转炉炼钢概论
转炉炼钢的冶炼原理
转炉炼钢的冶炼原理
转炉炼钢法：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。
转炉炼钢是在转炉里进行。
转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。
开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。
这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化(FeO,SiO2 , MnO,) 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。
几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。
炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。
最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。
磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。
转炉炼钢概况
炼钢厂生产工艺流程
氧 气 散状料(石 灰,萤石,铁皮,矿石,白云石等) 底开车 铁 混铁车 废 废钢车 碎渣送 至用户 料 槽 水 铁 水 预处理 钢 分类堆放坊 废钢斗 扒 渣 称 量 称 量 皮 带 高 位 料 仓 称量斗 汇总 料斗 烟 气 冷 却 余 热 回 收 烟气 净化 泥浆 循环水 称 量
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第二节
转炉炼钢
一,炼钢的任务 钢是以铁为主要元素,含碳量一般在2%以下,并含有其它元素的金属材料.2 %通常是钢和铸铁的分界线.钢的一小部分用于铸造或锻造机械零部件,绝大部分经 压延加工成各种钢材后使用. 钢是应用最广泛的一种金属材料.工业,农业,交通运输,建筑和国防等,都 离不开钢.钢的生产对国民经济各部门的发展都有重要作用. 生铁和钢在性能上所 以会有这样大的差别,其根本原因是它们的成分不同,生铁和钢的化学成分如下:
第一章 转炉炼钢概述
第一节 炼钢
目前,从铁矿石到炼出钢一般是分为两步进行的,即先在以高炉为主要代表的炼铁设备中 将铁矿石(包括烧结矿,球团矿)冶炼成生铁,然后再在炼钢炉中将铁冶炼成钢. 铁矿石中的铁是以氧化铁状态存在的.从铁的氧化物中提炼铁的过程叫做还原.高炉冶炼生 铁,是利用焦炭燃烧以及焦炭产生的一氧化碳,在高温下将铁从铁矿石中还原出来. 炼钢,是氧化炉料(主要是生铁)所含杂质的复杂的金属提纯过程.主要工艺包括氧化去 除硅,磷,碳,脱硫,脱氧和合金化.炼钢过程基本上是一个氧化过程.这些元素氧化以后, 有的在高温下与石灰等熔剂起反应,形成炉渣.有的变成气体逸出,留下的就是钢水. 最后, 用锰铁,硅铁和铝等进行脱氧.这样,达到一定成分和温度的钢水,用钢锭模铸成钢锭,或用 连铸机铸成钢坯.钢锭或连铸坯送到轧钢厂,轧成各种钢材. 炼钢是整个钢铁工业生产过程中最重要的环节.在这一环节,主要涉及的生产工艺包括铁 水预处理,熔炼,二次冶金(炉外精炼),浇注(模铸,连铸)等. 炼钢方法主要是转炉(碱性氧气转炉为主),电弧炉和平炉三种.
钢铁冶金概论-炼钢-转炉炼钢
（1）最初加入的石灰温度低,初渣在石灰表面冷凝形成较低熔点的渣壳 （2FeO· 2） SiO （2）随温度升高,渣壳熔化。一部分FeO渗入石灰，发生CaO+熔渣的溶解反 应，形成低熔点化合物或液体化合物，使部分石灰熔化。 （3）同时渣中的SiO2与刚熔化的石灰反应形成高熔点的2CaO•SiO2坚壳(C2S)， 包裹在石灰外部，使石灰溶解受阻。 （4）渣中降低坚壳熔点的组元(FeO、CaF2、MnO)使坚壳溶解，C2S+FeO,降低 C2S的熔点。 （5）从而在石灰表面和内部发生FeO＋CaO的溶解反应。 进而完成石灰的溶解。
2、钢液成分的变化
Si：吹炼初期，Si剧烈氧化至痕迹 Mn：初期，Mn迅速氧化， 中期出现回锰（C-O反应） 后期，Mn再次被氧化. C：初期脱碳速度vC慢，Si、Mn氧化占主要， 中期vC↑，C氧化为主； P：初期，钢中含有Si、Mn，基本不脱磷； 中后期，CaO溶解，[Si、Mn]下降，P迅速氧化； 后期，随炉温升高，[P]变化平缓，出现回磷； S：从初期到中后期平缓的变化，脱硫率η S<30% ，
(4)乳化液的稳定和破坏 稳定 a.不断产生CO气泡
支 撑 作 用 隔 离 作 用
b.渣粘稠 破坏 a.内部反应：使渣的性质发生变化 b.供氧条件:使(FeO)含量变化 c.脱碳反应进入后期： d.短时提高枪位： 氧流的冲击，抑止泡沫渣发展。
(5)乳化液中的反应 a.金属液滴比熔池反应有效
4)枪位对冲击深度、冲击面积的影响
高枪位， S大、h小 反应界面较大，熔池运动平缓 低枪位， S小、h大 反应界面较小，熔池运动剧烈;
软吹：软吹是指枪位较高或氧压较低的吹炼模式。在软吹时， 氧气流股对熔池的冲击力减小，冲击深度变浅，冲击面积加 大，反射流股的数量增多，对于熔池边面搅动有所增强，脱 碳速度缓慢，因而对熔池内部的搅动相应减弱，熔渣中TFe含 量有所增加。 硬吹：硬吹是指枪位低或氧压高的吹炼模式。当采用硬吹时， 氧气流股对熔池的冲击力大，形成的冲击深度较深，冲击面 积相对较小，因而产生的金属液滴和氧气泡的数量也多， 气—熔渣—金属乳化充分，炉内的化学反应速度快，特别是 脱碳速度加快，大量的CO气泡排出，熔池搅动强烈，熔渣的 TFe含量较低。
转炉炼钢原理及工艺
转炉炼钢原理及工艺
转炉炼钢是通过加热合金材料，然后将其在氧气中抽出到转炉，形成一个旋转坩埚里，再使材料在转炉内不断熔化、混合、渣滓沉淀，达到钢的熔化和净化，最后冷却固化，即可获得均匀的高质量的钢的过程。
转炉炼钢的工艺路径主要包括：原料进炉、熔炼、净化、合金添加、出炉等步骤。
1、原料进炉：将碳钢和合金料装入转炉，加热至溶化温度，开始熔融。
2、熔炼：转炉内熔融的温度受多种因素的影响，如加料量、加料温度、炉气系统的平衡性、熔炼时间等。
3、净化：即清洁熔化渣滓，消除杂质，把金属液中的杂质置于渣滓中，让金属液纯度升高。
4、合金添加：将净化后的钢液入合金添加系统，加入合金钢料，使钢液按照要求的成分，营造钢种具有相应的技术性能。
5、出炉：金属液改变形态，冷却成指定的形状和尺寸，经过纯化后形成高质量钢。
转炉炼钢基础知识
04 转炉炼钢操作技术
装料技术
装入炉料
根据炼钢工艺要求，将所需原材料装入转炉中。
合理配比
根据钢种要求，合理配比铁水、废钢、生铁等炉 料。
装料顺序
按照一定顺序装入炉料，以保证炼钢过程顺利进 行。
熔化技术
熔化温度控制
控制熔化温度，确保炉料完全熔 化。
熔化速过慢影响生产效率。
转炉炼钢是现代钢铁生产中最为重要的工艺之一，具有高效、低耗、环保等优点。
转炉炼钢的工艺流程
铁水预处理
去除铁水中的杂质和有 害元素，提高铁水的纯
净度。
转炉吹氧
通过向炉内吹入氧气，使铁 水中的杂质和碳元素氧化，
生成气体和炉渣排出。
钢水成分调整
通过加入合金元素，调 整钢水的化学成分，以 满足不同用途的要求。
钢水浇注
将合格的钢水注入钢锭 模或连铸机中，形成钢
锭或连铸坯。
转炉炼钢的优缺点
优点
生产效率高、成本低、环保性好 、产品品种多等。
缺点
对原料质量要求高、能耗较大、 操作技术要求高等。
02 转炉炼钢原料
铁水
铁水是转炉炼钢的主要原料之一，含 有大量的铁元素和少量的碳、硅、锰 等元素。
铁水预处理技术，如脱硫、脱磷等， 可以提高转炉炼钢效率和产品质量。
烟气处理系统的设计需考虑能耗、处理效果和设 备寿命等方面的因素。
06 转炉炼钢环境保护与节能 减排
烟尘治理
烟尘来源
转炉炼钢过程中产生的烟尘主要来源于原料的破碎、配料、装料、 熔炼、出钢等环节。
烟尘治理措施
采用高效除尘器，如电除尘器、袋式除尘器等，对烟尘进行收集和 处理，降低烟尘排放浓度。
烟尘治理效果
余热利用
转炉炼钢概述
转炉炼钢概述
转炉炼钢是钢铁冶炼中的一种重要方法，其主要原理是将铁矿石、废钢和铁合金等原料装入转炉中，在高温条件下加热，经过氧化、还原和脱硫等化学反应，使铁矿石中的杂质和冶炼剂被除去，从而生产出高质量的钢铁产品。
转炉通常采用直立的圆柱形炉体，可分为氧气顶吹转炉和底吹转炉两种。
氧气顶吹转炉是最常见的类型，通过顶部喷吹高纯度氧气进行冶炼反应，底吹转炉则是通过炉底喷吹空气或氧气。
转炉炼钢的过程一般分为连续和间歇两种方式。
在连续转炉炼钢中，炉座会连续地装入原料，炉体中的炼钢反应也是连续进行的，使得生产过程更加高效。
而在间歇转炉炼钢中，每次只装入一定量的原料，经过一次炼钢反应后，需要停炉取钢，然后再重新装载原料进行下一次冶炼。
转炉炼钢具有生产规模大、生产效率高、钢种可调性强、产品质量稳定等优点。
它可以适应不同规格和质量要求的钢铁生产，广泛应用于建筑、桥梁、汽车、船舶等领域。
然而，转炉炼钢也面临一些挑战和问题，如对原料质量要求高、操作技术要求高、环境污染等。
为了应对这些问题，转炉炼钢技术在不断进行改进和创新，以提高生产效率和产品质量，同时减少环境污染。
转炉炼钢原理及工艺介绍
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
[Mn]+ [O2] ＝(MnO)
（3）锰的氧化与还原
3）锰与炉渣中氧化亚铁作用
[Mn]+(FeO)＝(MnO)+ [Fe]
第三个反应在炉渣——金属界面上迸行，是锰氧化的主要反应。
锰的氧化还原与硅的氧化还原相比有以下基本特点：
1）在冶炼初期锰和硅一样被迅速大量氧化，但锰的氧化程度要低些
，这是由于硅与氧的结合能力大于锰与氧的结合能力；
2）MnO为弱碱性氧化物，在碱性渣中（ MnO）大部分呈自由状态存
在。因此，在一定条件下可以被还原。由于锰的氧化反应是放热反应，故
温度升高有利于锰的还原。所以在生产实践中冶炼后期熔池中会出现回锰
1）在某一温度下，几种元素同时和氧相遇时，位置低的元素先氧化。如1500℃ 时，氧化顺序为Al、Si、C、V、Mn。
2）位置低的元素可将位置高的氧化物还原。炼钢过程中脱氧就是利用Al、Si等 元素将FeO还原。
3）CO的分解压曲线的斜率与其它氧化物的不同，它与Si、Mn、V等的氧化物分 解与压CO曲分线解有压一曲交线点相，交此点点对所应对的应温的度温为度15称30为℃氧，化当转t>化15温30度℃。时例，如Si，先S于iOC2被分氧解化压；曲当线 t<1530℃时，则C先于Si被氧化。1530℃即为Si、C的氧化转化温度。
• 所谓炼钢，就是通过冶炼降低生铁中的 碳和去除有害杂质，在根据对钢性能的要求 加入适量的合金元素，使其成为具有高的强 度、韧性或其他特殊性能的钢。
•二、炼钢基本原理
• 因此，炼钢的基本任务可归纳为：
第5章 转炉炼钢总结
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5.3 转炉炼钢过程
5.3.1 转炉炼钢原料
金属料 辅助材料
铁 水
废 钢
铁 合 金
造 渣 材 料
氧 化 剂
冷 却 剂
还 原 剂
增 碳 剂
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5.3 转炉炼钢过程
（1）铁水
铁水是氧气转炉炼钢的基本原料，一般占金属料的 70 ～ 100％。 铁水成分和铁水温度是否适当和稳定，对简化和稳定转炉 操作并获得良好的技术经济指标非常重要。
转炉炉型
转炉炉型是指转炉内部自由空间的几何形状，由耐
火材料砌成。
筒球型
锥球型
截锥型
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5.2 转炉炼钢设备
转炉内衬
绝热层
永久层
填充层
工作层
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5.2 转炉炼钢设备
托圈和耳轴
托圈、耳轴 是用以支撑炉体 和传递倾动力矩 的机构。 转炉和托圈 的全部载荷都通 过耳轴经轴承座 传递给地基 。
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5.2 转炉炼钢设备
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• 扩张段
5.2 转炉炼钢设备
氧枪结构示意图
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5.2 转炉炼钢设备
6）底部供气系统
顶底复吹技术的关键部件是复吹转炉的底部供气元件。 底部供气元件分为两大类，即喷嘴型和砖型。
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5.2 转炉炼钢设备
7）烟气处理系统（OG系统）
转炉炉内的气体称为炉气，炉气离开炉口进入烟 罩后称为烟气。 氧气转炉在吹炼期间产生大量含尘炉气，其温度 高达 1400~1600℃ ，炉气中含有大量 CO 和含铁 60 ％左右的粉尘。 转炉炉气的处理方法主要有燃烧法和未燃烧法。 未燃法是在炉口上方采用可以升降的活动烟罩， 使炉气在收集过程中尽量不与空气接触，经降温 除尘净化后，通过风机抽入煤气回收系统中。
转炉炼钢原理及工艺介绍
转炉炼钢原理及工艺介绍引言转炉炼钢是一种常用的钢铁生产工艺，具有高效、灵活、环保等特点。
本文将介绍转炉炼钢的原理及工艺流程。
一、转炉炼钢原理转炉炼钢是通过在高温下将生铁与废钢等原料进行反应，去除杂质，调整合金成分来生产钢铁。
其原理基于以下几个重要的化学反应步骤：1.氧化反应：在高温下，将生铁中的杂质氧化为气体或溶于渣中。
主要的氧化反应有：Fe+C+O2=FeO+CO、Mn+C+O2=MnO+CO等。
2.还原反应：在氧化反应的基础上，通过还原剂（如脱氧剂）来还原产生的氧化物。
主要还原反应有：FeO+CO=Fe+CO2、MnO+CO=Mn+CO2等。
3.合金化反应：在还原反应的基础上，通过加入适量合金元素来调整合金成分。
合金化反应可以通过添加合金块、废钢等方式实现。
通过以上化学反应的组合，转炉炼钢可以控制合金成分、去除杂质、调整温度等，从而得到符合要求的钢铁产品。
二、转炉炼钢工艺介绍转炉炼钢的工艺可以分为以下几个主要步骤：1.预处理：生铁、废钢等原料经过破碎、除尘等处理后，进入转炉炉前料斗。
2.加料：原料从炉前料斗通过螺旋输送机被输送至转炉炉缸中。
3.预热：将炉缸中的原料进行预热，以提高反应效果。
4.吹炼：将炉底引入的高纯氧吹入炉缸中，通过氧化反应和还原反应去除杂质、调整合金成分。
5.加料：在吹炼过程中，适量添加合金块、废钢等调整合金成分。
6.测温：通过测温仪器监测和调节炉内温度。
7.出渣：通过倾炉装置将产生的渣浆从转炉中排出。
8.抽炉：将炉内得到的钢液通过倾炉装置倾出，并进行钢液处理（如脱氧、出气、精炼等）9.浇铸：将经过处理的钢液进行浇铸，得到需要的钢铁产品。
三、转炉炼钢的优势转炉炼钢工艺具有以下几个优势：1.高效：转炉炼钢的操作灵活，能够快速调整合金成分和生产规格，生产效率高。
2.资源利用：转炉炼钢可以利用废钢等再生资源，减少资源浪费。
3.环保：转炉炼钢排放的烟尘、废气等污染物可以通过环保设施进行处理，达到环保要求。
炼钢设备概论
传ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ滚筒
是动力传递的主要部件，输送带借与滚筒间的摩擦力实现 运行。传动滚筒一般设在输送机头部，如布置受限制时， 也可 设在尾部。滚筒表面有光面和胶面之分。胶面滚筒又 分为包胶和铸胶两种。在功率不大，环境湿度小的情况下 可采用光面滚筒；在环境潮湿，功率又大，容易打滑的情 况下采用胶面滚筒。其中铸胶滚筒质量较好，胶层厚而耐 磨。有条件的地方，应选用和生产铸胶滚筒。包胶滚筒也 可达到同样的使用性能，虽使用寿命短，但现场可自行更 换。
带式输送机的结构及主要部件：我国钢铁厂 目前通用的固定式带式输送机主要采用TD 型和DTⅡ型，TD型和DTⅡ型带式输送机由 输送带、驱动装置、滚筒、托辊、张紧装置 、清扫器和支架等组成。
输送带
输送带起牵引和承载作用。通常上段为承载段，下段为空载 段。
输送带有普通橡胶带、耐热橡胶带和塑料带三种。转炉车间 散状料运输通常用普通橡胶带。它可以输送温度不超过 50°C的物料。塑料带不仅具有耐磨、耐酸碱、耐油、耐腐 蚀等性能，而且塑料的原料可以立足于国办，大有发展前途 ，塑料带的工作温度适合用于转炉散状料的运输情况。
氧气顶吹转炉炼钢特点
适于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。
炼钢设备概论
2021/7/21
炼钢概述
钢的定义：含碳量小于2％的铁合金。 钢的分类：普碳钢和特殊钢（优质碳素钢、合
金钢、高合金钢（合金含量大于10％））。 炼钢：将高炉生产出来的铁水炼成适合各种用
冶金概论-转炉炼钢
1)铁水予处理的类型
• • • • 铁水脱Si 铁水脱S 铁水同时脱P、脱S 铁水提V、提Nb
降低铁水硅含量可以减少转炉 炼钢的炉渣量，实现少渣或无 铁水予处理脱S,可以减轻高炉 渣工艺，并为炉外脱磷创造了 炼铁和转炉炼钢的脱S负担,简 条件。炉外脱硅技术是将氧化 化操作提高经济指标 ,降低高炉 当铁水含 P高及冶炼极低和超低 剂加到流动的铁水中，硅的氧 炉渣碱度及焦比 ,可避免炼钢过 P 时,采用脱P或同时脱 P,S以降 化产物形成熔渣。处理后铁水 程炉内高氧化性对脱 S 的影响 , 中的 ωsi 可达 0.10 ％～ 0.15 ％以 低铁水中的 S,P 含量 .采用氧化 对于含 V,Nb 的铁水 ,为回收有益 提高钢材质量 . 下。 法脱 一般要求先进行脱 Si 处理, 元素P, ,在 T＜1400℃条件下 ,通过 铁水中的 应小于 0.2%. ,然后 氧化法将Si V,Nb 氧化入炉渣 从炉渣中提取V,Nb.
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供气制度(底部供气)
底吹类型
非氧化性气体:Ar、N2 氧化性气体:O2、CO2、空气
底吹过程
吹炼前期N2搅拌,后期N2、 Ar 切 换 ; 底 部 供 气 强 度 ≯0.3Nm3/t.min
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温度制度
随铁水中元素氧 化 , 金属液相线温度升 高 , 浇注也要求过热度 , 升温是炼钢重要任务 之一. 出钢温度T的确定:
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3.转炉炼钢过程
1)吹炼全程模拟
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2)转炉炼钢的发展历史
1856年，英国人贝塞麦发明了底吹酸性空气
转炉炼钢法。吹炼过程中不能去除P、S。1879年
英国人托马斯又发明了碱性底吹空气转炉炼钢法， 改用碱性耐火材料作炉衬，在吹炼过程中加入石 灰造碱性渣，此法适合于处理高磷铁水，并可得 到优质磷肥。二十世纪40 年代初，制氧技术得到
现代钢铁冶金——转炉炼钢
小组成员：孙 妮
康 毅
贾李峰
汪衍军
一、转炉炼钢发展历程 二、转炉炼钢的冶金特性 三、转炉炼钢的氧气射流及供氧装置
四、炼钢原料及耐火材料
内 容
五、转炉冶炼工艺
六、转炉炼钢的物料平衡及热平衡 七、转炉炼钢的主要设备
八、转炉的自动控制
九、转炉节能环保及资源循环利用
1.转炉炼钢发展历程
• 转炉炼钢是以铁水作为主要原料，用氧气作为氧化剂，依靠 铁水中的氧化热提高钢水温度，在短时间内完成一个冶炼周 期的快速炼钢方法。以下简介转炉炼钢发展主要历程： 1856年，英国人H.Bessemer发明了酸性底吹转炉炼钢法 1878年，英国人thomas发明了碱性底吹转炉炼钢法
图6 顶吹转炉氧气射流与熔池相互作用
3.1 转炉炼钢的氧气射流
• 在第一反应区中，由于温度很高，Si、Mn、和P对氧 的亲和力下降，这些元素很难直接被氧化，在循环 区（第二反应区）进行氧化反应：
在循环区的金属—气泡界面也会发生碳的氧化反应：
在吹炼后期，循环区的脱碳反应占有较大的比重。
3.2 供氧装置
2.1 氧气顶吹转炉炼钢
由于使用的 铁水成分和所炼 钢种的不同，吹 炼工艺也有所区 别。右图（图2） 为某转炉厂对未 经脱硫、脱磷、 及脱硅处理的铁 水采用单渣操作 工艺为例，来说 明炼钢吹炼过程。
图2 吹炼中钢水成分及渣成分的变化（85t转炉）
2.1 氧气顶吹转炉炼钢
转炉冶炼一炉钢的操作过程，由装料、吹炼、测温、 取样、出钢、出渣构成。锤炼时间与炉容量没有直接联系， 吹炼时间通常为11-20min,下面为一个实例。
• 铁合金应合理选用以降 低成本，使用前应烘烤 以减少气体带入。另外 要纯净，不得混有其它 夹杂物，块度要适当。
转炉冶炼过程概述
【本章学习要点】本章学习转炉炼钢的装入制度、供氧制度、造渣制度、温度制度及其操作，终点控制及出钢，脱氧及合金化，转炉吹损与喷溅，顶底复合吹炼，转炉操作事故及处理。
第一节转炉冶炼过程概述氧气顶吹转炉炼钢过程，主要是降碳、升温、脱磷、脱硫以及脱氧和合金化等高温物理化学反应的过程，其工艺操作则是控制装料、供氧、造渣、温度及加入合金材料等，以获得所要求的钢液，并浇成合格钢锭或铸坯。
从装料起到出完钢、倒完渣为止，转炉一炉钢的冶炼过程包括装料、吹炼、脱氧出钢、溅渣护炉、倒渣等几个阶段。
一炉钢的吹氧时间通常为l2～18min ，冶炼周期(相邻两炉之间的间隔时间，即从装料开始到装料开始或者从出钢毕到出钢毕)通常为30～40min。
表10—1为氧气顶吹转炉生产一炉钢的操作过程，图10—1为转炉吹炼一炉钢过程中金属和炉渣成分的变化。
吹炼的前l／3—1／4时间，硅、锰迅速氧化到很低的含量。
在碱性操作时，硅氧化较彻底，锰在吹炼后期有回升现象；当硅、锰氧化的同时，碳也被氧化。
当硅、锰氧化基本结束后，随着熔池温度升高，碳的氧化速度迅速提高。
碳含量<0.15％以后，脱碳速度又趋下降。
在开吹后不久，随着硅的降低，磷被大量氧化，但在吹炼中后期磷下降速度趋缓慢，甚至有回升现象。
硫在开吹后下降不明显，吹炼后期去除速度加快。
熔渣成分与钢中元素氧化、成渣情况有关。
渣中CaO含量、碱度随冶炼时间延长逐渐提高，中期提高速度稍慢些；渣中氧化铁含量前后期较高，中期随脱碳速度提高而降低；渣中Si02，Mn0，P205含量取决于钢中Si，Mn，P氧化的数量和熔渣中其他组分含量的变化。
在吹炼过程中金属熔池升温大致分三阶段：第一阶段升温速度很快，第二阶段升温速度趋缓慢，第三阶段升温速度又加快。
熔池中熔渣温度比金属温度约高20-1000C。
根据熔体成分和温度的变化，吹炼可分为三期：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)。
转炉炼钢的基本任务及原理
2.2转炉内熔体成分变化
1、转炉炼钢中的脱碳 转炉炼钢的主原料——铁水中含有 4.%左右的碳，远高于钢种的要求，因此脱 碳是转炉炼钢的主要任务之一。
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脱碳反应的作用
脱碳反应除了调整钢液碳含量的作用 外，其反应产物CO气体的上浮排除 使得脱碳反应给炼钢带来独特的作用。 促进熔池成分﹑温度均匀； 提高化学反应速度； 降低钢液中的气体含量和夹杂物数量： 造成喷溅和溢出：
复吹转炉由于有底吹搅拌，脱碳反 应开始较早，而且速度增加平稳。
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2.2.3脱碳速度及影响因素
2）第二阶段 冶炼中期，是碳激烈氧化阶段，脱碳速度主 要受供氧强度的影响，即氧的传输是限制性环节。 供氧强度越大，脱碳速度也越大（但过大易产生 喷溅）。 复吹转炉由于FeO控制得较低，最大速度不 及顶吹转炉，吹炼中不易喷溅但全程的平均速度 较之还要大些。 3）第三阶段 当钢液含碳量降低到一定程度时，碳的扩散 成为限制性环节，脱碳速度取决于熔池搅拌情况。
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1. Cu﹑Ni﹑Mo﹑W等元素氧化 的ΔGo线都在Fe氧化ΔGo线之上。 从热力学角度来说，在炼钢吹氧过 程中这些元素将受到Fe的保护而不 氧化。 2. Cr﹑Mn﹑V﹑Nb等元素的氧 化程度随冶炼温度而定。 3. Al﹑Ti﹑Si﹑B等元素氧化的 ΔGo线在图中位于较低的位置，它 们最易氧化。在实际生产中，这些 元素作为强脱氧剂使用。 注意：虽然在炼钢温度下，Fe 氧化的ΔGo线高于其它元素氧化的 ΔGo线，但由于铁液中大多数为Fe 原子，氧与Fe原子接触机会多，故 在实际上Fe还是会氧化。
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2.3.2 脱P反应影响因素
炉渣碱度：R高，有利 温度： T低，有利 （1450－1500） 渣量：渣量高，有利 渣中（FeO）量： （FeO）高，有利
冶金概论转炉炼钢
前必须烘烤。
10:55:54
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4.1.2.3 冷却剂
废钢。冷却效果稳定、喷溅少，价格低。
富铁矿、团矿、烧结矿和氧化铁皮。利用它们 所含FexOy氧化金属中的杂质时，需要吸收大 量的热而起到冷却的作用。
石灰石。缺少以上冷却剂时，可以使用， CaCO3分解时吸收大量热量。
废钢，应预先进行解体和 切割；对轻薄料要打包或 压块，以缩短装料时间。
10:55:54
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4.1.1.3 铁合金
炼钢中广泛使用的各种脱氧和合金化元素与铁 的合金。如Fe-Mn、Fe-Si、Fe-Cr；以及复 合脱氧剂，如硅锰合金、硅钙合金、硅锰铝合 金；还有铝、锰、镍等金属。
铁合金应合理选用以降低成本，使用前应烘烤 以减少气体带入。另外要纯净，不得混有其它 夹杂物，块度要适当。
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氧化中期
➢ Si、Mn氧化结束，熔池温度升高，供给的氧几 乎全部用于脱碳。
➢ 脱碳速度达到最大且几乎不变。
➢ 这一时期称为吹炼中期，又叫碳氧化期， w[c]=3.0%-3.5%时进入吹炼中期。
氧化后期
➢ 随着碳含量下降，在钢液与气相的边界层中,碳 的浓度梯度逐渐下降，使得脱碳速度越来越小。
➢ 脱碳速度由大变小。这一时期称吹炼末期，又叫 碳氧化后期。
➢ 除碳外其他元素变化不大，主要进行终点操作。
当w[c]﹤0.3%-0.7%时，进入吹炼末期。
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吹炼 过程 中金 属液 和炉 渣成 分的 变化
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4.5.3 吹炼工艺制度
顶底复吹转炉炼钢，根据底吹气体种类的 不同，可分为底部吹入非氧化性气体的复 吹工艺和底部吹入氧化性气体的复吹工艺。
冶金概论3转炉炼钢共85页文档
其反应为：｛O2｝+Fe=(FeO) (FeO)=Fe+［O］
如：
2［O］+[Si]=(SiO2)
或 2(FeO)+［Si］=2Fe+(SiO2)
在渣-金界面上往往产生元素的间接氧化反应。
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3.3.2 炼钢熔池中元素的氧化次序
溶解在铁液中的元素的氧化次序可以通过与 1molO2的氧化反应的标准吉布斯自由能变化 来判断。
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扩散脱氧
又叫间接脱氧。它是将粉状的脱氧剂如C粉 ﹑Fe-Si粉﹑CaSi粉﹑Al粉加到炉渣中，降 低炉渣中的氧含量，使钢液中的氧向炉渣中扩 散，从而达到降低钢液中氧含量的一种脱氧方 法。
在电炉炼钢的还原期和炉外精炼过程向渣中加 入粉状脱氧剂进行脱氧操作就是扩散脱氧。
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脱碳反应的作用
脱碳反应除了调整钢液碳含量的作用外， 其反应产物CO气体的上浮排除使得脱碳 反应给炼钢带来独特的作用。
促进熔池成分﹑温度均匀； 提高化学反应速度； 降低钢液中的气体含量和夹杂物数量： 造成喷溅和溢出：
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降低钢中气体的措施
提高炼钢原材料质量。如使用含气体量低的废钢 和铁合金；对含水分的原材料进行烘烤干燥，采 用高纯度的氧气等。
尽量降低出钢温度，减小气体在钢中的溶解度。 在冶炼过程，应充分利用脱碳反应产生的溶池沸
腾来降低钢水中的气体含量。
用炉外精炼技术，降低钢水中的气体含量。如采 用钢包吹氩搅拌，真空精炼脱气，微气泡脱气等 方法对钢水进行脱气处理。
炼钢原理概述--转炉炼钢介绍(ppt 8)
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小结与作业
小结:本此课重点了解炼钢原理的主要内容 以及炼钢的主要任务. 作业:1.炼钢的基本任务是什么? 2.炼钢原理的学科内容有哪些?
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1.3炼钢原理的学科内容 炼钢原理的学科内容
研究炼钢中所有的反应,在给定条件下,反应进行的可 能性,限度;怎样选择条件使反应沿着希望的方向进行, 达到预期的限度.也就是研究炼钢主要反应的热力学规律; 研究炼钢主要反应的机理,速度,以及怎样选择条件来 控制反应速度.也就是说要研究炼钢主要反应的动力学规 律; 研究参与反应的物质结构和性质.在两者中涉及到的物 质,最主要的是金属熔体和熔融炉渣.所以本书要讨论金 属熔体,熔渣的结构及主要的物理化学性质.
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1.2.2冶金原理
(2)冶金过程动力学是利用化学动力学的原理及 物质,热能,动量传输的原理来研究冶金过程 的速率和机理,确定反应过程速率的限制环节, 从而得出控制或提高反应的速率,缩短冶炼周 期,增加生产率的途径. (3)冶金熔体是火法冶金反应过程参加的具体物 质,包括金属互溶的金属熔体,氧化物互溶的 熔渣及硫化物互溶的熔锍等.它研究熔体的相 平衡,结构及其物理和化学性质,而熔体的组 分是反应的直接参加者,熔体的结构及性质则 返回 直接控制着反应的进行. 来自 www. 中国最大的资料库下载
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1.2冶金原理学科内容 冶金原理学科内容
1.2.1物理化学 1.2.2冶金过程物理化学(physical chemistry of process metallurgy)或冶金原理
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缺点 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）等 。
各种精炼炉的炼钢效率 1-碱性转炉炼钢法， 2-纯氧顶吹转炉炼钢法； 3-氧气侧吹转炉炼钢法， 4-平炉（氧气使用量10～ 40Nm3／t）， 5-电炉， 6-平炉
炼钢发展新技术
氧气顶吹转炉炼钢
• 一、工艺流程 • 二、氧气顶吹转炉炼钢法简介 • 三、转炉炼钢法的分类 • 四、氧气顶吹转炉的特点 • 五、炼钢发展新技术
钢铁企业工艺流程
转炉生产流程：炼钢厂先将熔铣送前处理站作脱硫脱磷处理，经 转炉吹炼后，再依订单钢种特性及品质需求，送二次精炼处理站 (RH真空脱气处理站、Ladle Injection盛桶吹射处理站、VOD真空 吹氧脱碳处理站、STN搅拌站等)进行各种处理，调整钢液成份， 最后送大钢胚及扁钢胚连续铸造机，浇铸成红热钢胚半成品，经 检验、研磨或烧除表面缺陷，或直接送下游轧制成条钢、线材、 钢板、钢卷及钢片等成品。
连铸生产流程：连续铸造作业乃是将钢液转变成钢胚之过程。上 游处理完成之钢液，以盛钢桶运送到转台，经由钢液分配器分成 数股，分别注入特定形状之铸模内，开始冷却凝固成形，生成外 为凝固壳、内为钢液之铸胚，接着铸胚被引拔到弧状铸道中，经 二次冷却继续凝固到完全凝固。经矫直后再依订单长度切割成块， 方块形即为大钢胚，板状形即为扁钢胚。此半成品视需要经钢胚 表面处理后，再送轧钢厂轧延。
1、氧气顶吹转炉炼钢法简介
(1)诞生的背景及简称
1856年，英国人贝塞麦发明了底吹酸性 空气转炉炼钢法。
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。
转炉炼钢法的分类
酸性空气底吹转炉—贝塞麦炉（英国1856年）
转 炉Βιβλιοθήκη 空 气 转 炉氧 气 转 炉
碱性空气底吹转炉—托马斯炉（德国1878年） 碱性空气侧吹转炉（1952年）
氧气顶吹转炉——LD（奥地利1952年）
氧气底吹转炉——OBM（德国1967年） 氧气侧吹转炉
顶底复吹转炉（法国1975年）
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。
氧气顶吹转炉的特点
优点
（1）熔炼速度快，生产率高（一炉钢只需30分钟） （2）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）； （3）原材料消耗少，热效率高，冶炼中不需外来热源，且可配 用10%～ 30%的废钢；
（4）基建投资省、建设速度快。
（5）容易与连续铸钢匹配。