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1、1,第1章 铁水包,本章要点：1.铁水包在炼钢工艺流程的位置2.铁水包的用途3.结构组成4.修砌的类别5.铁水包的功能化,2,1.炼钢的工艺流程,3,铁水包是用来盛放铁水的容器，用于连接高炉和转炉。,2. 铁水包的用途和形状,4,铁水包由金属壳、内衬耐火材料、包嘴等部分组成。,3. 铁水包结构组成,铁水包由金属壳、内衬耐火材料、包嘴等部分组成。,5,铁水包的金属壳一般由锅炉钢板焊接而成，包壁和包底钢板厚度分别为3040mm和4080mm之间，为了保证烘烤时水分顺利排出，在铁水包金属壳壁、底上钻有一定数量的直径为810mm的小孔。钢包金属壳包底安有支座。铁水包金属壳腰部焊有加强箍和加强筋，耳轴对
2、称地安装在加强箍上。,2.1 铁水包壳及参数,6,铁水包内衬耐火材料的三层：保温层、永久层和工作层。 保温层的作用 ：1、防止铁包外壳变形。2、防止出现铁水温降大，减少包壁向外界热传导的热量。 永久层的作用： 永久层的作用是当工作层耐火材料局部侵蚀掉或侵蚀到很薄时，防止漏穿的铁水烧坏金属壳，提高铁水包金属壳体的使用寿命，最大限度的使用工作层内衬提高铁水包的使用寿命，提高使用的安全性，降低耐火材料消耗。 工作层 ： 工作层耐火材料直接接触铁水与铁渣，承受着铁水与铁渣的机械冲刷及高温化学侵蚀。工作层在铁水包内衬中是最主要的一层，铁水包的寿命高低取决于工作层耐火材料的材质、砌筑水平以及铁水与铁渣对此
3、层机械冲刷、化学侵蚀的程度。因此对工作层的材质选择和砌筑必须给以重视。,2.2 内衬耐火材料组成及作用,7,大修：为更换全部包底、包壁工作层衬砖、永久层衬砖、包嘴浇注料及衬砖，并检修铁水包包壳等重要结构件；中修：为更换全部包底、包壁工作层衬砖、包嘴浇注料及衬砖并检修铁水包包壳结构件。小修：为局部修补包底、更换包嘴浇注料及衬砖。,3. 铁水包的定修模式,8,目前，铁水包的功能主要体现在铁水的脱硫上，下图为常见的两种脱硫方式：,4.铁水包的脱硫功能,脱硫抢脱硫,KR法脱硫,9,第2章 钢包,本章要点：1.钢包在炼钢工艺流程的位置2.钢包的形状和用途3.钢包的结构组成4.钢包的定修模式5.钢包炉外精
4、炼的种类6.钢包耐火材料的发展,10,2.1 炼钢工艺流程中钢包的位置：,图2.1 炼钢工艺流程中钢包的位置,11,2.2 钢包的形状和用途,钢包又称为盛钢桶、钢水罐、大包等。它是连接转炉和连铸，盛接钢液并进行钢液炉外精炼、浇注的大型工具。 在钢包内对钢液进行最终脱氧和合金化操作，可以调整钢液温度、均匀成分，促使钢液中夹杂物上浮。由于炉外精炼技术的发展，在钢包内进行真空处理、吹氩、喷粉、加热、成分微调等新工艺，对提高钢的质量，钢包的作用就更为显著。,图2.2 钢包的形状,12,2.3 钢包结构组成,钢包的主要组成：,金属外壳钢包内衬耐火材料 保温层 永久层 工作层滑动机构透气砖,2.3 钢包主
5、要组成示意图,13,2.3.1 钢包金属壳,钢包的金属壳一般由锅炉钢板焊接而成，为了保证烘烤时水分顺利排出，在钢包金属壳壁、底上钻有一定数量的直径为810mm的小孔。钢包金属壳包底安有支座。钢包金属壳腰部焊有加强箍和加强筋，耳轴对称地安装在加强箍上。,14,（1）,（2）,（3）,（4）,2.3.2 内衬耐火材料组成及作用,钢包内衬耐火材料的砌筑一般分为三层：保温层、永久层和工作层 。保温层： 包温层紧贴壳体钢板，其作用是保温及防止钢包外壳变形。为了减少钢水热损失，降低出钢温度，防止出现钢水温降大，就必须减少包壁向外界热传导的热量。为降低包壁内衬的热传导率，通常在钢包永久层与包壳体间铺砌保温层
6、。永久层： 永久层的作用是当工作层耐火材料局部侵蚀掉或侵蚀到很薄时，防止漏穿的钢水烧坏金属壳，提高钢包金属壳体的使用寿命,最大限度的使用工作层内衬提高钢包的使用寿命,提高使用的安全性,降低耐火材料消耗。 工作层： 工作层耐火材料直接接触钢水与钢渣，承受着钢水与钢渣的机械冲刷及高温化学侵蚀。工作层在钢包内衬中是最主要的一层，钢包的寿命高低取决于工作层耐火材料的材质、砌筑水平以及钢水与钢渣对此层机械冲刷、化学侵蚀的程度。因此对工作层的材质选择和砌筑必须给以重视。,15,2.3.3 滑动水口机构,钢包通过滑动水口开启、关闭动作来调节钢液注流。滑动水口由上水口砖、上滑板砖、下滑板砖、下水口砖、接缝泥料
7、组成。上滑板砖固定在机构的固定框内。下滑板砖和下水口砖安装在滑动框内，可以前后移动，滑动框带动下滑板砖、下水口砖移动调节上下注孔间的重合程度控制流注大小，上、下滑板内孔重合时水口开度最大，不重合时水口关闭。下滑板砖与上滑板砖靠机构的弹簧压紧，使移动过程中滑板间不产生间隙，以防止发生滑板漏钢。滑动框借助于驱动装置来移动。,16,2.3.4 底吹透气砖,钢包底吹氩是炉外精炼工艺的关键，底吹透气砖是这一工艺最为关键的功能元件。主要作用：通过向钢水中供氩气以便靠气体搅拌钢水，使钢水温度均匀，成分均匀，排除钢中非金属夹杂物。,图2.4 底吹透气砖,17,2.4 钢包的定修模式,小修：只对包衬耐材进行局部
8、挖补及包底进行更换的钢包。中修：指更换包衬全部工作衬的钢包。大修：更换包衬所有耐材的钢包。,18,2.5 炉外精炼的种类,炉外精炼是将转炉、电炉炼出的成品或半成品钢液，在专门设备中（主要是钢包）进行真空脱气吹氩、吹氧、合金化等精炼处理，以获得高质量钢液的炼钢方法。 炉外精炼的方法很多，下面我们着重介绍一下LF法、RH法，VOD法、CAS法和AOD法这几种比较常见的炉外精炼方式。,19,2.5.1 LF法,图2.5 LF炉精炼原理示意图,LF法是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。 工艺的优点是：能精确地控制钢水
9、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，几乎所有的钢厂都配有LF，在炉外精炼中占主导地位。,20,2.4.1 LF法,LF精炼照片,21,2.5.1 LF精炼耐火材料,LF精炼耐火材料：1 预制件LF炉盖2 钢包内衬耐火材料保温层：耐火纤维隔热板 纳米硬质隔热板等永久层：铝镁浇注料 高铝浇注料工作层： 渣线：镁碳砖 低碳镁碳砖 包壁：镁铝碳砖 镁碳砖 铝镁碳砖 无碳刚玉尖晶石砖 低碳刚玉尖晶石砖 包底：铝镁尖晶石碳砖 铝镁碳砖 镁碳砖 无碳刚玉尖晶石砖 注：整体浇注钢包采用刚玉尖晶石浇注料,22,2.4.2 RH法,RH法指
10、的是真空循环脱气法，其主要原理是两管浸入钢包，抽真空，钢液上升，向上升管中吹氩气，上升管中的钢液由于含有气泡，密度减小，继续上升。真空室液面提高下降管压力增大钢液沿下降管下降，不断循环。钢液进入真空室时，流速很高，氩气泡在真空室内突然膨胀，喷溅成极细小的液滴，接触真空面积大大增加，达到充分脱气的目的。 适用钢种特别对含H量要求严格的钢种，主要是低碳深冲钢及轴承钢和重轨钢等。,图2.6 RH精炼示意图,23,2.4.2 RH法,RH炉照片,24,2.4.2 RH精炼耐火材料,RH精炼耐火材料：1 RH炉耐火材料，见下页图2 钢包内衬耐火材料保温层：耐火纤维隔热板 纳米硬质隔热板等永久层：铝镁浇注
11、料工作层： 渣线：镁碳砖 低碳镁碳砖 包壁：镁铝碳砖 镁碳砖 铝镁碳砖 无碳刚玉尖晶石砖 低碳刚玉尖晶石砖 包底：铝镁尖晶石碳砖 铝镁碳砖 镁碳砖 无碳刚玉尖晶石砖 注：整体浇注钢包采用刚玉尖晶石浇注料,25,2.4.2 RH炉耐火材料,26,2.4.3 VOD法,VOD法是“真空吹氧脱碳”的缩写，该法是在真空减压条件下，顶吹氧气脱碳，并通过包底吹氩促进钢水的循环运动。在真空条件下很容易将钢液中的碳和氢去除到很低。该精炼方法主要用于超纯、超低碳不锈钢和合金的二次精炼。,图2.7 VOD精炼示意图,27,2.4.3 VOD精炼耐火材料,VOD炉用耐火材料的使用条件十分恶劣，需要采用优质高效耐火材
12、料砌筑内衬。由于各钢厂的冶炼钢种和操作条件不同，VOD炉所用耐火材料的材质和品种有很大的差别，主要类型以优质镁铬砖为主要耐火材料的炉衬和以优质白云石砖为主要耐火材料的炉衬。 例如： 抚钢30t VOD炉，渣线部位使用优质镁铬砖，其余部分使用高铝砖。 上钢三厂30t VOD炉，用白云石砖砌筑包底、渣线，其余部分使用高铝砖。,28,2.4.4 CAS法,CAS法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。,图2.8 CAS精炼示意图,29,2.4.4 CAS法,图2.9 CAS罩照片
13、,30,2.4.4 CAS精炼耐火材料,CAS精炼耐火材料：1 预制件CAS罩2 钢包内衬耐火材料保温层：耐火纤维隔热板 纳米硬质隔热板等永久层：铝镁浇注料工作层： 渣线：镁碳砖 低碳镁碳砖 包壁：镁铝碳砖 镁碳砖 铝镁碳砖 无碳刚玉尖晶石砖 低碳刚玉尖晶石砖 包底：铝镁尖晶石碳砖 铝镁碳砖 镁碳砖 无碳刚玉尖晶石砖 注：整体浇注钢包采用刚玉尖晶石浇注料,31,2.4.5 AOD法,AOD炉与氧气侧吹转炉十分相似，利用氩氧枪从侧面吹入氩氧混合比例可调整的混合气体。 AOD法主要冶炼超低碳不锈钢。,图2.10 AOD法精炼原理示意图,32,2.4.5 AOD精炼耐火材料,图2.11 AOD炉衬耐火材料,AOD炉所用耐火材料和VOD炉相似，主要有两种类型： 镁铬质耐火材料内衬和白云石质耐火材料内衬,
