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煉鋼原理和方法是什么??

【摘要】:
煉鋼原理就是在高溫條件下,用氧氣或鐵的氧化物把生鐵中所含的過量的碳和其它雜質轉為氣體或爐渣而除去。煉鋼的方法,一般可分為轉爐煉鋼、平爐煉鋼和電爐煉鋼三種方法?,F分別介紹如下:1.轉爐煉鋼法:這種煉鋼法使用的氧化劑是氧氣。把空氣鼓入熔融的生鐵里,使雜質硅、錳等氧化。在氧化的過程中放出大量的熱量(含1%的硅可使生鐵的溫度升高200攝氏度),可使爐內達到足夠高的溫度。因此轉爐煉鋼不需要另外使用燃料。轉爐
煉鋼原理就是在高溫條件下,用氧氣或鐵的氧化物把生鐵中所含的過量的碳和其它雜質轉為氣體或爐渣而除去。
煉鋼的方法,一般可分為轉爐煉鋼、平爐煉鋼和電爐煉鋼三種方法?,F分別介紹如下:
1. 轉爐煉鋼法:這種煉鋼法使用的氧化劑是氧氣。把空氣鼓入熔融的生鐵里,使雜質硅、錳等氧化。在氧化的過程中放出大量的熱量(含1%的硅可使生鐵的溫度升高200攝氏度),可使爐內達到足夠高的溫度。因此轉爐煉鋼不需要另外使用燃料。
轉爐煉鋼是在轉爐里進行。轉爐的外形就像個梨,內壁有耐火磚,爐側有許多小孔(風口),壓縮空氣從這些小孔里吹爐內,又叫做側吹轉爐。開始時,轉爐處于水平,向內注入1300攝氏度的液態生鐵,并加入一定量的生石灰,然后鼓入空氣并轉動轉爐使它直立起來。這時液態生鐵表面劇烈的反應,使鐵、硅、錳氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成爐渣,利用熔化的鋼鐵和爐渣的對流作用,使反應遍及整個爐內。幾分鐘后,當鋼液中只剩下少量的硅與錳時,碳開始氧化,生成一氧化碳(放熱)使鋼液劇烈沸騰。爐口由于溢出的一氧化炭的燃燒而出現巨大的火焰。最后,磷也發生氧化并進一步生成磷酸亞鐵。磷酸亞鐵再跟生石灰反應生成穩定的磷酸鈣和硫化鈣,一起成為爐渣。
當磷于硫逐漸減少,火焰退落,爐口出現四氧化三鐵的褐色蒸汽時,表明鋼已煉成。這時應立即停止鼓風,并把轉爐轉到水平位置,把鋼水傾至鋼水包里,再加脫氧劑進行脫氧。整個過程只需15分鐘左右。如果空氣是從爐低吹入,那就是低吹轉爐。
隨著制氧技術的發展,現在已普遍使用氧氣頂吹轉爐 (也有側吹轉爐)。這種轉爐吹如的是高壓工業純氧,反應更為劇烈,能進一步提高生產效率和鋼的質量。
2. 平爐煉鋼法 (平爐煉鋼法也叫馬丁法,現在已經淘汰了):平爐煉鋼使用的氧化劑通入的空氣和爐料里的氧化物,(廢鐵,廢鋼,鐵礦石)。反應所需的熱量是由燃燒氣體燃料(高爐煤氣,發生爐煤氣)或液體燃料(重油)所提供。
平爐的爐膛是一個耐火磚砌成的槽,上面有耐火磚制成的爐頂蓋住。平爐的前墻上有裝料口,裝料機就從這里把爐料裝進去。熔煉時關上耐火磚造成的門。爐膛的兩端都筑有爐頭,爐頭各有兩個孔道,供導入燃料與熱空氣,或從爐里導爐氣之用。
平爐煉鋼所用的原料有廢鋼、廢鐵、鐵礦石和溶劑 (石灰石和生石灰)。開始冶煉時,燃料遇到導入的熱空氣就在燃料面上燃燒,溫度高達1800攝氏度。熱量直接由火焰傳給爐料,使爐料迅速熔化 (鐵的熔點是1535攝氏度,鋼略低)。同時有一部分熔化的生鐵生成氧化亞鐵,生鐵里的雜質硅、錳被氧化亞鐵氧化,聲成爐渣。由于爐里放有過量的石灰石,磷與硫等雜質就生成磷酸鈣和硫化鈣成為爐渣。其次碳也進行氧化,生成一氧化碳從熔化的金屬里冒出,好象金屬在沸騰一樣。
反應快要進行完畢的時候,加入脫氧劑并定時把爐渣扒出。在冶煉將完成時要根據爐前分析(用快速分析法,幾分鐘可完成)來檢驗鋼的成分是否合乎要求。煉锝的鋼從出鋼口流入鋼水包里,再從鋼水包注入模子里鑄成制品或鋼錠。
為了提高爐溫,氣體燃料要在蓄熱室里進行預熱。
在平爐里不但可加入液態生鐵,而且可以加入固態的生鐵以及夾攻以后的廢鐵和鐵礦石等。另外,在平爐里如果用30%的富氧空氣鼓風,同時在熔化的金屬里吹入氧氣,可使生產率提高80%,冶煉的時間縮短2~4小時,并可節約燃料,富氧空氣也不需要預熱。
3. 電爐煉鋼法:鋼還可以在以電能為熱源的電爐里冶煉。使用電爐煉鋼可以煉出優質的合金鋼。電爐的種類很多,應用最廣泛的是電弧爐。
目前平爐煉鋼在我國已基本淘汰,2006年我國轉爐煉鋼產量所占比重為85%,電爐煉鋼所占比重為15%。
從鋼鐵冶煉工藝中可以盾出,電爐煉鋼主要以廢鋼為原料,對生鐵的消耗較少,因此,也就不再需要大量的焦炭,但在我國目前仍以轉爐煉鋼為主的情況下,由于需要大量的生鐵,因此所耗煤炭量還是較大。
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