石灰石在炼钢中的作用

非金属料一、造渣材料1.石灰炼钢对石灰的要求：◆Ca0含量高，Si02和S含量尽可能低。Si02消耗石灰中的Ca0，降低石灰的有效Ca0含量；S能进入钢中，增加炼钢脱硫负担。◆应具有合适的块度。转炉石灰的块度以5～40mm为宜；电炉石灰的化学成分及块度要求见表7—5。表7—5电炉石灰的成分及块度要求石灰块度过大，石灰熔化缓慢，不能及时成渣并发挥作用；块度过小或粉末过多，容易被炉气带走，还会降低电炉砖砌炉盖的使用寿命。◆烧减率控制在合适的范围内(4％～7％)。◆活性度高。活性度是衡量石灰与炉渣的反应能力，即石灰在炉渣中溶解速度的指标。活性度高，则石灰熔化快，成渣迅速，反应能力强。石灰石的煅烧过程：◆选择优质石灰石原料，低硫、低灰分燃料。◆合适的煅烧温度。煅烧温度控制在1050～11500C的范围。◆先进的煅烧设备，如回转窑、气烧窑等。根据煅烧温度和时间的不同，石灰可分以下几种：◆生烧石灰。煅烧温度过低或煅烧时间过短，含有较多未分解的CaC03的石灰称为生烧石灰；◆过烧石灰。煅烧温度过高或煅烧时间过长而获得的晶粒大、气孔率低以及体积密度大的石灰称为过烧石灰；◆软烧石灰。煅烧温度在1100℃左右而获得的晶粒小、气孔率高、体积密度小、反应能力高的石灰称为软烧石灰或活性石灰。生烧和过烧石灰的反应性差，成渣也慢。活性石灰是优质冶金石灰，它有利于提高炼钢生产能力，减少造渣材料消耗，提高脱磷、脱硫效果并能减少炉内热量消耗。2.萤石萤石的特征：◆主要成分为CaF2。◆熔点很低(约930℃)。◆改善碱性熔渣流动性且又不降低碱度的稀释剂，又称助熔造渣剂。◆增强渣钢间的界面反应能力。◆大量使用萤石会增加转炉喷溅，加剧对炉衬的侵蚀。炼钢使用的萤石要求：◆CaF2的含量越高越好，而Si02的含量要适当，其他杂质如S、Fe等含量要尽量低。◆块度要合适，并且干燥清洁。冶炼优质钢用的萤石使用前要在60～100℃低温下烘烤8h以上。◆造渣时，配比、用量要合适。如果加入量过少，起不到稀释与助熔的作用；如果加入量过多将使熔渣过稀，对渣线侵蚀严重。另外，过稀的熔渣的渣面不起泡沫，既浪费了热量也降低了炉衬的使用寿命。3．白云石白云石的特征：◆主要成分是CaC03.MgC03。◆熔点比石灰低，属于镁质造渣剂。镁质造渣剂是指Mg0含量比通常的造渣剂高。◆配加部分自云石造渣，可以减少炉衬中的Mg0向炉渣中转移，加速石灰熔化，促进前期化渣，减轻炉渣对炉衬的侵蚀，延长炉衬寿命。炼钢用白云石的要求：含有一定量的Mg0，杂质少，块度合适。4．硅石与石英砂硅石与石英砂的特征：◆主要成分是Si02。◆是酸性炉炼钢的主要造渣材料。◆在碱性电炉炼钢过程中，硅石和石英砂主要用于还原期调整中性渣的成分。◆在碱性炉中，大量加入硅石和石英砂，易造成炉衬渣线侵蚀严重。炼钢用硅石的要求：Si02含量在90％以上，FeO0．5％，并要求表面清洁，块度一般为15～50mm，使用前须在100～200℃温度下干燥4h。炼钢用石英砂的要求：Si02含量大于95％，FeO0．5％，水分小于0．5％，粒度一般为1～3mm，使用前应在400℃左右的温度下进行长时间的烘烤。5.电石块电石块的特征：◆主要成分为CaC2，是由石灰和焦炭在高温下炼制的暗灰色不规则的块状固体。◆纯CaC2的熔点高达2300℃，但CaC2与Ca0的共晶温度为l640℃，工业上所用的电石块的熔点约为l620℃。◆在电炉钢的冶炼过程中，电石块常用作造还原渣，并兼有脱硫作用。◆电石块遇水即发热分解放出乙炔气体，具有难闻气味，与火焰接触即可燃烧，温度可达3000℃，又常用于金属切割。电石块的要求：◆放在密封的容器内保存，在使用前需经高温烘烤。6.电石粉电石粉的特征：◆主要用于喷粉精炼过程中，它是一种良好的脱氧除硫剂。◆在特定的条件下还可脱磷。◆直接与钢液接触能使钢液略有增碳现象。电石粉的要求：使用粒度一般小于0.6mm，水分小于0.1％，贮存与运输要封闭，注意隔绝空气防止潮解，喷吹前需筛分。7.碳化硅粉碳化硅粉的特征：主要用于钢液的间接脱氧，它具有脱氧迅速，熔渣活跃，渣白快等较好的冶金效果。碳化硅粉的使用要求：粒度一般小于3mm，水分小于0.5％，干燥温度为100～150℃，时间大于8h。用于炉外喷粉精炼特制的碳化硅，要求粒度小于0.6mm，水分小于0.1％。8.合成造渣剂合成造渣剂的特征：◆把石灰和熔剂预先在炉外混合而制成的造渣材料。◆具有熔点低、碱度高、颗粒小、成分均匀的特点。◆在高温下容易破碎。二、氧化剂1．氧气氧气的特征：◆各种炼钢方法中氧的主要来源。◆转炉吹氧使吹炼时间大大缩短，生产率提高。◆电炉熔化期使用氧气能加速炉料的熔化。◆电炉钢返吹法冶炼利用氧气能够回收返回废钢中的贵重合金元素。◆用氧代替铁矿石作氧化剂，对排除钢中气体和非金属夹杂物特别有利。◆用氧作氧化剂能使熔池温度迅速提高以及缩短各种杂质的氧化时间。炼钢用氧气的主要要求：氧气纯度应达到或超过99．5％，数量充足，氧压稳定且安全可靠。2．铁矿石铁矿石的特征：◆存在形式是Fe203、Fe304和Fe0，其含氧量分别为30.06％、27.64％和22.28％。◆铁矿石是电炉炼钢的主要氧化剂，能创造高氧化性的熔渣，从而有利于脱磷。◆铁矿石在熔化、分解过程中要吸热，起冷却剂的作用。◆在氧化过程中，有利于各种放热反应的顺利进行，分解出来的铁可以增加金属收得率。对铁矿石的要求：铁含量要高、密度要大、杂质要少，在800℃以上的高温下烘烤4h后使用。天然富铁矿的化学成分及块度要求见表7—6。表7—6天然富铁矿成分及使用块度要求3．氧化铁皮氧化铁皮的特征：◆是钢锭(坯)加热和轧制中产生的，又称铁鳞。◆铁含量高、杂质少，密度小、不易下沉。◆利用它主要用来调整炉渣的化学成份、提高炉渣的Fe0含量、降低熔渣的熔点、改善炉渣的流动性。◆在炉渣碱度合适情况下，采用氧化铁皮能提高去磷数果。◆氧化铁皮还有冷却作用。炼钢用氧化铁皮的要求：化学成分符合标准，不含油污和水分，使用前需在大于500℃的温度下烘烤4h，保持干燥。炼钢对氧化铁皮的化学成分要求见表7—7。表7—7氧化铁皮成分要求4．其他氧化剂锰矿、铬矿、氧化镍、钨砂、钼砂等。三、配碳剂电炉常用的配碳剂有：1.生铁特征和要求见前。2.天然石墨天然石墨的特征：◆真密度约为1．9～2.1t／m3。◆碳含量因产地不同而不同，一般为60％～80％，最高可达95％。◆利用石墨配碳，收得率不稳定，且与所炼钢种及用氧强度有关，一般波动在50％～70％之间。电炉炼钢配碳对石墨的要求：◆碳含量高，S、P及其他杂质如SiO2等含量低，灰分也低。◆使用块度为40～70mm。◆装料前装入炉内或制成粉剂，利用喷粉设备喷入钢液中。3.电极块电极块的特征：◆由废电极破碎而成。◆碳含量约为93％～98％，灰分小于0.5％，硫含量也低。◆真密度为2．2t／m3。◆多用于返吹法冶炼的高级优质钢上。◆在低碳钢上的收得率一般按65％考虑。电炉炼钢配碳对电极块的要求：◆使用块度为20～50mm。◆装料前装入炉内或制成粉剂，利用喷粉设备喷入钢液中。4.焦炭焦炭的特征：◆根据使用原料的不同，分为石油焦、冶金焦、沥青焦多种。◆冶金焦最常见，也最廉价，如果不作特殊说明，通常所说的焦炭就是指冶金焦而言的。◆焦炭的真密度为l．8～2．Ot／m3，质轻多孔易吸收水分，且S、P等杂质含量也高。◆只能用于氧化法冶炼的配碳，收得率约为30％。电炉炼钢配碳对焦炭的要求：装料前装入炉内或制成粉剂，利用喷粉设备喷入钢液中。四、增碳剂1.增碳生铁增碳生铁的要求：表面清洁、无锈，且硫、碳含量低，使用前应进行烘烤。生铁增碳的特征：◆利用生铁增碳时，增碳量不宜过大。◆加入量过大会使钢中夹杂物含量增加而不利于提高钢的质量。◆用生铁增碳一般不超过0.05％。◆利用生铁增碳时，碳在钢液中的收得率为100％。2.电极电极的特征：◆碳含量较高、硫含量和灰分较低。◆用于钢液的增碳时收得率比较稳定。◆是一种比较理想的增碳剂。3.石油焦石油焦的特征：灰分极少，含硫也少，用于钢液的增碳效果也比较理想，但价格较高。4.木炭木炭的特征：灰分和硫含量虽然很低，但密度小，用于钢液的增碳时收得率低且价格较贵，目前已很少使用。5.焦炭焦炭的特征：◆由冶金焦磨制而成，价格低廉，制取容易，是最常见的增碳剂。◆灰分和硫含量较高，增碳作用不如电极粉好。◆使用前需在60～100℃的温度下干燥8h以上，并要求残留水分不大于0.5％。一些炭素增碳剂的化学组成、粒度要求及收得率见表7—8。表7—8炭素增碳剂的化学组成粒度要求及收得率注：表中喷粉增碳的收得率适用于碳含量小于0．70％以下的钢种，当碳含量大于0．70％时，收碍率还要低。转炉炼钢中有时为了调整冶炼终点的含碳量，也需要加入一些炭素增碳剂。五、冷却剂1.冷却剂的作用炼钢过程中，有时需要加入冷却剂来平衡热量。2.常用的冷却剂的种类废钢、氧化铁皮、烧结矿、球团矿、铁矿石等。对于钢铁企业来说，炼铁和炼钢都需要石灰石。在炼铁方面就是用石灰石来降低脉石和灰分的熔点，以生产低熔点的化合物，在生产中石灰石的氧化钙实际含量为50%左右。在炼钢方面，是用石灰石来造渣的，对于石灰石的具体成分要求是：氧化钙=85%，二氧化硅=3%（电炉小于2%），氧化镁=5%,氧化铁+氧化铝=3%，硫=0.15%，水=0.3%。对于转炉，石灰石的块度为20-50mm,电炉为20-60mm石灰石的用途石灰和石灰石大量用做建筑材料，也是许多工业的重要原料。石灰石可直接加工成石料和烧制成生石灰。石灰有生石灰和熟石灰。生石灰的主要成分是CaO，一般呈块状，纯的为白色，含有杂质时为淡灰色或淡黄色。生石灰吸潮或加水就成为消石灰，消石灰也叫熟石灰，它的主要成分是Ca(OH)2。熟石灰经调配成石灰浆、石灰膏、石灰砂浆等，用作涂装材料和砖瓦粘合剂。水泥是由石灰石和粘土等混合，经高温煅烧制得。玻璃由石灰石、石英砂、纯碱等混合，经高温熔融制得。炼铁用石灰石作熔剂，除去脉石。炼钢用生石灰做造渣材料，除去硫、磷等有害杂质。电石（主要成分是CaC2）是生石灰与焦炭在电炉里反应制得。纯碱是用石灰石、食盐、氨等原料经过多步反应制得（索尔维法）。利用消石灰和纯碱反应制成烧碱（苛化法）。利用纯净的消石灰和氯气反应制得漂白的。利用石灰石的化学加工制成氯化钙、硝酸钙、亚硫酸钙等重要钙盐。消石灰能除去水的暂时硬性，用作硬水软化剂。石灰石烧加工制成较纯的粉状碳酸钙，用做橡胶、塑料、纸张、牙膏、化妆品等的填充料。石灰与烧碱制成的碱石灰，用作二氧化碳的吸收剂。生石灰用作干燥剂和消毒剂。农业上，用生石灰配制石灰硫黄合剂、波尔多液等农药。土壤中施用熟石灰可中和土壤的酸性、改善土壤的结构、供给植物所需的钙素。用石灰浆刷树干，可保护树木。石油是经济的命脉，国力发展的命脉，谁拥有了石油，谁就拥有了21世纪的发展。储备石油，参与石油期货市场的交易，不仅仅是经济活动，而是出于战略发展目标的考虑。因此控制石油资源是爆发伊拉克战争的因素之一。中国有句古语，民以食为天，天命也。石灰石就是水泥工业的粮食，是水泥生产的命脉。水泥厂只要生产，就一刻离不开石灰石，谁占有了石灰石资源，谁就占有了水泥工业的发展。目前我国水泥企业争夺市场之战，也可以说是争夺石灰石资源之战，因此大企业集团把占有优势石灰石资源作为实现自身发展战略的措施之一。1、石灰石是用途极广的宝贵资源石灰石是石灰岩作为矿物原料的商品名称。石灰岩在人类文明史上，以其在自然界中分布广、易于获取的特点而被广泛应用。作为重要的建筑材料有着悠久的开采历史，在现代工业中，石灰石是制造水泥、石灰、电石的主要原料，是冶金工业中不可缺少的熔剂灰岩，优质石灰石经超细粉磨后，被广泛应用于造纸、橡胶、油漆、涂料、医药、化妆品、饲料、密封、粘结、抛光等产品的制造中。据不完全统计，水泥生产消耗的石灰石和建筑石料、石灰生产、冶金熔剂，超细碳酸钙消耗石灰石的总和之比为1∶3。石灰岩是不可再生资源，随着科学技术的不断进步和纳米技术的发展，石灰石的应用领域还将进一步拓宽。石灰石是用