转炉炼钢的基本任务及原理(谷风参考)
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直接氧化是指氧气直接与铁液中的元素产生 氧化反应。
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。
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，
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
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
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。
经验学习 9
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
（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
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。
转炉中的氧气射流具有以下特征： 1 、喷头出口处氧气流股达超音速
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。
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， 高碱度渣；
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)。
经验学习 16
2.1.3直接氧化方式
气泡对喷孔产生后座
喷入熔池的气体形成气泡时，残余气袋在距百度文库孔直 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
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。
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
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%）。
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。
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，
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
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
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。
经验学习 9
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
（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%。
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转炉冶炼的基本原理
物料平衡 热平衡
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。
转炉中的氧气射流具有以下特征： 1 、喷头出口处氧气流股达超音速
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。
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。
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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， 高碱度渣；
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)。
经验学习 16
2.1.3直接氧化方式
气泡对喷孔产生后座
喷入熔池的气体形成气泡时，残余气袋在距百度文库孔直 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。
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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
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。
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
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
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%）。