氧气顶吹转炉炼钢法-介绍
顶吹转炉吹炼工艺
顶吹转炉吹炼工艺1. 引言顶吹转炉吹炼工艺是一种常用于钢铁冶炼的工艺方法。
它通过将氧气从炉顶喷吹到炉内，以加速燃烧和化学反应的进行。
本文将介绍顶吹转炉吹炼工艺的原理、特点以及工艺参数的控制。
2. 工艺原理顶吹转炉吹炼工艺的基本原理是在转炉顶部设计一个氧气喷嘴，通过喷吹氧气使炉内燃烧温度升高，并加快燃烧反应速率。
同时，顶吹转炉还可以通过调节氧气喷吹速度和位置，控制炉内气流和熔池运动，以提高炉内物料的混合程度，促进冶炼反应的进行。
3. 特点顶吹转炉吹炼工艺相比传统的底吹转炉有着以下特点：3.1 高温燃烧顶吹转炉通过喷吹氧气，可以使炉内燃烧温度达到更高水平，加速燃烧和还原反应的进行。
这样可以提高冶炼速度和效率，减少焦炭、助熔剂等辅助物料的消耗。
3.2 均质混合通过控制氧气喷吹速度和位置，顶吹转炉可以在转炉内形成旋转的气流，从而实现物料的均质混合。
这样可以提高冶炼反应的均匀性，减小冶炼过程中的不均匀性带来的负面影响。
3.3 炉渣处理顶吹转炉可以通过调整氧气喷吹位置和速度，将炉渣浮于熔池表面，有效地减少炉渣与熔池的接触面积，从而降低炉渣对冶炼过程的干扰。
这样可以提高冶炼过程的稳定性和控制精度。
4. 工艺参数控制顶吹转炉吹炼工艺中，需要控制的主要工艺参数包括氧气喷吹速度、氧气喷吹位置以及燃烧温度等。
4.1 氧气喷吹速度氧气喷吹速度决定了氧气进入炉内的速度和能量。
过高的喷吹速度会导致氧气无法有效混合，影响冶炼反应的进行。
而过低的喷吹速度则会导致燃烧不充分，影响冶炼速度和效率。
因此，控制合适的氧气喷吹速度对工艺的稳定性和冶炼效果具有重要影响。
4.2 氧气喷吹位置氧气喷吹位置决定了氧气进入炉内的位置和气流的运动情况。
不同的冶炼反应需要不同的氧气喷吹位置。
例如，在氧气位于熔池表面的情况下，可以加速还原反应的进行；而位于熔池中部时，可以提高燃烧温度。
因此，合理控制氧气喷吹位置可以调节冶炼反应的速率和效果。
4.3 燃烧温度燃烧温度对冶炼反应速率和效果有着直接影响。
世界氧气顶吹转炉炼钢技术发展史
世界氧气顶吹转炉炼钢技术发展史氧气顶吹转炉炼钢(oxygen top blown converter steelmaking)由转炉顶部垂直插入的氧枪将工业纯氧吹入熔池，以氧化铁水中的碳、硅、锰、磷等元素，并发热提高熔池温度而冶炼成为钢水的转炉炼钢方法。
它所用的原料是铁水加部分废钢，为了脱除磷和硫，要加入石灰和萤石等造渣材料。
炉衬用镁砂或白云石等碱性耐火材料制作。
所用氧气纯度在99％以上，压力为0．81～1．22MPa(即8～12atm)。
简史空气底吹转炉和平炉是氧气转炉出现以前的主要炼钢设备。
炼钢是氧化熔炼过程，空气是自然界氧的主要来源。
然而空气中4／5的气体是氮气，空气吹炼时，这样多的氮气在炉内穿行而过，白白带走大量的热且有部分氮溶解在铁液中，成为恶化低碳钢品质的重要原因。
平炉中，氧在用于燃烧燃料之后，过剩的氧要通过渣层传入钢水，所以反应速率极慢，这也就增加了热损失。
因此，直接把氧气吹入熔池炼钢，成为许多冶金学家向往的目标。
早在19世纪，现代炼钢法的创始人贝塞麦(H．Bessemer)就有了纯氧炼钢的设想，但因没有大量氧气而未进行试验。
20世纪20年代后期，以空气液化和分馏为基础的林德一弗兰克(Linde—Frankel)制氧技术开发成功，能够生产可供工业使用的廉价氧气，氧气炼钢又为冶金界所注意。
从1929年开始，柏林工业大学的丢勒尔教授(R．Durrer)在实验室中研究吹氧炼钢，第二次世界大战开始后转到瑞士的冯•罗尔(V．Roll)公司继续进行研究。
1936～1939年勒莱普(O.Lellep)在奥伯豪森(Oberhausen)进行了底吹氧炼钢的试验，由于喷嘴常损坏未能成功。
1938年亚琛(Aachen)工业大学的施瓦茨(C．V．Schwarz)提出用超音速射流向下吹氧炼钢，并在实验室进行了试验，将托马斯生铁吹炼成低氮钢，但因熔池浅而损坏了炉底。
1948年丢勒尔(R．Durrer)等在冯•罗尔(VonRoll)公司建成2．5t的焦油白云石衬的试验转炉，以450的斜度将水冷喷嘴插入铁水吹氧炼钢，无论贝塞麦生铁或托马斯生铁都能成功炼成优质钢水，而且认识到喷嘴垂直向下时，最有利于喷嘴和炉衬的寿命。
炼钢工艺简介(1)
氧气顶吹转炉炼钢法的特点
• 利于自动化生产和开展综合利用 • 氧气顶吹转炉炼钢冶炼时间短，生产率高
，其机械化程度较高，有利于实现生产过程 的自动化，也有利于开展综合利用，如回收 煤气、炉尘（做烧结矿原料）等。
炼钢工艺简介(1)
四、炼钢基本原理
炼钢基本原理
一、什么叫钢
一般把碳小于2.11％的铁碳合金称为钢。 二、什么叫炼钢
炼钢工艺简介(1)
氧气顶吹转炉炼钢法的特点
• 原料消耗少，热效率高、成本低 • 氧气顶吹转炉炼钢的金属消耗一般为1100～1140
公斤／吨钢，稍高于平炉（但在良好燥作情况下 ，金属消耗与平炉接近）。但由于顶吹转炉的热 源是利用铁水本身的物理热和化学热，热效率高 ，不需外加热源，因此在燃料和动力消耗方面均 较平炉、电炉低。由于氧气顶吹转炉炼钢法具有 高的生产率和低的消耗，所以钢的成本也较低。
四、一炼钢技术经济指标
一炼钢在今年前几个月与国内部分同类生产厂指标相比， 在钢铁料消耗、日历作业率上差别较大.而与全国平均水平相 比各项指标均好于同时期的全国平均水平。 ➢ 钢铁料消耗比莱钢高21kg/t，比全国平均低了7.4 kg/t ➢ 日历作业率上比南京低15.56%，比全国平均高2.64％ ➢ 氧气消耗比莱钢高３.７８m3/t，比全国平均低3.85m3/t。 ➢ 转炉冶炼周期比安阳多１.５６min,比全国平均低6.9min。 ➢ 炉衬寿命比莱钢略低。 ➢ 具体对比数据见附表。
➢音频化渣技术：2000年转炉与上海工业大学合作开发的音 频化渣技术，该项技术能根据炉内反应的声音，分析炉渣 的性质，及时指导氧枪枪位控制，促进化渣
炼钢工艺简介(1)
➢ 转炉数据静态模拟控制：2001年，转炉与上海阿塞克自动 化公司合作，开发出转炉数据静态模拟控制系统，使小转炉 炼钢局部实现自动化，降低了劳动强度，改善了生产环境， 提高了转炉作业率及生产效率。
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进行炼钢的方法。
简史?? 氧气底吹转炉始于改造托马斯转炉(见托马斯法)。
西欧富有高磷铁矿资源，用它炼出的生铁含磷高达1．6％～2．0％。
以这种高磷铁水为原料的传统炼钢方法即托马斯法，也即碱性空气底吹转炉法，其副产品钢渣可作磷肥。
对于高磷铁水，托马斯法过去一直是综合技术经济指标较好的一种炼钢方法。
直至20世纪60年代，西欧还存在年产能力约1000万t钢的托马斯炉。
但作为炼钢氧化剂的空气，其中氧气仅占1／5，其余4／5的氮气不仅吸收大量热量，并使钢中氮含量增加，引起低碳钢的脆性。
为此人们一直试图用纯氧代替空气，以改进钢的质量和提高热效率。
但采用氧气后，化学反应区的温度很高，底吹所用氧气喷嘴很快被烧坏。
1965年加拿大空气液化公司为了抑制氧气炼钢产生的大量污染环境的褐色烟尘，试验在氧枪外层通气态或液态冷却剂，取得了预期效果，并同时解决了氧枪烧损快的问题。
1967年联邦德国马克西米利安冶金厂(Maximilianshttte)引进了这项技术，以丙烷为氧喷嘴冷却剂，用于改造容量为24t的托马斯炉，首先试验成功氧气底吹转炉炼钢，取名OBM 法。
1970年法国文代尔一西代尔公司(Wendel—Sidelor?? Co．)的隆巴(Rombas)厂以燃料油为氧喷嘴冷却剂，也成功地将24t托马斯炉改造成氧气底吹转炉，称为LWS法。
随后用氧气底吹氧枪改造的托马斯炉在西欧得到迅速推广，炉容量大多为25～70t，用于高磷铁水炼钢，脱磷仍在后吹期完成，副产品钢渣作磷肥。
1971年美国钢铁公司(U．S．Steel? Corp．)引进COBM法，为了解决经济有效地吹炼低磷生铁和设备大型化问题，在该公司炼钢实验室的30t试验炉上作了系列的中间试验，增加了底部吹氧同时喷吹石灰粉的系统，吹炼低磷普通铁水可在脱碳同时完成脱磷，称为Q—BOP法。
随后，在菲尔菲德(Fairfield)厂和盖里(Gary)厂分别建设了两座200tQ—BOP炉和3座235tQ—BOP炉。
氧气顶吹转炉炼钢
氧气顶吹转炉炼钢氧气顶吹转炉炼钢(oxygen top blown converter steelmaking)由转炉顶部垂直插入的氧枪将工业纯氧吹入熔池，以氧化铁水中的碳、硅、锰、磷等元素，并发热提高熔池温度而冶炼成为钢水的转炉炼钢方法。
它所用的原料是铁水加部分废钢，为了脱除磷和硫，要加入石灰和萤石等造渣材料。
炉衬用镁砂或白云石等碱性耐火材料制作。
所用氧气纯度在99％以上，压力为0．81～1．22MPa(即8～12atm)。
简史空气底吹转炉和平炉是氧气转炉出现以前的主要炼钢设备。
炼钢是氧化熔炼过程，空气是自然界氧的主要来源。
然而空气中4／5的气体是氮气，空气吹炼时，这样多的氮气在炉内穿行而过，白白带走大量的热且有部分氮溶解在铁液中，成为恶化低碳钢品质的重要原因。
平炉中，氧在用于燃烧燃料之后，过剩的氧要通过渣层传入钢水，所以反应速率极慢，这也就增加了热损失。
因此，直接把氧气吹入熔池炼钢，成为许多冶金学家向往的目标。
早在19世纪，现代炼钢法的创始人贝塞麦(H．Bessemer)就有了纯氧炼钢的设想，但因没有大量氧气而未进行试验。
20世纪20年代后期，以空气液化和分馏为基础的林德一弗兰克(Linde—Frankel)制氧技术开发成功，能够生产可供工业使用的廉价氧气，氧气炼钢又为冶金界所注意。
从1929年开始，柏林工业大学的丢勒尔教授(R．Durrer)在实验室中研究吹氧炼钢，第二次世界大战开始后转到瑞士的冯•罗尔(V．Roll)公司继续进行研究。
1936～1939年勒莱普(O.Lellep)在奥伯豪森(Oberhausen)进行了底吹氧炼钢的试验，由于喷嘴常损坏未能成功。
1938年亚琛(Aachen)工业大学的施瓦茨(C．V．Schwarz)提出用超音速射流向下吹氧炼钢，并在实验室进行了试验，将托马斯生铁吹炼成低氮钢，但因熔池浅而损坏了炉底。
1948年丢勒尔(R．Durrer)等在冯•罗尔(VonRoll)公司建成2．5t的焦油白云石衬的试验转炉，以450的斜度将水冷喷嘴插入铁水吹氧炼钢，无论贝塞麦生铁或托马斯生铁都能成功炼成优质钢水，而且认识到喷嘴垂直向下时，最有利于喷嘴和炉衬的寿命。
(工艺技术)氧气顶吹转炉炼钢工艺
第四章氧气顶吹转炉炼钢工艺内容提要一炉钢的吹炼过程装入制度供氧制度造渣制度温度制度终点控制和出钢脱氧合金化吹损与喷溅操作事故及处理转炉炼钢仿真操作训练§4—1 一炉钢的吹炼过程一.钢与铁的区别及炼钢的任务1.钢与铁的性能比较钢和铁都是铁碳合金,同属于黑色金属,但它们的性质有明显不同.生铁硬而脆,焊接性差.钢具有很好的物理化学性能与力学性能,可进行拉,压,轧,冲,拔等深加工,其用途十分广泛; 用途不同对钢的性能要求也不同,从而对钢的生产也提出了不同的要求.2.钢与铁性能差别的原因:碳和其它合金元素的含量不同.在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体,随着碳含量的增加,其强度,硬度增加,而塑性和冲击韧性降低.钢和生铁含碳量的界限通常是:生铁: [C]=1.7～4.5%钢: [C]≤ 1.7%生铁和钢的化学成分材料化学成分%CSiMnPS炼钢生铁3.5～4.00.6～1.60.2～0.80.0～0.40.03～0.07碳素镇静钢0.06～1.500.1～0.370.25～0.80≤0.045≤0.05沸腾钢0.05～0.27≤0.070.25～0.70≤0.045≤0.053.炼钢的基本任务:⑴脱碳;将铁水中的碳大部分去除,同时随着脱碳的进行,产生大量CO气泡,在CO排出过程中,搅拌熔池促进化渣,同时脱除[H],[N]和夹杂.⑵去除杂质(去P,S和其它杂质);铁水中[P],[S]含量高,而钢中[P]会造成"冷脆",[S]造成"热脆".通常大多数钢种对P,S含量均有严格要求,炼钢必须脱除P,S等有害杂质.⑶去除气体及夹杂物;在炼钢过程中通过熔池沸腾(碳氧反应,底吹惰性气体搅拌)脱除H],[N]和非金属夹杂物.⑷脱氧合金化;在炼钢过程中因为脱碳反应的需要,要向钢液中供氧,就不可避免地使后期钢中含有较高的氧,氧无论是以液体形态还是以氧化物形态存在于钢中都会降低钢的质量,所以必须在冶炼后期或出钢过程中将多余的氧去除掉.在冶炼过程中,铁水中的Si, Mn大部分氧化掉了,为了保证成品钢中的规定成分,要向钢水中加入各种合金元素,这个过程与脱氧同时进行,称为合金化.⑸升温(保证合适的出钢温度).铁水温度一般在1250～1300℃,而钢水的出钢温度一般在1650℃以上,才能顺利浇注成铸坯,因此炼钢过程也是一个升温过程.3.完成炼钢各项任务的基本方法⑴氧化为了将铁水等炉料中的硅,锰,碳等元素氧化掉,可以采用"吹氧"方法,即直接喷吹氧气,或加入其它氧化剂,如铁矿石,铁皮等.⑵造渣为了去除炉料中的P,S等杂质,在炼钢过程中加入渣料(石灰,白云石,熔剂等),形成碱度合适,流动性良好,足够数量的炉渣,一方面完成脱除P,S的任务,同时减轻对炉衬对侵蚀.⑶升温转炉主要是依靠碳,硅,锰等元素氧化放出等热量,以及铁水的物理热实现升温.⑷加入脱氧剂和合金料通过向炉内或钢包内加入各种脱氧剂和合金料的方法,完成脱氧及合金化的任务.二.金属成分和炉渣成分的变化规律1.Si在吹炼前期(一般在3～4分钟内)即被基本氧化.在吹炼初期,铁水中的[Si]和氧的亲和力大,而且[Si]氧化反应为放热反应,低温下有利于此反应的进行,因此,[Si]在吹炼初期就大量氧化.[Si]+O2=(SiO2) (氧气直接氧化)[Si]+2[O]= (SiO2) (熔池内反应)[Si]+(FeO)=(SiO2)+2[Fe] (界面反应)2(FeO)+(SiO2)=(2FeO·SiO2)随着吹炼的进行石灰逐渐溶解,2FeO·SiO2转变为2CaO·SiO2,即SiO2与CaO牢固的结合为稳定的化合物,SiO2活度很低,在碱性渣中FeO的活度较高,这样不仅使[Si]被氧化到很低程度,而且在碳剧烈氧化时,也不会被还原,即使温度超过1530℃,[C]与[O]的亲和力也超过[Si]与[O]的亲和力,终因(CaO)与(SiO2)结合为稳定的2CaO.SiO2,[C]也不能还原(SiO2).硅的氧化对熔池温度,熔渣碱度和其他元素的氧化产生影响:[Si]氧化可使熔池温度升高;[Si]氧化后生成(SiO2),降低熔渣碱度,熔渣碱度影响脱磷,脱硫;熔池中[C]的氧化反应只有到[%Si]P0.⑵喷嘴前氧压P0:其选用应考虑以下因素:A.氧气流股出口速度要达到超音速(450～530cm∕s),即M=1.8～2.1.B. 出口的氧压应稍高于炉膛内气压.通常P0=0.784～1.176MPa.⑶出口氧压P:应稍高于或等于周围炉气的压力.通常P=0.118～0.125MPa.六.枪位及其控制所谓枪位,是指氧枪喷头端面距静止液面的距离,常用H表示,单位是m.目前,一炉钢吹炼中的氧枪操作有两种类型,一种是恒压变枪操作,一种是恒枪变压操作.比较而言,恒压变枪操作更为方便,准确,安全,因而国内钢厂普遍采用.1.枪位的变化范围和规律关于枪位的确定,目前的做法是经验公式计算,实践中修正.一炉钢冶炼中枪位的变化范围可据经验公式确定:H=(37～46)P×D出式中 P——供氧压力,MPa;D——喷头的出口直径,mm;H——枪位,mm.具体操作中,枪位控制通常遵循"高-低-高-低"的原则:⑴前期高枪位化渣但应防喷溅.吹炼前期,铁水中的硅迅速氧化,渣中的(SiO2)较高而熔池的温度尚低,为了加速头批渣料的熔化(尽早去P并减轻炉衬侵蚀),除加适量萤石或氧化铁皮助熔外应采用较高的枪位,保证渣中的(FeO)达到并维持在25～30%的水平;否则,石灰表面生成C2S 外壳,阻碍石灰溶解.当然,枪位亦不可过高,以防发生喷溅,合适的枪位是使液面到达炉口而又不溢出.⑵中期低枪位脱碳但应防返干.吹炼中期,主要是脱碳,枪位应低些.但此时不仅吹入的氧几乎全部用于碳的氧化,而且渣中的(FeO)也被大量消耗,易出现"返干"现象而影响S,P的去除,故不应太低,使渣中的(FeO)保持在10～15%以上.⑶后期提枪调渣控终点.吹炼后期,C-O反应已弱,产生喷溅的可能性不大,此时的基本任务是调好炉渣的氧化性和流动性继续去除硫磷,并准确控制终点碳(较低),因此枪位应适当高些.⑷终点前降枪点吹破坏泡沫渣.接近终点时,降枪点吹一下,均匀钢液的成分和温度,同时降低炉渣的氧化铁含量并破坏泡沫渣,以提高金属和合金的收得率.2.枪位的调节⑴开吹前必须了解的情况A.喷嘴的结构特点及氧气总管氧压情况;B.铁水成分,主要是Si,P,S的含量;C.铁水温度,包括铁水罐,混铁炉或混铁车内存铁情况及铁水包的情况;D.炉役期为多少,是否补炉,相应的装入量是多少,上炉钢水是否出净,是否有残渣;E.吹炼钢种及其对造渣和温度控制的要求;F.上一班操作情况,并测量熔池液面高度.⑵枪位的调节生产条件千变万化,因此具体操作中还应根据实际情况对枪位进行适当的调节.A.铁水温度:若遇铁水温度偏低,应先压枪提温,而后再提枪化渣,以防渣中(FeO)积聚引发大喷,即采用低-高-低枪位操作.铁水温度高时,碳氧反应会提前到来,渣中∑(FeO)降低,枪位可稍高些,以利成渣.B.铁水成分:铁水硅,磷高时,若采用双渣操作,可先低枪位脱硅,磷,倒掉酸性渣;若单渣操作,由于石灰加入量大,应较高枪位化渣.铁水含锰高时,有利于化渣,枪位则可适当低些.C.装入量变化:炉内超装时,熔池液面高,枪位应相应提高,否则,不仅化渣困难而且易烧坏氧枪.D.炉内留渣:采用双渣留渣法时,由于渣中(FeO)高,有利于石灰熔化,因此吹炼前期的枪位适当低些,以防渣中(FeO)过高引发泡沫喷溅.E.供氧压力:高氧压与低枪位的作用相同,故氧压高时,枪位应高些.F.废钢中生铁块多导热性差,不易熔化,应降低枪位,以防吹炼后期没有完全熔化.G.炉龄a 开新炉,炉温低,应适当降低枪位;b 炉役前期液面高,可适当提高枪位;c 炉役后期装入量增加,熔池面积增大,不易化渣,可在短时间内采用高低枪位交替操作以加强熔池搅拌,利于化渣.H.渣料a 石灰质量差和加入量多,则渣量大,枪位应相应提高;b 使用活性石灰成渣快,整个过程枪位都可以稍低些;c 铁矿石,氧化铁皮和萤石用量多时,熔渣容易形成,同时流动性较好,枪位可适当低一些. I.钢种炼高碳钢时,由于脱磷困难,应采用较高的枪位,特别是在吹炼后期.同理,在吹炼含磷很低的钢种时,应采用较高枪位.七.恒压变枪操作的几种模式由于各厂的转炉吨位,喷嘴结构,原材料条件及所炼钢种等情况不同,氧枪操作也不完全一样.现介绍如下几种氧枪操作方式.1.高—低—高的六段式操作开吹枪位较高,及早形成初期渣;二批料加入后适时降枪,吹炼中期炉渣返干时又提枪化渣;吹炼后期先提枪化渣后降枪;终点拉碳出钢.2.高—低—高的五段式操作五段式操作的前期与六段式操作基本一致,熔渣返干时可加入适量助熔剂调整熔渣流动性,以缩短吹炼时间,见下图.3.高一低一高一低的四段式操作在铁水温度较高或渣料集中在吹炼前期加入时可采用这种枪位操作.开吹时采用高枪位化渣,使渣中含(FeO)量达25～30%,促进石灰熔化,尽快形成具有一定碱度的炉渣,增大前期脱磷和脱硫效率,同时也避免酸性渣对炉衬的侵蚀.在炉渣化好后降枪脱高—低—高五段式操作示意图碳,为避免在碳氧化剧烈反应期出现返干现象,适时提高枪位,使渣中(FeO)保持在10～15%,以利磷,硫继续去除.在接近终点时再降枪加强熔池搅拌,继续脱碳和均匀熔池成分和温度,降低终渣(FeO)含量.例:马钢一钢厂95T转炉氧枪操作A.全程枪位:高—低—高式或高—高—低式过程枪位:要力求稳定,尽量少波动,每次动枪波动范围≯200mm.补吹枪位:必须按最低枪位控制(1.1m).B.高枪位:1.7～2.0m;基本吹炼枪位:1.4～1.7m;拉碳枪位:1.2～1.4m;吹炼中,高碳钢拉碳枪位应提高0.1～0.2m.例:马钢一钢厂95T转炉开吹枪位的确定(a)铁水Si>0.70%时渣量大,易喷溅,枪位应比正常情况下低0.1～0.2m;铁水Si ,P含量低,特别是Si1%),P,S较高,或生产优质钢时采用.倒渣时机:这是双渣法操作的关键.选择在渣中含P量最高,含铁量最低的时刻,以获得高脱磷率和低铁损的效果.同时,应在Si已氧化完毕,炉渣已基本化好,P在渣钢之间的分配已接近平衡时进行.生产实践证明,顶吹转炉在吹炼时间25%左右,复吹转炉为30%左右时倒渣脱磷率最高;若是因铁水硫高而采用双渣法,则应在吹炼10min左右倒渣.注意:倒渣前1分钟适当提枪或加些熔剂改善炉渣的流动性,以便于倒渣操作.3.双渣留渣法定义:将上一炉的终渣(高碱度,高温度和较高(FeO)含量)部分地留在炉内,并在吹炼中途倒出部分炉渣再造新渣的操作方法.特点:初渣早成而前期的去硫及去磷效率高,总去硫率可达60%～70%,总去磷率更是高达95%,适合于吹炼中,高磷铁水.注意:装料时应先加一批石灰稠化所留炉渣,而且兑铁水时要缓慢进行,以防发生爆发性碳氧反应而引起喷溅.若上一炉钢终点碳过低,不宜进行留渣操作.应当指出,顶吹转炉虽能将高磷铁水炼成合格的钢,但技术经济指标较差,与吹炼中,低磷铁水相比,每吨钢的金属料消耗高30～100kg,石灰多用40～100kg,炉龄大幅降低;产量也仅为吹炼低磷铁水时的70%～80%;另外,单渣法生产稳定,操作简单,便于实行计算机控制.因此,对于含硅,磷及硫较高的铁水,入炉前进行预处理使之达到单渣法操作的要求,不仅技术上可行而且工艺上经济合理.七.渣料的加入方法关于渣料的加入,关键是要注意渣料的分批和把握加入的时间.1. 渣料分批加入目的:渣料应分批加入以加速石灰的熔化(否则,会造成熔池温度下降过多,导致渣料结团且石灰块表面形成一层金属凝壳而推迟成渣).批次:单渣操作时,渣料通常分成两批:第一批1/2～2/3及白云石全部(冶炼初期炉衬侵蚀最严重);第二批1/2～1/3.2. 加料时间⑴第一批渣料在开吹的同时加入.⑵第二批渣料,一般是在硅及锰的氧化基本结束,头批渣料已经化好,碳焰初起的时候(30吨的转炉开吹6 min左右)加入(如果加入过早,炉内温度还低且头批渣料尚未化好又加冷料,势必造成渣料结团难化;反之,如果加入过晚,正值碳的激烈氧化时期,渣中的(∑FeO)较低渣料亦难化.问题的关键是正确判断炉况,头批渣料化好的标志是:火焰软且稳定,炉内发出柔和的嗡嗡声,喷出物为片状,落在炉壳上不粘贴;未化好的情况是:炉口的火焰发散且不稳定,炉内发出尖锐的吱吱声,喷出物是金属火花和石灰粒).有的厂二批料分小批多次加入以利熔化,但最后一小批料必须在终点前3～4分钟加入八.石灰,白云石加入量的确定加入炉内的渣料主要是石灰和白云石,还有少量的萤石或氧化铁皮等熔剂.1. 石灰加入量的确定⑴首先根据铁水的硅,磷含量和炉渣碱度计算A.铁水含磷较低([P]<0.3%)时,(kg∕t铁)%CaO有效—石灰中的有效CaO,%CaO有效=(%CaO)石灰-R×(%SiO2)石灰废钢,生铁块也应根据上式计算需补加的石灰量.例:B. 铁水含磷较高([P]≥0.3%)时,(kg∕t铁)⑵其次,当加入含(%SiO2)的辅助原料时(如:矿石,白云石萤石,菱镁矿等),应补加石灰. 例: 铁矿石中SiO2的含量为8%,碱度按3.0控制,石灰的有效氧化钙为80%,则每kg矿石补加石灰量 = 8×3.0/80 = 0.3(kg)⑶石灰加入总量废钢中含有一定量的Si,但成分通常不知,一般按每吨废钢补加石灰15～20kg.2.白云石用量的确定白云石的加入量应根据炉渣要求的饱和MgO含量来确定.通常渣中MgO含量控制在8%～10%,除了加入的白云石含有MgO外,石灰和炉衬也会带入一部分.理论用量W(kg/t)=实际加入量W/=W-W灰-W衬3.熔剂的用量萤石用量:尽量少用或不用,部标要求≤4kg/t.矿石用量:铁矿石及氧化铁皮也具有较强的化渣能力,但同时对熔池产生较大的冷却效应,其用量应视炉内温度的高低,一般为装入量的2～5%.4.计算举例例题1:1t金属料中铁水占85%,废钢占10%,生铁块占5%,每T金属料加矿石5kg,萤石3kg,铁水带渣比为0.5%,石灰熔化率为85%,各原材料成分列在下表中.炉渣碱度为3.5.计算:1t金属料所需石灰加入量为多少原料成分铁水废钢生铁块铁水带渣石灰矿石萤石[%Si]0.500.101.40%CaO37.583%SiO2362.56.05.0解:石灰加入量铁水带渣量为:1000×85%×0.5% = 4.25 (kg)铁水带渣带入的SiO2应考虑铁水渣中CaO相当的SiO2量:辅助原料及铁水带渣需补加石灰量(kg))例题2:用轻烧白云石作为调渣剂其成分如下表:原料成分石灰轻烧白云石炉衬%CaO%SiO2%MgO832.54.09502.03777计算条件:终渣成分要求(MgO)=9.66%,渣量为金属装入量的8.2%,炉衬侵蚀量是装入量的0.05%,其它条件同上述例题.解题思路:终渣(MgO)来源:A. 加入的轻烧白云石.B.石灰中的MgO.C.炉衬被侵蚀下来的MgO.⑴计算轻烧白云石加入量由例题1计算的结果是不加轻烧白云石时石灰加入量为68.39kg∕t.石灰带入MgO量:68.39×4.09% =2.80 (kg)炉衬蚀损带入MgO量:1000×0.05%×77%=0.385 (kg)根据1t装入量计算终渣MgO量:1000×8.2%×9.66%=7.92 (kg∕t)⑵计算轻烧白云石需补加石灰量⑶计算轻烧白云石相当的石灰量石灰加入总量= 68.39 - 8.62 + 1.21= 60.98 (kg)例题3:某转炉铁水装入量为100t,铁水含Si:0.4%,P:0.1%.采用单渣法造渣,终渣碱度为3.5,每炉加矿石3000kg,为保证渣中MgO,每炉加轻烧白云石2500kg.已知:石灰:CaO: 91.6% SiO2: 1.6%矿石:SiO2: 8%轻烧白云石:MgO:35% CaO:55% SiO2: 2%计算石灰加入量(单位kg,保留整数).解:⑴计算未加白云石时石灰加入量⑵计算轻烧白云石需补加石灰量⑶计算轻烧白云石相当的石灰量⑷计算石灰加入总量石灰加入总量= 5454+203-1599 = 4085 (kg)九.渣量计算渣量可以用元素平衡法计算.由铁水炼成钢,各元素一部分被氧化,一部分残留在钢中.如果知道某一元素在钢中的数量,该元素其余部分全部进入了熔渣,则通过这个元素在渣中的百分含量,就可以计算出熔渣的数量.Mn和 P两元素,从渣料及炉衬中的来源很少,其数量可以忽略不计.因而可以用Mn或 P的平衡来计算渣量.例:渣量计算(单渣法)装入量 Mn P Fe装 (kg) % kg % kg % kg入铁水28000 0.40 112 0.20 56料废钢4000 0.50 20 0.02 0.8数铁矿石1000 0.30 3 0.10 1.0 56.0 560据小计 135 57.8 560(MnO)% [%Mn] (P2O5)% [%P]终点钢水 0.12 0.03数炉渣 3.30 2.56 2.86 1.25据金属装入量 28000+4000+560=32560kg出钢量(按装入量的90%计算)32560×90%=29304kg钢水中Mn 量 29304×0.12%=35.16kg钢水中P量 29304×0.03%= 8.79kg进入渣中Mn 量 135-35.16=99.84kg进入渣中P量 57.8 - 8.79=49.01kg用Mn 平衡法熔渣占装入量的百分比用P平衡法熔渣占装入量的百分比习题:1名词解释:泡沫渣,单渣法双渣法双渣留渣法2造渣方法如何选择采用双渣法操作时,倒渣的时间应如何掌握3石灰加入量如何计算渣料如何加入4影响石灰溶解的因素有哪些5炉渣严重泡沫化的原因是什么如何控制泡沫渣6.吹炼过程中为什么会出现炉渣"返干"现象§4—5 温度制度氧气转炉的温度制度包括两方面的内容:一是准确控制终点温度,二是恰当控制冶炼过程温度.温度对于转炉吹炼过程既是重要的热力学参数,又是重要的动力学参数.它既对各个化学反应的反应方向,反应程度和各元素之间的相对反应速度有重大影响,又对熔池的传质和传热速度有重大影响.因此,为了快而多地去除钢中的有害杂质,保护或提取某些有益元素,加快吹炼过程成渣速度,加快废钢熔化,减少喷溅,提高炉龄等,都必须控制好吹炼过程温度.此外,对各钢种都有其要求的出钢温度.出钢温度过低会造成回炉,短锭,包底凝钢及钢锭的各种低温缺陷和废品;过高则会造成跑漏钢,钢锭上涨,粘模及钢锭的各种高温缺陷和废品,并影响炉衬和氧枪的寿命.一.转炉温度控制的目标及温度控制内容1.目标希望吹炼过程中均衡升温,吹炼终点时钢水的温度和化学成分同时命中钢种要求的范围.2.内容⑴确定合适的钢种出钢温度;⑵确定熔池富裕热量的数值,选择冷却剂并确定其冷却效果和加入量;⑶掌握影响熔池温度变化的因素,及进行温度控制操作.二.热量来源与热量支出1.热量来源氧气转炉炼钢的热量来源主要是铁水的物理热和化学热.物理热是指铁水带入的热量,它与铁水温度有直接关系,化学热是铁水中各元素氧化后放出的热量,它与铁水化学成分直接相关. 在炼钢温度下,各元素氧化放出的热量各异,它可以通过各元素氧化放出的热效应来计算确定.例如铁水温度1200℃,吹入的氧气25℃,碳氧反应生成CO时:[C]1473+{O2}298={CO}1473 ΔH1473K= -137520 J/mol则1kg[C]氧化生成CO时放出的热量为137520/12≈11300kJ/kg.现以100kg金属料为例,计算各元素的氧化热能使熔池升温多少.设炉渣量为装入金属料的15%,炉衬吸热为装入金属料的10%,计算热平衡公式如下:Q=∑MCT式中 Q—1kg元素氧化放出的热量,kJ/kg;M——受热金属液,炉衬和炉渣重量,kg;C——各物质比热,已知钢液CL为0.84～1.0kJ/kg·℃,炉渣和炉衬的CS为1.23kJ/ kg·℃. 计算在1200℃时C—O反应生成CO时,氧化1kg碳可使熔池温度升高数为:℃1kg元素是100kg金属料的1%,因此,根据同样道理和假设条件,可以计算出其它元素氧化1%时使熔池的升温数.碳完全燃烧生成CO2时其发热量最高,使熔池升温数最大,其次是磷和硅.但是碳大部分没有完全燃烧,因此,在氧气转炉吹炼中采用双流氧枪,可有助于CO进一步燃烧生成CO2,使转炉热效率提高.哪些元素是转炉炼钢的主要热源,不仅要看其热效应大小,还要视其氧化总量的多少而定.例如,在1400℃时,硅氧化0.5%,碳氧化3%,则分别使熔池升温数为71℃和249℃,可见碳氧化产生的总热量要比硅的总热量多得多.2.热量支出热量支出主要包括:钢水物理热;炉渣物理热;炉气物理热;烟尘物理热;渣中金属铁珠物理热;喷溅金属物理热;矿石分解热;废钢物理热(见热平衡表).其中,钢水的物理热约占70%,这是一项主要的支出,熔渣带走的热量大约占10%,它与渣量的多少有关.因此在保证去除P,S的条件下,采用最小的渣量.渣量过大不仅增加渣料的消耗,也增加热量的损失,所以要求铁水进行预处理,这样既可实现少渣操作;同时在吹炼过程中也可减少喷溅,缩短吹炼时间,减少炉与炉的间隔时间,减少热损失,提高转炉的热效率.转炉热效率提高以后,可以提高废钢比.3.转炉炼钢的热平衡指炼钢过程的热量来源与支出之间的平衡关系(见热平衡表).为了准确的控制转炉的吹炼温度,需要知道铁水中各成分氧化反应放出的总热量;这些热量除了把熔池加热到出钢温度外,富余多少热量需要加多少冷却剂这要经过热平衡计算才能得出,具体物料平衡,热平衡计算参看教材中物料平衡与热平衡计算内容.热平衡表的分析:根据转炉吹炼过程中热量的收入与支出,作出热平衡计算列出热平衡表,得出氧气转炉热工特点如下:⑴热量收入主要是铁水的物理热和化学热;⑵尚有大量的富余热量,必须加入冷却剂;⑶元素氧化放热中,C,Si,P都是重要的发热元素,其中碳占有主要地位(占氧化总放热的一半以上).⑷转炉热效率为60～70%左右.转炉总热效率计算公式如下:总热效率=×100%在转炉炼钢过程中,真正有用的热量占整个热量收入的70%左右,在热量的利用上还是有一定潜力的,应努力提高热效率.三.出钢温度的确定出钢温度的高低受钢种,锭型和浇注方法的影响.1.出钢温度的确定依据:⑴保证浇注温度高于所炼钢种凝固温度20～30℃(小炉子偏上限,大炉子偏下限).⑵考虑出钢过程和钢水运输,镇静时间,钢液吹氩时的降温,一般为80～120℃.⑶考虑浇注方法和浇注锭型大小所用时间的降温.2.确定出钢温度T出钢T出钢 =T凝 +△t过热+△T总式中 T凝——钢液的熔点即液相线温度,根据钢种的化学成分而定.T凝=1539-∑△ti×[%i]-7 ℃;△t过热—钢水过热度,℃.即高于熔点的温度值,与钢种,坯型有关.△T总—从出钢→精炼→浇注过程中的温降值.△T总=△t1+△t2+△t3+△t4+△t5△t1—出钢过程温降,℃.△t2—出钢毕至精炼开始之前的温降,℃.△t3—钢水精炼过程温降,℃.△t4—钢水精炼完毕至开浇前的温降,℃.△t5—钢水从钢包至中间包的温降,℃.四.确定冷却剂用量1.冷却剂及其特点转炉炼钢的冷却剂主要是废钢和矿石.比较而言,废钢的冷却效应稳定,而且硅磷含量也低,渣料消耗少,可降低生产成本;但是,矿石可在不停吹的条件下加入,而且具有化渣和氧化的能力.因此,目前一般是矿石,废钢配合冷却,而且是以废钢为主,且装料时加入;矿石在冶炼中视炉温的高低随石灰适量加入.另外,冶炼终点钢液温度偏高时,通常加适量石灰或白云石降温(前两种均不能用).2.各冷却剂的冷却效应冷却效应是指每kg冷却剂加入转炉后所消耗的热量,常用q表示,单位是kJ/kg.⑴矿石的冷却效应:矿石冷却主要靠Fe2O3的分解吸热,因此其冷却效应随铁矿的成分不同而变化,含Fe2O370%,FeO10%时铁矿石的冷却效应为:q矿=1×C矿×△t+λ矿+1×(Fe2O3%×112/160×6456+FeO%×56/72×4247)=1×1.02×(1650-25)+209+1×(0.7×112/160×6456+0.1×56/72×4247)=5360 kJ/kg⑵废钢的冷却效应:废钢主要依靠升温吸热来冷却熔池,由于不知准确成分,其熔点通常按低碳钢的1500℃考虑,入炉温度按25℃计算,于是废钢的冷却效应为:q废=1×[C固(t熔-25)+λ废+ C液(t出-t熔)]=1×[0.7×(1500-25)+272+0.837(1650-1500)]=1430 kJ/kg⑶氧化铁皮的冷却效应:计算方法同矿石,对于50%FeO,40%Fe2O3 的氧化铁皮,其冷却热效应为:q皮=5311 kJ/kg以废钢的冷却效应为标准1,则各种冷却剂的相对冷却能力见教材(表4—9).3.冷却剂用量的确定:关于冷却剂加入量的确定,有两种方案.一种是定废钢,调矿石(废钢:开吹前加入.铁矿石(铁皮):随造渣剂加入,采用分批加入方式.其中关键是选好二批料加入时间,即必须在初期渣已化好,温度适当时加入.) ;另一种是定矿石,调废钢.现以第一种方案为例说明冷却剂用量的确定:国内目前的平均水平是,废钢的加入量为铁水量的8～12%,取10%.则矿石用量为:。
10氧气转炉炼钢
10 氧气转炉炼钢10．1 氧气顶吹转炉炼钢氧气顶吹转炉于1952年和1953年在奥地利的林茨（Linz）城和多纳维茨（Donawitz）城先后建成并投入生产，故又称为LD法。
由于它具有原材料适应性强、生产率高、成本低、可炼品种多、钢质量好、投资省、建厂速度快等一系列优点，因而在世界范围内得到迅速发展，一跃成为现代主要炼钢方法之一。
10．1．1 氧气顶吹转炉炼钢车间的特点现代钢铁生产，从铁矿石冶炼到加工成钢材，一般是组成钢铁联合企业集中进行的。
炼钢在钢铁联合企业内是一个中间环节，它联系着前面的炼铁等原料供应系统和后面的轧钢等成品生产。
炼钢车间的生产对整个联合企业有重大影响。
由于氧气顶吹转炉吹氧时间短和炉子容量的大型化，使顶吹转炉车间具有以下特点：l）吹炼周期短、生产率高，因此，每昼夜出钢炉数多，兑铁、加料、倒渣、出钢、浇注等操作频繁，原材料、钢水、炉渣等的吞吐量大。
2）运输复杂，数量大。
其数量相当于钢产量的3～5倍，而且批量小、批次多、运输品种多。
因此，各种货流不得不尽量避免交叉而设置专业化线路，并采用多层平面运输。
3）温度高、烟尘大，需配置高效能的通风除尘设备。
4）因吹炼速度快，要求有准确、可靠的计量通讯设备。
为了保证转炉正常地进行连续生产，各种原材料的供应以及钢水、炉渣的处理必须有足够的设备，而且工作可靠。
这些设备的布置和车间内各物料的运输流程必须合理。
同时，车间内转炉座数也不宜过多，以免各种设备在操作时互相干扰。
世界上大多数转炉车间，目前均采用以下两种布置方案：两座转炉经常保持一座吹炼（简称二吹一）；三座转炉经常保持两座吹炼（简称三吹二）。
炼钢生产有冶炼和浇注两个基本环节。
为保证冶炼和浇注的正常进行，氧气顶吹转炉车间主要包括原料系统，加料、冶炼和浇注系统，以及采用模铸时的钢模准备系统。
因此，顶吹转炉车间主厂房多改为三跨间：1）原料跨：主要组织铁水和废钢的供应，炉渣及垃圾的运出。
2）转炉跨：主要布置转炉及其倾动机构。
第4章 氧气顶吹转炉
控制：取决于铁水P含量：脱磷任务
通常：0.40 ~ 0.80% （目前有降低的趋势） 非正常：2%Si
P：来源于矿石
影响：氧化放热：被动因素
增加石灰消耗：需要大渣量 延长冶炼周期：多次拉碳 导致严重后吹：多次拉碳
范围：生产中不作规定
省内： 0.050 ~ 0.120 %
控制：减少矿石含P量：炼铁厂
终点C：终点C低，氧化量大
三．炉渣成分变化
（CaO）：石灰熔化，逐渐升高，最终50%左右 （SiO2）：与石灰熔化相关
前期：Si氧化导致SiO2上升 中期及后期：石灰不断熔化，导致持续下降
终渣含量：10~20%
（MnO）：与石灰熔化相关
前期：Mn氧化MnO含量高 中期及后期：石灰熔化，导致MnO含量持续下降
结束供氧
氧枪升起 自动关闭供氧
吹炼结束
拉碳：根据操作因素和钢种要求，确定吹炼终点，提起
氧枪停止吹O2，倒炉、测温、取样化验钢水成分 倒炉：炉体向加料跨倾动，方便测温、取样 测温：测温枪 + 热电偶，由炉口插入钢水 钢水取样
目的：化验钢水成分
方法：♣ 样勺：钢水倒入样模，钢水凝固放出钢花
减少喷煤S含量 减少烧结用煤S含量
提高高炉炉温
铁水预处理：普遍应用 用于高附加值钢种
（二）废钢
用量：< 30%
前提条件：必须满足终点温度要求 影响因素：实际生产中影响因素很多
钢种：高碳钢用量少 铁水温度：温度低用量少 浇注条件：开浇炉次用量少 铁水包容量：限制铁水用量 废钢供应：废钢短缺 原料条件：生烧石灰用量少 铁水成分：Si低时用量少 ★废钢熔化吸热
二．熔池内成分变化
[Si]
开始氧化时间：供氧后，最先氧化
氧气顶底复吹转炉炼钢
4铁水的含锰量
铁水中的锰是一种有益元素;主要体现在锰氧化 后生成的氧化锰能促使石灰溶解，有利于提高炉 龄和减轻氧枪粘钢;
我国铁水含锰量都不高，多为0 2%～04%。可 向高炉的原料中配加锰矿石，但这将会焦比升高 和高炉的生产率下降。
（5）铁水的含碳量
碳也是转炉炼钢的主要发热元素，≥35%的含 碳量即可满足冶炼要求，而通常铁水含碳4%左右
≤002
Байду номын сангаас
>002～003
>003～005
>005～007
表12 我国一些钢厂用铁水成分
厂家
首钢
鞍钢三 炼 武钢二 炼 包钢
Si 020～
040 052
067
072
化 学 成 分 ω/%
Mn
P
S
040～ 050
≤010
<0050
045 (≤010)① 0013
≤030 ≤0015 0024
173 0580 0047
由于散装料及铁合金消耗量减少，少渣精炼时
钢水和炉渣的氢含量明显减少，可以稳定地得到 终点ωH％＜20×106的钢水。 (3) 铁损明显减少
由于渣量减少，渣带走的铁损少。但渣层薄，
烟气带走的烟尘量增多。
9 44 铁水预处理技术 定义：铁水在兑入转炉之 前进行的脱硫 脱磷或脱硅 操作叫做铁水预处理; 目的：减轻高炉、转炉的 负担;提高生产率。
5 钢水中的磷
从炉底吹入氧气; 可与金属液反应生成 FeO，FeO与P反应， 氧也有可能直接氧化 [P]生成P2O5; 从反应 的动力学看，强有力的 搅拌有利脱磷，在吹炼 初期脱磷率可达40 %～60%，以后保持平 稳，吹炼后期脱磷加快。 复吹磷的分配系数相当 于底吹，而比顶吹高。
氧气底吹转炉炼钢
9.2 底吹氧气转炉炼钢法
氧气转炉炼钢车间
氧气转炉炼钢车间
氧气转炉炼钢车间
底吹转炉炼钢法的发展
(1)
[C]+[O] =CO [Fe]+[O]=[FeO]
ω[O] CO ω[O] FeO
ω[O] CO ＜ω[O] 实 ＜ω[O] FeO
ω[O] 实—ω[O] CO=过剩氧
临界含碳量
底吹转炉中由供氧速率的控制性 环节向钢水中的碳扩散成为控制性环节 转变的碳量要低。如230t底吹转炉为0.3 ％～0.6％，而180t顶吹转炉为0.5％～ 1.0％。因此，底吹转炉具有冶炼低碳钢 的特长。
4.碱性底吹氧气转炉
1965年加拿大研制了双层管氧气喷 嘴。内管通氧气，内外管间通碳氢化合 物。利用碳氢化合物裂解吸热和形成还 原性气幕冷却保护氧气喷嘴。 1967年德 国引进此喷嘴技术，成功开发了底吹氧 气转炉 (OBM法)。 CmHn=mC+n/2H2 (吸热反应)
氧气顶吹转炉的特点
1）优点 （1）熔炼速度快，生产率高（一炉钢只需20分钟）； （2）热效率高，冶炼中不需外来热源，且可配用10%～ 30%的废钢； （3）钢的品种多，质量好（高低碳钢都能炼Si，S、P、 H、N、O及夹杂含量低）； （4）便于开展综合利用和实现生产过程计算机控制。 2）缺点 如吹损较高（10%，）、所炼钢种仍受一定限制（冶炼含 大量难熔元素和易氧化元素的高合金钢有一定的困难）。 喷溅和返干时有发生，而且吹炼后期熔池的搅拌弱（主要 靠脱碳反应搅拌），钢渣间反应未达平衡，渣中的氧化亚 铁含量高而吹损高、脱氧剂消耗高。
为什么称氧气顶吹转炉炼钢为LD法,LD法有哪些优点
为什么称氧气顶吹转炉炼钢为LD法，LD法有哪些优点?
2008-7-10 14:04:39 第二太阳百科
转炉炼钢法是1856年由英国人亨利·贝塞麦研究成功的。
氧气顶吹转炉炼钢法是1952年和1953年在奥地利的林茨(Linz)和多纳维茨(Donawiz)两地首先投入工业生产，所以也称LD法。
1964年12月，我国第一座30t LD转炉在首钢投入生产。
LD法具有如下优点：
(1)吹炼速度快，生产率高；
(2)品种多，质量好；
(3)原材料消耗少，热效率高、成本低；
(4)基建投资省，建设速度快；
(5)容易与连续铸钢相匹配。
鉴于以上优点，氧气顶吹转炉炼钢现已成为主要炼钢方法。
大型转炉有如下优点：
(1)产量高、质量稳定；
(2)热损失小：
(3)吨钢原材料消耗少；
(4)易于实现自动控制；
(5)生产率高、成本低。
所以，国际、国内新建转炉向大型化发展。
4 转炉炼钢技术进步的目标是什么?
转炉炼钢技术进步的目标是：
(1)不断提高钢的质量以适应对于钢的性能要求不断提高的趋势；
(2)提高炼钢的生产效率；
(3)降低生产成本；
(4)减少对环境的污染，实现清洁生产；降低炼钢能源消耗及回收利用炼钢过程产生的能源。
21世纪转炉炼钢技术面临更大的挑战，总目标是使钢铁在与其他材料的竞争中获得更广泛的市场。
氧气顶吹转炉炼钢工艺介绍
氧气顶吹转炉炼钢工艺介绍
冶炼过程概述
从装料到出钢、倒完渣止，转炉一炉钢的冶炼过程包括装料、吹炼、脱氧出钢和倒渣几个阶段。
工艺流程图见图4-11。
工艺制度
1、装入制度
装入量指炼一炉钢时铁水和废钢的装入数量，它是决定转炉产量、炉龄及其他技术经济指标的重要因素之一。
在转炉炉役期的不同时期，有不同的合理装入量。
转炉公称容量有三种表示方法：平均炉金属料（铁水和废钢）装入量、平均炉产钢水量、平均炉产良坯量。
这三种表示方法因出发点不同而各有特点，均被采用，其中以炉产钢水量使用较多。
用铁水和废钢的平均装入量表示公称容量，便于物料平衡和热平衡计算。
2、供氧制度
氧射流及其熔池的相互作用
供氧参数a供氧压力b氧气流量和供氧强度
供氧操作供氧操作是指调节氧压或者枪位，达到调节氧气流量、喷头出口气流压力及射流与熔池的相互作用程度，以控制化学反应进程的操作。
供氧操作分为恒压变枪、恒枪变压、和分阶段恒压变枪几种方法。
我厂采用恒压变枪操作方式。
3、造渣制度
造渣是转炉炼钢的一项重要操作。
由于转炉冶炼时间短，必须快速成渣，才能满足冶炼过程和强化冶炼的要求。
此外，造渣对避免喷溅、减少金属损失和提高炉衬寿命都有直接关系。
4、温度制度
出钢温度的确定
冷却剂及其加入量确定终点控制和出钢
脱氧和合金化。
3 氧气顶吹转炉炼钢工艺
3 氧气顶吹转炉炼钢工艺3.1 一炉钢的操作过程要想找出在吹炼过程中金属成分和炉渣成分的变化规律，首先就必须熟悉一炉钢的操作、工艺过程。
在下面的图3-1中示出了氧气顶吹转炉吹炼一炉钢的操作过程与相应的工艺制度。
由图可以清楚地看出，氧气顶吹转炉炼钢的工艺操作过程可分以下几步进行：1）上炉钢出完并倒完炉渣后，迅速检查炉体，必要时进行补炉，然后堵好出钢口，及时加料。
2）在装入废钢和兑入铁水后，把炉体摇正。
在下降氧枪的同时，由炉口上方的辅助材料溜槽，向炉中加入第一批渣料（石灰、萤石、氧化铁皮、铁矿石），其量约为总量的2／3～1／2。
当氧枪降至规定的枪位时，吹炼过程正式开始。
当氧气流与溶池面接触时，碳、硅、锰开始氧化，称为点火。
点火后约几分钟，炉渣形成覆盖于熔池面上，随着Si 、Mn 、C 、P 的氧化，熔池温度升高，火焰亮度增加，炉渣起泡，并有小铁粒从炉口喷溅出来，此时应当适当降低氧枪高度。
3）吹炼中期脱碳反应剧烈，渣中氧化铁降低，致使炉渣的熔点增高和粘度增大，并可能出现稠渣（即“返干”）现象。
此时，应适当提高氧枪枪位，并可分批加入铁矿石和第二批造渣材料（其余的1／3），以提高炉渣中的氧化铁含量及调整炉渣。
第三批造渣料为萤石，用以调整炉渣的流动性，但是否加第三批造渣材料，其加入量如何，要视各厂生产的情况而定。
4）吹炼末期，由于熔池金属中含碳量大大降低，则使脱碳反应减弱，炉内火焰变得短而透明，最后根据火焰状况，供氧数量和吹炼时间等因素，按所炼钢种的成分和温度要求，图3-1 顶吹转炉吹炼操作实例l —上炉排渣；2—装料；3—吹炼；4—出钢准备；5—出钢；6—排渣；7—下炉装料；8—废钢15000kg ；9—铁水72500kg ；10—石灰石4200kgl ；11一铁皮700kg ；12—萤石180kg ；13—铁矿石600kg ；14—铁矿石200kg ×7次； 15—石灰200kg ×5次；16—锰铁；17—取样；18—测温；19—锰铁、铝确定吹炼终点，并且提高氧枪停止供氧（称之为拉碳）、倒炉、测温、取样。
第三章转炉炼钢工艺1
8
氧气顶吹转炉炼钢工艺简介
温度变化：
吹炼过程中金属升温大致分三阶段： 第一阶段升温速度很快，第二阶段升温速度趋于缓
慢，第三阶段升温速度又加快。 出钢温度约1650~1680℃。
根据熔体成分和温度的变化，吹炼过程可分为三期： 硅锰氧化期（吹炼前期）、碳氧化期（吹炼中 期）、碳氧化末期（吹炼末期）。
①（一次反应区）主要是直接氧化反应：
23
[C]+ 1/2{O2} = {CO} {CO}+1/2{O2} = {CO2} [Si]+ 1/2{O2 } = {SiO} {SiO} + 1/2{O2 } =(SiO2) [Mn]+ 1/2{O2 } =(MnO) {Mn}+ 1/2{O2 } =(MnO) [P]+ 1/2{O2 } ={PO} 2{PO}+3/2{O2}=(P2O5) [Fe]+ 1/2{O2 } =(FeO)
LD的传氧机理:是以间接氧化为主。
27
转炉炼钢供氧制度
C-O反应速度： 转炉炼钢C-O反
应消耗 O2>70%，贯 穿于炼钢过程 的始终。
有效控制C-O反 应是冶炼的关 键。
28
转炉炼钢供氧制度
二.乳化和泡沫现象
由于氧射流对熔池的强烈冲击和C-O 反应产物CO气 泡的沸腾作用，使熔池上部金属、熔渣和气体三 相剧烈混合，形成了转炉内发达的乳化和泡沫状 态。
供氧制度：是指根据生产条件确定恰当的供氧强 度，选择和确定喷头结构、类型和尺寸，制定 合 理的氧枪操作方法。
当氧枪的结构、类型和尺寸确定后，吹炼过程中 能调节的供氧参数是枪 位和工作氧压。
36
转炉炼钢供氧制度
1.供氧压力
氧气顶吹转炉炼钢工艺及设备
第二章氧气顶吹转炉炼钢工艺及设备2.1炼钢用原材料2．1．1．1铁水1．对铁水化学成分的要求：w[C]%=4.00%，w[Si]%=0.3%~0.6%；Mn/Si=0.80~1.00；w[P]%≤0.20%；w[S]% ≤0.05%。
2．对铁水温度的要求：1250~1300℃。
3．铁水预处理：“三脱”—脱S、脱P、脱Si。
2．1．1．2废钢：1）．外形尺寸、块度适当；2）.不得混有铁合金且无中空封闭器皿及易燃易爆物；3）.清洁干燥；4）.不同性质的废钢分类堆放，避免冶炼困难及贵金属浪费。
2．1．1．3铁合金杭钢转炉：Si-Ca；Si-Ca-Ba；Al-Ca；Mn-Fe。
2．1．2非金属材料2．1．2．1造渣剂1．石灰（CaO）：主要造渣材料。
石灰的作用：1）.造高碱度炉渣，对碱性炉衬起保护作用；2).促进S、P的去除。
活性石灰：在900~1200℃范围内加回转窑或其他先进炉窑中焙烧成的石灰。
其特点：气孔率高，呈海绵状，体积密度小，比表面积大，石灰晶粒小，化学成分好。
2．萤石（CaF2）：熔点：930℃。
助熔3．生白云石(CaCO3·MgCO3)：减少萤石和石灰的用量，增加渣中MgO的成分。
2．1．2．3冷却剂2．1．2．4其他材料1．增碳剂：固定碳高，灰分、挥发分和S、P、N等杂质含量低且干燥、干净、粒度适中。
2．氧化剂2．2氧气顶吹转炉炼钢工艺2．2．1一炉钢的吹炼过程1.工艺：1）.装料；2).吹炼（前、中、后）；3.）出钢；4).溅渣护炉；5).倒渣。
2．前、中、后三个时期的任务：1）．吹炼前期任务：早化渣，多去磷，保护炉衬。
（高枪位）2）．吹炼中期任务：保证炉渣不“返干”，不喷溅，快速脱C、S，均匀升温。
（适当降低枪位）3）．吹炼后期任务：成分、温度均匀，加强搅拌，稳定火焰，便于判断终点，同时降低渣中Fe含量，减少铁损达到溅渣要求。
（降枪）2．2．2温度的变化规律：2．2．3装入操作1）.定量装入；2）.定深装入；3）.分阶段定量装入。
氧气顶吹转炉炼钢终点碳控制的方法
氧气顶吹转炉炼钢终点碳控制的方法氧气顶吹转炉炼钢终点碳控制的方法终点碳控制的方法有三种，即一次拉碳法、增碳法和高拉补吹法。
一次拉碳法按出钢要求的终点碳和终点温度进行吹炼，当达到要求时提枪。
这种方法要求终点碳和温度同时到达目标，否则需补吹或增碳。
一次拉碳法要求操作技术水平高，其优点颇多，归纳如下：(1) 终点渣TFe含量低，钢水收得率高，对炉衬侵蚀量小。
(2) 钢水中有害气体少，不加增碳剂，钢水洁净。
(3) 余锰高，合金消耗少。
(4) 氧耗量小，节约增碳剂。
增碳法是指吹炼平均含碳量≥0.08%的钢种，均吹炼到ω[C]＝0.05％～0.06％提枪，按钢种规范要求加入增碳剂。
增碳法所用碳粉要求纯度高，硫和灰分要很低，否则会玷污钢水。
采用这种方法的优点如下：(1）终点容易命中，比“拉碳法”省去中途倒渣、取样、校正成分及温度的补吹时间，因而生产率较高；(2）吹炼结束时炉渣Σ（FeO）含量高，化渣好，去磷率高，吹炼过程的造渣操作可以简化，有利于减少喷溅、提高供氧强度和稳定吹炼工艺；(3）热量收入较多，可以增加废钢用量。
采用“增碳法”时应严格保证增碳剂质量，推荐采用C＞95％、粒度≤10毫米的沥青焦。
增碳量超过0.05％时，应经过吹Ar等处理。
高拉补吹法当冶炼中、高碳钢钢种时，终点按钢种规格稍高一些进行拉碳，待测温、取样后按分析结果与规格的差值决定补吹时间。
由于在中、高碳(ω[c]>0.40％)钢种的碳含量范围内，脱碳速度较快，火焰没有明显变化，从火花上也不易判断，终点人工一次拉碳很难准确判断，所以采用高拉补吹的办法。
用高拉补吹法冶炼中、高碳钢时，根据火焰和火花的特征，参考供氧时间及氧耗量，按所炼钢种碳规格要求稍高一些来拉碳，使用结晶定碳和钢样化学分析，再按这一碳含量范围内的脱碳速度补吹一段时间，以达到要求。
高拉补吹方法只适用于中、高碳钢的吹炼。
根据某厂30 t 转炉吹炼的经验数据，补吹时的脱碳速度一般为0.005％/s。
氧气转炉炼钢工艺与设备详解
氧气转炉炼钢工艺与设备详解引言氧气转炉炼钢工艺是一种利用氧气强力吹炼铁水和废钢材的炼钢方式，该方法可以快速炼制出高品质的钢材，因此被广泛应用于钢铁行业中。
本文将详细介绍氧气转炉炼钢工艺以及相关设备的工作原理和使用方法。
氧气转炉炼钢工艺氧气转炉炼钢工艺是一种利用氧气进行炼钢的方法。
这种方法可以将炼钢工艺区分为两个步骤：冶炼和炼钢。
在冶炼的阶段，废钢材和铁水被倒入氧气转炉，使用强力氧气吹炼液体中的废钢材和杂质，在不断加入氧气的情况下，使炉中的融合物达到熔化和混合的状态，这种状态被称为“混炼状态”。
当达到混炼状态后，就进入炼钢的阶段。
在这个阶段中，炉中的融化物会根据钢材的牌号和要求进行适当的合成和调整。
持续不断的吹氧会使汽泡连续生成并升至炉面，使钢水和钢渣之间迅速分离。
氧气转炉炼钢设备氧气转炉氧气转炉是氧气转炉炼钢工艺中的核心设备，它是一种大型的炉体设备。
氧气转炉上部为圆锥形而下部为圆柱形，由大量钢板和钢桶组成，能够承受高温高压下的化学反应和物理变化。
氧气转炉中的内衬具有高温耐磨特性，并且具有防止氧气泄漏的作用。
预热室预热室是氧气转炉炼钢工艺中的另一个关键设备。
预热室位于氧气转炉的顶部，可以为转炉提供1500度以上的高温空气，以便预先热处理冶炼物的杂质。
预热室还能够提供稳定的氧气和炉气。
净料设备净料设备是氧气转炉炼钢工艺中的一个非常重要的设备。
它被用于将废钢和铁水倒入氧气转炉中进行冶炼。
实际上，净料设备可以有各种形式，如人工倒料、自动倒料和提前预热杂质等。
氧气站氧气转炉炼钢工艺中的氧气站是一种通过氧气泵将氧气输送到管道系统中的设备。
氧气站可以使用压缩氧气或重气提取氧气，并且也应该保证其与氧气管道的合适压力。
除此之外，氧气站应该保持正常的水压和流量。
吹氧管道吹氧管道是氧气转炉炼钢工艺中的一个重要组成部分。
它被用来将氧气输送到转炉中，实现燃烧和炼钢反应。
因此，在吹氧管道中，应该保证其与氧气站的合适连接和合适的氧气流量。
80t氧气转炉炼钢设备(第一篇)
80t氧气转炉炼钢设备（第一篇）炼钢机械设备1概述1.1氧气NaCO炼钢炼钢特点氧气顶吹转炉炼钢又称ld炼钢法，通过近几十年的发展，目前已完全取代了平炉炼钢，其之所以能够迅速发展的原因，主要在于与其它炼钢方法相比，它具有一系列的优越性，较为更突出的几点如下：1．生产效率高一座容量为80吨的氧气NaCO炼钢已连续生产24小时，钢产量可以达至日产3000―4000吨，而一座100吨的平炉一昼夜就可以炼钢300―400吨钢，平均值小时产量差距甚远，而且从炼钢周期来看，炼钢比平炉、电炉的炼钢周期必须长得多。
2．投资少，成本低建好氧气NaCO炼钢所需的基本建设的单位投资，比同规模的平炉节约30%左右，另外投产后的经营管理费用，炼钢比平炉必须节省，而且随着炼钢煤气废旧技术的广为推展和应用领域，利用炼钢余热锅炉产生蒸气及炼钢煤气发电，并使炼钢逐步迈向“负能”炼钢。
3．原料适应性弱氧气顶吹转炉对原料情况的要求，与空气转炉相比并不那么严格，可以和平炉、电弧炉一样熔炼各种成分的铁水。
4．冶炼的钢质量好，品种多氧气NaCO炼钢所炼钢的钢种不但包含全部平炉钢，而且还包括相当大的一部分电弧炉钢，其质量与平炉钢基本相同甚至更优，氧气NaCO炼钢钢的浅跳性能和延展性不好，适合合金钢板、管、丝、拎等钢材。
21炼钢篇5．适合高度机械化和自动化生产由于冶炼时间短，生产效率高，再加转炉容量不断扩大，为准确控制冶炼过程，保证获得合格钢水成分和出钢温度，必须进行自动控制和检测，实现生产过程自动化。
另外，在这种要求下，也只有实现高度机械化和自动化，才能减轻工人的劳动强度，改善劳动条件。
1.2炼钢炼钢机械设备系统氧气顶吹转炉炼钢法，是将高压纯氧[压力为0.5~1.5mpa，纯度99.5%以上，（我厂为99.99%）],借助氧枪从转炉顶部插入炉内向熔池吹氧,将铁水吹炼成钢。
氧气顶吹转炉的主要设备有：1．转炉本体系统：包含炼钢炉体及其车轴系统――托圈、耳轴、耳轴轴承和车轴座，以及有景装置，其中有景装置由电动机、一次减速机，二次减速机、扭矩缓冲器平衡装置等共同组成。
1 转炉炼钢生产认知
三、
氧气顶吹转炉的特点
1）优点
（1）熔炼速度快，生产率高（一炉钢只需 20分钟）
（2）热效率高，冶炼中不需外来热源，且 可配用10%～ 30%的废钢；
（3）钢的品种多，质量好（高低碳钢都能 炼， S、P、H、N、O及夹杂含量低）； （4）便于开展综合利用和实现生产过程计算 机控制。
将空气吹入铁水， 使铁水中硅、锰、碳高 速氧化，依靠这些元素 氧化放出的热量将液体 金属加热到能顺利地进 行浇注所需的温度，从 此开创了大规模炼钢的 新时代。 早在1856年贝塞麦 就提出利用纯氧炼钢的 设想，由于当时工业制 氧技术水平较低，成本 太高，氧气炼钢未能实 现。
二十世纪40年代初，制氧技术得到了迅速发 展，给氧气炼钢提供了物质条件。1952年在林茨 （Linz）城，1953年在多纳维茨（Donawltz）城 先后建成了30t氧气顶吹转炉车间并投入生产， 称为LD法。由于氧气顶吹转炉反应速度快，生产 率及热效率很高，可使用约20～30％的废钢以及 便于自动化控制，又克服了空气吹炼时钢质量差、 品种少的缺点，使它成为冶金史上发展最迅速的 新技术。
成分控制精度：C 0.01 %；
Si、Mn 0.02 %；
△Ti, △V, △Nb< 0.01%。
夹杂物：dS ≤10m，无脆性夹杂物。
（4）节能与环境保护
目标：转炉炼钢工序实现“负能”炼钢；减少炼 钢渣量50%；全部粉尘回收利用。
六、转炉炼钢工艺流程
氧气顶吹转炉炼钢生产工艺流程图
转炉炼钢法的分类
空 气 转 炉 氧 气 转 炉
酸性空气底吹转炉—贝塞麦炉（英国1856年）
碱性空气底吹转炉—托马斯炉（德国1878年） 碱性空气侧吹转炉（中国1952年）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图片：图片：图片：
图片：
生成的二氧化硅等大部分形成炉渣而除去，部分的硅、锰等留在钢里以调整钢的成分。
目前，炼钢的方法主要有转炉、电炉和平炉三种。
在这里，我们只简单介绍现在被广泛采用的比较先进的氧气顶吹转炉炼钢法。
氧气顶吹转炉炼钢设备，如图4所示。
按照配料要求，先把废钢等装入炉内，然后倒入铁水，并加入适量的造渣材料（如生石灰等）。
加料后，把氧气喷枪从炉顶插入炉内，吹入氧气（纯度大于99％的高压氧气流），使它直接跟高温的铁水发生氧化反应，除去杂质。
用纯氧代替空气可以克服由于空气里的氮气的影响而使钢质变脆，以及氮气排出时带走热量的缺点。
在除去大部分硫、磷后，当钢水的成分和温度都达到要求时，即停止吹炼，提升喷枪，准备出钢。
出钢时使炉体倾斜，钢水从出钢口注入钢水包里，同时加入脱氧剂进行脱氧和调节成分。
钢水合格后，可以浇成钢的铸件或钢锭，钢锭可以再轧制成各种钢材。
氧气顶吹转炉在炼钢过程中会产生大量棕色烟气，它的主要成分是氧化铁尘粒和高浓度的一氧化碳气体等。
因此，必须加以净化回收，综合利用，以防止污染环境。
从回收设备得到的氧化铁尘粒可以用来炼钢；一氧化碳可以作化工原料或燃料；烟气带出的热量可以副产水蒸气。
此外，炼钢时，生成的炉渣也可以用来做钢渣水泥，含磷量较高的炉渣，可加工成磷肥，等等。
氧气顶吹转炉炼钢法具有冶炼速度快、炼出的钢种较多、质量较好，以及建厂速度快、投资少等许多优点。
但在冶炼过程中都是氧化性气氛，去硫效率差，昂贵的合金元素也易被氧化而损耗，因而所炼钢种和质量就受到一定的限制。