《钢冶金学》_第6章 氧气底吹转炉和顶底复合吹炼转炉炼钢
氧气底吹转炉炼钢
[Mn]的氧化反应几乎达到平衡;
底吹转炉吹炼终点钢水残[Mn]比顶吹转炉高;
残[Mn]比顶吹转炉高的原因: 渣中(FeO)含量低于顶吹转炉,而且CO分压(约0.04MPa)低于顶吹转炉0.12MPa,顶吹转炉中的[O]活度高于底吹转炉2.5倍。 此外,底吹转炉喷嘴上部氧压高,Si氧化为SiO2并被石灰粉中CaO所固定,这样MnO的活度增大。
9.2 底吹氧气转炉炼钢法
氧气转炉炼钢车间
01
氧气转炉炼钢车间
单击此处添加文本具体内容,简明扼要的阐述您的观点,以便观者准确的理解您传达的思想。
氧气转炉炼钢车间
底吹转炉炼钢法的发展
酸性底吹空气转炉炼钢法 贝塞麦发明的酸性底吹空气转炉炼钢法只能脱碳,但不能脱磷、脱硫。
碱性底吹空气转炉 1878年,托马斯发明了碱性底吹空气转炉,用石灰造渣,能较好地进行脱磷,炉渣可做磷肥.
细金属管多孔塞式: 图4-12MHP供气元件 图4-13 MHP—D型 图4-14 新的类环缝管式 1—母体耐火材料; 金属砖结构 细金属管型供气元件 2—细金属管;3—集气箱; 4—进气箱
3
由于脱碳速度快,前期渣中氧化铁低,故脱磷是在脱碳基本结束后(即吹炼后期)进行的。脱硫主要是在吹炼后半期高碱度炉渣形成后进行的。
4
吹炼中期: 铁水中碳大量氧化,氧的脱碳利用率几乎是100 % 。而且铁矿石、铁皮分解出来的氧,也被脱碳反应消耗。这体现了底吹氧气转炉良好的熔池搅拌贯穿整个吹炼过程的特点。所以,渣中(FeO))含量低于LD转炉,铁合金收得率高。
”
将Pco取为一个大气压,则可简化为:
由于Kc随温度的变化不大,在炼钢温度范围内为一定值,用M代表则可写出: M =[%C]·[%O] (8—7) M称为碳氧浓度积,它具有化学反应平衡常数的性质,在一定温度和压力下应是一个常数。
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。
氧气顶底复吹转炉炼钢
复吹底部吹惰性气体后钢水中 O - O 关系
吹入惰性气体 后,钢水中 C - O 的关系线下移,原 因是吹入熔池中 的N或Ar气泡降低 CO的分压,为脱碳 反应提供场所, 因此,在相同含碳 量时,复吹含氧量 低于顶吹,
3 钢水中的碳
复吹转炉钢水的脱碳速度高而且比
较均匀,原因是从顶部吹入大部分氧,从 底部吹入少量氧,供氧比较均匀,脱碳反应 也就比较均匀,使渣中∑ω FeO 含量始终 不高,在熔池底部生成的FeO与 C 有更 多的机会反应,FeO不易聚集,从而很少产 生喷溅,
复吹.顶吹.底吹转炉吹炼终点ω C 和ω O
9.3 侧吹氧气转炉炼钢法
1952年,唐山钢厂用碱性侧吹空气转 炉吹炼中磷铁水 ω P %=0.2~O.6 获得 成功,它是通过摇炉,调节熔池面与风眼 的相对位置和吹炼深度,控制造渣,进行钢 水脱碳和脱磷,1958年普遍推广,但空 气侧吹风眼侵蚀严重,吹损大,热量不充裕 等缺点,
1973年,沈阳第一炼钢厂和东北工学 院提出了转炉侧吹全氧炼钢法,并在3吨 侧吹转炉上进行试验获得成功,
9.4.2 顶底复吹转炉内的反应
1 成渣速度 复吹转炉与顶吹、底吹两种转炉相
比,熔池搅拌范围大,而且强烈,从底部喷 入石灰粉造渣,成渣速度快,通过调节氧 枪枪位化渣,加上底部气体的搅动,形成高 碱度、流动性良好和一定氧化性的炉渣, 需要的时间比顶吹转炉或底吹转炉的都
短,
2 复吹转炉渣中∑ FeO 含量变化
②改善了渣-金属间的平衡条件,减少了钢和渣的过 氧化现象, ③提高了钢液中的残锰含量, ④降低了钢液中的磷含量,减少了喷溅, ⑤金属中的碳氧更接近于平衡,对降低钢中的溶解 氧有明显效果,这对冶炼低碳钢十分有利,
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。
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。
顶底复吹转炉炼钢
感谢观看
(1)顶吹氧占100%,底吹惰性气体搅拌,顶部加石灰块造渣;
(2)顶吹氧占90%~95%,底吹氧占5%~10%,顶部加石灰块造渣;
(3)顶吹氧占70%~80%,底吹氧占20%~30%,底吹石灰粉造渣;
(4)顶吹氧占20%~40%,底吹氧占60%~80%,附加喷吹燃料以预热废钢。
基于以上分类,各种复吹法可据此作如下归纳:
(1)LD-KG,LBE,LD-OTB,NK-CB,LD-AB诸法。它们的特点是靠底吹惰性气体以搅拌熔池,所用气体主要为 Ar、N2及CO2。由于N2比较便宜,所以使用较多。不过使用N2带来的问题是钢液增氮,尤其对氮敏感的钢种,更 要慎重使用。为避免钢液增氮,有时使用Ar和CO2作为搅拌气体,或在吹炼全程使用,或于吹炼后期使用。个别 场合,还要在吹炼完毕后底吹氩3~5min,以进一步降低钢液氮含量并促进冶金反应接近平衡。
(2)BSC-BAP,LD-OB,LD-HC,STB及STB-P和STB-S诸法。它们的特点是从炉底吹入O2或其他氧化性气体来 搅拌熔池。使用上述气体时,都需要采用双套管喷嘴,使氧流得到屏蔽,以免氧气等与炉底耐火材料直接接触。 BSC-BAP法是用N2作保护气体,STB法通常在中心管中通入O2及CO2,外管通入CO2、N2或Ar。
顶底复吹Байду номын сангаас炉炼钢
介绍
目录
01 简史
03 工艺原理和设备配置
02 工艺特点 04 顶底复吹的类型
从转炉炉顶吹氧的同时又向炉底吹入不同气体进行吹炼的转炉炼钢方法。这是在氧气顶吹转炉炼钢法和氧气 底吹转炉炼钢法两种方法(简称顶吹法和底吹法)的基础上发展起来的一种方法。它发挥了氧气顶吹转炉和氧气底 吹转炉两种炼钢方法的优点,从而在一定程度上弥补了这两种方法的不足之处。
氧气顶底复吹转炉炼钢专题培训课件
4 钢水中的锰
复吹 (FeO)低, 吹炼初期,钢 水中的[Mn]只 有30%~40% 被氧化,待温 度升高后,在 吹炼中后期, 又开始回锰,残 锰较顶吹高。
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。
6 钢水中的硫
复吹脱硫条件较好,原因有四个方面:
1) 底喷石灰粉、顶吹氧,形成高碱炉渣; 2) 渣中∑ω(FeO)比顶吹低; 3) 底喷石灰粉,改善脱硫反应动力学条 件;
4) 熔池搅拌好,反应界面大,脱硫动力 学条件好。
顶底复吹转炉的特点
① 复吹转炉石灰单耗低; ② 渣量少; ③ 单耗相当于底吹转炉; ④ 氧耗介于顶吹与底吹之间; ⑤ 复吹能形成高碱度氧化性炉渣,提前 脱磷; ⑥ 直接拉碳,生产低碳钢种。
炼过程中熔池成分的变化规律基本上与碱性 氧气顶吹转炉和平炉相似,可以进行前期脱 磷。图10—21为转炉三种吹氧炼钢典型的熔 池成分变化规律。
9.2.3 氧气底吹转炉与顶吹转炉的比较
9.4 顶底复合吹炼转炉炼钢法
·1978年4月,法国钢铁研究院(IRSID)在顶吹转炉
上进行了底吹惰性气体搅拌的实验并获得成功;
·1979年4月,日本住友发表了转炉复合吹炼的报告。
到1981年底,全世界采用复吹转炉达81座。
·我国首钢、鞍钢分别在1980年和1981年开始进行
复吹的实验研究,并于1983年分别在首钢30吨转 炉和鞍钢180吨转炉上推广使用。
顶 底 复 合 吹 炼 转 炉
转炉炼钢工艺介绍
供氧制度
氧气流量大小(Nm3/h): 氧气流量大小 : 装入量,C、Mn、Si的含量,由物料平衡 计算得到,50-65Nm3/h。 氧压(Mpa) 喷头的喉口及马赫数一定,P大, 氧压 流量大,有一范围 0.8-1.1Mpa。 枪位, 枪位,由冲击深度决定,1/3-1/2。 供氧强度(Nm3/t.min) 决定冶炼时间,但太大, 供氧强度 喷溅可能性增大,一般3.0-4.0。
顶吹氧气转炉吹炼过程的操作制度
装料制度
装料是指装铁水及废钢。装入量是由炉容比 /t)决定的 装入量过大,喷溅增加, 决定的。 (V/T,m3/t)决定的。装入量过大,喷溅增加,冶炼时间 延长。装入量小生产能力下降,通常炉容比为0 05。 延长。装入量小生产能力下降,通常炉容比为0.7-1.05。 定量装入 优点:便于稳定操作,自动控制,适合大型 优点:便于稳定操作,自动控制, 转炉。一定的物料量。缺点:前期熔池深,后期熔池浅, 转炉。一定的物料量。缺点:前期熔池深,后期熔池浅, 氧枪不易控制。 氧枪不易控制。 定深装入 优点:主要是熔池深度不变,氧枪操作稳定 优点:主要是熔池深度不变, 缺点:装入量变化,辅料也变。 缺点:装入量变化,辅料也变。 分阶段定量装入 分阶段定量装入。 1-50炉,51-200 分阶段定量装入。 - 炉 - 炉以上, 炉,200炉以上,枪位每天要校正。交接班看枪位。 炉以上 枪位每天要校正。交接班看枪位。
废钢量的确定
转炉炼钢不需要外来热源; 转炉炼钢不需要外来热源; 热量来源于: 热量来源于: 铁水物理热及元素氧化化学热。 铁水物理热及元素氧化化学热。 铁水及废钢的合理配比须根据炉子的热平衡 计算确定。 计算确定。 硅的作用 优点:因发热量大,增大废钢加入量, 优点:因发热量大,增大废钢加入量,一般铁 水中Si增加0.1% 废钢比增大1% Si增加0.1%, 1%。 水中Si增加0.1%,废钢比增大1%。 缺点:增大渣量,侵蚀炉衬一般控制在0.4 0.4- 缺点:增大渣量,侵蚀炉衬一般控制在0.4- 0.6%以下。 0.6%以下。
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。
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。
顶底复吹转炉培训
25
26
(二) 底吹供气模式
1.底部供气采用N2、Ar2切换方式,根据 吹炼期的不同循环供气;底部供气总管 压力应≥1.2MPa。
2. 供气强度调节范围从0.005m3/min.t 到0.10m3/min.t。
3.冶炼的绝大多数钢种,供气强度最大 值在0.07~ 0.10m3/min.t。
36
目前措施
① 炉底高度不允许下到7.7以下,尽量 控制在7.65以上。 ② 将溅渣时的底吹流量提高,提高供 气压力,在顶吹与底吹氮气的相互作用 力下使溅渣层尽量在熔池部位停留,更 多的保护耳轴以下部位。溅渣枪位和底 吹流量都需要摸索调整,需要一个最佳 值。
12
4)采用氩气搅拌 Ar气是最为理想的搅拌气体,既可保证 搅拌效果,又没有增加钢中有害气体的 危险,但其价格昂贵。
13
4、顶底复合吹炼的冶金特点
图1顶吹与复合吹炼过程中主要元素浓度变化
14
图2熔池中碳的不均匀值比较
15
图3溶解氧与碳含量的关系
16
图4吹炼终点[C]和[O]之间的关系
17
22
顶底复吹转炉特点:
1、成分、温度更均匀。 2、由于搅拌力增强,改善了渣-金属间的 平衡条件,减少钢 水的过氧化现象。 3、提高钢水中的残锰量。 4、更有效的降低钢水中的含磷量。 5、减少了喷溅。
23
二、 新区顶底复吹转炉情况介绍
(一)概况
新区有三座120吨顶底复吹转炉,分别 于2004年7月、8月,2005年元月投产 ,现炉龄分别为20384炉、20100炉、 17325炉。 底吹采用全程吹氮气,现运行良好。
11
3) 采用氮气搅拌 N2作为搅拌气体,无需遮盖保护,供气元
件结构简单,对炉底耐火材料的蚀损小, 在非氧化性气体中价格最便宜,因此被广 泛采用,但它会增加钢中〔N〕。当采用 全程吹N2时,即便使用较小供N2强度,钢 中含〔 N 〕量也要增加30—50ppm。如果 吹炼终了到出钢期间继续吹N2 则还将 增〔N〕5---10ppm。
炼钢历史的发展过程.
炼钢历史的发展过程
近代主要的炼钢方法首推 1885 年在英国获得专利的贝 塞麦法,即酸性空气底吹转炉炼钢法. 1878 年开始生产的托马斯法, 即碱性空气底吹转炉炼钢法 1865年开始生产的平炉炼钢法 1952年在奥地利首先投产的顶吹氧气转炉炼钢开 创了发展炼钢生产的新阶段。
三种主要方法
氧气底吹转炉:1968年以来,西欧在传统的托马斯转炉上发 展了底吹氧气转炉炼钢法处理铁水, 美国又进而在底吹氧气转炉上采 用喷石灰分吹炼低磷铁水。 底吹氧与LD相比, 具有对熔池搅拌强烈, 脱磷能力强,能冶炼超低碳钢,铁和猛地氧化损失较少,炉内反应平 稳,减少钢渣喷溅,脱氧、脱磷效果好,能用高磷生铁吹炼,更接近 平衡态等优越性 ,曾受到很多国家重视。 顶底复合吹炼: 在LD及底吹氧气的基础上, 出现了顶底复合吹 炼转炉炼钢法, 既有LD的特点又有底吹转炉的特点, 又克服了各自 的不足,因此,得到迅速发展。 电炉炼钢法:1904年出现了电弧炉, 它以废钢和铁水作为主 要原料,通过电弧加热获得高温,可控制炉内气氛,特别是适合冶炼 合金钢,尤其是高级合金钢和特殊钢,被各国普遍采用,产量稳定增 长。近年来,电弧炉炼钢除普遍氧强化外,有些国家还用大型超高功 率电弧炉(容量最大已达400T)生产普通碳素钢,与氧气转炉炼 钢相竞争。
转炉炼钢、炉外精炼、连铸
1、转炉炼钢转炉炼钢(converter steelmaking)是以铁水、废钢、铁合金为主要原料,不借助外加能源,靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。
转炉按耐火材料分为酸性和碱性,按气体吹入炉内的部位有顶吹、底吹和侧吹;按气体种类为分空气转炉和氧气转炉。
碱性氧气顶吹和顶底复吹转炉由于其生产速度快、产量大,单炉产量高、成本低、投资少,为目前使用最普遍的炼钢设备。
转炉主要用于生产碳钢、合金钢及铜和镍的冶炼。
转炉炼钢-正文一种不需外加热源,主要以液态生铁为原料的炼钢方法。
转炉炼钢法的主要特点是:靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分(如碳、锰、硅、磷等)与送入炉内的氧进行化学反应所产生的热量,使金属达到出钢要求的成分和温度。
炉料主要为铁水和造渣料(如石灰、石英、萤石等),为调整温度,可加入废钢以及少量的冷生铁块和矿石等。
转炉按炉衬的耐火材料性质分为碱性(用镁砂或白云石为内衬)和酸性(用硅质材料为内衬);按气体吹入炉内的部位分为底吹、顶吹和侧吹;按吹炼采用的气体,分为空气转炉和氧气转炉。
酸性转炉不能去除生铁中的硫和磷,须用优质生铁,因而应用范围受到限制。
碱性转炉适于用高磷生铁炼钢,曾在西欧得到较大发展。
空气吹炼的转炉钢,因含氮量高,质量不如平炉钢,且原料有局限性,又不能多配废钢,未能像平炉那样在世界范围内广泛采用。
1952年氧气顶吹转炉问世,逐渐取代空气吹炼的转炉和平炉,现在已经成为世界上主要炼钢方法。
简史1856年,英国贝塞麦(H.Bessemer)发明了底吹酸性转炉炼钢法,以后被称为贝塞麦转炉炼钢法。
从此开创了大规模炼钢的新时代。
1879年英国托马斯(S.G.Thomas)创造了碱性转炉炼钢法。
造碱性渣除磷,适用于西欧丰富的高磷铁矿的冶炼,一般称托马斯转炉炼钢法。
1891年,法国特罗佩纳(Tropenas)创造了侧面吹风的酸性侧吹转炉炼钢法,曾在铸钢厂得到应用。
用氧气代替空气的优越性早被认识,但因未能获得大量廉价的工业纯氧,长期未能实现。
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。
转炉炼钢的基本任务和原理
董娟
1
转炉炼钢
转炉炼钢(converter steelmaking)是以铁水、废钢、 铁合金为主要原料,不借助外加能源,靠铁液本身的物理 热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过 程。
转炉按耐火材料分为酸性和碱性, 按气体吹入炉内的部位有顶吹、底吹和侧吹; 按气体种类为分空气转炉和氧气转炉。碱性氧气顶吹和顶
铁液中常规元素与氧反应的标准吉布斯自 由能变化与温度的关系绘制成图。
19
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。
在氧气转炉炼钢时氧气流股冲击铁液形成一 个冲击坑,氧气与铁液直接接触,易产生元 素的直接氧化。
17
2.1.3间接氧化方式
吹入的氧气由于动力学的原因首先与铁液中 的Fe原子反应形成FeO进入炉渣同时使铁液 中溶解氧[O]。炉渣中的(FeO)和溶解在 铁液中的[O]再与元素发生间接氧化。
其反应为:{O2}+Fe=(FeO) (FeO)=Fe+[O]
硅锰的氧化、脱碳、脱硫和脱磷是炼钢的 基本反应,但在转炉炼钢中又有其特殊性。
14
2.1转炉内的基本反应
一炉钢冶炼过程
从装料到出钢,倒 渣,转炉一炉钢的冶炼 过程包括装料、吹炼、 脱氧出钢、溅渣护炉和 倒渣几个阶段,如右图 所示。一炉钢的吹氧时 间通常为12-18min,冶 炼周期为40min左右。
《转炉顶底复吹技术》课件
2 提高钢液品质
3 减少转炉热损失
复吹氧气可以改善钢液 的成分和含氧量,提高 钢液的稳定性和均匀性。
通过合理控制顶底复吹 的氧气流量和时间,可 以减少转炉热损失,提 高能源利用率。
4. 特殊情况下的转炉顶底复吹技术
铁水中含硫量高的时候应该如何操作
当铁水中含硫量较高时,可以适当调整顶底复吹的氧气流量和时间,以降低硫的含量。
《转炉顶底复吹技术》 PPT课件
您好!欢迎来到《转炉顶底复吹技术》的PPT课件。本课程将带您深入了解 该技术的原理和应用,帮助您掌握炼钢过程中的技术要点。
1. 简介
什么是转炉顶底复吹技术?
转炉顶底复吹技术是一种在炼钢过程中采用 顶吹和底吹氧气的技术,以改善钢水质量和 炉温分布。
该技术的意义和优势
转炉顶底复吹技术能够提高钢液的温度,改 善钢液的品质,减少转炉的热损失,提高生 产效率和质量。
6. 总结
转炉顶底复吹技术的优势转炉顶底 Nhomakorabea吹技术是一种提高炼钢效率和质 量的重要方法,通过合理的操作和控制,可 以实现较好的效果。
未来发展趋势
随着炼钢技术的不断发展,转炉顶底复吹技 术将会越来越广泛应用,并在效果和操作上 做出进一步改进。
铁水中含磷量高的时候应该如何操作
在铁水中含磷量较高时,可以增加复吹氧气的时间和流量,有助于降低磷的含量。
5. 转炉顶底复吹技术实践案例
案例一:某钢厂实际应用效果
通过引进转炉顶底复吹技术,某钢厂成功提高了 钢水的温度和品质,并减少了能源损失。
案例二:某钢厂引进该技术前后钢水品 质对比
该钢厂引进转炉顶底复吹技术后,钢水品质得到 了明显改善,达到了预期的效果。
2. 转炉顶底复吹技术流程
- 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)。
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CO
2
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N
2
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O
2
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。
根据原料条件和冶炼钢种,合理使用供气强度。
底吹供气强度小,则熔池搅拌强度弱,渣中FeO含量较高,化渣容易;底吹供气强度大,则熔池搅拌强,脱碳快,渣中FeO含量低,升温快。
氧气顶底复吹转炉炼钢
喷嘴型供气元件:单管式喷嘴、套管式喷嘴、环缝
式喷嘴。
砖型供气元件:弥散型透气砖、砖缝组合型透气
砖、直孔型透气砖。
细金属管多孔塞型供气元件:随着底吹供气元件的改进和发展,在复吹转炉中广泛使用了一种具有喷嘴型和砖型优点兼备的细金属管多孔塞型供气元件。
底吹供气元件
这种供气元件气流阻力小,气体流量调节范围大;供气元件整体牢固,
◆底吹供气元件的布置——兼顾吹炼和溅渣效果
6.2.2 顶底复吹转炉的底吹供气和供气元件
(a )本钢120t 转炉
(b )鞍钢180t 转炉
(c )日本加古川250t 转炉
(d )武钢二炼钢80t 转炉
(e )日本京滨制铁所250t 转炉
(f )武钢一炼钢100t 转炉
(g )武钢三炼钢250t 转炉
在复吹转炉中,钢液氧
含量不仅受碳含量的影
响,还与底吹供气强度
有关。
计算和测定结果表明,
底吹供气强度越大,碳
—氧反应的实测曲线与
分压为0.1Mpa时的平衡
值越接近;当底吹供气强
度大于0.2 Nm3(min•t) -1
后,对钢液中氧含量影响
吹止时的ω[C]和ω[O]的关系不大。
在复吹转炉中,由于底吹气体的搅拌作用,使钢液中[O]含量和渣中(FeO)减少,因而使吹炼终点钢液中锰元素氧化减少,残留于钢液中的锰含量增加。
随着终点碳含量的增加,钢液中残锰量越多,而复吹转炉的钢水残锰量在钢液含碳相同时高于顶吹转炉。
顶底复吹转炉吹炼
脱磷反应是在氧化条件下进行,虽然由于复吹转炉熔池搅拌加强,使钢液中[O]和渣中(FeO)含量有所降低,但熔池搅拌也加大了渣—钢反应界面,促进磷的传质过程,使脱磷反应的动力学条件改善,从而提高了磷的分配比,使磷的去除更有利。
随着底吹供气强度提高,磷的分配比增大;当采用底吹石灰粉工艺时,磷的去除效果更好。
磷的分配比并不是随(CaO)增加而无限地增大,它存在一个极限问题,过高的碱度反而使炉渣粘稠,脱磷的动力学条件趋于恶化。
顶底复吹转炉吹炼
从脱硫反应式可知,渣中(O2-)离子多或钢水中氧含量低有利于硫的去除。
由于复吹转炉钢水中含氧低,熔池搅拌强烈,有利于提高硫的分配比;特别是底吹石灰粉时,将有助于石灰熔解,增加了渣中(O2-)离子,使硫的分配比进一步提高。
熔池搅拌能力弱的复吹工艺流程LD-KG与顶吹转炉LD工艺的硫分配比没有大的差别,底吹石灰粉的K-BOP和Q-BOP工艺的硫分配比较大。
顶底复吹转炉吹炼
在复吹转炉中,若是底吹气体全过程应用氮气,必然引起钢水中[N]含量增加。
为了防止钢水中氮含量增加,要求在吹炼后期把底吹氮气切换为氩气吹炼5min左右,这样才能保证钢水中[N]含量符合技术要求。
在复吹转炉中,若是底部吹氧而采用碳氢化合物作冷却介质,则钢液中的[H]含量有所增加。
若是底部吹氧而采用天然气作冷却介质,也会由于CH
裂变后增加钢液中的[H]含量。
4
吹炼平稳,化渣快,使喷溅和吹损减少,金属收得率提高。
钢液氧化性降低,使钢水中残锰量提高,从而节省合金消耗。
渣—钢间反应能力提高,提高了脱磷脱硫效率,节约造渣材料。
顶吹氧枪功能改变,使枪位提高,有利于炉内CO燃烧,使废钢用量增加。
冶炼时间缩短,氧气消耗减少。
炉容比减小,提高了转炉的生产能力。