《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。