金属学会

> 山东金属学会欢迎您!

关 键 字:  
您现在的位置:首页 >> 冶金科普 >> 科普园地 >> 常用的冶炼方法知识大汇总
新闻分类

字号:   

常用的冶炼方法知识大汇总

浏览次数: 日期:2016年10月20日 20:25

1.转炉炼钢

一种不需外加热源、主要以液态生铁为原料的炼钢方法。其主要特点是靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分,如碳、锰、硅、磷等与送入炉内的氧气进行化学反应所产生的热量作冶炼热源来炼钢。炉料除铁水外,还有造渣料(石灰、石英、萤石等);为了调整温度,还可加入废钢以及少量的冷生铁和矿石等。

转炉按炉衬耐火材料性质分为碱性(用镁砂或白云为内衬)和酸性(用硅质材料为内衬);按气体吹入炉内的部分分为底吹顶吹和侧吹;按所采用的气体分为空气转炉和氧气转炉。酸性转炉不能去除生铁中的硫和磷,须用优质生铁,因而应用范围受到限制。碱性转炉适于用高磷生铁炼钢,曾在西欧获得较大发展。空气吹炼的转炉钢,因其含氮量高,且所用的原料有局限性,又不能多配废钢,未在世界范围内得到推广。

 

2.氧气顶吹转炉炼钢

用纯氧从转炉顶部吹炼铁水成钢的转炉炼钢方法,或称LD法;在美国通常称BOF法,也称BOP法。它是现代炼钢的主要方法。炉子是一个直立的坩埚状容器,用直立的水冷氧枪从顶部插入炉内供氧。炉身可倾动。

炉料通常为铁水、废钢和造渣材料;也可加入少量冷生铁和铁矿石。通过氧枪从熔池上面向下吹入高压的纯氧(含O299.5%以上),氧化去除铁水中的硅、锰、碳和磷等元素,并通过造渣进行脱磷和脱硫。各种元素氧化所产生的热量,加热了熔池的液态金属,使钢水达到现定的化学成分和温度。它主要用于冶炼非合金钢和低合金钢;但通过精炼手段,也可用于冶炼不锈钢等合金钢。

 

3.氧气底吹转炉炼钢

通过转炉底部的氧气喷嘴把氧气吹入炉内熔池,使铁水冶炼成钢的转炉炼钢方法。其特点是;炉子的高度与直径比较小;炉底较平并能快速拆卸和更换;用风嘴、分配器系统和炉身上的供氧系统代替氧气顶吹转炉的氧枪系统。由于吹炼平稳、喷溅少、烟尘量少、渣中氧化铁含量低,因此氧气底吹转炉的金属收得率比氧气顶吹转炉的高1%~2%;采用粉状造渣料,由于颗粒细、比表面大,增大了反应界面,因此成渣快,有利于脱硫和脱磷。此法特别适用于吹炼中磷生铁,因此在西欧用得最广。

 

4.连续炼钢

不分炉次地将原料(铁水、废钢)从炉子一端不断地加入,将成品(钢水)从炉子的另一端不断地流出的炼钢方法。连续炼钢工艺的设想早在19世纪就已出现。由于这种工艺具有设备小、工艺过程简单而且稳定等潜在优越性,几十年来许多国家都作了各种各样方法的大量试验,其中主要有槽式法、喷雾法和泡沫法三类,但迄今为止都尚未投入工业化生产。

 

5.混合炼钢

用一个炉子炼钢、另一个电炉炼还原渣或还原渣与合金,然后在一定的高度下进行冲混的炼钢方法。用此法处理平炉、转炉及电炉所炼钢水,可提高钢的质量。冲混可增加渣、钢间的接触面积,加速化学反应以及脱氧、脱硫,并有吸附和聚合气体及夹杂物的作用,从而提高钢的纯结度和质量。

 

 

6.复合吹炼转炉炼钢

在顶吹和底吹氧气转炉炼钢法的基础上,综合两者的优点并克服两者的缺点而发展起来的新炼钢方法,即在原有顶吹转炉底部吹入不同气体,以改善熔池搅拌。目前,世界上大多数国家用这种炼钢法,并发展了多种类型的复吹转炉炼钢技术,常见的如英国钢公司开发的以空气+N2Ar2作底吹气体、以N2作冷却气体的熔池搅拌复吹转炉炼钢法——BSC——BAP法,德国克勒克纳——马克斯冶金厂开发的用天然保护底枪、从底部向熔池分别喷入煤和氧的KMS法、日本川崎钢铁公司开发的将占总氧量30%的氧气混合石灰粉一道从炉底吹入熔池的K——BOP法以及新日本钢铁公司开发的将占总氧量10%——20%的氧气从底部吹入,并用丙烷或天然气冷却炉底喷嘴的LD——OB法等。

 

7.顶吹氧气平炉炼钢

50年代中期开始,在平炉生产中采用15支水冷氧枪由炉顶插入熔炼室,直接向熔池吹氧的炼钢方法。该法改善了熔池反应的动力学条件,使碳氧反应的热效应由原来的吸热变为放热,并改善了热工条件;生产率大幅度地得到提高。

 

8.电弧炉炼钢

利用电弧热效应熔炼金属和其他物料的一种炼钢方法。炼钢用三相交流电弧炉是最常见的直接加热电弧炉。炼钢过程中,由于炉内无可燃气体,可根据工艺要求,形成氧化性或还原性气氛和条件,故可以用于冶炼优质非合金钢和合金钢。

 

按电炉每吨炉容量的大小,可将电弧炉分为普通功率电弧炉、高功率电弧炉和超高功率电弧炉。电弧炉炼钢向高功率、超高功率发展的目的是为了缩短冶炼时间、降低电耗、提高生产率、降低成本。随着高功率和超高功率电炉的出现,电弧炉已成为熔化器,一切精炼工艺都在精炼装置内进行。近十年来直流电弧炉由于电极消耗低、电压波动小和噪音小而得到迅速发展,可用于冶炼优质钢和铁合金。

 

9.STB

原文为Sumitomo Top and Bottom blowing process,由日本住友金属公司开发的顶底复吹转炉炼钢法。该法综合了氧气顶吹转炉炼钢法和氧气底吹转炉炼钢法两者的优点。用于吹炼低碳钢,脱磷效果好且成本下降显著。所用的底吹气体为O2CO2N2等。在STB法基础上又开发了从顶部喷吹粉末的STB—P法,进一步改善了高碳钢的脱磷条件,并用于精炼不锈钢。

 

10.RH

又称循环法真空处理。由德国Ruhrstahl/Heraeus二公司共同开发。真空室下方装有两个导管,插入钢水,抽真空后钢水上升至一定高度,再在上升管吹入惰性气体ArAr上升带动钢液进入真空室接受真空处理,随后经另一导管流回钢包。真空室上装有加合金的加料系统。此法已成为大容量钢包(>80t)的钢水主要真空处理方法。

 

11.RH-OB

RH吹氧法。是在真空循环脱气(RH)法中加上吹氧操作(Oxygen Blowing)来升温。用于精炼不锈钢,是利用减压下可优先进行脱碳反应;用于精炼普通钢则可减轻转炉负荷。也可采用加铝升温。

 

12.OBM-S

原文为Oxygen Bottom Maxhutte—Scarp,由德国Maxhutte-Klockner厂发明的以天然气或丙烷作底吹氧枪冷却介质的氧气底吹转炉炼钢法。OBM—S是在OBM氧气底吹转炉的炉帽上安装侧吹氧枪,底部氧枪吹煤气、天然气预热废钢,从而达到增加废钢比的目的。

 

13.NK-CB

原文为NKK Combined Blowing System,由日本钢管公司于1973年建立的顶底复吹转炉炼钢法,即在顶吹的同时,从炉底吹入少量气体(ArCO2N2),以加强钢渣的搅拌,并控制钢水中的CO分压。该法采用多孔砖喷嘴,用于炼低碳钢可降低成本;用于炼高碳钢则有利于脱磷。该法应与铁水预处理工艺结合起来。

 

14.MVOD

VAD法的设备上增设水冷氧枪,使之在真空下可吹氧脱碳的方法,由于真空下脱碳为放热反应,可省去VAD法的真空加热措施。操作过程与VOD法相同。

 

15.LF

原文为Ladle Furnace,是1971年日本特殊钢公司(大同钢特殊钢公司)开发的钢包炉精炼法。其设备和工艺由氩气搅拌、埋弧加热和合金加料系统组合而成。这种工艺的优点是:能精确地控制钢水化学成分和温度;降低夹杂物含量;合金元素收得率高。LF炉已成为炼钢炉与连铸机之间不可缺少的一种炉外精炼设备。

 

16.LD炼钢法

1952年奥钢联林茨(Linz)厂与奥地利阿尔卑斯矿冶公司多纳维茨(Donawitz)厂最早在工业上开发成功的氧气顶吹转炉炼钢法,并以该两厂的第一个字母而命名。该法问世后在全世界范围迅速得到推广。美国称此法为BOFBOP法,即Basic Oxygen Furnace Process 的简称。详见氧气顶吹, 转炉。

 

17.LD-OTB

原文为LD—Oxgyen Top an Bottom Process由日本神户制钢公司加古川厂开发的顶底复合吹炼转炉炼钢工艺。其特点是使用了专门的底吹单环缝形喷嘴(SA喷嘴),因而底吹气体能控制在很宽的范围内。底部吹入惰性气体。

18.LD-HC

原文为LD—Oxgyen Top an Bottom Process由日本神户制钢公司加古川厂开发的顶底复合吹炼转炉炼钢工艺。其特点是使用了专门的底吹单环缝形喷嘴(SA喷嘴),因而底吹气体能控制在很宽的范围内。底部吹入惰性气体。

19.LD-AC

原文为LD - Arbed - Centre National法国钢铁研究所开发的顶吹氧气喷石灰粉炼钢法,用于吹炼高磷铁水。

 

20.KS

原文Klockner Steelmaking系采用100%固体料操作的底部喷煤粉氧气转炉炼钢工艺。底吹氧比率为60%100%

21.K-ES

将底吹气体技术、二次燃烧技术和喷煤粉技术结合起来的电弧炉炼钢法,它是由日本东京炼钢公司和德国Kiokner公司共同开发的技术,可以以煤代电。

22.FINKL-VAD

电弧加热钢包脱气法或称真空电弧脱气法。其特点是在真空室的盖上增设有电弧加热装置,并在真空下用氩气搅拌。该法的脱气效果稳定,而且能脱硫、脱碳和加入大量合金。设备主要由真空室、电弧加热系统、合金加料装置、抽真空系统及液压系统组成。

 

23.DH

德国Dortmund Horder联合冶金公司开发的一种真空处理装置。内衬耐火材料的真空室,下部装上有耐火衬的导管插入钢包,真空室或钢包周期性地放下与提升,使一部分钢水进入真空室,处理后返回钢包。上部有加合金料装置和真空加热保温装置。目前已不再建造这种设备。

 

24.CLU

一种不锈钢的精炼方法。其原理与AOD法相同,物点是采用水蒸气代替氩气。该方法是法国Creusot-Loire公司和瑞典Uddeholm公司共同研制成功的,并于1973年正式投入生产。水蒸气与钢液接触后分解为H2O2H2使CO分压降低。同时,该分解反应为吸热反应,因而可抑制钢液温度上升。但铬的氧化烧损比AOD法的严重。

 

25.CAS

原文为Composition adjustment by sealed argonbubbling,是在氩气密封下进行合金成分微调的炉外精炼方法。该法由钢包底部吹氩,将渣排开后,下降浸渍罩,继续吹氩,然后加合金微调成分。其优点是可精确控制成分,且合金收得率高。

 

26.CAS-OB

原文为Compositon adjustment by sealed argon bubbling with oxygen blowing,是在CAS设备上增设吹氧枪的炉外精炼方法。降可微调合金成分外,它还可加铝并吹氧升温(化学热法),升温速度为513/分。这种方法可使钢水温度精确地控制在±3,从而有利于配合连铸生产。

27.ASEA-SKF

瑞典开发的一种钢包精炼法。它采用低频电磁搅拌,在常压下进行电弧加热,在钢包中造渣精炼,在另一工位真空除气,并设有氧枪,可在减压下吹氧脱碳。为了提高精炼效果,它还可在钢包底部通过多孔砖吹氩搅拌,并能加入合金调整钢液成分。

 

28.AOD

氩氧脱碳法和简称,原文为Argon-Oxygen Decarburisation,是冶炼低碳不锈钢的主要精炼法。1964年由美国碳化物公司研制成功,1968年用于实际生产。其冶金原理是用Ar稀释CO,使其分压降低,达到真空的效果,从而使碳脱到很低的水平。AOD炉体和传动装置与转炉相类似,风眼安放在接近炉底的侧壁上,向炉内吹入的是Ar+O2混合气体,原料为初炼炉熔化的钢水。吹炼过程分为氧化期、还原期、精炼期。它已成为不锈钢的主要生产工艺。

 

特殊冶金法

 

包括电渣重熔、真空冶金、等离子冶金、电子束熔炼、区域熔炼等多种炼钢方法的总称。某些高新技术或特殊用途要求特高纯度的钢,若用普通炼钢方法加炉外精炼达不到要求时,则可采用特殊冶金方法炼制。

 

1、电渣重熔:将冶炼好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,也称ESR它的热源来自熔渣电阻热,重熔时自耗电极浸入熔渣中,电流通过电离后的熔渣,使熔渣升温达到比被熔自耗电极熔点高得多的温度。插入熔渣中的自耗电极端头熔化后形成熔滴,并靠自重穿越渣池,得到渣洗精炼而后在减少空气污染的情况下进入金属熔池。钢锭与结晶器壁之间形成薄的渣皮,既减缓了径向冷却,也改善了成品钢锭表面质量,借助结晶器底部水冷,凝固成轴向结晶倾向和偏析少的重熔钢锭,改善了热加工塑性。

 

2、等离子冶金:以等离子流为热源的冶金过程,即利用等离子枪将电能转变为定向等离子射流中的热能。等离子射流具有电弧稳定、热量高度集中、可达到非常高的温度等特点。有的等离子枪的工作温度高达500020000。等离子枪可用惰性气体(Ar)、还原性气体(H2)等为介质,以达到不同的冶金目的。等离子炉可用于熔炼高熔点金属和活泼金属以及金属或合金的提纯。等离子体技术也已用于钢铁厂废尘处理和铁合金生产工艺。

 

3、喷射冶金:为加速液体金属与物料的物理化学反应,用气体喷射的方法把粉末物料送入液体金属,完成冶金反应的工艺,亦称喷粉冶金。该工艺广泛用于铁水予处理和钢包精炼,以达到脱硫、脱氧、成分微调、使夹杂物变性的目的。此工艺的反应速度快,物料利用率高。

 

4、区域熔炼:1952W.G.Pfann提出的一种利用液固相中杂质元素溶解度不同的特点提炼金属的工艺。其操作原理是:设一个均匀的固态金属棒中有一小段金属被熔化成液体,那么,若这一小段液态区域自左向右缓慢移动,则每移动一次,杂质都会重新分布,其效果就相当于把杂质驱赶到右端。经过多次这样的重复,左端金属便可达到很高的纯度。

 

5、真空冶金:在低于0.1MPa至超高真空条件下[133.3×(<76010-12Pa]进行的冶金过程,包括金属及合金的提炼、冶炼、重熔、精炼、成形和热处理。目的主要在于:减少金属受气相的污染;降低溶解于金属中的气体或易挥发的杂质含量;促进有气态产物的化学反应;避免由耐火材料容器带来的污染。以适应高性能金属材料及新型金属材料的需要。随着生产电热材料、电工合金、软磁合金以及高温镍基合金等高性能和新型金属材料的需要,发展了各种真空熔炼方法,主要有真空电阻熔炼、真空感应熔炼、真空电弧重熔、电子束熔炼及电渣重熔等。

 

6、真空电弧熔炼:在真空(10-210-1Pa)下借助电弧供热重熔金属和合金的工艺,也称VAR法。其过程是:以水冷铜坩埚为正极,被熔自耗电极接在经滑动密封进入炉体的假电极上为负极,输入低压直流电流在电极与坩埚底之间引弧,借助电弧供热重熔金属和合金。伴随自耗电极的熔化,通过控制电极的下降速度,将自耗电极重熔为成分均匀、组织致密、纯净度高和偏析少的重熔钢锭。它不仅用于重熔活性金属和耐热难熔金属,而且也用于重熔使用要求较严格的高温合金和特殊钢。

 

7、真空电子束熔炼:在较高真空(133.3×10-4133.3×10-8Pa)下用电子枪发射电子束,轰击被熔炼物料(作为阳极),使之熔化并滴入水冷铜结晶器凝固成锭的熔炼方法。锭由机械装置连续抽出。此法可以调节能量分布,控制熔化速度。电子束重熔材料的纯净度比其他真空熔炼法的更高。它适于熔炼钨、钼等金属及其合金、高级合金钢、高温合金和超纯金属。

 

8、真空电阻熔炼:在真空下以电流通过导体所产生的热为热源的熔炼方法。一般采取间接加热,由电热体把热能传给炉中物料。根据需要,电阻炉内的气氛可以是惰性或保护性的。真空电阻炉可设计成熔炼炉或热处理炉。

 

9、真空感应熔炼:在真空下利用感应电热效应熔炼金属和合金的工艺。按炉料和容量选择电源频率。它有高频(>104Hz)和中频(50104Hz)以及工频(5060Hz)两类。感应炉又分有芯(闭槽式)和无芯(坩埚式)两大类。前者电热效率高,功率因数高,但要有起熔体,熔炼温度低,适用于单一品种的连续熔炼;后者熔炼温度高,电热效率低,适于特殊钢和镍基合金等的熔炼。真空感应熔炼在高温合金、高强度钢和超高强度钢等生产中得到广泛应用。

 

来源:国际金属在线

所属类别: 科普园地

该资讯的关键词为:

 
留言内容:
* 已输入字符:0
小于等于500字符
您的邮箱:
 
示例:[email protected]
验证码:
   

   

   

  

    更多链接 >>