早在1856年英国人贝斯麦就发明了底吹酸性转炉炼钢法,这种方法是近代炼钢法的开端,它为人类生产了大量廉价钢,促进了欧洲的工业革命。但由于此法不能去除硫和磷,因而其发展受到了限制。1879 年出现 了托马斯底吹碱性转炉炼钢法,它使用带有碱性炉衬的转炉来处理高磷生铁。虽然转炉法可 以大量生产钢,但它对生铁成分有着较严格的要求,而且一般不能多用废钢 。随着工业 的进一步发展,废钢越来越多。
在酸性转炉炼钢法发明不到十年,法国人马丁利用蓄热原理,在1864年创立了平炉炼钢法,1888年出现了碱性平炉。
平炉炼钢法对原料的要求不那么严格,容量大,生产的品种多,所以不到20年它就成为世界上主要的炼钢方法。
20世纪50年代,在世界钢产量中,约85%是平炉炼出来的。1952年在奥地利 出现纯氧顶吹转炉,它解决了钢中氮和其他有害杂质的含量问题,使质量接近平炉钢,同时减少了随废气(当用普通空气吹炼时,空气含79 %无用的氮)损失的热量,可以吹炼温度较低的平炉生铁,因而节省了高炉的焦炭耗量,且能使用更多的废钢 。由于转炉炼钢速度快(炼一炉钢约10min,而平炉则需7h),负能炼钢,节约能源,故转炉炼钢成为当代炼钢的主流。
其实130年以前贝斯麦发明底吹空气炼钢法时,就提出了用氧气炼钢的设想,但受当时条件的限制没能实现。直到20世纪50年代初奥地利的Voest Alpine公司才将氧气炼钢用于工业生产,从而诞生了氧气顶吹转炉,亦称LD转炉。顶吹转炉问世后,其发展速度非常快,到1968年出现氧气底吹法时,全世界顶吹法产钢能力已达2.6亿吨,占绝对垄断地位。1970年后,由于发明了用碳氢化合物保护的双层套管式底吹氧q而出现了底吹法,各种类型的底吹法转炉(如OBM,Q-BOP,LSW等)在实际生产中显示出许多优于顶吹转炉之处,使一直居于首位的顶吹法受到挑战和冲击。
顶吹法的特点决定了它具有渣中含铁高,钢水含氧高,废气铁尘损失大和冶炼超低碳钢 困难等缺点,而底吹法则在很大程度上能克服这些缺点。但由于底吹法用碳氢化合物冷却喷嘴,钢水含氢量偏高,需在停吹后喷吹惰性气体进行清洗。基于以上两种方法在冶金学上显现出的明显差别,故在20世纪70年代以后,国外许多国家着手研究结合两种方法优点的顶底复吹冶炼法。继奥地利人Dr.Eduard等于1973年研究转炉顶底复吹炼钢之后,世界各国普遍开展了转炉复吹的研究工作,出现了各种类型的复吹转炉,到20世纪80年代初开始正式用于生产。由于它 比顶吹和底吹法都更优越,加上转炉复吹现场改造 比较容易,使之几年时间就在全世界范围得到普遍应用,有的国家(如日本)已基本上淘汰了单纯的顶吹转炉。
传统的转炉炼钢过程是将高炉来的铁水经混铁炉混匀后兑入转炉,并按一定 比例装入废钢,然后降下水冷氧q以一定的供氧、q位和造渣制度吹氧冶炼。当达到吹炼终点时,提q倒炉,测温和取样化验成分,如钢水温度和成分达到 目标值范围就 出钢。否则,降下氧q进行再吹。在出钢过程中,向钢包中加入脱氧剂和铁合金进行脱氧、合金化。然后,钢水送模铸场或连铸车间铸锭。
随着用户对钢材性能和质量的要求越来越高,钢材的应用范围越来越广,同时钢铁生产企业也对提高产品产量和质量,扩大品种,节约能源和降低成本越来越重视。在这种情况下,转炉生产工艺流程发生了很大变化。铁水预处理、复吹转炉、炉外精炼、连铸技术的发展,打破了传统的转炉炼钢模式。已由单纯用转炉冶炼发展为铁水预处理——复吹转炉吹炼——炉外精炼——连铸这一新的工艺流程。这一流程以设备大型化、现代化和连续化为特点。氧气转炉已由原来的主导地位变为新流程的一个环节,主要承担钢水脱碳和升温的任务了。
炼钢炉不能停的主要原因是经济原因,停下来会增加经济成本,只有炉子出现故障才会停下来,或市场行情极差被迫停车也会停下来。转炉炼钢的热量来源主要靠化学反应,若停下来的时间过长,钢水会凝固,再次开炉也不能把钢水放出来了。而电炉炼钢的热量主要来源是电极加热,若钢水凝固,再从新通电自然可以把钢水熔化,但相应的增加生产成本,一般情况下,任何炼钢炉不会停下来的,有产量指标的存在。
其次,自动化年代,靠的是生产设备与辅助型设备组成的某某等等系统,人力依靠较少。达成工艺条件与设备支持,就能炼出国内使用的钢材。大部分型号钢材已经固定了炼钢模式,套用一下就能炼出来。某些特殊钢材没有模式国内炼不出来,只能进口。自动化年代,靠的是生产设备与辅助型设备组成的系统,人力依靠较少。达成工艺条件与设备支持,就能炼出国内使用的钢材。某些特殊钢材没有模式国内炼不出来,只能进口。
扩展资料:
炼钢的主要原料是含炭较高的铁水或生铁以及废钢铁。为了去除铁水中的杂质,还需要向铁水中加入氧化剂、脱氧剂和造渣材料,以及铁合金等材料,以调整钢的成分。含炭较高的铁水或生铁加入炼钢炉以后,经过供氧吹炼、加矿石、脱炭等工序,将铁水中的杂质氧化除去,最后加入合金,进行合金化,便得到钢水。炼钢炉有平炉、转炉和电炉3种,平炉炼钢法因能耗高、作业环境差已逐步淘汰。转炉和平炉炼钢是先将铁水装入混铁炉预热,将废钢加入转炉或平炉内。
水、铁水、钢渣以及炼钢炉炉底的熔渣都是高温熔融物,与水接触就会发生爆炸。当1 kg水完全变成蒸汽后,其体积要增大约1500倍,破坏力极大。炼钢厂因为熔融物遇水爆炸的情况主要有:转炉、平炉氧q,转炉的烟罩,连铸机的结晶器的高、中压冷却水大漏,穿透熔融物而爆炸;炼钢炉、精炼炉、连铸结晶器的水冷件因为回水堵塞,造成继续受热而引起爆炸;炼钢炉、钢水罐、铁水罐、中间罐、渣罐漏钢、漏渣及倾翻时发生爆炸。
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