世界氧气顶吹转炉炼钢技术发展史
顶吹转炉炼钢法冶炼历程分析 (1)
顶吹转炉炼钢法冶炼历程分析
摘要：通过对转炉冶炼历程各种元素的氧化规律进行分析，探索出一条能够充分降低钢液中磷、硫两大有害元素含量的工艺制度，为实际生产提供理论依据。
关键词：转炉冶炼历程氧化规律
一、冶炼过程概述
从装料到出钢，倒渣，转炉冶炼一炉钢的冶炼过程包括装料、吹炼、脱氧出钢、溅渣护炉和倒渣几个阶段。一炉钢的吹氧时间通常为12~18min，冶炼周期为30min左右。转炉出钢完后，倒净炉渣，堵住出钢口，兑铁水和加废钢，降枪供氧，开始吹炼。在送氧开吹的同时，加入第一批渣料，加入量相当于全炉总渣量的三分之二，开吹4~6分钟后，第一批渣料化好，再加入第二批渣料。如果炉内化渣不好，则加入第三批萤石渣料。
当吹炼到所炼钢种要求的终点碳范围时，即停吹，倒炉取样，测定钢水温度，取样快速分析[C]、[S]、[P]的含量，当温度和成分符合要求时就出钢。当钢水流出总量的四分之一时，向钢包中加脱氧剂，进行脱氧和合金化，由此一炉钢冶炼完毕。
二、熔池内各元素氧化规律分析
1.Si的氧化规律
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]在吹炼初期就大量被氧化为（SiO2），（SiO2）先是与（FeO）反应生成（2FeO・SiO2），随着吹炼的进行，石灰逐渐溶解，由于钙镁橄榄石中的FeO和MnO与SiO2的亲合力比CaO低、，故被CaO置换，生成（2CaO・SiO2）稳定化合物[1]。在吹炼中期，碳氧化反应剧烈的情况下，该化合物也不会被还原。
图2.1 转炉冶炼各试验炉次钢水硅含量[Si]随冶炼时间的统计平均变化
转炉炼钢工艺流程
精心整理转炉炼钢工艺流程
这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。
摄氏度
（放热）
15分钟左右。如果空气是从炉低吹入，那就是低吹转炉。
随着制氧技术的发展，现在已普遍使用氧气顶吹转炉（也有侧吹转炉）。这种转炉吹如的是高压工业纯氧，反应更为剧烈，能进一步提高生产效率和钢的质量。
转炉一炉钢的基本冶炼过程。顶吹转炉冶炼一炉钢的操作过程主要由以下六步组成：
（1）上炉出钢、倒渣，检查炉衬和倾动设备等并进行必要的修补和修理；
（2
（3
（4
（5
（6
小型转炉为2.5-4.5m3/(t·min)；120t以上的转炉一般为2.8-3.6m3/(t·min)。
◆开吹时氧枪枪位采用高枪位，目前是为了早化渣，多去磷，保护炉衬；
◆在吹炼过程中适当降低枪位的保证炉渣不“返干”，不喷溅，快速脱碳与脱硫，熔池均匀升温为原则；
◆在吹炼末期要降枪，主要目的是熔池钢水成分和温度均匀，加强熔池搅拌，稳定火焰，便于判断终点，同时使降低渣中Fe含量，减少铁损，达到溅渣的要求。
◆当吹炼到所炼钢种要求的终点碳范围时，即停吹，倒炉取样，测定钢水温度，取样快速分析
[C]、[S]、[P]的含量，当温度和成分符合要求时，就出钢。
◆当钢水流出总量的四分之一时，向钢包中的脱氧合金化剂，进行脱氧，合金化，由此一炉钢冶炼完毕。
炼钢学概述
航天航空、交通运输、农业、国防等许多重要的领域均需要各种类型的大量钢材，我们的日常生活更离不开钢。总之，钢材仍将是21世纪用途最广的结构材料和最主要功能材料。
钢铁生产与氧气的关系及对制氧机的要求
钢铁生产与氧气的关系及对制氧机的要求
1 钢铁生产与氧气的关系
世界钢铁工业已经历过几次变革，1865年前后，在英国出现空气侧吹转炉炼钢法、平炉炼钢法，后以平炉取代侧吹转炉。为强化平炉冶炼，进而采用吹氧操作。1952年奥地利发明氧气顶吹转炉炼钢法(LD法)后，世界钢铁工业进入了一个大飞跃发展时期。随着钢铁工业的大飞跃，制氧机迅速向大型化发展，氧与钢紧密地联系在一起。
美国是继奥地利之后，世界上较早采用氧气顶吹转炉的国家。日本从1957年引进该技术并大力发展，仅十年时间，就把钢产量从一千万吨猛增到了一亿吨，其发展速度之快，氧钢比例之大，当时均称世界第一。而这期间，氧的生产也迅速增加，若1951年氧总产量为100，则1967年就达到637，十年增长了6．4倍，到1973年达1998，十六年增长了20倍。日本1973年产钢突破1亿吨。美国到1978年产钢1．06亿吨，消耗氧气65．23亿立方米。钢铁部门一直是氧气行业最大的工业用户，钢铁生产用氧量占总氧产量的2／3。
1996年我国钢产量突破1亿吨大关，近年来我国钢铁生产持续走高，有人预计2003年钢产量可超过2．1亿吨。钢铁生产的增长带动了气体行业的增长，2002年气体分离设备行业所订大中型空分设备的应用领域以钢铁为主，占83．29％[2]。1988~2000年，我国空分设备行业共生产大中型空分设备300套，折合制氧总容量为1305815m3／h，其中冶金(钢铁和有色)行业，在空分设备套数和制氧容量市场占有率分别达到60．59％和64.4％。
钢铁生产传统的是长流程，即烧结、焦化、炼铁→炼钢→轧钢，后来又发展了短流程，即电炉→连铸→连轧，电炉用氧迅速增长；此外，随着钢铁质量的提高和新技术的发展，炉外精炼、顶底复合吹炼以及溅渣护炉等技术的采用，不但氧气用量迅速增加，而且氮气、氩气用量也增长较快。高炉富氧鼓风、高炉炉顶密封、煤粉喷吹等也是用氧、用氮的大户。熔融还原炼铁(corex)技术的用氧量很大，氧耗在500~700m302／t铁，使用这项技术的装置已在南非及韩国等地建成投产。
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）。
GOR转炉炼钢PPT课件
高效率
GOR转炉炼钢生产效率高，冶 炼周期短，能够快速完成炼钢 过程。
节能环保
采用先进的节能技术和环保措 施，降低能源消耗和污染物排 放。
高质量
通过精确控制冶炼工艺参数， 可以获得高质量的钢水，满足
高端产品需求。
GOR转炉炼钢发展历程
起源
GOR转炉炼钢起源于20世纪中期，当 时为了解决传统炼钢方法效率低下、 能耗高等问题而提出。
介绍特殊钢的种类、成分特点及性能要求。
GOR转炉炼钢在特殊钢生产中的优势
分析GOR转炉炼钢在特殊钢生产中相比其他工艺的优势，如成分控制精确、生产效率高 等。
生产实践与案例分析
展示GOR转炉炼钢在特殊钢生产中的实际应用案例，并分析其生产效果与经济效益。
THANKS
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未来趋势
未来GOR转炉炼钢将继续向高效、智 能、绿色方向发展，推动钢铁产业的 转型升级。
发展
随着科技的不断进步和冶炼技术的不 断改进，GOR转炉炼钢逐渐发展壮大 ，成为现代炼钢工业的重要组成部分 。
GOR转炉炼钢应用领域
建筑领域
GOR转炉炼钢生产的钢材广泛应用 于建筑领域，如建筑结构、桥梁、道 路等。
出钢操作
打开出钢口，将合格的钢 液倒入钢包或连铸机中。
在终点控制合格后，进行 出钢操作。
控制出钢速度和温度，避 免钢液在运输过程中凝固 或产生其他问题。
氧气底吹转炉炼钢
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)
(3)由于氧气喷嘴埋在铁水下面，高温和面积较大 的反应区在炉底喷嘴出口处附近，反应产物需穿 过金属液后才能进入炉渣或炉气中，因此，上部 渣层对炉内反应的影响较小。
9.2.3 吹炼过程中各 成分的变化
一.Si .Mn.P.S.C.O.N 等的变化规律
1. [C] -[O]平衡
在钢水中ω [C]％>0.07时，底和顶吹的 [C]-[O]关系，都比较接近；但当钢水中ω[C] ％<0.07时，底吹氧气转炉内的[C]-[O]关系 低于PCO为0.IMPa时[C]-[O]平衡关系，这说 明在相同的钢水含氧量下，与之相平衡的钢 水含碳量，底吹转炉比顶吹转炉的要低。
底吹氧气转炉没有顶吹氧气转炉那样的 氧枪，不需要高厂房。
图9 氧气底 吹转炉炉型
图10 氧气底吹转炉 炉底结构示意图
l一炉壳；2一炉衬；3一环缝；4一炉底塞；5一套 管；6一炉底钢板；7一保护介质分配环；8一保 护介质；9一氧和石灰粉；10一氧和石灰粉分配
氧气顶底复吹转炉炼钢
④金属镁
脱硫反应：金属镁的沸点仅为1107℃;铁水温度下 为气体，故脱硫反应为：
Mg+S=MgS 特点：金属镁直接加入铁水时，会发生爆发式气 化反应，因此不能单独使用，常与其它粉剂组成 复合脱硫剂; 脱硫剂的能力强弱顺序为：
9 41 顶底复吹转炉炼钢法的类型
归纳起来主要有四类：
1底部搅拌型 LD—KG 顶部100％供氧气;底部吹炼前期供氮气，后期
为氩气，底部多使用集管式、多孔塞砖或多层环缝 管式供气元件; (2)顶、底吹氧型 LD一OB、LD—HC、
顶部供氧比为60％～95％，底部40％～5％， 底部中心管供氧，环管供冷却剂。
2CaO+[S]+1/2[Si]=CaS(S)+1/22CaO·SiO2 成本低，脱硫能力差，且石灰表面会出现C2S，阻 碍反应进行，常配铝或苏打粉避免C2S的生成： CaO(S)+[S]+2/3[Al]=CaS(S)+1/3Al2O3（S） 使脱硫速度和效率明显提高
③苏打粉Na2CO3
脱硫反应：
铁种
牌号 铁号
代号
炼钢
C
用生
4顶底复合吹炼转炉
4 顶底复合吹炼转炉
4.1 简述
4.1.1各国顶底复合吹炼技术概况
氧气转炉顶底复合吹炼是70年代中后期国外开始研究的炼钢新工艺。它的出现，可以说是考察了顶吹氧气转炉与底吹氧气转炉炼钢方法的冶金特点之后所导致的必然结果。所谓顶底复合吹炼炼钢法，就是在顶吹的同时从底部吹入少量气体，以增强金属熔池和炉渣的搅拌并控制熔池内气相中CO的分压，因而克服了顶吹氧流搅拌能力不足（特别在碳低时）的弱点，使炉内反应接近平衡，铁损失减少，同时又保留了顶吹法容易控制造渣过程的优点，具有比顶吹和底吹更好的技术经济指标（见表4－1、表4－2），成为近年来氧气转炉炼钢的发展方向。
表4－1 顶吹与顶底复合吹炼低碳钢成本比较
表4—2 50吨顶吹与顶底复合吹炼转炉指标比较
早在50年代后半期，欧洲就开始研究从炉底吹入辅助气体以改善氧气顶吹转炉炼钢法的冶金特性。自1973年奥地利人伊杜瓦德（ard）等研试转炉顶底复合吹氧炼钢后，世界各国普遍开始了对转炉复吹的研究工作，出现了各种类型的复合吹炼法。其中大多数已于1980年投入工业性生产，到1981年底，世界上共有复合吹炼转炉81座。由于复吹法在冶金上、操作上以及经济上具有比顶吹法和底吹法都要好的一系列优点，加之改造现有转炉容易，仅仅几年时间就在全世界范围内广泛地普及起来。一些国家如日本已基本淘汰了
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单纯顶吹法。
4.1.2我国顶底复合吹炼技术的发展概况
我国首钢及鞍钢钢铁研究所，分别于1980年和1981年开始进行复吹的试验研究，并于1983年分别在首钢30吨转炉和鞍钢150吨转炉推广使用。到目前为止全国大部分转炉钢厂都不同程度的采用了复合吹炼技术，设备不断完善，工艺不断改进，复合吹炼钢种已有200多个，技术经济效果不断提高。表4—3是90年代初我国已有的复吹工艺及其主要特征。
炼钢工艺的发展历程
炼钢工艺的发展历程
炼钢工艺的发展历程是一个漫长而富有挑战性的过程，它经历了从最早的初级炼钢工艺到现代的高效、环保炼钢技术的演变。下面我们将详细介绍这个过程中的重要阶段。
1.初期炼钢工艺
炼钢技术的最早起源可以追溯到古代，但真正意义上的现代炼钢工艺始于19世纪中叶。当时，人们开始使用转炉和坩埚炉等设备来生产钢。这些设备的优点是操作简单，但产量较低，而且需要大量的熟练工人。这个阶段的炼钢工艺主要依赖人工操作，生产效率低下。
2.贝塞麦转炉炼钢法
贝塞麦转炉炼钢法的发明是炼钢工艺发展过程中的一个里程碑。这种方法使用了转炉设备，并引入了氧气吹炼的新技术。氧气吹炼的原理是通过向熔融的铁水中吹入氧气，以氧化铁水中的杂质，从而降低铁水中的含碳量。这种方法的出现使得钢的产量大大提高，而且质量也得到了显著改善。
3.碱性转炉炼钢法
碱性转炉炼钢法是另一种重要的炼钢方法。这种方法使用碱性转炉来熔炼铁水，并向铁水中吹入氧气以降低含碳量。与贝塞麦转炉炼钢法相比，碱性转炉炼钢法具有更高的生产效率和更好的产品质量。然而，这种方法需要使用大量的石灰等碱性材料来维持炉内的碱性环境，因此成本较高。
4.平炉炼钢法
平炉炼钢法是一种同时使用氧气和燃料加热的炼钢方法。这种方法可以在高温下将铁水中的杂质氧化，从而生产出高质量的钢。平炉炼钢法的优点是可以生产出多种不同种类的钢，而且生产效率较高。然而，这种方法需要消耗大量的燃料和氧气，因此成本较高。
5.电炉炼钢法
随着电力技术的发展，电炉炼钢法逐渐成为了主流的炼钢方法。这种方法使用电能来熔化铁水，并向铁水中吹入氧气以降低含碳量。电炉炼钢法的优点是可以实现自动化操作，提高生产效率，而且产品质量也得到了显著改善。此外，由于电能的价格相对较为稳定，因此电炉炼钢法的成本也较为可控。
转炉炼钢技术的发展与展望
复吹转炉的经济效益，因冶炼的品种、炉子的大小 和各钢厂的具体情况下同而有差异。一般说来，在欧 洲约为2～3.6马克/t；在美国约为0.25～1.5美元/t； 在中国为6～15元/t。
全自动吹炼控制技术的冶金效果
①提高了终点控制精度，对低碳钢（[％C]<0.06％），控制精度为 ±0.015％；对中碳钢（[%C]=0.06～0.20％），控制精度为 ±0.02％；高碳钢（[％C]>0.20％），控制精度为±0.05％；温 度±10℃，命中率≥95％。
②实现了对终点S、P、Mn的准确预报，精度为：S±0.0009％； P±0.00l4％；Mn±0.009％。
顶底复合吹炼技术的分类
顶吹氧，底吹惰性气体搅拌工艺：
代表方法有：LBE、LD-KG、LD-OTB、NK-CB、LD技术A特B等征。：
• 顶吹100%氧气，可采用二次 燃烧技术提高熔池热效率；
• 底吹惰性气体搅拌，前期吹N2 气后期切换为Ar气；
• 供气强度波动在0.03～0.12 Nm3/t.min范围。
我国宝钢、武钢已实现了转炉工序“ 负能炼 钢”，而宝钢已实现了炼钢厂“ 负能炼钢”。
钢铁行业技术发展历史
钢铁行业技术发展历史
钢铁行业的技术发展历史可以大致划分为几个阶段。
首先，1850年代，英国人贝塞麦发明了底吹空气的酸性转炉炼钢工艺。随后，在19世纪70年代，托马斯发明了碱性耐火材料和碱性炉渣的底吹空气转炉炼钢技术，实现了钢液的脱磷且脱磷在脱碳后进行。
在19世纪60年代，西门子和马丁分别发明了“西门子-马丁炉炼钢工艺”，即在高温蓄热室结构的炉子内使用铁矿石为氧化剂实现铁液脱碳的炼钢过程。这种技术使得钢中氮含量降低，冶炼炉容积可以达到几百吨，还可以使用废钢。到20世纪初，这项技术完全取代了贝塞麦的底吹空气转炉炼钢技术。
另外，从20世纪60年代开始，底吹氧气炼钢技术和顶底复吹技术逐渐出现并被广泛采用。在炼钢电弧炉方面，19世纪70年代，西门子建造了第一座试验用的炼钢电弧炉，而到了20世纪初，美国建造了世界上第一座三相埃鲁电弧炉，开始了电弧炉炼钢的实践。
在中国，钢铁行业的发展历史也颇具特色。新中国成立初期，钢铁工业在苏联的援助下逐步得到恢复和发展。然而，在改革开放之前，钢铁工业的发展道路曲折，尽管走了许多弯路，但也取得了一些成绩。1978年，中国的钢铁产量为3178万吨，居世界第5位。改革开放后，钢铁工业得到了快速发展，国家新建了一批大型现代化钢铁企业，并
对一些老企业进行了挖潜改造，钢铁产量以每年400到500万吨的速度快速增长。
钢铁行业的发展历史不仅仅是一个技术进步的过程，更是一个国家工业化和现代化进程的缩影。随着科技的进步和工艺的创新，钢铁行业将继续为人类社会的发展做出重要贡献。
钢铁行业对环境的影响主要体现在以下几个方面：
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。
国外转炉技术发展简介
国外转炉技术发展简介
今天，全世界大约有600台转炉在从事生产活动，年粗钢产量4.5亿t,约占全球粗钢总产量60%。以奥钢联投产世界第一台转炉为起点，现代高效碱性氧气转炉是50余年不断发展的产物，在炉体寿命、增大装入量和降低维护等方面取得了显著的进步。这种设备暴露在高温环境中，遭受机械冲击和热应力的作用，其工程设计是一个巨大的挑战。悬挂系统在实现转炉长寿方面是高度重要的。为了生产优质钢,改进工艺的经济性，开发了诸如副枪、炉底搅拌装置和高度精密而复杂的自动化系统。
转炉设计
炼钢工艺的过程状态造成直接观察到转炉内所发生的一切几乎是不可能。目前，还没有数学模型能完整的描述高温冶金及流体动力学过程。从转炉炼钢诞生开始便不断的对其进行研究改进，故此对冶金反应的了解更全面。然而，下面的两个例子清楚地表明还有许多调研工作要做。
炉底搅拌风口的位置仍有待优化。这些风口对钢水提供更好的搅拌效果，更快的降低碳含量，应该能缩短冶炼周期。然而,今天风口的最佳的位置和数量是建立在经验的基础上的。国外有人在2000年进行了这方面的调研工作，很快发现，高温流体动力学过程的描述是非常复杂的，而且只有进行许多假设才可行，例如，只能近似地描述气泡及它们与钢水的反应。
对吹炼过程中转炉摆动的数学描述仍需要详细阐述，尤其是那些底吹或侧吹工艺，它们的摇动非常剧烈。这些震动是由自发过程引起的D吹氧过程中引人的能量促使该系统以极低的艾根频率摆动，通常为0.5~ 2.0Hz。能够描述这种非线性化学、力学上的流体动力学系统的数学模型的发掘工作还没有完成。
转炉炼钢原理及工艺介绍
绝大多数钢种含磷量的要求是越低越好（一般要求把磷去除到0．045％以下）。只有
在个别钢种（如炮弹钢、易切削钢等）中磷才作为合金元素使用。
在高炉冶炼中，由于炉内的还原性气氛，矿石中的磷几乎全部进入铁水，因
而从金属中脱除磷，乃是炼钢过捏的重要任务，造渣的目的之一就是为了脱磷。
炼钢的脱磷反应是在金属和炉渣的界面上进行的，其反应式为：
★ 炉渣之间动态平衡
氧化物分子和化合物分子之间的反应处于动平衡状态，例如： Ca0·Si02=CaO+Si02，随着温度的升高，分解程度增大，自由氧化物 分子的浓度增而。
★ 炉渣中参加化学反应的物质
炉渣中只有自由氧化物才能参与化学反应，故凡以复杂化合物 状态存在的，其氧化物的反应能力就低。
3、元素的氧化顺序
现象，是由于钢中有一定数量的残锰。
（4）碳的氧化与还原
碳的氧化反应又称脱碳反应或碳氧反应，它是炼钢过程中最基本的一 个反应，贯穿炼钢过程的始终。
在炼钢过程中碳可以被氧直接氧化成CO气体，反应式为；
2（C）＋｛O2｝＝2｛CO｝
熔渣中的（FeO）与氧化性气体接触被氧化成高价氧化铁
(FeO) + 1/2｛O2｝＝ (Fe2O3)
锰的氧化反应有三种情况：
（1）锰与气相中的氧直接作用
[Mn]+ 1/2｛O2｝＝(MnO)
（2）锰与溶于金属中的氧作用
转炉发展史
转炉发展史
转炉是一种用于冶炼金属的设备，它在金属冶炼工业中扮演着重要的角色。本文将围绕转炉的发展史展开，探讨其起源、发展过程以及现代转炉的特点。
转炉的起源可以追溯到19世纪。最早的转炉是由英国工程师贝西默(J.Bessemer)于1856年发明的，因此也被称为贝西默转炉。贝西默转炉采用了一种新的冶炼方法，即通过吹气将炉内的杂质和碳氧化物排除，从而提高了钢铁的质量和产量。贝西默转炉的出现标志着转炉冶炼技术的诞生，对当时的钢铁工业产生了巨大的影响。
然而，贝西默转炉也存在一些问题。首先，由于转炉底部的铁水排出不畅，导致钢水中夹杂较多，影响了钢的质量。其次，贝西默转炉只能冶炼磷含量较低的铁矿石，对于磷含量较高的矿石处理效果不佳。为了解决这些问题，人们开始对转炉进行改进和创新。
随着时间的推移，转炉逐渐发展出了两种主要的类型，即贝西默转炉和托马斯转炉。贝西默转炉主要用于冶炼无磷的铁矿石，而托马斯转炉则适用于冶炼高磷铁矿石。托马斯转炉由英国工程师托马斯(G.Thomas)于1879年发明，它采用了预处理矿石的方法，可以有效地降低矿石中的磷含量。托马斯转炉的出现填补了贝西默转炉在处理高磷矿石方面的不足，提高了钢铁的冶炼效率和质量。
20世纪初，随着冶炼技术的进步和工艺的改进，转炉也发生了重大
的变革。首先，人们开始采用氧气吹炼技术替代传统的吹气方法，这种技术被称为氧气转炉冶炼。氧气转炉冶炼具有吹炼速度快、温度控制精确等优点，大幅提高了冶炼效率和钢的质量。此外，人们还引入了连续转炉冶炼技术，实现了钢水的连续生产，进一步提高了生产效率。
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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。这样就最后完成了转炉吹氧炼钢的实验室试验。从实验室研究向工业化试验的进一步发展是由奥地利的沃埃施特(VOEST)公司完成的。第二次世界大战后奥地利面临重建钢铁工业的需要，该国缺少废钢使得平炉或电炉炼钢法缺乏竞争力。沃埃施特公司注意到丢勒尔的试验，决心开发一个具有竞争力的新的炼钢方法。1949年5月在奥地利累欧本(Leoben)开了一次氧气炼钢的讨论会，决定冯•罗尔、曼内斯曼(Mannesmann)、阿尔派(ALPINE)和沃埃施特4个公司协作，在沃埃施特的林茨(Linz)钢厂作进一步的试验。1949年6月在林茨建成2t顶吹氧试验转炉，由苏埃斯(T．Suess)和豪特曼(H．Hauttmann)负责，在丢勒尔参与下，成功地解决了合适的氧气压力、流量和喷嘴与熔池面距离等工艺操作问题。之后迅速建立15t试验转炉，广泛研究新方法所冶炼钢的品质。由于钢的质量很好而且炼钢工艺的
效率很高，1949年末该公司决定在林茨投资建设世界第一个氧气顶吹转炉工厂。并命名该炼钢法为LD法。林茨的30tLD转炉工厂于1952年11月投产。翌年春季第2个30tLD转炉工厂在奥地利多纳维兹([)onawitz)建成投产。1950年由苏埃斯申请得到专利权。推动炼钢工业再次大变革的氧气顶吹转炉炼钢法登上了历史舞台。该法问世后，数十年内迅速取代了平炉炼钢而成为世界上最主要的炼钢方法。
在北美，美国是平炉炼钢大国，有平炉熔池吹氧的经验。美国又是第二次世界大战的最大战胜国，工业基础雄厚。在得知转炉氧气炼钢的信息后，美国麦克劳斯(McLouth)公司和加拿大多法斯柯(DOFASCO)公司于1954年各迅速建成一个35t氧气顶吹转炉车间并投产。随后1957年琼斯一拉弗林(Jones—Laughlin)公司阿里奎帕(Aliquippa)厂建成当时世界最大的(80t级)顶吹氧气转炉。美国人没有购买奥地利的专利，由此发生了关于氧气顶吹转炉炼钢专利权的纠纷，最终美国方面胜诉。BOF法(Basic oxygen Furnace的第一个字母构成)成为北美对氧气顶吹转炉炼钢的习惯称呼。但美国矿冶工程师协会(AIME)主持编写的权威著作《BOFSteelmaking》中明确承认丢勒尔(Durrer)在开发氧气转炉炼钢上的贡献。
日本对于发展氧气转炉炼钢非常关注，先经过多次考察，在1951年用5t钢包改造的试验装置进行试验(包括空气侧吹的试验)后，决心向沃埃施特和阿尔派(现已合并为奥钢联VAI)购买专利
特许权，于1957年在八幡建设第一个LD车间，到1963年其LD 钢产662量即超过平炉钢，1978年关闭所有的平炉，前后仅历20年。日本对顶吹转炉炼钢理论研究、扩大炼钢品种、改进炉衬耐火材料和提高炉龄、炉气回收技术、用副枪测取冶炼信息和计算机自动控制、分解炼钢操作功能使转炉冶炼更加简化、配合连铸机实现全连铸炼钢生产等方面，均进行了深入研究和技术创新。日本已成为氧气转炉炼钢技术最发达的国家。
20世纪50年代中期，中国有远见的科学家叶渚沛大力提倡发展氧气转炉炼钢，北京钢铁研究总院、中国科学院化工冶金研究所、北京钢铁学院(北京科技大学前身)等也进行了实验室规模的氧气转炉炼钢试验。然而对于中国发展氧气转炉炼钢的可行性，冶金界没有统一认识。当时以美国为首的西方国家对中国实行经济封锁，只有前苏联可以提供平炉炼钢成套设备；中国的制氧机制造工业还十分薄弱；由于这些客观情况，加上一些主观上的原因，中国氧气转炉炼钢发展比较缓慢。1964年中国的第一座30t 氧气顶吹转炉车间才在石景山钢铁厂(首都钢铁公司前身)建成投产。到70年代一些地方钢铁厂相继建设了氧气顶吹转炉和把空气侧吹转炉改建为氧气顶吹转炉，在攀枝花、本溪钢铁公司建成120t级的氧气顶吹转炉车间。1979年全国氧气转炉钢产量超过了平炉钢，1978～1985年建设了宝山钢铁总厂300t氧气顶吹转炉，转炉炼钢技术方达到国际水平。1986年氧气转炉钢产量超过总产钢量的50％。中国在氧气转炉炼钢的基本操作制度、可压缩性氧