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煉鋼知識

2010/04/09
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1、按冶煉方法分類:

平爐鋼:包括碳素鋼和低合金鋼。按爐襯材料不同又分酸性和堿性平爐鋼兩種。

轉爐鋼:包括碳素鋼和低合金鋼。按吹氧位置不同又分底吹、側吹和氧氣頂吹轉爐鋼三種。

電爐鋼:主要是合金鋼。按電爐種類不同又分電弧爐鋼、感應電爐鋼、真空感應電爐鋼和電渣爐鋼四種。

沸騰鋼、鎮靜鋼和半鎮靜鋼:按脫氧程度和澆注制度不同區分。

2、按化學成分分類:

碳素鋼:是鐵和碳的合金。據中除鐵和碳之外,含有硅、錳、磷和硫等元素。按含碳量不同可分 為低碳(C<0.25%)、中碳(C:0.25%-0.60%)和高碳(C>0.60%)鋼三類。碳含量小于0.04%的鋼稱工業純鐵。

普通低合金鋼:在低碳普碳鋼的基礎上加入少量合金元素(如硅、鈣、鈦、鈮、硼和稀土元素等,其總量不超過3%)。而獲得較好綜合性能的鋼種。

合金鋼:是含有一種或多種 適量合金元素的鋼種,具有良好和特殊性能。按合金元素總含量不同可分為低合金(總量<5%)、中合金(合金總量在5%-10%)和高合金(總量>10%)鋼三類。

3、按用途分類:

結構鋼:按用途不同分建造用鋼和機械用鋼兩類。建造用鋼用于建造鍋爐、船舶、橋梁、廠房和其他建筑物。機械用鋼用于制造機器或機械零件。

工具鋼:用于制造各種工具的高碳鋼和中碳鋼,包括碳素工具鋼、合金工具鋼和高速工具鋼等。

特殊鋼:具有特殊的物理和化學性能的特殊用途鋼類,包括不銹耐酸鋼、耐熱鋼、電熱合金和磁性材料等。


常用冶煉方法

1、轉爐煉鋼:

一種不需外加熱源、主要以液態生鐵為原料的煉鋼方法。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、硅、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。轉爐按爐襯耐火材料性質分為堿性(用鎂砂或白云為內襯)和酸性(用硅質材料為內襯);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,須用優質生鐵,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。1952年氧氣頂吹轉爐問世,現已成為世界上的主要煉鋼方法。在氧氣頂吹轉爐煉鋼法的基礎上,為吹煉高磷生鐵,又出現了噴吹石灰粉的氧氣頂吹轉爐煉鋼法。隨氧氣底吹的風嘴技術的發展成功,1967年德國和法國分別建成氧氣底吹轉爐。1971年美國引進此項技術后又發展了底吹氧氣噴石灰粉轉爐,用于吹煉含磷生鐵。1975年法國和盧森堡又開發成功頂底復合吹煉的轉爐煉鋼法。

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LD法;在美國通常稱BOF法,也稱BOP法。它是現代煉鋼的主要方法。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),氧化去除鐵水中的硅、錳、碳和磷等元素,并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。它主要用于冶煉非合金鋼和低合金鋼;但通過精煉手段,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。

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、混合煉鋼:

用一個爐子煉鋼、另一個電爐煉還原渣或還原渣與合金,然后在一定的高度下進行沖混的煉鋼方法。用此法處理平爐、轉爐及電爐所煉鋼水,可提高鋼的質量。沖混可增加渣、鋼間的接觸面積,加速化學反應以及脫氧、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量。

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,綜合兩者的優點并克服兩者的缺點而發展起來的新煉鋼方法,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,并發展了多種類型的復吹轉爐煉鋼技術,常見的如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煉鋼法——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發的將占總氧量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年代中期開始,在平爐生產中采用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力學條件,使碳氧反應的熱效應由原來的吸熱變為放熱,并改善了熱工條件;生產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的直接加熱電弧爐。煉鋼過程中,由于爐內無可燃氣體,可根據工藝要求,形成氧化性或還原性氣氛和條件,故可以用于冶煉優質非合金鋼和合金鋼。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、超高功率發展的目的是為了縮短冶煉時間、降低電耗、提高生產率、降低成本。隨著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行。近十年來直流電弧爐由于電極消耗低、電壓波動小和噪音小而得到迅速發展,可用于冶煉優質鋼和鐵合金。

9、STB法:

原文為Sumitomo Top and Bottom blowing process,由日本住友金屬公司開發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點。用于吹煉低碳鋼,脫磷效果好且成本下降顯著。所用的底吹氣體為O2、CO2、N2等。在STB法基礎上又開發了從頂部噴吹粉末的STB—P法,進一步改善了高碳鋼的脫磷條件,并用于精煉不銹鋼。

10、RH法:

又稱循環法真空處理。由德國Ruhrstahl/Heraeus二公司共同開發。真空室下方裝有兩個導管,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上升帶動鋼液進入真空室接受真空處理,隨后經另一導管流回鋼包。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。是在真空循環脫氣(RH)法中加上吹氧操作(Oxygen Blowing)來升溫。用于精煉不銹鋼,是利用減壓下可優先進行脫碳反應;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廠發明的以天然氣或丙烷作底吹氧槍冷卻介質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,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

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。操作過程與VOD法相同。

15、LF法:

原文為Ladle Furnace,是1971年日本特殊鋼公司(大同鋼特殊鋼公司)開發的鋼包爐精煉法。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。這種工藝的優點是:能精確地控制鋼水化學成分和溫度;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年奧鋼聯林茨(Linz)廠與奧地利阿爾卑斯礦冶公司多納維茨(Donawitz)廠最早在工業上開發成功的氧氣頂吹轉爐煉鋼法,并以該兩廠的第一個字母而命名。該法問世后在全世界范圍迅速得到推廣。美國稱此法為BOF或BOP法,即Basic Oxygen Furnace 或Process 的簡稱。詳見氧氣頂吹, 轉爐。

17、LD—OTB法:

原文為LD—Oxgyen Top an Bottom Process,由日本神戶制鋼公司加古川廠開發的頂底復合吹煉轉爐煉鋼工藝。其特點是使用了專門的底吹單環縫形噴嘴(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LD—Hainaut Saubre CRM,系比利時開發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LD - Arbed - Centre National,法國鋼鐵研究所開發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、二次燃燒技術和噴煤粉技術結合起來的電弧爐煉鋼法,它是由日本東京煉鋼公司和德國Kiokner公司共同開發的技術,可以以煤代電。

22、FINKL—VAD法:

電弧加熱鋼包脫氣法或稱真空電弧脫氣法。其特點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聯合冶金公司開發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。水蒸氣與鋼液接觸后分解為H2和O2;H2使CO分壓降低。同時,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,將渣排開后,下降浸漬罩,繼續吹氬,然后加合金微調成分。其優點是可精確控制成分,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。

27、ASEA-SKF法:

瑞典開發的一種鋼包精煉法。它采用低頻電磁攪拌,在常壓下進行電弧加熱,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:

氬氧脫碳法和簡稱,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年用于實際生產。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爐體和傳動裝置與轉爐相類似,風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。吹煉過程分為氧化期、還原期、精煉期。它已成為不銹鋼的主要生產工藝。

特殊冶金法

  包括電渣重熔、真空冶金、等離子冶金、電子束熔煉、區域熔煉等多種煉鋼方法的總稱。某些高新技術或特殊用途要求特高純度的鋼,若用普通煉鋼方法加爐外精煉達不到要求時,則可采用特殊冶金方法煉制。

  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,電流通過電離后的熔渣,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后形成熔滴,并靠自重穿越渣池,得到渣洗精煉而后在減少空氣污染的情況下進入金屬熔池。鋼錠與結晶器壁之間形成薄的渣皮,既減緩了徑向冷卻,也改善了成品鋼錠表面質量,借助結晶器底部水冷,凝固成軸向結晶傾向和偏析少的重熔鋼錠,改善了熱加工塑性。

  等離子冶金:以等離子流為熱源的冶金過程,即利用等離子槍將電能轉變為定向等離子射流中的熱能。等離子射流具有電弧穩定、熱量高度集中、可達到非常高的溫度等特點。有的等離子槍的工作溫度高達5000~20000℃。等離子槍可用惰性氣體(Ar)、還原性氣體(H2)等為介質,以達到不同的冶金目的。等離子爐可用于熔煉高熔點金屬和活潑金屬以及金屬或合金的提純。等離子體技術也已用于鋼鐵廠廢塵處理和鐵合金生產工藝。

  噴射冶金:為加速液體金屬與物料的物理化學反應,用氣體噴射的方法把粉末物料送入液體金屬,完成冶金反應的工藝,亦稱噴粉冶金。該工藝廣泛用于鐵水予處理和鋼包精煉,以達到脫硫、脫氧、成分微調、使夾雜物變性的目的。此工藝的反應速度快,物料利用率高。

  區域熔煉:1952年W.G.Pfann提出的一種利用液固相中雜質元素溶解度不同的特點提煉金屬的工藝。其操作原理是:設一個均勻的固態金屬棒中有一小段金屬被熔化成液體,那么,若這一小段液態區域自左向右緩慢移動,則每移動一次,雜質都會重新分布,其效果就相當于把雜質驅趕到右端。經過多次這樣的重復,左端金屬便可達到很高的純度。

  真空冶金:在低于0.1MPa至超高真空條件下[133.3×(<760~10-12)Pa]進行的冶金過程,包括金屬及合金的提煉、冶煉、重熔、精煉、成形和熱處理。目的主要在于:①減少金屬受氣相的污染;②降低溶解于金屬中的氣體或易揮發的雜質含量;③促進有氣態產物的化學反應;④避免由耐火材料容器帶來的污染。以適應高性能金屬材料及新型金屬材料的需要。隨著生產電熱材料、電工合金、軟磁合金以及高溫鎳基合金等高性能和新型金屬材料的需要,發展了各種真空熔煉方法,主要有真空電阻熔煉、真空感應熔煉、真空電弧重熔、電子束熔煉及電渣重熔等。

  真空電弧熔煉:在真空(10-2~10-1Pa)下借助電弧供熱重熔金屬和合金的工藝,也稱VAR法。其過程是:以水冷銅坩堝為正極,被熔自耗電極接在經滑動密封進入爐體的假電極上為負極,輸入低壓直流電流在電極與坩堝底之間引弧,借助電弧供熱重熔金屬和合金。伴隨自耗電極的熔化,通過控制電極的下降速度,將自耗電極重熔為成分均勻、組織致密、純凈度高和偏析少的重熔鋼錠。它不僅用于重熔活性金屬和耐熱難熔金屬,而且也用于重熔使用要求較嚴格的高溫合金和特殊鋼。

  真空電子束熔煉:在較高真空(133.3×10-4~133.3×10-8Pa)下用電子槍發射電子束,轟擊被熔煉物料(作為陽極),使之熔化并滴入水冷銅結晶器凝固成錠的熔煉方法。錠由機械裝置連續抽出。此法可以調節能量分布,控制熔化速度。電子束重熔材料的純凈度比其他真空熔煉法的更高。它適于熔煉鎢、鉬等金屬及其合金、高級合金鋼、高溫合金和超純金屬。

  真空電阻熔煉:在真空下以電流通過導體所產生的熱為熱源的熔煉方法。一般采取間接加熱,由電熱體把熱能傳給爐中物料。根據需要,電阻爐內的氣氛可以是惰性或保護性的。真空電阻爐可設計成熔煉爐或熱處理爐。

  真空感應熔煉:在真空下利用感應電熱效應熔煉金屬和合金的工藝。按爐料和容量選擇電源頻率。它有高頻(>104Hz)和中頻(50~104Hz)以及工頻(50或60Hz)兩類。感應爐又分有芯(閉槽式)和無芯(坩堝式)兩大類。前者電熱效率高,功率因數高,但要有起熔體,熔煉溫度低,適用于單一品種的連續熔煉;后者熔煉溫度高,電熱效率低,適于特殊鋼和鎳基合金等的熔煉。真空感應熔煉在高溫合金、高強度鋼和超高強度鋼等生產中得到廣泛應用。

煉鋼工藝過程

  造渣:調整鋼、鐵生產中熔渣成分、堿度和粘度及其反應能力的操作。目的是通過渣——金屬反應煉出具有所要求成分和溫度的金屬。例如氧氣頂吹轉爐造渣和吹氧操作是為了生成有足夠流動性和堿度的熔渣,以便把硫、磷降到計劃鋼種的上限以下,并使吹氧時噴濺和溢渣的量減至最小。

  出渣:電弧爐煉鋼時根據不同冶煉條件和目的在冶煉過程中所采取的放渣或扒渣操作。如用單渣法冶煉時,氧化末期須扒氧化渣;用雙渣法造還原渣時,原來的氧化渣必須徹底放出,以防回磷等。

  熔池攪拌:向金屬熔池供應能量,使金屬液和熔渣產生運動,以改善冶金反應的動力學條件。熔池攪拌可藉助于氣體、機械、電磁感應等方法來實現。

  電爐底吹:通過置于爐底的噴嘴將N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等氣體根據工藝要求吹入爐內熔池以達到加速熔化,促進冶金反應過程的目的。采用底吹工藝可縮短冶煉時間,降低電耗,改善脫磷、脫硫操作,提高鋼中殘錳量,提高金屬和合金收得率。并能使鋼水成分、溫度更均勻,從而改善鋼質量,降低成本,提高生產率。

  熔化期:煉鋼的熔化期主要是對平爐和電爐煉鋼而言。電弧爐煉鋼從通電開始到爐料全部熔清為止、平爐煉鋼從兌完鐵水到爐料全部化完為止都稱熔化期。熔化期的任務是盡快將爐料熔化及升溫,并造好熔化期的爐渣。

  氧化期和脫炭期:普通功率電弧爐煉鋼的氧化期,通常指爐料溶清、取樣分析到扒完氧化渣這一工藝階段。也有認為是從吹氧或加礦脫碳開始的。氧化期的主要任務是氧化鋼液中的碳、磷;去除氣體及夾雜物;使鋼液均勻加熱升溫。脫碳是氧化期的一項重要操作工藝。為了保證鋼的純凈度,要求脫碳量大于0.2%左右。隨著爐外精煉技術的發展,電弧爐的氧化精煉大多移到鋼包或精煉爐中進行。

  精煉期:煉鋼過程通過造渣和其他方法把對鋼的質量有害的一些元素和化合物,經化學反應選入氣相或排、浮入渣中,使之從鋼液中排除的工藝操作期。

  還原期:普通功率電弧爐煉鋼操作中,通常把氧化末期扒渣完畢到出鋼這段時間稱為還原期。其主要任務是造還原渣進行擴散、脫氧、脫硫、控制化學成分和調整溫度。目前高功率和超功率電弧爐煉鋼操作已取消還原期。

  爐外精煉:將煉鋼爐(轉爐、電爐等)中初煉過的鋼液移到另一個容器中進行精煉的煉鋼過程,也叫二次冶金。煉鋼過程因此分為初煉和精煉兩步進行。初煉:爐料在氧化性氣氛的爐內進行熔化、脫磷、脫碳和主合金化。精煉:將初煉的鋼液在真空、惰性氣體或還原性氣氛的容器中進行脫氣、脫氧、脫硫,去除夾雜物和進行成分微調等。將煉鋼分兩步進行的好處是:可提高鋼的質量,縮短冶煉時間,簡化工藝過程并降低生產成本。爐外精煉的種類很多,大致可分為常壓下爐外精煉和真空下爐外精煉兩類。按處理方式的不同,又可分為鋼包處理型爐外精煉及鋼包精煉型爐外精煉等。

  鋼液攪拌:爐外精煉過程中對鋼液進行的攪拌。它使鋼液成分和溫度均勻化,并能促進冶金反應。多數冶金反應過程是相界面反應,反應物和生成物的擴散速度是這些反應的限制性環節。鋼液在靜止狀態下,其冶金反應速度很慢,如電爐中靜止的鋼液脫硫需30~60分鐘;而在爐精煉中采取攪拌鋼液的辦法脫硫只需3~5分鐘。鋼液在靜止狀態下,夾雜物靠上浮除去,排除速度較慢;攪拌鋼液時,夾雜物的除去速度按指數規律遞增,并與攪拌強度、類型和夾雜物的特性、濃度有關。

  鋼包喂絲:通過喂絲機向鋼包內喂入用鐵皮包裹的脫氧、脫硫及微調成分的粉劑,如Ca-Si粉、或直接喂入鋁線、碳線等對鋼水進行深脫硫、鈣處理以及微調鋼中碳和鋁等成分的方法。它還具有清潔鋼水、改善非金屬夾雜物形態的功能。

  鋼包處理:鋼包處理型爐外精煉的簡稱。其特點是精煉時間短(約10~30分鐘),精煉任務單一,沒有補償鋼水溫度降低的加熱裝置,工藝操作簡單,設備投資少。它有鋼水脫氣、脫硫、成分控制和改變夾雜物形態等裝置。如真空循環脫氣法(RH、DH),鋼包真空吹氬法(Gazid),鋼包噴粉處理法(IJ、TN、SL)等均屬此類。

  鋼包精煉:鋼包精煉型爐外精煉的簡稱。其特點是比鋼包處理的精煉時間長(約60~180分鐘),具有多種精煉功能,有補償鋼水溫度降低的加熱裝置,適于各類高合金鋼和特殊性能鋼種(如超純鋼種)的精煉。真空吹氧脫碳法(VOD)、真空電弧加熱脫氣法(VAD)、鋼包精煉法(ASEA-SKF)、封閉式吹氬成分微調法(CAS)等,均屬此類;與此類似的還有氬氧脫碳法(AOD)。

  惰性氣體處理:向鋼液中吹入惰性氣體,這種氣體本身不參與冶金反應,但從鋼水中上升的每個小氣泡都相當于一個“小真空室”(氣泡中H2、N2、CO的分壓接近于零),具有“氣洗”作用。爐外精煉法生產不銹鋼的原理,就是應用不同的CO分壓下碳鉻和溫度之間的平衡關系。用惰性氣體加氧進行精煉脫碳,可以降低碳氧反應中CO分壓,在較低溫度的條件下,碳含量降低而鉻不被氧化。

  預合金化:向鋼液加入一種或幾種合金元素,使其達到成品鋼成分規格要求的操作過程稱為合金化。多數情況下脫氧和合金化是同時進行的,加入鋼中的脫氧劑一部分消耗于鋼的脫氧,轉化為脫氧產物排出;另一部則為鋼水所吸收,起合金化作用。在脫氧操作未全部完成前,與脫氧劑同時加入的合金被鋼水吸收所起到的合金化作用稱為預合金化。

  成分控制:保證成品鋼成分全部符合標準要求的操作。成分控制貫穿于從配料到出鋼的各個環節,但重點是合金化時對合金元素成分的控制。對優質鋼往往要求把成分精確地控制在一個狹窄的范圍內;一般在不影響鋼性能的前提下,按中、下限控制。

  增硅:吹煉終點時,鋼液中含硅量極低。為達到各鋼號對硅含量的要求,必須以合金料形式加入一定量的硅。它除了用作脫氧劑消耗部分外,還使鋼液中的硅增加。增硅量要經過準確計算,不可超過吹煉鋼種所允許的范圍。

  終點控制:氧氣轉爐煉鋼吹煉終點(吹氧結束)時使金屬的化學成分和溫度同時達到計劃鋼種出鋼要求而進行的控制。終點控制有增碳法和拉碳法兩種方法。

  出鋼:鋼液的溫度和成分達到所煉鋼種的規定要求時將鋼水放出的操作。出鋼時要注意防止熔渣流入鋼包。用于調整鋼水溫度、成分和脫氧用的添加劑在出鋼過程中加入鋼包或出鋼流中。
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