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炼钢原理和方法是什么??

作者:-1 来源:未知 发布时间:2018-04-16 23:42

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  炼钢的方法,一般可分为转炉炼钢、平炉炼钢和电炉炼钢三种方法。现分别介绍如下:

  1. 转炉炼钢法:这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生铁里,使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量(含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度),可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。

  转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨,内壁有耐火砖,炉侧有许多小孔(风口),压缩空气从这些小孔里吹炉内,又叫做侧吹转炉。开始时,转炉处于水平,向内注入1300摄氏度的液态生铁,并加入一定量的生石灰,然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应,使铁、硅、锰氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成炉渣,利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用,使反应遍及整个炉内。几分钟后,当钢液中只剩下少量的硅与锰时,碳开始氧化,生成一氧化碳(放热)使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后,磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙,一起成为炉渣。

  当磷于硫逐渐减少,火焰退落,炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时,表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风,并把转炉转到水平位置,把钢水倾至钢水包里,再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果空气是从炉低吹入,那就是低吹转炉。

  随着制氧技术的发展,现在已普遍使用氧气顶吹转炉 (也有侧吹转炉)。这种转炉吹如的是高压工业纯氧,反应更为剧烈,能进一步提高生产效率和钢的质量。

  2. 平炉炼钢法 (平炉炼钢法也叫马丁法,现在已经淘汰了):平炉炼钢使用的氧化剂通入的空气和炉料里的氧化物,(废铁,废钢,铁矿石)。反应所需的热量是由燃烧气体燃料(高炉煤气,发生炉煤气)或液体燃料(重油)所提供。

  平炉的炉膛是一个耐火砖砌成的槽,上面有耐火砖制成的炉顶盖住。平炉的前墙上有装料口,装料机就从这里把炉料装进去。熔炼时关上耐火砖造成的门。炉膛的两端都筑有炉头,炉头各有两个孔道,供导入燃料与热空气,或从炉里导炉气之用。

  平炉炼钢所用的原料有废钢、废铁、铁矿石和溶剂 (石灰石和生石灰)。开始冶炼时,燃料遇到导入的热空气就在燃料面上燃烧,温度高达1800摄氏度。热量直接由火焰传给炉料,使炉料迅速熔化 (铁的熔点是1535摄氏度,钢略低)。同时有一部分熔化的生铁生成氧化亚铁,生铁里的杂质硅、锰被氧化亚铁氧化,声成炉渣。由于炉里放有过量的石灰石,磷与硫等杂质就生成磷酸钙和硫化钙成为炉渣。其次碳也进行氧化,生成一氧化碳从熔化的金属里冒出,好象金属在沸腾一样。

  反应快要进行完毕的时候,加入脱氧剂并定时把炉渣扒出。在冶炼将完成时要根据炉前分析(用快速分析法,几分钟可完成)来检验钢的成分是否合乎要求。炼锝的钢从出钢口流入钢水包里,再从钢水包注入模子里铸成制品或钢锭。

  在平炉里不但可加入液态生铁,而且可以加入固态的生铁以及夹攻以后的废铁和铁矿石等。另外,在平炉里如果用30%的富氧空气鼓风,同时在熔化的金属里吹入氧气,可使生产率提高80%,冶炼的时间缩短2~4小时,并可节约燃料,富氧空气也不需要预热。

  3. 电炉炼钢法:钢还可以在以电能为热源的电炉里冶炼。使用电炉炼钢可以炼出优质的合金钢。电炉的种类很多,应用最广泛的是电弧炉。

  目前平炉炼钢在我国已基本淘汰,2006年我国转炉炼钢产量所占比重为85%,电炉炼钢所占比重为15%。

  从钢铁冶炼工艺中可以盾出,电炉炼钢主要以废钢为原料,对生铁的消耗较少,因此,也就不再需要大量的焦炭,但在我国目前仍以转炉炼钢为主的情况下,由于需要大量的生铁,因此所耗煤炭量还是较大。