氧气转炉炼钢工艺及设备

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《钢冶金学》_第6章氧气底吹转炉和顶底复合吹炼转炉炼钢

钢冶金学重庆科技学院王宏丹◆氧气底吹转炉炼钢氧气底吹转炉炼钢OBM法和LWS法吹炼高磷铁水时的成分变化Q-BOP法吹炼过程中钢水和炉渣成分的变化Q-BOP法吹炼过程炉渣成分的变化吹炼终点[C]和[O]的关系图终点[C]和[Mn]的关系Q-BOP和LD炉内渣中（FeO）6.2.1 顶底复吹转炉炼钢工艺类型6.2 顶底复合吹炼转炉的冶金特点6.2.2 顶底复吹转炉的底吹供气和供气元件6.2.3 顶底复吹转炉内的冶金反应6.2.4 冶金效果氧气顶底复吹转炉炼钢在复吹转炉中，了解和掌握底吹气体的性质、冶金行为、合理地确定底吹气体比例，选择和控制底吹供气强度，是复吹转炉获得良好的技术经济指标的重要因素。

底吹气体的冶金行为主要表现在三个方面：强化熔池搅拌，使钢水成分，温度均匀；加速炉内反应，使渣钢反应界面增大，元素间化学反应和传质过程更加趋于平衡；冷却保护供气元件，使供气元件使用寿命延长。

底吹气体底吹O：需用冷却介质来保护供气元件，会与熔2池中碳发生反应，产生较大的搅拌力。

：可不用冷却剂，会与熔池中碳发生反底吹CO2应搅拌力较强的气体；会使熔池CO分压增加，不利于超低碳钢冶炼。

、Ar和CO：属中性或惰性气体，供入铁底吹N2水中不参与熔池内的反应，只起搅拌作用。

底吹气体比例在复吹转炉中，底吹气体量的多少决定熔池内搅拌的强弱程度。

，其底吹在冶炼超低碳钢种时，即使用底吹O2供气量也要达20%左右；对一些具有特殊功能的复吹工艺（如喷石灰粉、煤粉等），其底吹供气量可达40%。

就一般复吹转炉而言，为了保证脱硫、脱气和渣-钢间反应趋于平衡，在吹炼结束前，也要采用较大的底吹供气来搅拌熔池。

底吹供气强度获得最佳搅拌强度，使熔池混合最均匀。

大量实验研究表明，熔池的混匀程度与搅拌强度有关，而搅拌强度受供气量和底吹元件布置影响。

根据吹炼过程调节供气强度。

复吹转炉的特点是能有效地把熔池搅拌与炉渣氧化性有机统一起来，而实现手段就是控制底吹供气强度。

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。

转炉炼钢设备与工艺

转炉炉型
C 截锥型截锥型熔池为上大下小的圆锥台。其特点是构造简单且平底熔池便
于修砌这种炉型基本上能满足炼钢反应的要求适用于小型转炉。我国 30t 以下的转炉多用这种炉型。国外转炉容量普遍较大故极少采用此种形式。
此外，有些国家（如法国、比利时、卢森堡等）的转炉，为了吹炼高磷铁水，在吹炼过程中用氧气向炉内喷入石灰粉。为此他们采用了所谓大炉膛炉型，这种炉型的特点是：炉膛内壁倾斜，上大下小，炉帽的倾角较小（约50 °）。因为炉膛上部的反应空间增大，故适应吹炼高磷铁水时渣量大和泡沫化严重的特点。这种炉型的砌砖工艺比较复杂，炉衬寿命也比其他炉型低，故一般很少采用。
D 0.392 20 T
• 由国外一些30 一300t 转炉实际尺寸统计的结果得出下面计算公式：
D (0.66 0.05)T 0.4
T：炉子容量，t
炉型主要尺寸的确定
熔池深度（H0）：熔池深度是指转炉熔池在平静状态时，从金属液面到炉底的
深度。
从吹氧动力学的角度出发，合适的熔池深度应既能保证转炉熔池有良好的搅拌效果，又不致使氧气射流穿透炉底，以达到保护炉底，提高炉龄和安全生产的目的。
❖ 转炉炼钢广泛采用氧气顶吹转炉或顶底复吹转炉，生产速度快(1 座300吨的转炉吹炼时间不到20分钟，包括辅助时间不超过1小时，而300吨平炉炼1炉钢要7个小时)，品种多、质量好，可炼普通钢，也可炼合金钢。
❖ 电炉炼钢是用电能作热源进行冶炼。原料可以是废钢、也可以是海绵铁，现代电弧炉甚至可以用大量铁水。主要用于冶炼特殊合金钢。
1977 氧枪或侧吹喷嘴
全量铁水预处理炼
转炉高效冶
生产率高含氮量低污染低喷溅渣钢不平衡 OBM/Q-BOP1968 年西德

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。

转炉的设备与工艺

转炉的设备与工艺转炉是一种用于炼钢的设备，采用碱性重熔法。

它是现代钢铁生产中最重要的设备之一。

转炉工艺可以将废钢、生铁和铁合金等材料加热熔化，然后通过吹氧反应来还原含氧元素并调控成分和温度，最终得到所需的钢铁产品。

转炉通常由炉体、钢包、吹氧装置、进给装置、排渣装置和炉座等组成。

炉体是转炉的主要部分，通常由钢壳和耐火材料构成。

钢包是用来容纳钢水的部分，通常由耐火材料制成。

吹氧装置是通过喷嘴将氧气喷入转炉中的装置，用来进行氧化反应。

进给装置用于将废钢、生铁和铁合金等材料加入转炉中。

排渣装置用于排除冶炼过程中产生的非金属杂质。

炉座是转炉支撑的基础部分。

转炉工艺主要包括装炉、加热、调温、吹氧和出钢等步骤。

首先是装炉，将废钢、生铁和铁合金等原料按照一定比例加入转炉中，并且根据所需钢的成分调整原料配比。

然后进行加热，使用燃料和氧气将原料加热至熔化温度。

接着是调温，根据炼钢工艺要求调节炉内温度。

然后进行吹氧，通过喷嘴将氧气喷入转炉中，与熔融金属反应产生大量热量，同时氧化含氧元素，从而降低含氧量并调控成分。

最后是出钢，将炼炉后的钢水流出转炉，经过连铸工艺得到所需的钢铁产品。

转炉工艺有很多优点。

首先，它适用于各种类型的钢铁生产，包括不锈钢、合金钢和低合金钢等。

其次，转炉可以高效利用废钢资源，减少对原料的依赖。

同时，通过调整原料配比和吹氧工艺，可以实现钢的成分和温度的精确控制，得到所需的产品质量。

此外，转炉炼钢过程中产生的高温烟气可以通过适当的处理设备进行能量回收，实现能源的节约和环境保护。

然而，转炉工艺也存在一些问题。

首先，转炉冶炼周期长，通常需要数小时至数十小时，导致炼钢工艺的灵活性较差。

其次，转炉冶炼过程中产生的废气和废渣含有一定的有害物质，需要采取适当的措施进行处理和处置。

此外，由于转炉冶炼温度较高，设备寿命相对较短，需要定期进行维护和更换。

综上所述，转炉是一种重要的炼钢设备，通过碱性重熔工艺可以将废钢、生铁和铁合金等原料加热熔化，并通过吹氧反应调控成分和温度，最终得到所需的钢铁产品。

转炉炼钢流程

转炉炼钢流程
转炉炼钢是一种常用的钢铁冶炼方法，通过将生铁和废钢放入转炉中，加入适
量的废钢和铁合金，然后进行氧气吹炼，最终得到所需的钢铁产品。

下面将详细介绍转炉炼钢的流程。

首先，将生铁和废钢装入转炉。

生铁是从高炉中得到的铁水，含有较高的碳含量，而废钢是回收利用的废旧钢铁制品。

将这些原料装入转炉后，需要按照一定的比例加入适量的废钢和铁合金，以调整炉料的成分和温度。

接下来是转炉的氧气吹炼过程。

在炉料准备好后，通过转炉底部的氧气鼓风装
置向炉内吹入高压氧气。

氧气与炉内的炉料发生化学反应，使得炉内温度迅速升高，同时氧气氧化了炉料中的杂质和碳，使其逐渐融化。

这个过程需要严格控制氧气的流量和时间，以确保炉内的温度和化学反应达到理想状态。

随着氧气吹炼的进行，炉内的炉料逐渐熔化，形成熔体。

在这个过程中，需要
不断搅拌炉料，以保证炉内温度和成分的均匀性。

同时，根据所需的钢铁品种，可以在这个阶段适量加入合金元素，以调整钢铁的成分和性能。

最后，是炉渣处理和出钢过程。

在炉料完全熔化后，炉内会生成一层炉渣，这
是氧气吹炼过程中产生的氧化物和其他杂质的混合物。

通过合理的炉渣处理方法，可以将炉渣与熔体分离，最终得到所需的钢铁产品。

同时，需要注意控制出钢的速度和温度，以保证钢水的质量和成分符合要求。

总的来说，转炉炼钢流程是一个复杂而精密的过程，需要严格控制各个环节，
以确保最终产品的质量和性能。

通过合理的操作和管理，可以实现高效、低成本的钢铁生产，满足不同领域的需求。

炼钢转炉工艺流程

炼钢转炉工艺流程
《炼钢转炉工艺流程》
炼钢转炉是一种常见的钢铁冶炼设备，采用氧气作为原料，通过不断升温、熔化、脱碳和合金化，将生铁或废钢冶炼成高品质的钢材。

其工艺流程主要包括加料、通氧、出渣、出钢四个主要过程。

首先是加料过程，将生铁、废钢、合金等原料按照一定的配比投入转炉中，并在炉内预热至适宜的温度。

加料过程中需要保证稳定的投料速度和均匀的加热，以确保后续工艺的顺利进行。

接着是通氧过程，氧气通过一定的喷嘴直接通入炉内，与炉料进行充分的混合和燃烧，产生高温的炉内环境。

在此过程中需要控制氧气的进气量和温度，使炉内气氛能够达到最佳的燃烧条件，促进炉料的融化和氧化还原反应的进行。

随后是出渣过程，炉脚下部设置有出渣孔，脱碳反应产生的气体和氧化物等杂质会通过这一孔口不断排出。

出渣的效率和质量直接关系到后续的钢液质量和工艺稳定性。

出渣过程需要通过适当的控制和处理，使得炉内的杂质尽可能排出并避免对钢液产生影响。

最后是出钢过程，当炉内的炉料达到设计要求后，将铁水通过转炉底部的出钢孔排出，经过连铸机进行浇铸成型。

出钢过程需要严格控制排钢速度和温度，以确保钢液的质量和成型的规格。

总的来说，炼钢转炉工艺流程需要进行一系列严格的操作和控制，确保原料得到充分融化和反应，以得到满足生产要求的高品质钢材。

氧气转炉炼钢

1.5 溅渣护炉技术
炉衬寿命：炉衬寿命影响转炉的工作时间及生产成本。炉龄是钢厂一重要生产技术指标。炉衬损坏的原因：铁水、废钢及炉渣等的机械碰撞和冲刷炉渣及钢水的化学侵蚀炉衬自身矿物组成分解引起的层裂急冷急热等因素。

提高炉龄的措施：耐材质量；系统优化炼钢工艺；补炉工艺新工艺：溅渣护炉工艺，九十年代，美国开发成功转炉溅渣护炉技术，在我国达到最高效益，炉龄 30000。

1.1 金属料
金属材料包括铁水（生铁）、废钢、铁合金等。（1）铁水（生铁）铁水是转炉炼钢的主要金属料，占金属料装入量的70～100%。铁水是转炉炼钢的基本热源，又直接关系着实际炼钢的生产流程。因此，对入炉的铁水温度和化学成分必须有一定的要求。
（2）废钢
废钢是转炉主要金属料之一，是冷却效果稳定的冷却剂。适当的增加废钢比，可以降低转炉炼钢成本、能耗、和炼钢辅助材料消耗。废钢主要来源于本厂的返回废钢和社会外购废钢。如铸坯的切头切尾；轧钢厂的切头切尾、轧后废品等；另外机械加工废品、车屑；钢管和钢板的切边等；以及废旧设备。

1.2 造渣材料
造渣材料包括石灰、萤石、生白云石、菱镁矿、合成造渣剂。 (1)石灰石灰是转炉炼钢主要造渣材料，主要成分是CaO，具有很强的脱磷、脱硫能力，不损害炉衬。石灰的渣化速度是转炉炼钢成渣速度的关键，因此炼钢用石灰除了有效 CaO 含量要高，SiO2和S含量低，适当的块度要求之外，对其活性度也要提出要求。石灰的活性度是石灰反应能力的标志，也是衡量石灰质量的重要参数。活性度大的石灰反应能力强，成渣速度快。
加入渣料；调节供氧。

终渣组成： CaO： MgO： SiO2： Al2O3： FetO： P2O5： S：

第三章转炉炼钢工艺1

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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：
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[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。
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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。
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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。
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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。

转炉炼钢工艺

转炉炼钢工艺引言转炉炼钢工艺是一种常用的钢铁生产工艺，其原理是使用巨大的转炉进行冶炼，通过高温燃烧将生铁中的杂质熔化分离，得到高品质的钢铁产品。

本文将详细介绍转炉炼钢工艺的过程、设备和优势。

工艺过程转炉炼钢工艺主要由以下几个步骤组成：1.加炉：在转炉中加入一定数量的生铁和废钢，根据不同的钢种和质量要求控制添加比例。

2.预热：通过燃料燃烧加热炉体，将炉体温度升至一定的范围，为后续冶炼做准备。

3.唤氧：将预先加入的氧气注入转炉中，氧气与炉内的碳、硫等元素发生反应，使其氧化生成气体冒出炉口。

4.碱性脱硫：在钢水中加入一定量的含碱性物质的脱硫剂，使浸渍在钢水中的硫元素氧化为气体并脱出。

5.酸性脱磷：在钢水中加入一定量的含酸性物质的脱磷剂，使浸渍在钢水中的磷元素氧化为气体并脱出。

6.合金化：根据需要，在钢水中加入一定量的合金元素，如铬、锰等，以调节钢的性能。

7.保温装钢：将炉中冶炼好的钢水倒入铸钢坑、铸型等装置中进行冷却和凝固。

设备转炉炼钢工艺需要使用专用的转炉设备，该设备主要由以下几个组成部分：1.转炉本体：转炉本体是整个工艺最关键的部分，它承载着冶炼过程的全部任务。

转炉一般采用大型圆筒形设计,底部有一定数量的喷孔以供氧气进入。

2.转炉支承：转炉支承是将转炉本体固定在地基上的部分，以保证炉体的稳定运行。

3.强制鼓风系统：由鼓风机、风箱等组成，用于向转炉中供给氧气，促进燃烧和炉内反应的进行。

4.喷吹系统：包括氧枪、煤粉喷吹器等，用于将氧气、燃料喷入转炉中，以调节炉内的温度和氧气含量。

5.出渣系统：用于将炉内产生的渣料排出转炉，保持炉内清洁。

工艺优势转炉炼钢工艺相比于其他炼钢工艺具有以下优势：1.生产能力强大：转炉炼钢工艺灵活可调，产能大。

转炉设备可以进行批量生产，快速完成大批量的钢水冶炼，满足市场需求。

2.冶炼效率高：转炉炼钢工艺采用高温燃烧和强制鼓风系统，能够快速将生铁中的杂质熔化脱除，同时还可以进行合金化调节，提高钢的质量和性能。

炼钢供氧工艺介绍

炼钢供氧工艺介绍炼钢的基本任务是靠向熔池供氧，造碱性渣，去除原料中的杂质，得到成分和温度合格的钢水。

因此可以说供氧是炼钢过程进行的中心环节。

熔池内氧的主要来源于直接吹氧、加矿分解和炉气供氧三个方面。

1直接吹氧直接吹入氧气是炼钢生产中向熔池供氧的最主要方法。

目前炼钢所用的氧都是由工业制氧机分离空气所得。

通常要求氧气的含氧量不低于98.5%，水分不能超过3g/m3,而且具有一定的压力。

LD转炉为了获得较高的脱碳速度，缩短冶炼时间，采用高压氧气经水冷氧枪从熔池上方垂直向下吹入的方式供氧，而且氧枪的喷头是拉瓦尔型的，工作氧压0.5—1.1Mpa，氧气流股的出口速度高达450 —500m/s，即属于超音速射流。

超音速氧流有足够的动能去冲击、搅拌熔池，改善脱碳反应的动力学条件，加速反应的进行。

在转炉内超音速射流向前流动，与周围介质进行物质和能量交换，其流速逐渐变慢，断面积逐渐增大，温度逐渐升高。

2加入铁矿石和氧化铁皮铁矿石和氧化铁皮是作为冷却剂加入的，因为它们主要都是以铁的氧化物形式存在的，加入熔池后，随着升温、熔化并溶解，可提高渣中（FeO）的含量，从而会向熔池中供氧。

3炉气传氧如果炼钢炉内炉气中氧的分压大于渣中氧化亚铁的分解压，同时又大于钢液中氧化亚铁的分解压时，气相中的氧就会不断地传入熔池。

有研究表明，在炼钢温度下，氧化性熔渣中(FeO)的分解压约为10-2Pa，钢液中任已。

〕分解压约为10-4—10-5Pa，而LD转炉炉气中氧的分压接近于1atm。

可见，在氧化精炼过程中，炼钢炉内具备了炉气向熔池传氧的条件，气相中的氧会不断地传入熔渣和钢液。

如何合理的向熔池供氧以便得到最佳的冶炼条件，在生产上也称供氧制度。

包括两个方面：根据原料，炉子吨位，设计好的氧枪；制定合理的氧枪操作制度。

因此，选定氧枪后，要确定供氧制度，只需要制定合理的氧枪操作制度，它包括：确定恰当的供氧强度，确定供氧压力，确定合理的枪位及在吹炼过程中如何调节枪位。

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≤0.054.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.5.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.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.C.石灰中的MgO.D.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。

转炉炼钢工艺(主要是热平衡计算)

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，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。

根据分析结果，决定出钢或补吹时间。

5）当钢水成分和温度均已合格，打开出钢口，即可倒炉出钢。

在出钢过程中，向钢包内加入铁合金，进行脱氧和合金化（有时可在打出钢口前向炉内投入部分铁合金）。

出钢完毕，将炉渣倒入渣罐。

通常将相邻两炉之间的间隔时间（即从装钢铁材料到倒渣完毕），称为冶炼周期或冶炼一炉钢的时间。

转炉炼钢设备与工艺

转炉炼钢设备应用领域
钢铁工业
用于生产高质量钢材，满足汽车、建筑、机械制造等领域的需求。
国防建设
用于生产特殊钢材，满足武器装备制造的需求。
其他领域
还可应用于航空航天、能源等领域。
02
转炉炼钢工艺流程
原料准备与配料
原料准备
准备铁水、废钢、合金等原料，确保原料质量和成分符合要求。
配料计算
根据钢种和冶炼要求，计算出各种原料的加入量，确保钢水成分和温度的稳定。
1 2
设备检查
操作前应对转炉设备进行全面检查，确保设备处于良好状态。
严格遵守操作规程
按照规定的操作步骤进行操作，避免违规操作。
3
定期维护保养
对设备进行定期维护保养，确保设备正常运行。
转炉炼钢工艺环保要求及措施
减少废气排放
采用低硫、低磷、低氮等环保型炼钢原料，降低废气排放。
废水处理
对产生的废水进行分类处理，实现废水零排放。
维修保养
根据设备的使用情况和维修计划，进行维修和保养工作，确保设备的正常运行。
定期检查
定期对设备进行检查，包括关键部位的检查和测量，确保设备处于良好状态。
转炉炼钢设备故障排除方法
故障诊断
对设备出现的故障进行诊断，确定故障的原因和部位。
排除故障
根据故障诊断结果，采取相应的措施排除故障，恢复设备的正常运行。
根据钢种和冶炼要求，向钢水中加入合金元素（如铬、镍、钨等），调整钢水成分，以满足产品要求。
浇注与凝固过程
浇注
将脱氧和合金化后的钢水浇注到钢锭模或连铸结晶器中，形成钢锭或连铸坯。
凝固
通过控制冷却速度和温度，使钢锭或连铸坯在凝固过程中形成合理的晶粒结构和机械性能。

转炉炼钢项目9冶炼设备使用与炉衬维护

任务实施
一、就地操作台操作 2.摇炉操作
在需要作加废钢、兑铁水、倒炉、出钢和出渣等操作时，确认了“倾动合闸”灯亮后（可通过HMI或操作台“倾动合闸”按钮合闸），按下“倾动允许”按钮并在灯亮后，就可通过手杆凸轮控制器控制转炉本体倾动的方向和速度，转炉本体能在正、反两方向360°范围内倾动，倾动时的速度分为“低低”、“低”、“中”、“高”、“高高”五挡。为减少启动电流，从一挡到五挡分别串联了启动电阻，第一挡最大，以下几挡逐挡减少。转炉倾动时，倾动电机的电流和倾动的角度可分别在操作台上显示。转炉经过垂直位置时，将自动停下来，“联锁解除”灯点亮，需要按一下“联锁解除”按钮，才可以继续倾动转炉; 在倾动角度接近于出钢或加料时，转炉也会自动停止倾动，“联锁解除”灯点亮，需要按一下“联锁解除”的灯钮，才可以继续倾动。在转炉倾动过程中，按下“非常复归”按钮，可以通过炉体自重使转炉立刻回到垂直位，按“紧急停车”按钮可终止转炉的倾动。
任务实施
任务实施
二、炉体支承系统炉体支承系统包括:支承炉体的托圈、炉体和托圈的连接装置，以及支
承托圈的耳轴、耳轴轴承和轴承座等。托圈与耳轴联接，并通过耳轴坐落在轴承座上，转炉则坐落在托圈上。转炉炉体的全部重量通过支承系统传递到基础上，而托圈又把倾动机构传来的倾动力矩传给炉体，并使其倾动。三、倾动机构详见本任务相关知识板块
压力和枪位高度，使氧气流股量合理地供给熔池，创造良好的物理化学反应条件。一旦氧枪设计（喷嘴结构）确定后，供氧强度与供氧压力的函数关系也就确定（俗称P/Q曲线），所以供氧制度内容可变迁为仅是供氧压力和氧枪高度两项。供氧强度定义为单位时间内每吨金属消耗氧气量。它的单位是 m3/t·min，可由下式来确定:
2. HMI操作开吹前，确认选择“CTR手动”，然后在“枪位设定值” 处输入开吹枪位，点击“启动”开始吹炼，氧枪的升降速度分为“高”、 “低”速两档，通过一个选择开关可以选择。吹炼过程点动 “提枪”和“下枪”按钮可升降氧枪。按下“停枪”按钮，可以立刻终止氧枪的升降动作。氧枪升降过程中的实际高度可以在HMI操作界面上显示

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。

氧气底吹炼钢工艺介绍

氧气底吹炼钢工艺介绍
CONTENTS 目录
• 氧气底吹炼钢工艺概述 • 氧气底吹炼钢工艺流程 • 氧气底吹炼钢工艺设备 • 氧气底吹炼钢工艺的应用与优势 • 氧气底吹炼钢工艺的挑战与解决方案 • 未来氧气底吹炼钢工艺的发展趋势
CHAPTER 01
氧气底吹炼钢工艺概述
定义与特点
定义
氧气底吹炼钢工艺是一种炼钢技术，通过向熔池底部吹入氧气，使熔池中的铁水与氧气发生反应，从而去除杂质并提高钢的纯度。
应用领域
01
大型钢厂
适用于大型钢铁企业的炼钢车间，可大幅提高生产效率和产品质量。
特殊钢生产
02
03
环保要求高的区域
适用于生产特殊钢种，如不锈钢、高强度钢等，满足高端制造业的需求。
由于氧气底吹炼钢工艺具有较低的污染物排放，适用于环保要求高的地区。
工艺优势
01
02
03
高效节能
采用氧气底吹技术，可大幅提高炼钢效率，降低能耗。
推动钢铁工业发展
氧气底吹炼钢工艺的广泛应用，推动了钢铁工业的技术进步和产业升级，提高了整个行业的竞争力。
氧气底吹炼钢工艺的历史与发展
历史
氧气底吹炼钢工艺起源于20世纪50年代，经过多年的研究和实践，逐渐发展成熟并得到广泛应用。
发展
随着科技的进步和环保要求的提高，氧气底吹炼钢工艺不断改进和完善，未来的发展方向包括提高产能、降低能耗、减少污染物排放等方面。
积极开展绿色生产认证，推动氧气底吹炼钢工艺的可持续发展
。
市场前景与展望
市场需求增长
随着全球钢铁工业的发展，对高品质钢材的需求不断增加，为氧气底吹炼钢工艺提供了广阔的市场空间。
技术优势与竞争力

氧气转炉炼钢工艺及设备

《钢冶金学》_第6章 氧气底吹转炉和顶底复合吹炼转炉炼钢

10氧气转炉炼钢

转炉炼钢设备与工艺

氧气顶吹转炉炼钢工艺介绍

转炉的设备与工艺

转炉炼钢流程

炼钢转炉工艺流程

氧气转炉炼钢

第三章转炉炼钢工艺1

氧气顶吹转炉炼钢工艺及设备

转炉炼钢工艺

炼钢供氧工艺介绍

氧气顶吹转炉炼钢工艺

转炉炼钢工艺(主要是热平衡计算)

转炉炼钢设备与工艺

转炉炼钢项目9冶炼设备使用与炉衬维护

氧气转炉炼钢工艺与设备详解

氧气底吹炼钢工艺介绍

《钢冶金学》_第6章氧气底吹转炉和顶底复合吹炼转炉炼钢