《电炉炼钢法》PPT课件.ppt
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1、冶金学冶金学炼钢篇炼钢篇阎立懿东北大学钢铁冶金研究所东北大学钢铁冶金研究所2009年年6月月/沈阳沈阳(No10)2/6/20231东北大学/阎立懿主主 要要 内内 容容n概述概述n炼钢基础理论炼钢基础理论n炼钢用原材料炼钢用原材料n转炉炼钢法转炉炼钢法n电炉炼钢法电炉炼钢法2/6/20232东北大学/阎立懿 上回结束了第四章的内容上回结束了第四章的内容 氧氧气气底底吹吹转转炉炉炼炼钢钢法法(在在空空气气底底吹吹转转炉的基础上发展起来的)炉的基础上发展起来的)n发发展展OBM/德德国国、LMS/法法国国、Q-BOP/美国,以及设备结构特点。美国,以及设备结构特点。n底底吹吹过过程程钢钢水水及及
2、炉炉渣渣成成分分的的变变化化见见趋趋势图势图n底底吹吹与与顶顶吹吹特特点点比比较较:熔熔池池搅搅拌拌充充分分,吹吹炼炼过过程程平平稳稳,渣渣中中氧氧化化铁铁低低,氧氧气气利利用用率率高高、脱脱碳碳速速度度快快,脱脱硫硫能能力力强强、氮低等。炉龄低,钢中氮低等。炉龄低,钢中H含量高。含量高。2/6/20233东北大学/阎立懿 氧气复吹转炉炼钢法(氧气复吹转炉炼钢法(复吹是顶吹和底吹技术发展的必然结果)复吹是顶吹和底吹技术发展的必然结果)n复复吹吹法法有有:LBE/法法钢钢研研,LD-OTB/神神户户,LD-OB/新新日日铁铁,STB-P/住友,住友,K-BOP/川崎等。川崎等。复吹的特点如下:复
3、吹的特点如下:n熔池搅拌充分:底吹熔池搅拌充分:底吹复吹顶吹复吹顶吹n渣中渣中(FeO)含量:顶吹复吹底吹含量:顶吹复吹底吹nC-O曲曲线线位位置置高高低低:顶顶吹吹的的高高,复复吹吹的的低低,并并接接近近底底吹吹的的(顶顶吹吹复吹底吹);钢水中含氧量高低:顶吹复吹底吹。复吹底吹);钢水中含氧量高低:顶吹复吹底吹。n硫的分配系数:复吹硫的分配系数:复吹底吹底吹顶吹。顶吹。n磷的分配系数:复吹磷的分配系数:复吹底吹底吹顶吹。顶吹。2/6/20234东北大学/阎立懿第五章第五章 电炉炼钢法电炉炼钢法n电炉炼钢及其发展电炉炼钢及其发展n电炉设备及其电热特性电炉设备及其电热特性n电炉炼钢冶炼工艺电炉炼
4、钢冶炼工艺n超高功率电炉相关技术超高功率电炉相关技术2/6/20235东北大学/阎立懿 5.1.1 何谓炼钢电炉何谓炼钢电炉 电电炉炉是是采采用用电电能能作作为为热热源源进进行行炼炼钢钢的的炉炉子子的的统统称称。按按电电能能转转换换热能方式的差异,电炉可分为:热能方式的差异,电炉可分为:n电渣重熔炉电渣重熔炉利用炉渣的电阻热;利用炉渣的电阻热;n感应熔炼炉感应熔炼炉利用电磁感应;利用电磁感应;n电电 子束子束 炉炉依靠电子碰撞;依靠电子碰撞;n等等 离子离子 炉炉利用等离子弧;利用等离子弧;n电弧炉电弧炉利用高温电弧,不含加热炉、热处理炉等。利用高温电弧,不含加热炉、热处理炉等。5.1 电炉炼
5、钢及其发展电炉炼钢及其发展2/6/20236东北大学/阎立懿 目目前前,世世界界上上电电炉炉钢钢产产量量的的95%95%以以上上都都是是由由电电弧弧炉炉生生产的,因此电炉炼钢主要指电弧炉。产的,因此电炉炼钢主要指电弧炉。电电炉炉炼炼钢钢 是是以以废废钢钢为为主主要要原原料料,以以三三相相交交流流电电作作电电源源,利利用用电电流流通通过过石石墨墨电电极极与与金金属属料料之之间间产产生生电电弧弧的的高高温温,来来加加热热、熔熔化化炉炉料料。它它是是用用来来生生产产特特殊殊钢钢和和高高合合金金钢钢的主要方法(现在也用来生产普通钢)。的主要方法(现在也用来生产普通钢)。2/6/20237东北大学/阎立
6、懿 5.1.2 电炉炼钢发展历史电炉炼钢发展历史 回顾一下现代炼钢简史,见下表:回顾一下现代炼钢简史,见下表:时间时间国别国别发明者发明者炼钢法炼钢法发展与贡献发展与贡献1856英国英国HenryBessemer酸性底吹转酸性底吹转炉炉解决大规模解决大规模钢水的生产钢水的生产1865/7法国法国-英国英国Martin-Siemens酸性平炉酸性平炉废钢得到利用废钢得到利用1878英国英国SidneyThomas碱性底吹转碱性底吹转炉炉解决用高磷解决用高磷铁水炼钢铁水炼钢1899法国法国Heroult电弧炉电弧炉用电能、废钢用电能、废钢1952奥地利奥地利Linz and DonawitzLD法
7、法氧气炼钢氧气炼钢2/6/20238东北大学/阎立懿 电电炉炉是是在在电电发发明明之之后后的的1899年年,由由法法国国的的海海劳劳尔尔特特(Heroult)在在La Praz发发明明的的。它它被被建建在在阿阿尔尔卑卑斯斯山山(Alps)的的峡峡谷谷中中,原原因因是是在在距距它它不不远远处处有有一一个个火火力力发发电电厂。厂。电电炉炉的的出出现现,开开发发了了煤煤的的替替代代能能源源,使使得得废废钢钢开开始始了了经经济济回回收收,这这最最终终使使得得钢钢铁铁成成为为世世界界上上最最易易于于回回收收的的材料,材料,也为也为可持续发展可持续发展做出巨大贡献。做出巨大贡献。2/6/20239东北大学
8、/阎立懿 1 1)由炼钢方法百年兴衰看电炉发展)由炼钢方法百年兴衰看电炉发展 电电炉炉炼炼钢钢在在这这100多多年年中中,其其发发展展速速度度不不如如二二十十世世纪纪60年年代代前前的的平平炉炉,也也比比不不上上60年年代代后后转转炉炉发发展展的的那那样样快快,但但随随着着科科技技的的进进步步,世世界电炉钢产量及其比例始终在稳步增长。界电炉钢产量及其比例始终在稳步增长。尤尤其其二二十十世世纪纪70年年代代以以来来,电电力力工工业业的的进进步步,科科技技对对钢钢的的质质量量和和数数量量的的要要求求提提高高,大大型型超超高高功功率率电电炉炉技技术术的的发发展展以以及及炉炉外外精精炼炼技技术术的的采
9、用,使电炉炼钢技术有了长足进步。采用,使电炉炼钢技术有了长足进步。2/6/202310东北大学/阎立懿2 2)由钢产量与产品结构变化看电炉发展)由钢产量与产品结构变化看电炉发展n 钢产量钢产量 2/6/202311东北大学/阎立懿世界粗钢总量与电炉钢比的变化情况世界粗钢总量与电炉钢比的变化情况时间时间1970198019902000200220042005总钢产总钢产/亿吨亿吨6.07.167.78.489.0410.611.1电炉钢比电炉钢比/%14.222.027.533.834.53535 世界粗钢产量世界粗钢产量,2000年前的年前的20多年一直在多年一直在7.08.0亿吨间徘徊,电亿
10、吨间徘徊,电炉钢产量比例一直在稳步上升,由十几增至三十几。炉钢产量比例一直在稳步上升,由十几增至三十几。之后之后2002、2004、2005、2006、2007年以每年年以每年1亿吨的速度,由亿吨的速度,由9.04亿增加到亿增加到13.28亿吨(中国亿吨(中国/4.95、日本、日本/1.2、美国、美国/0.97亿吨三家之亿吨三家之和达到和达到53%)电炉钢产量比例维持在)电炉钢产量比例维持在30以上以上(31)。2/6/202312东北大学/阎立懿 美美国国 是是世世界界上上主主要要产产钢钢国国,其其电电炉炉钢钢比比例例也也最最高高。原原因因是是有有丰丰富的富的废钢资源废钢资源和充足的和充足的
11、廉价电力廉价电力,使得电炉发展迅速,见表:,使得电炉发展迅速,见表:日日本本 19851994年年9年年间间,电电炉炉生生产产能能力力增增加加了了2074万万吨吨(73%),而而高高炉炉转转炉炉能能力力降降低低了了2619万万吨吨。电电炉炉钢钢产产量量比比例例由由29%提高提高31.6%,1996年达到年达到33%,2007年达到年达到3100万吨。万吨。时间时间19751995199920042006电电炉炉钢钢比比/%20.039.546.15356.92/6/202313东北大学/阎立懿n德德国国转转炉炉钢钢增增2%,电电炉炉钢钢增增102%;n法法国国转转炉炉钢钢减减32%,电电炉炉钢
12、增钢增138%;n西西班班牙牙转转炉炉钢钢减减27%,电电炉钢增炉钢增119%;n意意大大利利转转炉炉钢钢不不变变,电电炉炉钢增钢增 24%。欧洲欧洲 1978 1998年年20年间转炉钢与电炉钢产量的变年间转炉钢与电炉钢产量的变化如下:化如下:2/6/202314东北大学/阎立懿 其他国家的情况:其他国家的情况:从从1995至至2001年年,韩韩国国从从37.8%增增加加到到43.6%、印印度度从从29.7%增增长长到到42.5%,2006年年美美国国电电炉炉钢钢比比例例为为56.9%、韩韩国国45.7%、德德国国33.1%、印印度度50.5%,我我国国台台湾湾地地区区也也达达到到了了45.
13、7%,而而我我国国大大陆的电炉钢比例却逐年下降,目前下降到陆的电炉钢比例却逐年下降,目前下降到10%左右。左右。2/6/202315东北大学/阎立懿中国近年电炉钢比例情况中国近年电炉钢比例情况时间时间20002001200220032004200520062007中国中国总钢总钢产产/亿亿吨吨1.291.521.822.222.833.524.234.95电电炉炉钢钢比例比例/15.715.916.717.615.211.910.511.8时间时间19931996中国中国总钢产总钢产/亿亿吨吨0.901.01电电炉炉钢钢/比例比例2318.72/6/202316东北大学/阎立懿 2)但但电电炉
14、炉钢钢产产量量19932000年年一一直直维维持持2000万万吨吨,2000年年后后一一直直在在增增加加,200011002005年年五五年年间间增增加加了了2700万万吨吨,20042006年年均均约为约为4200万吨,万吨,2007年达到年达到5840万吨,这超过美国万吨,这超过美国1999年的水平。年的水平。比比例例低低的的主主要要原原因因:进进入入21世世纪纪以以来来,由由于于我我国国大大陆陆地地区区建建筑筑用用钢钢材材需需求求增增加加,使使粗粗钢钢总总产产量量增增加加过过快快,高高炉炉转转炉炉流流程程的的产产能能和和钢钢产产量量粗粗犷犷扩扩张张,使使得得中中国国电电炉炉钢钢比比例例有
15、有较较大大幅幅度度地地降降低低,同同时时也也使使得得世界电炉钢比例有所降低,但目前仍在世界电炉钢比例有所降低,但目前仍在30%以上。以上。上表、右图给出:上表、右图给出:1)电电炉炉钢钢比比例例1993年年达达到到最最高高23.2%,之之后后大大幅幅度度降降低低,19962003年年间间一一直直徘徘徊徊在在15%18%;从从20032007年降至年降至12。2/6/202317东北大学/阎立懿 为为什什么么世世界界各各国国及及我我国国台台湾湾地地区区的的电电炉炉钢钢比比例例均均较较高高?因因为为提提高高电电炉炉钢钢比比例例有有利利于于循循环环经经济济,是是实实现现钢钢铁铁工工业业可可持持续续发
16、发展展的的重要措施。重要措施。北北科科大大傅傅杰杰教教授授最最近近指指出出:中中国国钢钢铁铁产产业业调调整整和和振振兴兴,不不能能用用本本次次经经济济危危机机以以前前那那种种模模式式恢恢复复生生产产,重重新新启启动动过过剩剩产产能能。我我国国本本轮轮钢钢铁铁产产业业振振兴兴的的正正确确途途径径,一一是是 要要控控制制总总量量增增长长,进进行行产产品品结结构构调调整整,使使产产品品升级;二是升级;二是 要调整转炉钢和电炉钢的比例,提高电炉钢的比重。要调整转炉钢和电炉钢的比例,提高电炉钢的比重。2/6/202318东北大学/阎立懿n 钢的品种结构钢的品种结构实现实现“全方位竞争全方位竞争”电电炉炉
17、钢钢不不但但在在传传统统的的特特殊殊钢钢和和高高合合金金钢钢领领域域继继续续保保持持其其相相对对优优势势,而且而且正在普钢领域表现出强劲的竞争态势正在普钢领域表现出强劲的竞争态势。在在产产品品结结构构上上,电电炉炉钢钢几几乎乎覆覆盖盖了了整整个个长长材材领领域域,诸诸如如圆圆钢钢、钢钢筋筋、线线材材、小小型型钢钢、无无缝缝管管,甚甚至至部部分分中中型型钢钢材材等等。并并且且正正在在与与转转炉炉钢争夺板材(热轧板)市场。钢争夺板材(热轧板)市场。总总之之,电电炉炉的的发发展展使使得得平平炉炉完完成成它它的的使使命命,并并与与转转炉炉形形成成竞竞争争,此格局将在较长时期内存在此格局将在较长时期内存
18、在。2/6/202319东北大学/阎立懿5.1.3 电炉炼钢的发展前景电炉炼钢的发展前景 电电炉炉从从诞诞生生至至今今已已近近110年年了了,在在这这百百年年中中,电电炉炉的的设设备备、工工艺艺技技术术在在不不断断发发展展,产产量量不不断断地地提提高高,其其原原因因是是电电炉炉炼炼钢钢的的经经济济效效益益与与环境优势。环境优势。正正是是由由于于废废钢钢电电炉炉炼炼钢钢流流程程具具有有经经济济效效益益与与环环境境优优势势,有有利利于于钢铁工业的可持续发展。钢铁工业的可持续发展。2/6/202320东北大学/阎立懿1 1)可持续发展概念)可持续发展概念 其其概概念念是是在在1992年年6月月联联合
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