转炉炼钢的基本任务及原理(谷风参考)
转炉炼钢的基本任务及原理
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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2.2.1 脱碳反应
转炉中的脱碳反应以间接氧化为主：(FeO)+[C]={CO}+Fe。这是一 个吸热反应，因此，熔池温度升高至1500℃左右后脱碳反应方能激烈 进行。
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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2.1.4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。
在标准状态下，反应的ΔGo负值越多，该 元素被氧化的趋势就越大，则该元素就优 先被大量氧化。
氧化性——炉渣向金属熔池传氧的能力，一般以 渣中氧化铁（ ％∑ FeO）含量来表示。
把Fe2O3折合成FeO有两种计算方法：全氧法和全 铁法。全铁法较合理。
炉渣的氧化能力是个综合的概念，其传氧能力还 受炉渣粘度、熔池搅拌强度、供氧速度等因素的 影响。
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1.3.4炉渣成分的变化规律
冶炼过程中，转炉中熔渣成分的变化规律大致如下：
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1.2.2转炉里的氧气射流
3、射流的温度渐高 射流进入炉膛后被1450℃的炉气逐渐加
热，加之混入射流的炉气（CO）及金属滴被 氧化放热，使射流的温度逐渐升高。模拟实 验表明，距喷头孔径15～20倍处射流的温度 在1300～1600℃之间；距喷头孔径35～40倍 处射流的温度高达2150～2300℃，有人称转 炉里的氧气射流就象一个高温火炬。
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。
转炉的基本知识
◆实际生产中为了脱磷怎样操作
实际生产中为了去磷， 实际生产中为了去磷，吹炼过程中应根据去磷反 应的热力学条件，首先搞好前期化渣（ 应的热力学条件，首先搞好前期化渣（尽可能采用软 使用活性石灰；使用合成渣料）， ），尽快形成高氧 吹；使用活性石灰；使用合成渣料），尽快形成高氧 化性炉渣，以利在吹炼前期低温去磷。若铁水磷含量 化性炉渣，以利在吹炼前期低温去磷。 还可在化好渣的情况下倒掉部分高磷炉渣， 高，还可在化好渣的情况下倒掉部分高磷炉渣，以提 高脱磷效率。而在吹炼中 后期， 吹炼中、 高脱磷效率。而在吹炼中、后期，则要控制好炉渣碱 ），保证磷稳定在炉渣中 度和渣中 （FeO），保证磷稳定在炉渣中，而不发生 ），保证磷稳定在炉渣中， 回磷现象。在吹炼前期快速降低， 回磷现象。在吹炼前期快速降低，进入吹炼中期略有 回升， 回升，而到吹炼后期再度降低
钢水
］＋｛O 氧气直接氧化） ［Si］＋｛ 2｝＝（ ］＋｛ ｝＝（SiO2） （氧气直接氧化）
◆ Si氧化反应特点 氧化反应特点
低温有利于Si 低温有利于 的氧化 放热反应
Si氧化 氧化 特点 碱性渣中氧化很彻底
SiO2 主要与 主要与CaO结合成 结合成 稳定的2CaO.SiO2 稳定的
氧化图解 变化规律
总述
顶吹转炉炉内成分变化
复合吹炼转炉炉内成分变化
（一）金属液成分变化规律
氧化图解 变化规律
1、Si
氧化特点
◆
变化规律
在吹炼初期就大量氧化。在吹炼初期， 在吹炼初期就大量氧化 在吹炼初期，一 在吹炼初期
般在5分钟内就被氧化到很低，一直到吹炼终点， 般在 分钟内就被氧化到很低，一直到吹炼终点， 分钟内就被氧化到很低 也不发生硅的还原。 也不发生硅的还原。
转炉 原理
转炉原理
转炉是一种用来炼钢的设备，其原理是利用高温将原料中的杂质和不纯物质去除，从而得到高纯度的钢材。
转炉的操作过程可以大致分为两个阶段：吹炼和出钢。
在吹炼阶段，首先将底吹氧气和喷吹煤气混合物以高速吹入转炉中。
煤气在高温下燃烧，产生的热量使转炉内部的温度升高。
吹入的氧气则与煤气中的一部分碳反应生成一氧化碳和二氧化碳，同时释放出大量的热量。
这些燃烧和反应过程会形成一个高温高碳的还原区，也称为“焦墨区”。
焦墨区内的高温和高碳环境有助于将原料中的杂质和不纯物质还原为气体或脆性的固体物质，从而实现了炉内的净化作用。
炉内的搅拌装置会将炉内的材料搅拌均匀，促进反应的进行。
吹炼过程中，转炉的操作工人会根据炉内的温度和氧气供应量等参数进行调节，以控制反应的速度和程度。
一般来说，吹炼时间为20-30分钟左右。
吹炼结束后，开始进行出钢操作。
操作工人会逐渐停止底吹和喷吹，采取顶吹的方式将氩气或氮气吹入炉内，以稳定温度，并形成一个保护层，防止钢液的再次氧化。
在出钢过程中，操作工人会打开底部的钢水口，将炉内的钢液流出，并通过连铸设备进行凝固和成型。
同时，还会对钢液进
行取样分析，以确保钢材的质量达到要求。
总的来说，转炉通过高温和高碳环境以及氧气的吹入，实现了对原料中的杂质和不纯物质的去除，从而得到高纯度的钢材。
这种炼钢方式具有高效、灵活和环保等特点，广泛应用于钢铁行业。
转炉炼钢车间
转炉炼钢车间转炉炼钢车间是钢铁生产过程中的重要环节，它承担着将生铁转化为高品质钢材的关键任务。
本文将从五个大点来阐述转炉炼钢车间的相关内容，包括转炉炼钢的基本原理、设备和工艺、操作要点、安全措施以及未来发展趋势。
引言概述：转炉炼钢车间作为钢铁生产的核心环节，具有重要的地位和作用。
它通过转炉炼钢的过程将生铁中的杂质去除，调整合金成分，从而获得所需的高品质钢材。
下面将从转炉炼钢的基本原理、设备和工艺、操作要点、安全措施以及未来发展趋势五个大点详细阐述。
正文内容：1. 转炉炼钢的基本原理1.1 转炉炼钢的化学反应过程：转炉炼钢主要通过氧化还原反应来实现。
在高温下，通过向转炉中注入氧气，将生铁中的杂质氧化成气体，并通过排出炉顶的烟气将其去除。
1.2 转炉炼钢的热力学原理：转炉炼钢过程中，需要控制合金的成分和温度。
根据热力学原理，通过调整氧气的流量和炉内温度，可以实现合金成分的调整和温度的控制。
2. 转炉炼钢的设备和工艺2.1 转炉炼钢设备的组成：转炉炼钢车间主要包括转炉、氧气供应系统、炉顶设备、炉底设备等。
其中，转炉是核心设备，用于容纳炼钢过程，并通过炉底设备排出炉渣。
2.2 转炉炼钢的工艺流程：转炉炼钢的工艺流程一般包括预热、装料、吹氧、炼钢和出钢等环节。
在各个环节中，需要严格控制时间、温度和氧气流量等参数，以确保炼钢过程的稳定性和高效性。
3. 转炉炼钢的操作要点3.1 转炉炼钢操作的准备工作：在进行转炉炼钢前，需要对设备进行检查和维护，确保其正常运行。
同时，还需要准备好炼钢所需的原料和辅助材料。
3.2 转炉炼钢操作的注意事项：在操作过程中，需要注意炉内温度和压力的变化，及时调整氧气流量和炉渣的排出速度。
同时，还要密切关注炼钢过程中的各项指标，确保炼钢质量的稳定和优良。
4. 转炉炼钢的安全措施4.1 转炉炼钢操作的安全要求：在转炉炼钢过程中，需要严格遵守安全操作规程，佩戴个人防护装备，确保人员的安全。
转炉炼钢炼钢工艺学
在钢的熔炼过程中，液态相变包括碳和其他合金元素的溶解 和扩散。这些相变过程受到温度、成分和其他因素的影响。
钢的纯净化原理
去除杂质
为了提高钢的纯度，需要去除铁水中的杂质，如硫、磷、氮等。这些杂质可 以通过造渣或添加脱氧剂等方式去除。
合金化
为了调整钢的成分和性能，需要向熔融的钢水中加入合金元素，如碳、硅、 锰等。这些元素可以通过合金铁块或废钢等方式添加。
02
转炉炼钢技术
转炉炼钢的工艺流程
装炉
将铁水、废钢等原材料装入炉内，形成铁水包和 废钢包。
熔化
通过高温加热铁水包和废钢包，将铁水和废钢熔 化为液态。
氧化
向熔化的铁水中吹入氧气，使其中的碳、硅、锰等 元素氧化生成气体，去除杂质。
脱碳
继续向熔化的铁水中吹入氧气，降低铁水中的碳含量， 使铁的含量增加。
炼技术等。
环保技术
采用炉气循环技术、烟气净化 技术等，减少废气排放，提高
环保水平。
炼钢工艺技术的智能化与自动化
智能化技术
采用人工智能、大数据分析等技术，实现对生产过程的智能监控、智能优化。例如，利用AI技术对炉况进行智 能诊断、智能推荐操作策略等。
自动化技术
通过自动化设备、仪表的运用，实现生产过程的自动化控制、操作。例如，采用自动加料系统、自动出钢系统 等。
调整成分
根据需要加入合金元素，调整铁水的成分以满足产品 要求。
出钢
将符合要求的铁水倒入钢包中，进行浇铸成钢坯。
转炉炼钢的原材料
铁水
由高炉或直接还原铁熔化而成，是转炉炼 钢的主要原料。
氧气
用于氧化反应，将铁水中的杂质氧化成气 体，提高铁水的纯度。
废钢
由报废的钢铁制品和加工过程中的余料组 成，作为添加元素加入到铁水中。
冶金安全生产技术(转炉炼钢)
转炉炼钢安全生产技术
操作流程：装料时，把炉体倾斜，先装入称量好 的废钢，接着装入铁水。然后使炉体直立，一边喷吹 氧气一边投入轧钢铁皮、石灰等辅助原料。用氧气喷 枪进行喷吹出现着火现象。后期，降下副枪测定铁水 中的碳浓度和温度，预测达到目标的时间，最后上升 氧枪，把炉体倒向装料侧，从炉口进行测温和取样， 再把炉体倒向出钢侧出钢。出钢后再把炉体倒向装料 侧排出渣。
转炉炼钢安全生产技术
（2）兑铁、加废钢时发生大喷的原因—— 均发生在 留渣作业
留渣操作中，若兑入铁水，炉内条件发生根本变 化，一方面铁水带来大量碳，另一方面铁水温度较低, 使炉内残留炉渣及钢水温度骤然下降，促进碳氧反应 的剧烈进行，就会发生“爆炸”性大喷。
转炉炼钢安全生产技术
（3）终点倾炉大喷原因 后吹时间长或由于操作不当，炉内尚在剧烈反应， 使大量钢渣外涌，形成喷溅。 补炉料粘结不牢，倾炉时突然塌落，造成钢渣猛烈 外涌性喷溅。 出钢或兑铁过程中炉衬大面积塌落。
转炉炼钢安全生产技术
三、重点危险因素的分析及对策 1、转炉氧枪坠落爆炸
转炉冶炼过程中C-O反应所需的氧气由氧枪提供， 反应过程中高温高达1700℃以上，为了防止氧枪烧坏， 氧枪均采取高压水冷却，但如果氧枪直接与高温液面接 触，即使有在冷却系统完好的情况下，氧枪也会被烧坏， 高压水击入高温液面下，形成爆炸。
转炉炼钢安全生产技术
预防转炉喷溅伤害的对策： ③吹炼中途加料，尽量采用小批次的办法，以避免熔 池温度明显降低，抑制碳氧反应而使渣中氧化铁升高。 ④炉渣不化，提枪化渣时，不能长时间高枪位吹氧， 否则，氧化铁大量增加，引起喷溅。一旦发生喷溅， 不能立即降枪，若此时降枪，脱碳反应更加激烈，反 会加剧喷溅。此时可适当提枪，一方面减缓脱碳反应， 另一方面借助氧气流股的机械冲击力冲击炉渣，使气 体排出，减轻炉渣发泡程度。如果是金属喷溅，可适 当提枪增加渣中氧化铁，另外加适量萤石，使炉渣快 速熔化覆盖钢液面。
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。
转炉炼钢原理及工艺介绍
2[P] + 5(FeO) ＝ (P2O5) + 5[Fe]
3(FeO) +(P2O5) ＝ (3FeO·P2O5) 在炼钢过程中，由于上述化学反应是一个放热反应，炼钢初期，炉温不高时对 脱磷反应是有利的。由于生成的磷酸铁（ 3FeO·P2O5）在高温下是不稳定的化合物， 当炉温升高时，它可以重新分解，使磷又进入金属。为了使磷酸铁不发生分解反应， 需向炉内加入石灰，使磷酸铁转比为稳定的磷酸钙，其反应为： (3FeO·P2O5) + 4(CaO) ＝ (4CaO·P2O5 + 3(FeO) 综上所述，碱性炼钢炉内脱磷的总反应为： 2[P] + 5(FeO) + 4(CaO) ＝(4CaO·P2O5) + 5[Fe]
（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) (Fe2O3)从炉渣表面扩散到渣与金属液交界面，与金属接触被还原 成低价氧化铁 (Fe2O3) + [Fe] ＝ 3(FeO) 在渣与金属界面上，氧溶解到金属液中 （ FeO） ＝ [O] ＋ [Fe] 碳与溶于金属的氧发生反应，生成CO气体并排出到炉气中 [C] ＋[O] ＝｛CO｝
（4）碳的氧化与还原
碳的这种氧化反应在炼钢过程中有着极为重要的作用： 1）使铁水中的含碳量降低到所炼钢种的规格范围内o 2）脱碳反应的产物——CO气体从熔池中排出时产生佛腾现象，使熔 池受到激烈地搅动，从而增大了反应接触界面，加速了传质和传热过程， 有刮于冶金物化反应的进行。同时均匀了熔池的成分和温度； （3）上浮的CO气体有利千清除钢中气体和夹杂物，从而提高钢的质量。 为了加速碳的氧化，保持熔池内良好的沸腾状态，就必须提高炉温， 并改善炉渣的流动性以及向炉内加入氧化剂（铁矿石、氧气等）。
转炉工作原理
转炉工作原理
转炉是一种用于钢铁冶炼的设备，其工作原理主要包括以下几个步骤。
首先，转炉会预热并预处理废钢。
废钢通常包括废旧钢材、废钢屑等。
这些废钢会被切碎并清理，然后送入转炉。
预热的目的是提高废钢的温度，以加快冶炼过程。
接下来，废钢被加入到转炉中，并加入适量的石灰石和焦炭。
石灰石的作用是与废钢中的杂质反应，形成熔渣，将杂质分离出去。
而焦炭则为提供还原剂，帮助将铁氧化物还原为金属铁。
在高温下，转炉内部的氧气被吹入，氧气与废钢中的碳反应，产生大量的热量。
这样的高温环境下，废钢中的铁和其他成分开始熔化并混合在一起。
熔融的废钢逐渐转变为炉渣和钢水。
炉渣是由废钢中的氧化物、碱金属和杂质等组成，可通过与废钢的比重差异，从钢水中分离出来。
而钢水则是由熔化的废钢中的金属铁和其他合金元素组成，钢水会流出转炉底部的铁口。
最后，钢水被收集并送往连铸机进行连铸成型。
连铸机会将钢水注入到多个铸模中，使其快速冷却并形成连铸坯。
这些连铸坯可进一步加工成不同形状和尺寸的钢材。
总的来说，转炉的工作原理是通过在高温、高氧气环境下，利用石灰石和焦炭的反应产生的热量和还原剂的作用，使废钢熔
化，并将其中的杂质分离出去，最终得到熔融的钢水，再通过连铸工艺将其加工成为实际应用的钢材。
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
转炉炼钢的基本任务
转炉炼钢的基本任务是将铁水或生铁通过氧化反应去除杂质，同时调整钢水的化学成分，以满足不同用途的钢种要求。
具体来说，转炉炼钢的基本任务包括以下几个方面：
1. 脱碳：将铁水中的碳含量降低到所需的范围内，通常是将碳含量降低到 0.02%-
2.1%之间。
2. 去除杂质：通过氧化反应去除铁水中的磷、硫、硅等杂质，以提高钢的纯度。
3. 调整化学成分：根据不同的钢种要求，调整钢水的化学成分，如添加合金元素、控制碳含量等。
4. 升温：在炼钢过程中，需要将铁水加热到一定温度，以保证炼钢反应的顺利进行。
5. 脱氧：在炼钢过程中，由于氧化反应会产生大量的氧气，需要通过脱氧剂将钢水中的氧气去除，以避免钢水氧化。
总之，转炉炼钢的基本任务是通过氧化反应去除铁水中的杂质，调整钢水的化学成分，以满足不同用途的钢种要求。
转炉炼钢车间
转炉炼钢车间引言概述：转炉炼钢车间是钢铁生产过程中的重要环节，它通过将生铁和废钢进行冶炼，生产出高质量的钢材。
本文将从转炉炼钢车间的工作原理、设备和操作、优点和挑战、发展趋势以及环保措施等五个方面进行详细阐述。
一、工作原理1.1 炉料投入：转炉炼钢车间的第一步是将生铁和废钢等炉料投入转炉中。
这些炉料经过预处理后，通过装料设备进入转炉内部。
1.2 炉内反应：在转炉内，炉料与预热的空气进行反应，产生高温高压的炉气。
炉气中的氧气与炉料中的碳等元素发生反应，使其氧化并释放出大量热能。
1.3 炉渣处理：炉内的炉渣是炼钢过程中的副产物，它需要进行处理和清理。
炉渣中的实用成份可以回收利用，而无用的成份则需要进行处理和处置。
二、设备和操作2.1 转炉炉体：转炉炉体是转炉炼钢车间的核心设备，它由耐火材料构成，并能够承受高温和高压的环境。
炉体的结构和材料选择对炉内反应和热能传递起着重要作用。
2.2 炉底吹氧：炉底吹氧是转炉炼钢车间中的关键操作之一。
通过向炉底喷吹氧气，可以增加炉内的氧气含量，促进炉料的燃烧和氧化反应，提高炼钢效率。
2.3 炉渣处理设备：炉渣处理设备包括炉渣铲车、炉渣罐等。
这些设备用于处理和清理炉渣，确保炉渣的有效利用和无害化处理。
三、优点和挑战3.1 优点：转炉炼钢车间具有炼钢效率高、生产成本低、产品质量好等优点。
由于炉内反应温度高，炼钢速度快，可以大大提高钢铁生产的效率和产能。
3.2 挑战：转炉炼钢车间也面临着一些挑战，如炉体耐火材料的磨损、炉渣处理的难点等。
这些挑战需要通过技术改进和设备升级来解决。
四、发展趋势4.1 自动化技术：随着科技的不断进步，转炉炼钢车间将趋向于自动化和智能化。
自动化技术可以提高生产效率和产品质量，减少人为操作的风险。
4.2 绿色环保：环保成为了钢铁行业的重要发展趋势，转炉炼钢车间也不例外。
未来的转炉炼钢车间将更加注重减少废气和废水的排放，提高资源利用率。
4.3 能源节约：能源消耗是转炉炼钢车间的重要成本之一。
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:
20
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
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：
转炉炼钢基础工艺理论
整个炼钢过程通过供氧、造渣、加合金、搅拌、 升温等手段来共同完成炼钢的基本任务。
2 转炉炼钢工艺
五大制度：装入制度、供氧制度、造渣制度、 温度制度、脱氧合金化制度。
造渣制度就是要确定合适的造渣方法，渣 料加入的时机和数量，以及如何快速成渣。
转炉炼钢造渣的目的是：去除P、S，有效 吸收上浮夹杂物和反应产物，保护炉衬，减少 钢水终点氧含量。
碱度R定பைடு நூலகம்：
R w(CaO) 或 R
w(CaO)
w(SiO2 )
w(SiO2 ) w(P2O5 )
影响枪位选择的几个主要因素：
（1）吹炼的不同时期；
（2）熔池深度；
（3）造渣材料的质量及其加入量；
（4）铁水温度和成分。
2.3 造渣制度
转炉的供氧时间仅仅十几分钟，在此期间 必须形成具有一定碱度、氧化性和流动性、合 理w(MgO)、正常泡沫化的熔渣，以保证来能够 炼出合格的钢水，并减少对炉衬的侵蚀。
（3）分阶段定量装入：将一个炉役期按炉膛扩 大的程度划分为几个阶段，每个阶段定量装入。
这样既大体上保持了整个炉役期间具有比较合 适的熔池深度，又保持了各个阶段中装入量的相对 稳定，是一种适应性较强的装入制度。
新二钢转炉：公称容量180吨（定容），平均装 入量220吨，平均出钢量200吨。
铁水、废钢的装入顺序
t
V— 1炉钢的耗氧量，Nm3 t— 1炉钢的吹氧时间，min或h 新二钢氧枪氧气流量：Q = 44500Nm3/h
供氧强度：单位时间内每吨金属的耗氧量。
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。
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。
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转炉所用氧枪采用拉瓦尔喷头，且尺寸按P出 /的P0展＜开0.5和28衰3要减求慢设，计动，能通利常用M率高高达，1对.5熔～池2.2的，搅流拌股 力强。 2、射流的速度渐慢、截面积渐大
射流进入炉膛后，由于受反向气流（向上的 炉气）的作用而速度逐渐变慢；同时，由于吸收 部分炉气而断面逐渐变大，扩张角120左右。
经验学习 5
1.2.2转炉里的氧气射流
3、射流的温度渐高 射流进入炉膛后被1450℃的炉气逐渐加
热，加之混入射流的炉气（CO）及金属滴被 氧化放热，使射流的温度逐渐升高。模拟实 验表明，距喷头孔径15～20倍处射流的温度 在1300～1600℃之间；距喷头孔径35～40倍 处射流的温度高达2150～2300℃，有人称转 炉里的氧气射流就象一个高温火炬。
转炉炼钢的基本任务及原理
经验学习
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
物； ➢ 废钢带入得泥沙和铁锈；氧化物或冷却
剂带入的脉石。 炉渣的组成以各种金属氧化物为主，并
含有少量硫化物和氟化物。 炼钢炉渣的基本体系是CaO-SiO2-FeO。
经验学习 10
1.3.3 炼钢炉渣的主要性质
碱度(basicity)： R＝1.3～1.5，低碱度渣； R＝1.8～2.0，中碱度渣； R≥2.5，当向铁液中吹入氧气时，如果在铁液与气相 界面有被溶解的元素如[Si]﹑[Mn]﹑[C],虽有 大量的铁原子存在，但根据元素的氧化次序 [Si]﹑[Mn]﹑[C]将优先于铁而被氧化。
气泡对喷孔产生后座
喷入熔池的气体形成气泡时，残余气袋在距喷孔直 径二倍的地方受到液体的挤压而断裂，气相内回流压向喷 孔端面，这一现象称为气泡对喷孔的后座。
经验学习 7
1.3 转炉炼钢炉渣
1.3.1 炼钢炉渣的作用 1.3.2 炼钢炉渣的来源及其组成 1.3.3 炼钢炉渣的主要性质
经验学习 8
1.3.1 炼钢炉渣的作用
（2）（CaO）：随着所加石灰的溶化，渣中的（CaO）含 量渐升至50% （中期因炉渣“返干”溶化很慢甚至停止）。
（3）（SiO2）和(MnO)：吹炼初期，硅、锰的氧化使之浓 度很快分别达到20%和14%，而后随着所加石灰的熔化逐 渐降低至10%和6%。
经验学习 12
转炉冶炼的基本原理
物料平衡 热平衡
氧化性——炉渣向金属熔池传氧的能力，一般以 渣中氧化铁（ ％∑ FeO）含量来表示。
把Fe2O3折合成FeO有两种计算方法：全氧法和全 铁法。全铁法较合理。
炉渣的氧化能力是个综合的概念，其传氧能力还 受炉渣粘度、熔池搅拌强度、供氧速度等因素的 影响。
经验学习 11
1.3.4炉渣成分的变化规律
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。
经验学习 2
转炉炼钢图示
经验学习 3
1.1转炉炼钢的基本任务
炼钢的基本任务包括： 1.脱碳、脱磷、脱硫、脱氧； 2.去除有害气体和夹杂； 3.提高温度； 4.调整成分
经验学习 6
1.2.3底吹气体对熔池的作用
搅拌熔池
实际生产中，从底部喷入熔池的气流一般为亚音速， 除在喷嘴处可能存在一段连续流股外，喷入的气体将形成 大小不一的气泡并自动上浮。气泡群在上浮过程中，因压 力减小而膨胀，并驱动、抽引金属液向上运动，而后沿四 周炉壁向下，并补向中心，从而对熔池尤其是其底部产生 强烈的搅拌，
经验学习 13
2 转炉冶炼的基本反应
主要阐述转炉吹炼过程中的硅锰氧化、脱 碳、脱硫和脱磷等基本反应及熔体成分的 变化情况，为学习后面的工艺内容作好理 论准备。
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。
经验学习 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。
炼钢过程通过供氧、造渣、加合金、搅拌、 升温等手段完成炼钢基本任务。 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，并浇成合格钢钢锭或 铸坯。
经验学习 4
1.2.1转炉里的氧气射流
作用：
通过对炉渣成分、性能及数量的调整，可 以控制金属中各元素的氧化和还原过程；
向钢中输送氧以氧化各种杂质； 吸收钢液中的非金属夹杂物，并防止钢液
吸气（H、N）。 其它作用。如：保护渣。
副作用：侵蚀炉衬；降低金属收得率。
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1.3.2 炼钢炉渣的来源及其组成
炼钢炉渣的来源： ➢ 加入的各种造渣材料及被侵蚀炉衬； ➢ 炼钢中化学反应的产物：氧化物和硫化
经验学习 15
2.1.2炼钢熔池中氧的来源
氧的来源： ➢ 直接向熔池中吹入工业纯氧（>98％）； ➢ 向熔池中加入富铁矿； ➢ 炉气中的氧传入熔池。
铁液中元素的氧化方式有两种：直接氧化 (direct oxidation)和间接氧化(indirect oxidation)。
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2.1.3直接氧化方式
冶炼过程中，转炉中熔渣成分的变化规律大致如下：
（1）（FeO）：呈下凹弧形变化：吹炼初期，为了化渣枪 位较高，渣中的（FeO）含量高达28%（复吹为16%）； 中期随脱碳进行（FeO）被大量消耗而逐渐降至12%以下 （太低，出现返干，复吹为6%）；随着[C]的减少，脱碳 速度下降，（FeO）的浓度又渐升至15%（复吹为12%）。