钢铁冶炼(iron and steel smelting),是
钢、
铁冶金
工艺过程的总称。
工业生产的铁根据含碳量分为
生铁(含碳量2%以上)和钢(含碳量低于2%)。
原理
电子枪是电子束熔炼炉的心脏。它包括枪头(一般由
灯丝、阴极、阳极等组成)、
聚焦线圈和
偏转线圈等。电子枪按其结构形式可分为
轴向枪(或称皮尔斯枪)、非自加速环形枪、自加速环形枪及横向枪,它们的
基本结构及其在
电子束熔炼过程中的工作情况示于图2。电子枪的数量有单枪、
双枪和多枪等。
发展
2012年8月我国精炼锌产量39.7万吨,
同比下降2.2%,
环比增长8.5%。1-8月累计精炼锌产量313.4万吨,同比下降5.1%。8月国内锌冶炼企业
开工率仅为72.41%,同比下降2.68个
百分点,创年内最低。开工率下降的主要原因是受限电以及原料紧缺影响。8月锌价继续下滑,国内
加工费、进口加工费均走低,且矿山惜售情绪较浓,冶炼企业原料压力加重。进入9月份,限电有所缓解,企业检修也基本完成,并且下游生产旺季将至,预计
冶炼厂生产情况会有所好转。
2012年1-9月,
黑色金属冶炼及压延
加工业累计完成
固定资产投资3696亿元,
同比增长3.90%,增速较1-8月下滑了3.76个百分点。中投调查,2012年9月
有色金属冶炼及压延加工业累计完成固定资产投资3279.33亿元,同比增长18.62%,增速较1-8月上升了0.25个百分点。钢铁行业投资9月同比增速明显下滑,且1-9月累计同比增速处于近2年来的低位。
分类
铁冶炼
现代炼铁绝大部分采用
高炉炼铁,个别采用
直接还原炼铁法和
电炉炼铁法。高炉炼铁是将
铁矿石在高炉中还原,熔化炼成
生铁,此法操作简便,能耗低,成本低廉,可大量生产。生铁除部分用于铸件外,大部分用作炼钢原料。由于适应高炉冶炼的优质焦炭煤日益短缺,相继出现了不用焦炭而用其他能源的
非高炉炼铁法。直接还原炼铁法,是将矿石在固态下用气体或固体
还原剂还原,在低于矿石
熔化温度下,炼成含有少量杂质元素的固体或半
熔融状态的
海绵铁、
金属化球团或
粒铁,作为
炼钢原料(也可作高炉炼铁或铸造的原料)。
电炉炼铁法,多采用无
炉身的还原电炉,可用强度较差的焦炭(或煤、木炭)作还原剂。电炉炼铁的
电加热代替部分焦炭,并可用低级焦炭,但耗电量大,只能在电力充足、电价低廉的条件下使用。
钢冶炼
炼钢主要是以高炉炼成的
生铁和直接还原炼铁法炼成的
海绵铁以及
废钢为原料,用不同的方法炼成钢。主要的
炼钢方法有
转炉炼钢法、
平炉炼钢法、电弧炉炼钢法3类(见钢,转炉,平炉,
电弧炉)。以上3种炼钢工艺可满足一般用户对钢质量的要求。为了满足更高质量、更多品种的高级钢,便出现了多种钢水
炉外处理(又称
炉外精炼)的方法。如吹氩处理、
真空脱气、炉外脱硫等,对转炉、平炉、电弧炉炼出的钢水进行附加处理之后,都可以生产高级的钢种。对某些
特殊用途,要求特高质量的钢,用炉外处理仍达不到要求,则要用特殊炼钢法炼制。如
电渣重熔,是把转炉、平炉、电弧炉等冶炼的钢,铸造或
锻压成为电极,通过
熔渣电阻热进行
二次重熔的精炼工艺;
真空冶金,即在低于1个大
气压直至
超高真空条件下进行的
冶金过程,包括金属及合金的冶炼、提纯、精炼、成型和处理。
钢液在
炼钢炉中冶炼完成之后,必须经
盛钢桶(
钢包)注入铸模,凝固成一定形状的钢锭或
钢坯才能进行再加工。
钢锭浇铸可分为上铸法和下铸法。上铸钢锭一般内部结构较好,
夹杂物较少,操作费用低;下铸钢锭
表面质量良好,但因通过
中注管和汤道,使钢中夹杂物增多。在铸锭方面出现了
连续铸钢、
压力浇铸和
真空浇铸等新技术。
定义
钢铁冶炼(iron and steel smelting),是
钢、
铁冶金
工艺过程的总称。
主要辅料
钢铁冶炼过程中,为了除去磷、硫等杂质,造成
反应性好、数量适当的炉渣,需要加入
冶金熔剂如
石灰石、石灰或
萤石等;为了控制出炉钢水温度不致过高,需要加入
冷却剂如
氧化铁皮、铁矿石、
烧结矿或
石灰石等;为了除去钢水中的氧,需要加入
脱氧剂如锰铁、
硅铁等
铁合金等。上述材料统称为
辅助原料。
石灰石
主要由
方解石组成,
化学成分为Ca
CO3。纯方解石含
CaO56%、CO244%。开采出的石灰石因有杂质,CaO的含量一般为50~55%。在钢铁冶炼中,石灰石是造渣用的碱性熔剂,要求:①CaO含量高。②SiO2、
Al2O3、S、P含量低。SiO2和Al2O3能降低石灰石作为熔剂的有效性能。在高炉冶炼中,石灰石里的SiO2和Al2O3含量每增加1%,其有效熔剂性能约降低2.8%。③大中型高炉用的石灰石,粒度为20~50毫米,
小高炉为10~30毫米。
纯白
云石 【CaMg(CO3)2】 含
MgO21.9%、CaO30.4%、CO247.7%。天然白云石还含有SiO2、
Fe2O3、Al2O3等杂质,颜色通常呈灰白色或淡黄色。白云石在
钢铁工业中大量用作
碱性耐火材料,焦油白云石用作
炼钢炉炉衬。白云石还用作碱性熔剂,以提高炉渣中 MgO的含量,改善流动性,利于脱硫,减少炉衬熔损。对作为熔剂的白云石的要求是含MgO高,含Al2O3、Fe2O3和SiO2低。中国
白云石的化学成分一般为:CaO26~31%,MgO17~21%,SiO21~5%,Al2O30.5~3%,Fe2O30.1~3%,CO243~46%。
石灰
由石灰石
煅烧而成,是炼钢最重要的熔剂。煅烧石灰必须用优质的石灰石原料,合适的煅烧设备,控制得当的煅烧过程和使用低硫低灰分燃料。采用缓慢加热高温煅烧所得的粗晶粒石灰(称为硬烧或
死烧石灰),在
炼钢炉中熔化慢,不易成渣。采用快速加热迅速通过高温区所得的晶粒细、
活度大的石灰(称为
活性石灰或软烧活性石灰),在炼钢炉中可防止钢液表面散热过多,熔化快,容易成渣,从而提高了脱硫、
脱磷效率。炼钢用活性石灰的
质量要求是:CaO>92%;P<0.008%;S厘米;
活性度>360
毫升(
滴定法);粒度10~30毫米。石灰还用于
铁水的炉外脱硫(见
铁水炉外脱硫)。
又名
氟石,主要化学成分为
CaF2,有黄、淡紫、
玫瑰、绿黑等各种颜色的结晶,比重 3.2,熔化温度约935℃。在高炉中,萤石作洗炉用(通过降低熔点,清除
炉墙结瘤);在
炼钢中,用作助熔剂,可降低石灰的熔点,改善炉渣流动性,提高脱硫效率。萤石分解后有强腐蚀性,对设备和炉衬不利,使用量应适当控制。钢铁冶炼用萤石的成分:CaF275~95%,SiO25~20%,S0.10~1.5%。
又称
铁鳞,是钢锭和
钢坯在加热和
轧制过程中产生的。它含铁约70~75%,在炼钢中可用作氧化剂;炼钢精炼期使用它能加速石灰溶解,且不降低
熔渣碱度,又有利于熔池沸腾,对去磷有一定效果。此外氧化铁皮可配加入
烧结料,以及在
铁合金冶炼中用以代替钢屑。
用于冶炼锰铁,有时用于高炉炼铁以调整生铁含锰量,或用于高炉洗炉。