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    炼(lian)钢(gang)原(yuan)理(li)和方法(fa)是(shi)什么(me)??

    【摘要】:
    炼钢(gang)原(yuan)理(li)就(jiu)是在高(gao)温条件(jian)下,用氧气或铁的(de)氧化(hua)物(wu)把(ba)生(sheng)铁(tie)中所(suo)含(han)的过(guo)量(liang)的(de)碳(tan)和(he)其(qi)它(ta)杂(za)质(zhi)转为气体(ti)或炉渣而除(chu)去。炼钢的方法,一(yi)般(ban)可分(fen)为转炉炼钢(gang)、平炉(lu)炼(lian)钢(gang)和(he)电(dian)炉(lu)炼钢三种(zhong)方法(fa)。现分别介绍(shao)如下(xia):1.转炉炼钢法:这种(zhong)炼(lian)钢法使用(yong)的氧(yang)化(hua)剂是(shi)氧(yang)气。把空气(qi)鼓入熔融(rong)的生铁里(li),使杂质硅、锰等氧化。在(zai)氧化(hua)的过(guo)程(cheng)中(zhong)放(fang)出大量(liang)的(de)热(re)量(含1%的硅可使生(sheng)铁的温度(du)升(sheng)高(gao)200摄氏度),可使炉(lu)内达到(dao)足(zu)够(gou)高的温(wen)度。因此转(zhuan)炉炼(lian)钢不(bu)需(xu)要(yao)另外使(shi)用燃料。转炉
    炼钢原(yuan)理就是(shi)在高(gao)温条(tiao)件(jian)下(xia),用(yong)氧(yang)气或铁(tie)的(de)氧(yang)化物把生(sheng)铁中(zhong)所含的过量(liang)的(de)碳(tan)和(he)其它(ta)杂质转(zhuan)为(wei)气体或炉(lu)渣而除去(qu)。
    炼钢的方法,一(yi)般(ban)可分为(wei)转(zhuan)炉(lu)炼钢、平炉炼(lian)钢和电炉炼(lian)钢(gang)三(san)种方(fang)法(fa)。现(xian)分(fen)别介绍(shao)如(ru)下:
    1. 转炉炼钢法:这(zhe)种炼钢法(fa)使用的氧(yang)化(hua)剂是(shi)氧(yang)气。把空(kong)气鼓入(ru)熔融的(de)生(sheng)铁里(li),使杂质硅、锰等氧化。在(zai)氧化(hua)的过(guo)程(cheng)中(zhong)放出(chu)大量(liang)的(de)热(re)量(liang)(含1%的(de)硅可使(shi)生铁(tie)的温度升(sheng)高200摄氏度),可使(shi)炉(lu)内达(da)到(dao)足(zu)够高的(de)温度。因此(ci)转炉(lu)炼钢不需要另外(wai)使用(yong)燃料。
    转(zhuan)炉(lu)炼(lian)钢(gang)是(shi)在(zai)转(zhuan)炉(lu)里(li)进行。转炉(lu)的(de)外形就像(xiang)个梨,内壁有耐火砖,炉侧(ce)有许(xu)多(duo)小(xiao)孔(风口),压(ya)缩空(kong)气从(cong)这些小(xiao)孔里(li)吹炉(lu)内(nei),又(you)叫做(zuo)侧吹转(zhuan)炉。开始时,转炉处于水平,向内注入1300摄氏(shi)度(du)的液(ye)态生(sheng)铁(tie),并加入(ru)一定(ding)量(liang)的生(sheng)石(shi)灰,然后(hou)鼓入空(kong)气(qi)并转(zhuan)动转炉(lu)使它(ta)直立(li)起(qi)来(lai)。这(zhe)时液(ye)态生铁(tie)表面剧(ju)烈(lie)的(de)反应(ying),使铁、硅、锰氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成炉渣,利用熔(rong)化的(de)钢(gang)铁(tie)和(he)炉(lu)渣的对流作(zuo)用(yong),使反(fan)应(ying)遍及(ji)整个(ge)炉(lu)内。几分钟后,当钢液(ye)中只(zhi)剩(sheng)下(xia)少(shao)量的(de)硅与(yu)锰时,碳开始氧化,生成一氧化碳(放热)使(shi)钢(gang)液剧(ju)烈沸(fei)腾(teng)。炉口由(you)于(yu)溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大(da)的火焰。最后,磷也(ye)发生氧(yang)化并进一步(bu)生(sheng)成(cheng)磷(lin)酸亚(ya)铁(tie)。磷酸(suan)亚铁(tie)再跟(gen)生石(shi)灰(hui)反(fan)应生成(cheng)稳(wen)定(ding)的磷酸钙和(he)硫化(hua)钙,一起成为炉渣。
    当(dang)磷(lin)于(yu)硫逐渐减少,火焰退落,炉口出现四(si)氧(yang)化三铁(tie)的褐色蒸(zheng)汽(qi)时,表明钢已炼成。这时(shi)应立(li)即(ji)停(ting)止鼓风,并把转炉转到(dao)水平位(wei)置(zhi),把(ba)钢水(shui)倾(qing)至钢水包(bao)里,再(zai)加(jia)脱(tuo)氧剂进(jin)行(xing)脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果空气是从(cong)炉低吹入(ru),那(na)就是低吹转(zhuan)炉。
    随(sui)着制氧技(ji)术的(de)发展,现在(zai)已(yi)普(pu)遍使用(yong)氧(yang)气顶(ding)吹转(zhuan)炉 (也有侧吹转炉)。这(zhe)种转炉(lu)吹(chui)如的是(shi)高(gao)压(ya)工(gong)业纯氧(yang),反应更为剧烈,能进一(yi)步(bu)提(ti)高(gao)生(sheng)产效(xiao)率(lv)和(he)钢的(de)质(zhi)量(liang)。
    2. 平炉炼钢法 (平炉炼(lian)钢(gang)法也叫(jiao)马(ma)丁(ding)法,现在已经淘(tao)汰了(liao)):平(ping)炉(lu)炼钢(gang)使(shi)用(yong)的(de)氧化剂(ji)通(tong)入的(de)空(kong)气和(he)炉(lu)料里(li)的(de)氧化(hua)物(wu),(废铁,废钢,铁矿石)。反(fan)应所(suo)需(xu)的热(re)量是由(you)燃(ran)烧气体燃料(liao)(高炉煤气,发生炉煤气)或液体燃料(重油)所提供。
    平(ping)炉(lu)的炉(lu)膛(tang)是(shi)一(yi)个耐(nai)火砖(zhuan)砌(qi)成的(de)槽,上(shang)面有耐(nai)火砖(zhuan)制成的(de)炉(lu)顶盖住(zhu)。平(ping)炉(lu)的(de)前墙上有装料口,装料(liao)机就(jiu)从(cong)这(zhe)里(li)把炉料(liao)装进去。熔炼(lian)时关上耐火(huo)砖造(zao)成的门。炉(lu)膛(tang)的(de)两(liang)端(duan)都(du)筑(zhu)有(you)炉头(tou),炉(lu)头(tou)各(ge)有(you)两个孔道,供导入燃(ran)料与(yu)热(re)空(kong)气,或(huo)从炉里导(dao)炉(lu)气(qi)之用(yong)。
    平炉炼(lian)钢(gang)所用的原(yuan)料(liao)有(you)废钢(gang)、废铁、铁矿石和溶剂 (石灰(hui)石和生石(shi)灰(hui))。开始冶炼时,燃料遇(yu)到(dao)导入的(de)热(re)空气(qi)就在燃料面(mian)上(shang)燃烧,温度高达1800摄氏度。热量(liang)直接由(you)火焰传(chuan)给炉(lu)料(liao),使(shi)炉料迅速熔化(hua) (铁的熔点是1535摄氏度,钢略低)。同(tong)时有(you)一(yi)部(bu)分(fen)熔(rong)化(hua)的(de)生(sheng)铁(tie)生成氧(yang)化亚铁(tie),生铁里的(de)杂(za)质(zhi)硅(gui)、锰(meng)被氧(yang)化(hua)亚(ya)铁(tie)氧(yang)化,声成炉渣。由(you)于炉里放(fang)有(you)过量(liang)的(de)石(shi)灰(hui)石(shi),磷(lin)与硫等(deng)杂质(zhi)就生(sheng)成磷(lin)酸钙和硫化(hua)钙(gai)成(cheng)为炉渣。其次碳(tan)也进行(xing)氧化(hua),生(sheng)成一(yi)氧化碳(tan)从熔化的金属(shu)里冒(mao)出(chu),好(hao)象(xiang)金(jin)属在沸(fei)腾(teng)一(yi)样。
    反(fan)应快(kuai)要(yao)进(jin)行(xing)完毕(bi)的(de)时候,加(jia)入(ru)脱氧剂并(bing)定时(shi)把炉渣扒(ba)出(chu)。在(zai)冶炼将(jiang)完(wan)成(cheng)时要根(gen)据炉前(qian)分(fen)析(xi)(用快速分析法,几分钟可完成)来检(jian)验(yan)钢的成分(fen)是(shi)否(fou)合(he)乎(hu)要求(qiu)。炼锝()的钢(gang)从(cong)出钢(gang)口(kou)流入(ru)钢水包里,再从钢(gang)水(shui)包注入(ru)模(mo)子(zi)里铸(zhu)成制(zhi)品或钢(gang)锭(ding)。
    为了提高炉温,气体(ti)燃料要在(zai)蓄热室(shi)里(li)进行预热。
    在(zai)平炉里(li)不(bu)但可加入液态生铁(tie),而且(qie)可(ke)以加(jia)入(ru)固(gu)态的(de)生铁以及夹攻以后的废铁和(he)铁(tie)矿(kuang)石(shi)等(deng)。另外,在平炉里如(ru)果(guo)用(yong)30%的富(fu)氧空气鼓(gu)风,同时在(zai)熔化(hua)的(de)金(jin)属(shu)里(li)吹入氧(yang)气(qi),可(ke)使(shi)生(sheng)产(chan)率(lv)提(ti)高(gao)80%,冶(ye)炼的(de)时(shi)间缩短(duan)2~4小时,并可节约燃料,富(fu)氧(yang)空气(qi)也(ye)不(bu)需(xu)要预热。
    3. 电炉炼钢法:钢(gang)还可以(yi)在以电能(neng)为(wei)热(re)源(yuan)的(de)电(dian)炉里(li)冶(ye)炼(lian)。使用电炉(lu)炼(lian)钢(gang)可以(yi)炼出(chu)优质的(de)合(he)金(jin)钢。电(dian)炉(lu)的种(zhong)类(lei)很多(duo),应(ying)用(yong)最广泛的(de)是电弧炉。
    目前(qian)平(ping)炉(lu)炼(lian)钢(gang)在(zai)我(wo)国(guo)已基(ji)本淘汰(tai),2006年我(wo)国转炉(lu)炼(lian)钢产(chan)量(liang)所(suo)占(zhan)比重为85%,电炉(lu)炼钢所占比(bi)重为(wei)15%。
    从(cong)钢铁(tie)冶炼工艺中(zhong)可以盾出(chu),电炉炼(lian)钢(gang)主(zhu)要以(yi)废(fei)钢(gang)为(wei)原料,对(dui)生铁(tie)的消耗较(jiao)少(shao),因此,也就不再需要大量(liang)的(de)焦(jiao)炭,但(dan)在(zai)我(wo)国(guo)目(mu)前仍以(yi)转(zhuan)炉(lu)炼(lian)钢为(wei)主的(de)情况下,由(you)于需要大量(liang)的(de)生(sheng)铁,因此所耗(hao)煤炭量(liang)还(huan)是较(jiao)大。