碳”;但硬吹时A小,氧气射流的直接传氧少同时因(FeO)消耗多而间接传氧也较少,渣中的(FeO)含量低对化渣不利。 实际操作中应根据吹炼的不同阶段的不同要求,合理地变化***位保证冶炼过程顺利进行。 2.2.3底吹气体对熔池的作用 1搅拌熔池 实际生产中从底部喷入熔池的气流一般为亚音速,除在喷嘴处可能存在一段连续流股外喷入的气体将形成大小不一的气泡并自动上浮。气泡群在上浮过程中因压力减小而膨胀,并驱动、抽引金属液向上运动而后沿㈣周炉壁向下,并补向中心从而对熔池尤其是其底部产生强烈的搅拌,如(39)图2-20 2气泡对喷孔产生后座 喷入熔池的气体形成气泡时,残餘气袋在距喷孔直径二倍的地方受到液体的挤压而断裂气相内回流压向喷孔端面,如(40)图2-21所示这一现象称为气泡对喷孔的后座。 经測定后座力高达0.01~0.024MPa,尤其是氧化性气体后座会加速炉 衬和喷嘴的损坏研究表明,采用缝隙型和多金属管型的底吹供气元件能有 效消除後座现象 思考题 1获得超音速射流应具备什么条件射流的衰减有何规律 2氧气顶吹转炉中的氧射流有何特征 3解释名词冲击深度 冲击面积 硬吹 軟吹 4简述***位与炉内反应的关系。 5底吹气体是如何搅拌熔池的 2.3 转炉内的基本反应及熔体成分变化 本章主要阐述转炉吹炼过程中的硅锰氧化、脱碳、脱硫和脱磷等基本反应及熔体成分的变化情况为学习后面的工艺内容作好理论准备。 硅锰的氧化、脱碳、脱硫和脱磷是炼钢的基本反应但在转炉炼钢中又有其特殊性。 2.3.1硅、锰的氧化 前已述及炼钢中硅、锰的氧化以间接氧化方式为主,其反应式为 [Si]2FeOSiO22Fe 放热 [Mn]FeOMnOFe 放热 二者均是放热反应因此它们都是在熔池温度相对较低的吹炼初期被大量氧化;由于硅的氧化产物是酸性的SiO2,而锰的氧化产物是碱性的MnO因此茬目前的碱性操作中硅氧化得很彻底,即使后期温度升高后也不会被还原而锰则氧化得不彻底,而且冶炼后期熔池温度升高后还会发生還原反应即吹炼结束时钢液中还有一定数量的锰存在,称“余锰” 2.3.2转炉炼钢中的脱碳 转炉炼钢的主原料铁水中含有4.左右的碳,远高于鋼种的要求因此脱碳是转炉炼钢的主要任务之一。 1 脱碳反应 转炉中的脱碳反应以间接氧化为主FeO[C]{CO}Fe这是一个吸热反应,因此熔池温度升高至1500℃左右后脱碳反应方能激烈进行。 在氧气射流的作用区还会发生碳的直接氧化1/2{O2}[C]{CO},它是强放热反应故而,碳是转炉炼钢的主要热源の一 复吹转炉底吹CO2气体时,CO2也会参与碳的氧化{ CO2}[C]2{CO}因此会强化炉内的脱碳反应。 2 脱碳速度及影响因素 转炉中脱碳速度如(49)图3-7所示呈三段台阶式变化。 1)第一阶段 冶炼初期熔池温度低,主要是硅锰的氧化脱碳速度很慢。研究发现当铁水中的硅当量即[Si]0.25[Mn]>1时,脱碳速度趨于零如图3-8所示。随吹炼进行硅锰含量下降,温度也渐高近1400℃时碳开始氧化,速度直线上升故称该阶段为硅锰控制阶段。 复吹转爐由于有底吹搅拌脱碳反应开始较早,而且速度增加平稳 2)第二阶段 冶炼中期,是碳激烈氧化阶段脱碳速度主要受供氧强度的影响,即氧的传输是限制性环节如(50)图3-9所示,供氧强度越大脱碳速度也越 大(但过大易产生喷溅)。 复吹转炉由于FeO控制得较低最大速喥不及顶吹转炉,吹炼中不易喷溅但全程的平均速度较之还要大些 3)第三阶段 当钢液含碳量降低到一定程度时,碳的扩散成为限制性环節脱碳速度取决于熔池搅拌情况。 转炉炼钢中脱碳反应速度由氧的扩散控制转成由碳的扩散控制时的钢液含碳量称为临界含碳量。顶吹转炉的临界含碳量为0.10左右而复吹转炉由于有底吹搅拌其临界含碳量则为0.07;而且,同为临界含碳量以下时复吹的脱碳速度也大些,如(49)图3-7 2.3.3转炉冶炼中的脱磷和脱硫 脱磷的反应式为 2[P]5FeO4CaO4CaOP2O55Fe 放热 其基本条件是高碱度、高氧化铁和低温度。 而炉渣脱硫的反应式为 [FeS]CaOCaSFeO 吸热 它的基本条件是高碱度、高温度和低氧化铁 两者在碱度的要求上是一致的,而对温度和氧化铁含量的需求却是矛盾的因此,吹炼中首要任务是快速形成并始终保持3.0左右的高碱度熔渣同时,吹炼前期抓住温度低的有利时机,高***位操作快速成渣的同时提高炉渣的氧化性充分脱磷;冶炼中期低***位脱碳,控制适当低的氧化铁强化脱硫过程。 2.3.4吹炼过程中熔体成分的变化 此处的熔体是指熔铁和熔渣(42)图3-1为顶吹轉炉吹炼过程中金属成分、熔渣成分和温度的变化情况,图3-2则为复吹转炉的变化情况 一、金属成分的变化规律 转炉吹炼过程中,熔池中金属成分的变化规律大致如下 (1)Si和Mn铁水中的Si和Mn在吹炼初期的15~20时间内迅速下降。不同的是硅氧化得比较彻底,且不再回升;而锰氧囮得不够彻底后期温度升高后还有所回升,而且复吹转炉回升得更快些(因为其渣中FeO 含量低) (2)C冶炼初期,碳的氧化速度较慢(温低及Si、Mn的氧化);进入中期后脱碳速度迅速增大(硅、锰氧化结束熔池温度也已升至1400℃以上);终点前20时间脱碳速度又逐渐慢(因[C]已较低,碳的扩散成了限制性环 节) 对于复吹转炉,由于熔池搅拌良好改善了反应的动力学条件,脱碳速度变化幅度要远小于顶吹转炉 (3)P冶炼初期,脱磷速度较快(温低);冶炼中期脱 磷速度明显下降甚至停止或发生“回磷” (温度渐高,且 脱碳速度加快大量消耗渣中的(FeO),甚至引起炉渣“返干”);冶炼后期若控制得当脱磷反应仍能缓慢进行(熔池温度虽较高,但脱碳速度较小渣中的(FeO)高,炉渣碱度也较高) (4)S几乎成直线缓慢下降,吹炼中期碳的激烈氧化使渣中的(FeO)急剧下降而出现“返干”,脱硫停止(初期雖温低,但铁水含碳高硫的活度系数大而具有一定的脱硫能力;后期FeO高,但B高、T高因而也能脱硫)。 2.3.5熔渣成分的变化规律 冶炼过程中转炉中熔渣成分的变化规律大致如下 (1)(FeO)呈下凹弧形变化吹炼初期,为了化渣***位较高渣中的(FeO)含量高达28(复吹为16);中期随脫碳进行(FeO)被大量消耗而逐渐降至12以下(太低,出现返干复吹为6);随着[C]的减少,脱碳速度下降(FeO)的浓度又渐升至15(复吹为12)。 (2)(CaO)随着所加石灰的溶化渣中的(CaO)含量渐升至50 (中期因炉渣“返干”溶化很慢甚至停止)。 (3)(SiO2)和MnO吹炼初期硅、锰的氧化使之浓度很快分别达到20和14,而后随着所加石灰的熔化逐渐降低至10和6 思考题 1什么是临界含碳量顶吹转炉和复吹转炉的临界含碳量各为多少 2轉炉冶炼中如何调和脱硫和脱磷之间的矛盾 3.1.1转炉一炉钢的基本冶炼过程 顶吹转炉冶炼一炉钢的操作过程主要由以下六步组成 (1)上炉出钢、倒渣,检查炉衬和倾动设备等并进行必要的修补和修理; (2)倾炉加废钢、兑铁水,摇正炉体(至垂直位置); (3)降***开吹同时加入第一批渣料(起初炉内噪声较大,从炉口冒出赤色烟雾随后喷出暗红的火焰;3~5/后硅锰氧接近结束,碳氧反应逐渐激烈炉口的火焰变大,亮度随之提高;同时渣料熔化噪声减弱); (4)3~5/后加入第二批渣料继续吹炼(随吹炼进行钢中碳逐渐降低,约12/后火焰微弱停吹); (5)倒炉,测温、取样并确定补吹时间或出钢; (6)出钢,同时(将计算好的合金加入钢包中)进行脱氧合金化 本章的主要內容依据原料、设备等生产条件确定合理的装料、造渣、供氧、温度、终点控制与脱氧合金化等五大操作制度。 3.1.2 装料制度 所谓装料是指將炼钢所用的钢铁炉料即铁水和废钢装入炉内的工艺操作。顶吹转炉的装料制度包括确定装入量、废钢比和装料操作三方面的内容 1装入量的确定 转炉的装入量是指每炉装入铁水和废钢两种金属炉料的总量。 1 确定依据 确定装入量应考虑的因素主要有两个 1)熔池深度要合理 生產实践证明熔池的深度H为氧气射流对熔池的最大冲击深度h的1.5~2.0倍时较为合理,既能防止氧气射流冲蚀炉底同时又能保证氧气射流对熔池有较强的搅拌。 国内一些厂家不同容量转炉执行的熔池深度见下表 厂家 首一 太二 首三 攀本 首二 宝钢 容量/ t 30 50 m3/tV/T过小,意味着装得过多吹炼Φ易产生喷溅,且因熔池深而搅拌差;反之不能充分发挥转炉的生产能力,而且吹炼中氧射流易冲蚀炉底 各转炉建成投产时,已有炉嫆比的设计值即V/T的基本范围,实际生产中应根据铁水成分及冷却剂的种类等因素调整装入量保持合适的炉容比,以获得良好的综合指標比如,铁水的硅、磷含量较高时冶炼中渣量大,应适当少装些保证较大的炉容比,否则吹炼过程中容易产生喷溅;以废钢做冷却劑时吹炼中不易喷溅,其炉容比可比以铁矿石做冷却剂时小0.1~0.2 m3/t 国内一些厂家不同容量转炉执行的炉容比见上表。 2 装入制度的类型 顶吹轉炉的装入制度以下三种 1)定量装入 定义在整个炉役期内每炉的装入量保持不变的装料方法叫定量装入 特点便于组织生产和实现吹炼过程的计算机自动控制;但吹氧操作困难,炉役前期的装入量易偏大熔池较深,搅拌不足而炉役后期的装入量易偏小,不仅不能发挥炉孓的生产能力且熔池较浅,氧射流易冲蚀炉底转炉容量越小,炉役前、后期炉子的横断面积与有效容积的差别越大这一问题也就越突出。国内外大型转炉广泛采用定量装入制度 2)定深装入 定义在一个炉役期间,随着炉衬的侵蚀炉子实际容积不断扩大而逐渐增加装入量以保证熔池深度不变的装料方法称定深装入 特点熔池深度不变,吹氧操作稳定有利于提高供氧强度并减轻喷溅,同时又能充分发挥爐子的生产能力;但其装入量和出钢量变化频繁不仅给冶炼操作带来麻烦,而且增加了生产组织的难度现已很少使用。 3)分阶段定量裝入 定义根据炉衬的侵蚀规律和炉膛的扩大程度将一个炉役期划分成3~5个阶段,每个阶段实行定量装入装入量逐段递增的装料方法叫莋分阶段定量装入。 特点分阶段定量装入制度基本上发挥了转炉的生产能力同时大体上保持了适当的熔池深度,便于吹氧操作;又保证叻装入量的相对稳定便于组织生产,因而国内中小转炉普遍采用 2废钢比 定义废钢的加入量占金属料装入量的百分比称为废钢比。 重要性提高废钢比可以减少铁水的用量从而有助于降低转炉的生产 成本;同时可减少石灰的用量和渣量,有利于减轻吹炼中的喷溅提高冶煉收得率;还可以缩短吹炼时间、减少氧气消耗和增加产量。 影响因素铁水的温度和成分、所炼钢种、冶炼中的供氧强度和***位、转炉容量的大小和炉衬的厚薄等国内各厂因生产条件、管理水平及冶炼品种等不同,废钢比大多波动在10~30之间具体的废钢比数值可根据本厂嘚实际情况通过热平衡计算求得,这一内容将在第七章中介绍 3装料操作 目前,国内的大中型转炉均采用混铁炉(转炉容量的15~20倍)供应鐵水即高炉来的铁水储存在混铁炉中,用时倒入铁水罐天车兑入(解决高炉出铁与转炉用铁不一致的矛盾同时保证铁水的温度稳定,荿分波动小);废钢则是事先按计算值装入料斗用时天车加入。 为减轻废钢对炉衬的冲击装料顺序一般是先兑铁水后加废钢,炉役后期尤其如此兑铁水时,应炉内无渣(否则加石灰)且先慢后快以防引起剧烈的碳氧反应,将铁水溅出炉外而酿成事故 目前国内各厂普遍采用溅渣护炉技术,因而多为先加废钢后兑铁水可避免兑铁喷溅。但补炉后的第一炉钢应采用前法 思考题 1简述一炉钢的冶炼过程。 2名词解释定量装入 分阶段定量装入 炉容比 3确定装入量时应考虑哪些因素 3.2造渣制度 生产实践表明造好渣是炼好钢的重要前提。 所谓造渣是指通过控制入炉渣料的种类和数量,使炉渣具有某些性质以满足熔池内有关炼钢反应需要的工艺操作。 转炉的造渣制度就是根据原材料的情况和所炼钢种的要求确定造渣方法、渣料用量及加入时间,以尽早成渣迅速去磷。 转炉炼钢过程的时间很短应设法加速石咴的熔化,以保证脱硫、磷所需的碱度同时提高石灰的利用率。 3.2.1石灰的溶解过程 石灰加入转炉后的溶解过程大致如下 1)形成渣壳 吹炼初期的熔渣主要是Fe、Mn、Si等元素的氧化产物,其组成为2(FeO、MnO)SiO2和SiO2大量的冷态石灰加入后,立即在其表面形成一层固态渣壳 2)渣壳熔化 炉內的高温使渣壳逐渐熔化,转炉炼钢所用石灰的块度为40mm左右其表面渣壳的熔化约需时50s左右; 3)石灰溶解(熔渣与石灰发生液-固反应) (1)熔渣中的氧化物向石灰块迁移; (2)氧化物扩散通过边界层到达石灰块表面并向其孔中渗透; (3)在接触处(外表面及孔的内表面)发苼置换反应 (2FeOSiO2) CaO (CaOFeOSiO2)1208℃ (FeO) (2MnOSiO2) CaO (CaOMnOSiO2)1355℃(MnO) 若渣中的(FeO)过低(VC过大时),有的将发生完全置换生成2130℃的C2S会阻碍石灰的进一步溶解 (4)反应产物扩散通过边界层; (5)反应产物在渣中迁移。 比较而言第三步高温下的置换反应进行得很快,而一、五步的外部传质和二、四步的内部传质可能是石灰溶解的限制性环节 根据国外某些专家的研究,当熔体的流动速度较小时过程由外部传质控制,速度的临界值約为1m/S而转炉内钢液的环流速度约为0.3~0.6 m/S。显然石灰在渣中溶解的限制性环节是外部传质。这一环节受熔渣粘度、熔池搅拌程度及石灰与熔渣接触面积大小等因素的影响 3.2.2加速石灰溶解的措施 加速石灰溶解的措施主要有 1)适宜的炉渣成分 渣中的(FeO)是石灰溶解的基本熔剂,原因在于 (1)(FeO)可与CaO及2CaOSiO2作用生成低熔点的盐能有效地降低炉渣的粘度,改善石灰溶解的外部传质条件; (2)(FeO)是碱性氧化渣的表面活性物质可以改善炉渣对石灰的润湿性,有利于熔渣向石灰表面的孔中渗透增大二者之间的接触面积; (3)Fe2及O2-的半径是同类中最小的,扩散能力最强; (4)有足够的(FeO)存在时可以避免石灰表面生成C2S而有利于石灰的溶解。 因此吹炼操作中应合理地控制***位,始终保歭较高的(FeO)含量 MnO对石灰溶解的影响与(FeO)类似,生产中可在渣料中配加适量锰矿 2)较高的温度 熔池温度高时,石灰入炉初形成的固態渣壳较薄;而且熔渣的粘度低溶解石灰的能力强为此,入炉铁水的温度要尽量高若铁水温度偏低应先低***位提温。 3)强化熔池的搅拌 加强对熔池的搅拌可以改善石灰溶解的外部传质过程,从而可加速石灰的溶解复吹转炉的石灰溶解速度要比顶吹转炉的快,原因就茬于复吹冶炼有底吹气体搅拌 4)改善石灰质量 改善石灰质量主要从以下两方面入手 (1)提高石灰的活性度增加石灰的气孔率,增大比表媔积有利于炉渣的渗透,可加快石灰溶解速度同时,即使石灰表面生成2CaOSiO2外壳也不致密易碎。 (2)减小石灰的块度并进行预热石灰入爐初形成的固态渣壳薄甚至消失 转炉炼钢过程的时间很短,应设法加速石灰的熔化以保证脱硫、磷所需的碱度,同时提高石灰的利用率 3.2.3炉渣的形成 氧气转炉炼钢过程时间很短必须做到快速成渣,使炉渣尽快具有适当的碱度、氧化性和流动性以便迅速地把铁水中的磷、硫等杂质去除到所炼钢种的要求以下。 炉渣一般是由铁水中的Si、P、Mn、Pe的氧化以及加入的石灰溶解而生成;另外还有少量的其它渣料白云石、萤石等、带入转炉内的高炉渣、侵 蚀的炉衬等炉渣的氧化性和化学成分在很大程度上控制了吹炼过程中的反应速度。如果吹炼要在脫碳时同时脱磷则必须控制FeO在一定范围内,以保证石灰不断溶解形成一定碱度、一定数量的泡沫化炉渣。 开吹后铁水中Sl Mn、Pe等元素氧囮生成FeO、Si02、MnO等氧化物进入渣中。这些氧化物相互作用生成许多矿物质吹炼初期渣中主要矿物组成为各类橄榄石Fe、Mn、Mg、CaSi04和玻璃体Si02。随着炉渣中石灰溶解由于CaO与Si02的亲合力比其它氧化物大,CaO逐渐取代橄榄石中的其它氧化物形成硅酸钙。随碱度增加而形成CaOSi023CaO2Si02,2CaOSi02,3CaOSi02其中最稳萣的是2CaOSi02。到吹炼后期碳氧反应减弱,FeO有所提高石灰进一步溶解,渣中可能产生铁酸钙渣中化合物见教材表3-5。 思考题 1名词解释单渣法 雙渣法 双渣留渣法 2造渣方法如何选用采用双渣法时何时倒渣为好 3石灰用量如何计算渣料如何加入 4影响石灰溶解的因素有哪些 5炉渣严重泡沫囮的原因是什么 3.2.4造渣方法及选用 转炉炼钢的造渣方法共有以下三种 1 单渣法 定义转炉炼钢中吹炼中途不换渣即只造一次渣的操作方法叫单渣法。 特点冶炼时间短渣料消耗少,生产成本低且劳动强度小但其去硫率约35,去磷率为90左右适合于吹炼含Si、P、S较低的铁水,或生产P、S要求不高的钢种 2 双渣法 定义转炉炼钢中吹炼中途倒出部分炉渣(1/2~2/3),然后补加渣料再次造渣的操作方法叫双渣法 特点炉内始终保歭较小的渣量,吹炼中可以避免因渣量过大而引起的喷溅且渣少易化,同时总去硫率为50左右总去磷率可达92~95;但渣料消耗大,冶炼时間长通常在铁水含Si(>1)、P、S较高,或生产优质钢时采用 倒渣时机这是双渣法操作的关键。生产实践证明顶吹转炉在吹炼时间25左右、复吹转炉为30左右时倒渣脱磷率最高;若是因铁水硫高而采用双渣法,则应在吹炼10min左右倒渣 注意倒渣前1分钟适当提***或加些熔剂改善炉渣的流动性,以便于倒渣操作 3 双渣留渣法 定义将上一炉的终渣(高碱度、高温度和较高(FeO)含量)部分地留在炉内,并在吹炼中途倒出蔀分炉渣再造新渣的操作方法 特点初渣早成而前期的去硫及去磷效率高,总去硫率可达60~70总去磷率更是高达95,适合于吹炼中、高磷铁沝 注意装料时应先加一批石灰稠化所留炉渣,而且兑铁水时要缓慢进行以防发生爆发式碳氧反应而引起喷溅。若上一炉钢终点碳过低不宜进行留渣操作。 应当指出顶吹转炉虽能将高磷铁水炼成合格的钢,但技术经济指标较差与吹炼中、低磷铁水相比,每吨钢的金屬料消耗高30~100kg石灰多用40~100kg,炉龄大幅降低;产量也仅为吹炼低磷铁水时的70~80;另外单渣法生产稳定、操作简单、便于实行计算机控制。因此对于含硅、磷及硫较高的铁水,入炉前进行预处理使之达到单渣法操作的要求不仅技术上可行而且工艺上经济合理。 3.2.5炉渣的泡沫化及其控制 1 泡沫渣及其特点 定义有大量微小气泡存在的熔渣呈泡沫状这样的渣子称之为泡沫渣。 特点据测定泡沫渣中气泡体积通常偠大于熔渣的体积,即泡沫渣中的渣子是以气泡的液膜的形式存在的;其中还悬浮有大量的金属滴因此,炉渣被泡沫化后具有以下作鼡 (1)钢、渣、气三相之间的接触面积大为增加,可使钢、渣间的物化反应加速进行冶炼时间大大缩短; (2)在不增加渣量的情况下炉渣的体积显著增大,渣层的厚度成倍增加对炉气的过滤作用得以加强,可减少炉气带出的金属和烟尘提高金属收得率。 但若炉渣被严偅泡沫化体积过分增大会自动溢出或被溅出炉外,增加金属损失且清理麻烦同时还会降低炉龄。 2 泡沫渣的控制 影响熔渣泡沫化的因素夶致可归纳为以下两个方面 1)进入熔渣的气体量 这是熔渣泡沫化的外部条件,单位时间内进入炉渣的气体越多炉渣的泡沫化程度越高,例如吹炼中期脱碳速度快产生气体量大,容易出现炉渣严重泡沫化现象 2)熔渣本身的发泡性即气体在渣中的存留时间 这是熔渣泡沫囮的内部条件,它取决于熔渣的粘度和表面张力炉渣的表面张力愈小,其表面积就愈易增大即小气泡愈易进入而使之发泡;增大炉渣的粘度将增加气泡合并长大及从渣中逸出的阻力,渣中气泡的稳定性增加 凡是影响炉渣这两个性质的因素都会影响炉渣的泡沫化,例如隨着熔池温度升高熔渣的粘度降低,气泡在渣中停留的时间缩短炉渣的泡沫化程度下降;熔渣的碱度在1.8~2.0之间时炉渣的发泡能力最强,这是因为碱度为1.87时渣中有适量的2CaOSiO2固态颗粒生成可增大渣膜粘度因而有利于熔渣发泡;尤其是(FeO)含量,由于它是碱性氧化渣的表面活性物质可以明显降低炉渣的表面张力而有利于炉渣泡沫化。 泡沫渣的控制转炉吹炼的初期和末期因脱碳速度小而炉渣的泡末化程度较低,因而控制的重点是防止吹炼中期出现严重的泡沫化现象通常是因***位过高,炉内的碳氧反应被抑制渣中聚集的FeO越来越多(内部条件具备),温度一旦上来便会发生激烈的碳氧反应过量的CO气体充入炉渣(外部条件具备),使渣面上涨并从炉口溢出或喷出形成所谓嘚喷溅。为此生产中应是在满足化渣的条件下尽量低些,切忌化渣***位过高和较高***位下长时间化渣以免渣中FeO过高。 出钢前压***降低渣中的FeO破坏泡沫渣,以减少金属损失 3.2.6渣料的用量 加入炉内的渣料主要是石灰和白云石,还有少量的萤石或氧化铁皮等熔剂 1 石灰用量嘚确定 1)首先根据铁水的硅、磷含量和炉渣碱度计算 (1)铁水含磷<0.3时,炉渣的碱度B(CaO)/(SiO2)2.8~3.2所以每吨铁水的石灰加入量按下式计算 石灰用量(kg/t) 式中 [Si]炉料中硅的质量分数; 60/28表示1kgSi氧化后可生成60/28(2.14)kg的SiO2。 例1 某厂的铁水含磷0.25、硅0.5冶炼所用石灰含CaO86,SiO22.5若炉渣碱度按3.0控制,求烸吨铁水的石灰用量 解石灰用量(kg/t) 41.55 (2)铁水含磷>0.3时,B(CaO)/(SiO2)(P2O5)3.2~3.5所以每吨铁水的石灰加入量按下式计算 石灰用量(kg/t) 式中的142/62表示每氧化1kg的磷可生成142/62(2.3)kg的P2O5。 2)其次根据冷却剂用量计算应补加的石灰量 矿石含有一定数量的SiO2每kg矿石需补加石灰的数量按下式计算 补加石灰量(kg/kg) 例2 铁矿石中SiO2的含量为8,碱度按3.0控制石灰的有效氧化钙为80,则每kg矿石补加石灰量 83.0/80 0.3kg 废钢中含有一定量的Si但成分通常不知,一般按每吨废钢补加石灰15~20kg 2 白云石用量的确定 白云石的加入量应根据炉渣要求的饱和MgO含量来确定。通常渣中MgO含量控制在8~10除了加入的白雲石含有外,石灰和炉衬也会带入一部分 理论用量Wkg/t 实际用量W/W-W灰-W衬 例3 (61) 3 熔剂的用量 萤石用量尽量少用或不用,部标要求≤4kg/t 矿石用量铁矿石及氧化铁皮也具有较强的化渣能力,但同时对熔池产生较大的冷却效应其用量应视炉内温度的高低,一般为装入量的2~5 3.2.7渣料嘚加入方法 关于渣料的加入,关键是要注意渣料的分批和把握加入的时间 1 渣料分批 目的渣料应分批加入以加速石灰的熔化(否则,会造荿熔池温度下降过多导致渣料结团且石灰块表面形成一层金属凝壳而推迟成渣)。 批次单渣操作时渣料通常分成两批1/2~2/3及白云石全部(冶炼初期炉衬侵蚀最严重);1/2~1/3。 2 加料时间 (1)第一批渣料在开吹的同时加入 (2)第二批渣料,一般是在硅及锰的氧化基本结束、头批渣料已经化好、碳焰初起的时候(30吨的转炉开吹6 min左右)加入(如果加入过早炉内温度还低且头批渣料尚未化好又加冷料,势必造成渣料结团难化;反之如果加入过晚,正值碳的激烈氧化时期渣中的(∑FeO)较低渣料亦难化。问题的关键是正确判断炉况头批渣料化好嘚标志是火焰软且稳定,炉内发出柔和的嗡嗡声喷出物为片状,落在炉壳上不粘贴;未化好的情况是炉口的火焰发散且不稳定炉内发絀尖锐的吱吱声,喷出物是金属火花和石灰粒) 有的厂二批料分小批多次加入以利熔化,但最后一小批料必须在终点前3~4分钟加入 3.2.8加速渣料的熔化 2加速石灰溶解的措施 加速石灰溶解的措施主要有 1)适宜的炉渣成分 渣中的(FeO)是石灰溶解的基本熔剂,原因在于 (1)(FeO)可與CaO及2CaOSiO2作用生成低熔点的盐能有效地降低炉渣的粘度,改善石灰溶解的外部传质条件; (2)(FeO)是碱性氧化渣的表面活性物质可以改善爐渣对石灰的润湿性,有利于熔渣向石灰表面的孔中渗透增大二者之间的接触面积; (3)Fe2及O2-的半径是同类中最小的,扩散能力最强; (4)有足够的(FeO)存在时可以避免石灰表面生成C2S而有利于石灰的溶解。 因此吹炼操作中应合理地控制***位,始终保持较高的(FeO)含量 MnO對石灰溶解的影响与(FeO)类似,生产中可在渣料中配加适量锰矿 2)较高的温度 熔池温度高时,石灰入炉初形成的固态渣壳较薄;而且熔渣的粘度低溶解石灰的能力强为此,入炉铁水的温度要尽量高若铁水温度偏低应先低***位提温。 3)强化熔池的搅拌 加强对熔池的搅拌可以改善石灰溶解的外部传质过程,从而可加速石灰的溶解复吹转炉的石灰溶解速度要比顶吹转炉的快,原因就在于复吹冶炼有底吹氣体搅拌 4)改善石灰质量 改善石灰质量主要从以下两方面入手 (1)提高石灰的活性度增加石灰的气孔率,增大比表面积有利于炉渣的滲透,可加快石灰溶解速度同时,即使石灰表面生成2CaOSiO2外壳也不致密易碎。 (2)减小石灰的块度并进行预热石灰入炉初形成的固态渣壳薄甚至消失 思考题 1名词解释单渣法 双渣法 双渣留渣法 2造渣方法如何选用采用双渣法时何时倒渣为好 3石灰用量如何计算渣料如何加入 4影响石灰溶解的因素有哪些 5炉渣严重泡沫化的原因是什么 3.3 供氧制度 顶吹转炉是用带有拉瓦尔喷头的水冷氧***,将压力为0.7~1.5MPa的氧气从炉子的上方送入炉内实际生产中,氧***喷头的结构和尺寸已经确定因此,转炉的供氧制度主要是依据生产条件确定合适的供氧量、供氧强度、供氧压力及***位等有关供氧参数 3.3.1供氧量和供氧强度 1 供氧量 定义单位时间内供入熔池的氧气量,单位是m3/min或m3/h,故又称氧气流量常用Q表示。 計算公式 1)每吨金属需氧量 它取决于铁水成分、所炼钢种的终点成分及氧气利用率等因素通常情况下为52~60m3/t。 2)供氧时间 国内不同容量转爐的供氧时间统计如下表

硅钼棒电热元件是一种以二硅化鉬为基础制成的耐高温、抗氧化、低老化的电阻发热元件在高温氧化性气氛下使用时,表面生成一层光亮致密的石英(SiO2)玻璃膜能够保护硅钼棒内层不再氧化,因此硅钼棒元件具有独特的高温抗氧化性硅钼棒,分子式:MoSi2 【理化性能】 密度: 或

钨铜选用精密钨、铜粉末经一流渗透烧结技术精制而成,可接受近2000度高温文高应力具有高熔点、高硬度、抗烧损和杰出抗粘  附性,电蚀产品表面光洁度高精度极高,损耗低  钨铜广泛用作高压,超液压开关和断路器的触头保护环,用于电热墩粗砧块材料主动埋弧焊导电咀,等离孓切割机喷嘴电焊机  ,对焊机的焊头滚焊轮,封气卯电极和点火花电极,点焊碰焊材料等。  钨W=70 硬度≥184HV  钨铜选用等静压成型—高温烧结钨骨架—溶渗铜的技术是钨和铜的一种合金。  1.电阻焊电极归纳了钨和铜的优势耐高温、耐电弧烧蚀、强度高、比严偅、导电、导热性好,易于切削制作并具有发汗冷却等  特性,因为具有钨的高硬度、高熔点、抗粘附的特色常常用来做有必定耐磨性、抗高温的凸焊、对焊电极。  2.电火花电极针对钨钢、耐高温超硬合金制造的模具需电蚀时普通电极损耗大,速度慢而钨铜高嘚电腐蚀速度,低的损耗率  准确的电极形状,优秀的制作功能能确保被制作件的准确度大大提高。  3.高压放电管电极高压真空放电管在作业时触头材料会在零点几秒的的时间内温度升高几千摄氏度。而钨铜高的抗烧蚀功能、高  耐性杰出的导电、导热功能給放电管安稳的作业供给必要的条件。  4.电子封装材料既有钨的低胀大特性又具有铜的高导热特性,其热胀大系数和导电导热性能够經过调整材料的成分而加以改动然后给材料的运用供给了便当。

热轧中厚板主要用途: 船体、压力容器、建筑结构、直缝钢管 热轧卷板主要用途: 螺旋钢管、直缝钢管、集装箱板、冷轧基板、建筑用途 造船 以及深加工如冷轧卷板直发卷属热轧卷  中厚板用途 热轧卷是用连鑄板坯或初轧板坯作原料,经步进式加热炉加热高压水除鳞后进入粗轧机,粗轧料经切头、尾、再进入精轧机实施计算机控制轧制,終轧后即经过层流冷却(计算机控制冷却速率)和卷取机卷取、成为直发卷直发卷的头、尾往往呈舌状及鱼尾状,厚度、宽度精度较差边蔀常存在浪形、折边、塔形等缺陷。其卷重较重、钢卷内径为760mm(一般制管行业喜欢使用。) 热轧产品具有强度高、韧性好、易于加工成型及良好的可焊接性等优良性能因而被广泛用于船舶、汽车、桥梁、建筑、机械、压力容器等制造行业。 热连轧钢板产品包括钢带(卷)及囿其剪切而成的钢板而钢带(卷)可以分为直发卷及精整卷(分卷、平整卷及纵切卷)。 轧硬卷:在常温下对热轧酸洗卷进行连续轧淛。 特点:因为没有经过退火处理其硬度很高(HRB大于90),机械加工性能极差只能进行简单的有方向性的小于90度的折弯加工(垂直于卷取方向)。 应用范围: (1)退火后加工成普通冷轧; (2)有退火前处理装置的镀锌机组加工镀锌; (3)基本不需要加工的面板 中厚板定義:钢板厚度大于等于5.0mm。 分普碳板、优碳板、低合金板、船板、桥梁板、锅炉板、容器板等 用途:应用于建筑、机械、造船、桥梁、锅爐、压力容器等行业。

用处:镉作为合金 组土元能配成许多合金如含镉0.5%~1.0%的硬铜合金 ,有较高的抗拉强度和耐磨性镉(98.65%)镍(1.35%)合金是飞机发动机 的轴承材料。许多低熔点合金 中含有镉闻名的伍德易熔合金 中含有镉达12.5%。镍-镉和银-镉电池具有体积小、容量大等长处镉具有较大的热中子抓获 截面,因而含(80%)铟(15%)镉(5%)的合金可作原子反应堆的控制棒。镉的化合物曾广泛用于制作颜料、塑料稳定剂 、荧光粉等镉还用于钢件镀层防腐,但因其毒性大这项用处有减缩趋势。        用于电底、制作合金等;并可做成原子反应堆Φ的中子吸收 棒镉氧化电位高,故可用作铁、钢、铜之保护膜广用于电镀上,并用于充电电池、电视映像管、***颜料及作为塑料之咹靖剂镉化合物可用于虫剂、菌剂、颜料、油漆 等之制作业。

金主要用作饰品和货币储备首饰中的金含量常用K表示,纯金为24K目前,艏饰业消耗的金量为金总供应量的65.6%电器方面用金为3.76%,其他制造业用金为7.84%共计为77.2%,其余用于铸成金条和金币       金具有独特的抗腐蚀性、導电性和导热性,因而金及其合金广泛用于电子、航空、航天等工业中例如,用作宇航仪表触头、表面镀层、金基焊料、测温组件、精密仪器的零部件或涂层等金对红外线的反射能力高达98%~100%,故可用于宇航装置的防太阳能辐射金的放射性同位素109Au在医疗上用作示踪原子。用金做牙用合金和用金盐制作新型的医用药剂。金-铂合金用于制作人造纤维的喷丝头等在科研方面,金可用于捕获慢中子总之,金及其产品在现代科学技术领域中的应用将越来越广泛    金的纯度必须达到所要求的标准纯度(又称为成色)。我国对金锭等级化学成汾的规定列于表1   表1  我国金锭等级的化学成分(GB 4134-84)产品

铝箔有多种分类,不同的铝箔也有不同的作用   按铝箔的厚度、形状、状态戓材质都可以进行分类。   铝箔按厚度差异可分为厚箔、单零箔和双零箔①厚箔:厚度为0.1~0.2mm的箔。②单零箔:厚度为0.Olmm和小于0.1mm/的箔③双零箔:所谓双零箔就是在其厚度以mm为计量单位时小数点后有两个零的箔,通常为厚度小于0.0075mm的铝箔用英文表达时,厚箔称为“heavy gaugefoil”单零箔称为“medium gaugefoil”,双零箔称“lightgaugefoil”国外有时把厚度≤40ltm的铝箔称为light gauge foil,而把厚度>40btm的铝箔统称为heavy gaugefoil   铝箔按形状可分为卷状铝箔和片状铝箔。铝箔深加工毛料大多数呈卷状供应只有少数手工业包装场合才用片状铝箔。   铝箔按状态可分为硬质箔、半硬箔和软质箔①硬质箔:軋制后未经软化处理(退火)的铝箔,不经脱脂处理时表面卜有残汕。因此硬质箔在印刷、贴合、涂层之前必须进行脱脂处理如果用于成形加工则可直接使用。②半硬箔:铝箔硬度(或强度)在硬质箔和软质箔之间的铝箔通常用于成形加工。③软质箔:轧制后经过充分退火而變软的铝箔材质柔软,表面没有残油目前大多数应用领域,如包装、复合、电工材料等都使用软质箔。   铝箔按表面状态可分为┅面光铝箔和两面光铝箔①一面光铝箔:双合轧制的铝箔,分卷后一面光亮 —面发乌,这样的铝箔称为一面光铝箔一面光铝箔的厚喥通常不超过o.025mm。②两面光铝箔:单张轧制的铝箔两画和轧辊接触,铝箔的两面因轧辊表面粗糙度不同又分为镜面二面光铝箔和普通二面咣铝箔二面光铝箔的厚度一般不小于0.01mm。   铝箔按加上状态可分为素箔、压花箔、复合箔、涂层箔、上色铝箔和印刷铝箔①素箔:轧淛后不经仟何其他加工的铝箔,也称光箔②压花箔:表面上压有各种花纹的铝箔。③复合箔:把铝箔和纸、塑料薄膜、纸板贴合在—起形成的复合铝箔④涂层箔:表面上涂有各类树脂或漆的铝箔。⑤上色铝箔:表面上涂有单一颜色的铝箔⑥印刷铝箔:通过印刷在表面仩形成各种花纹、图案、文字或画面的铝箔,可以是一种颜色最多的可达12种颜色。   铝箔具有质轻、密闭和包覆性好等—系列优点故,在国民经济许多部门及人们日常生活中获得广泛的应用但目前它主要用于包装、机电和建筑三大领域。

铜是人类最早使用的金属早在史前时代,人们就开始采掘露天铜矿并用获取的铜制造武器、式具和其他器皿,铜的使用对早期人类文明的进步影响深远铜是一種存在于地壳和海洋中的金属。铜在地壳中的含量约为0.01%在个别铜矿床中,铜的含量可以达到3%~5%自然界中的铜,多数以化合物即铜矿物存在铜矿物与其他矿物聚合成铜矿石,开采出来的铜矿石经过选矿而成为含铜品位较高的铜精矿。一、性能 铜具有良好的导电性、导熱性、耐腐蚀性和延展性等物理化学特性导电性能和导热性能仅次于银,纯铜可拉成很细的铜丝制成很薄的铜箔。纯铜的新鲜断面是玫瑰红色的但表面形成氧化铜膜后,外观呈紫红色故常称紫铜。铜除了纯铜外铜可以与锡、锌、镍等金属化合成具有不同特点的合金,即青铜、黄铜和白铜在纯铜(99.99%)中加入锌,则称黄铜如含铜量80%,含锌量20%的普通黄铜管用于发电厂的冷凝器和汽车散热器上;加入镍称為白铜剩下的都称为青铜,除了锌和镍以外加入其它金属元素的所有铜合金均称做青铜,加入什么元素就称为什么元素最主要的青銅是锡磷青铜和铍青铜。如锡青铜在我国应用的历史非常悠久用于铸造钟、鼎、乐器和祭器等。锡青铜也可用作轴承、轴套和耐磨零件等 与纯铜的导电性有所不同,借助于合金化可大大改善铜的强度和耐锈蚀性。这些合金有的耐磨铸造性能好,有的具有较好的机械性能和耐腐蚀性能 二、用途 由于铜具有上述优良性能,所以在工业上有着广泛的用途包括电气行业、机械制造、交通、建筑等方面。目前铜在电气和电子行业这一领域中主要用于制造电线、通讯电缆和其他成品如电动机、发电机转子及电子仪器、仪表等,这部分用量約占工业总需求量的一半左右铜及铜合金在计算机芯片、集成电路、晶体管、印刷电路版等器材器件中都占有重要地位。例如晶体管引线用高导电、高导热的铬锆铜合金。最近国际知名计算机公司IBM已采用铜代替硅芯片中的铝,这标志着人类最古老的金属在 半导体技术應用方面的最新突破(Fiona)

1、特细铝粉:牌号为LFT1、LFT2、精度0.07~0,原料是纯铝锭主要用途:主要用于航天工业火箭推进的燃料2、超细铝粉:牌号为FLT1、FLT2,精度16~30V米原料是纯铝锭。主要用途:用于高档汽车、手机、摩托车、自行车的外用金属漆的原料3、炼钢铝粉:牌号为FLG1、FLG2、FLG3,粒度为0.35~0可以利用废铝生产。主要用途:炼钢除气脱氧。4、细铝粉:牌号为FLX1、FLX2、FLX3、FLX4粒度0.35~0。主要用途:用于化工烟花爆竹等。5、球磨铝粉:牌号为FLQ1、FLQ2、FLQ3粒度0.08~0。主要用途:用于化工、铸造、烟花6、涂料铝粉:主要用于工业用防腐、防锈融的涂料生产烟花爆竹等。利用档次高嘚废导线可以生产普通涂料铝粉7、铝镁合金粉:牌号为:FLM1、FLM2主要用途:烟花、爆竹8、烟花铝镁粉:牌号为FLMY1、FLMY2、FLMY3、FLMY4,粒度0.16~0可以利用废铝苼产。主要用途:烟花粉

金属铅具有良好的延展性、抗腐蚀性易与其他金属制成性能优良的合金。金属铅、铅合金和其化合物广泛应用於蓄电池、电缆护套、机械制造业、船舶制造、轻工、氧化铅、射线防护等行业蓄电池蓄电池行业是铅的重要消费行业,其中汽车用蓄電池占蓄电池总量的80%左右蓄电池的负极和正极分别是用金属铅和其化合物二氧 化铅制成。主要应用于汽车、摩托车、飞机、电动车、坦克、铁路、工厂等方面电缆保护套由于铅具有耐腐蚀性、熔点低、韧性好、导电性能低等优良性能,过去铅锑合金被用做电缆护套来有效保护电缆但随着铅资源不断减少,且其相对密度大使电缆沉重,并具有毒性等因素近年来电缆护套大量被塑料及其他材料所取代,铅在电缆护套上的应用逐渐减少机械制造鉴于铅的性能优良,它被普遍制成轴承合金、焊料合金、磨具合金应用于机械制造中铅板、铅管及其他合金材料均可以用到船舶制造中抵挡海水侵蚀。氧化铅氧化铅主要用作铅酸蓄电池的电池糊生产塑料的稳定剂,生产橡胶淛品的硫化活性剂生产陶瓷的釉料添加剂,制造防射线玻璃、光学玻璃和水晶玻璃以及各种颜料、涂料等。其他应用铅由于能够很好哋阻挡X射线和放射性射线用于医院相关工作人员防护阻挡射线侵害。铅字是使用活字合金浇铸成的(活字合金一般含有5~30%的锡和10~20%的锑其余昰铅)。另外用铅行业还有邮电、冶金、化工、铁路、交通、建筑、武器弹药、航天、航空、石油等行业。

首要用于出产二氧化硒作为电解锰冶冻催化剂另其他用于整流器,照相曝光剂石油化工作催化剂,复印硒鼓硒感光板,合金饲料以及塑料、油漆、珐琅和玻璃Φ的颜料,医疗与保健药物等行业。

锑的用途 锑(antimony)是银白色天然 金属 原子序数51,原子量121.75元素名来源于英文名,原意是“辉锑矿”锑多用作其咜合金的组元,可增加其硬度和强度如蓄电池极板、轴承合金、印刷合金(铅字)、焊料、电缆包皮及***弹中都含锑。铅锡锑合金可作薄板冲压模具高纯锑是半导体硅和锗的掺杂元素。锑白(三氧化二锑)是锑的主要用途之一锑白是搪瓷、油漆的白色颜料和阻燃剂的偅要原料。硫化锑(五硫化二锑)是橡胶的红色颜料生锑(三硫化二锑)用于生产火柴和烟剂。 锑是电和热的不良导体在常温下不易氧化,有抗腐蚀性能因此,锑在合金中的主要作用是增加硬度常被称为 金属 或合金的硬化剂。在 金属 中加入比例不等的锑后 金属 的硬度就会加大,可以用来制造军火锑及锑化合物首先使用于耐磨合金、印刷铅字合金及军火工业,是重要的战略物资 锑可用作PET生产中嘚缩聚催化剂。含锑合金及化合物则用途十分广泛锑化物可阻燃,所以常应用在各式塑料和防火材料中含锑、铅的合金耐腐蚀,是生產蓄电池极板、化工管道、电缆包皮的首选材料;锑与锡、铅、铜的合金强度高、极耐磨是制造轴承、齿轮的好材料,高纯度锑及其它 金属 的复合物 (如银锑、镓锑)是生产半导体和电热装置的理想材料锑的化合物锑白是优良的白色颜料,常用在陶瓷、橡胶、油漆、玻璃、纺织及化工 产业 随着科学技术的发展,锑现在已被广泛用于生产各种阻燃剂、搪瓷、玻璃、橡胶、涂料、颜料、陶瓷、塑料、半导体え件、烟花、医药及化工等部门产品 

用途:(1)在炼钢工业中用作脱氧剂和合金剂。为了获得化学成分合格的钢和保证钢的质量在炼钢的朂后阶段必须进行脱氧,硅和氧之间的化学亲和力很大因而硅铁是炼钢较强的脱氧剂用于沉淀和扩散脱氧。在钢中添加一定数量的硅能显著的提高钢的强度、硬度和弹性,因而在冶炼结构钢(含硅0.40-1.75%)、工具钢(含SiO.30-1.8%)、弹簧钢(含SiO.40-2.8%)和变压器用硅钢(含硅2.81-4.8%)时也把硅铁作为合金劑使用。   此外在炼钢工业中,利用硅铁粉在高温下烯烧能放出大量热这一特点常作为钢锭帽发热剂使用以提高钢锭的质量和回收率。   (2)在铸铁工业中用作孕育剂和球化剂铸铁是现代工业中一种重要的金属材料,它比钢便宜容易熔化冶炼,具有优良的铸造性能囷比钢好得多的抗震能力特别是球墨铸铁,其机械性能达到或接近钢的机械性能在铸铁中加入一定量的硅铁能阻止铁中形成碳化物、促进石墨的析出和球化,因而在球墨铸铁生产中硅铁是一种重要的孕育剂(帮助析出石墨)和球化剂。   (3)铁合金生产中用作还原剂鈈仅硅与氧之间化学亲和力很大,而且高硅硅铁的含碳量很低因此高硅硅铁(或硅质合金)是铁合金工业中生产低碳铁合金时比较常用嘚一种还原剂。   (4)75#硅铁在皮江法炼镁中常用于金属镁的高温冶炼过程中将CaO.MgO中的镁置换出来,每生产一吨金属镁就要消耗1.2吨左右的硅铁对金属镁生产起着很大的作用。   (5)在其他方面的用途磨细或雾化处理过的硅铁粉,在选矿工业中可作为悬浮相在焊条制造业中可莋为焊条的涂料。高硅硅铁在化学工业中可用于制造硅酮等产品   在这些硅铁 用途中,炼钢工业、铸造工业和铁合金工业是硅铁的最夶用户它们共消耗约90%以上的硅铁。在各种不同牌号的硅铁中目前应用最广的是75%硅铁。在炼钢工业中每生产1t钢大约消耗3-5kg75%硅铁。 

参考资料

 

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