10氧气转炉炼钢
炼钢工高级工题库628道
炼钢高级工题库一、判断题1•转炉炼钢的主原料是铁水、铁合金、氧化铁皮。
（X）2.铁水中Si元素与氧反应是放热反应。
（V）3.“软吹”是枪位较低或氧气压力较高，开成较深冲击深度的吹炼方法。
（X）4.渣中以CaO、MgO、MnO等氧化物为主的称碱性渣。
（V）5.碳能提高钢的强度性能。
（V）6.开吹后起3〜4分钟，硅锰元素即被氧化到很低的含量。
（V）7.钢中磷是有害元素，它会使钢在低温时产生热脆。
（X）8.炉渣的碱度小于1.0时，通常称为碱性渣。
（X）9.磷的存在会使钢产生热脆，即在常温或低温条件下出现钢的脆裂断裂现象O（X）10.脱硫反应是吸热反应，所以温度升高有利于脱硫。
（V）11.纯铁的凝固温度肯定高于钢的凝固温度。
（V）12.氧枪的冷却水是从枪身的中层套管内侧流入从外侧流出的。
（V）13.沸腾钢是脱氧完全的钢，浇注时不会产生CO气泡沸腾。
（X）14.在一定供氧强度下，提高枪位或氧压降低会使炉渣氧化性增强。
（V）15.石灰的块度越大，越不利于化渣和去除P、S O（V）16•为提高炉龄，出钢温度越低越有利。
（V）17.废钢要求不得带有有色金属和封闭器皿。
（V）18.炼钢生产中炉渣的流动性来表示炉渣粘度的大小，即炉渣流动性好表示炉渣粘度大。
（X）19.氧气顶吹转炉炼钢生产中，氧枪距液面较远时形成冲击深度较深冲击面积较小。
（X）20•氧气转炉炼钢中，吹损主要是化学损失。
（V）21.溅渣护炉采用的是氮气。
（V）22.冷却剂用量应随铁中Si、P含量增加而减少。
（X）23.以CaO、MgO为主要组成的耐火材料叫碱性耐火材料。
（V）24.生铁和钢的主要区别是碳含量不同。
（V）25.（FeO）可以促进石灰的溶解速度。
（V）26.白云石的主要化学成份是碳酸钙和碳酸镁。
（V）27.转炉公称容量是指该炉子设计平均每炉出钢量。
（V）28.铁和钢都是铁碳合金，一般称碳含量小于或等于2.00%的叫钢。
（V）29.脱碳反应是氧化反应。
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。
转炉炼钢原理及工艺介绍
2、炼钢炉渣 （1）炉渣来源
金属炉料中各元素氧化所形成的氧化物；
废钢带入的泥沙和铁锈等；
氧化剂或冷却剂(铁矿石、烧结矿等)带入的脉石；
被侵蚀的炉衬耐火材料以及加入的各种造渣材料(石灰或石灰 石、铁矾土、萤石、废火砖块等)
（2）炉渣作用
一般说来，熔炼过程中炉渣和钢液直接接触，参与共间的物 理化学反应和传热过程。通过对炉渣成分及其性能、数量的调整， 可以控制金属中各元素的氧化和还原过程，例如硅、锰、磷的氧化 和还原，脱硫和脱氧等。炉渣还能吸收钢液中的非金属夹杂物，并 防止钢液吸收气体 (氢和氮)。
（5）脱磷
磷在钢中通常认为以Fe3P和Fe2P形式存在。对绝大多数钢仲来说，磷是有害元 素。随着磷含量的增加，将降低钢的塑性、韧性，即出现钢的脆性现象。由于在低温 时更为严重，所以通常称为“冷脆性”。一般随钢中碳、氮、氧含量的增加，磷的这 种有害作用增强。另外，磷在钢锭中的偏析度很大，更突出了其有害作用。困此，绝 大多数钢种含磷量的要求是越低越好（一般要求把磷去除到0．045％以下）。只有在 个别钢种（如炮弹钢、易切削钢等）中磷才作为合金元素使用。
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现象， 是由于钢中有一定数量的残锰。
转炉炼钢项目10转炉常见事故和故障处理
任务 描述
相关知识
一、氧枪及设备漏水对安全生产的危害 （1）可能爆炸 如氧枪漏水后炉子转动产生大量蒸气将金属、炉渣爆炸出炉
外。 （2）缩短炉衬寿命 如炉口水箱轻度损坏冷却水会渗向炉衬，从而缩短炉子
寿命。 （3）影响钢的质量 如水汽可使钢的［H］量升高。 （4）设备变形，影响生产。
相关知识
二、氧枪及设备漏水的常见部位 （1）氧枪漏水 喷头与枪身的接缝处;喷头端面;氧枪套管定位块脱落。 （2）炉口水箱直接受火焰冲刷的圆周上。 （3）汽化冷却烟道漏水 常发生在密排无缝钢管与固定支架连接处。
任务三
化学成分不合格
1.碳不合格的原因 2.锰不合格原因 3.磷不合格原因 4.硫不合格原因
学习 目标
• 熟悉碳、磷、硫成分不合格的原因。 • 学会分析磷、硫出格的主要原因，知道预防出现
磷、硫出格的方法。
学习目标 任务描述
炼钢的主要任务脱碳、脱磷、去硫，要求在了 解成分产生不合格原因基础上会处理磷和硫的出格， 并知道预防成分出格的方法。
（2）采用出钢挡渣技术，严禁出钢下渣。
回炉钢
1.回炉钢的含义
任务四
2.回炉钢产生的原因
学习 目标
• 知道什么是回炉钢，了解形成回炉钢的原因。 • 能分析回炉的原因，会对回炉钢进行正确处理。
学习目标 任务描述
出现回炉现象是一种重大生产事故，要了解 容易造成回炉钢的因素，并能预防此类事故的出现。
任务 描述
任务实施
加料口堵塞的处理方法如下: （1）在溜槽上开一观察孔，处理时打开观察孔盖，将撬棒伸入观察孔结瘤
处，然后用力凿或用榔头敲打撬棒，击碎堵塞物后使加料口畅通。该方法是目 前主要和常用方法。
（2）还可在平台上用一根长钢管伸到堵塞处进行敲打或用氧气管慢慢烧。 堵塞如属于溜槽设计问题，则需大修中修改造;若漏水造成，必须查明漏水 原因并修复;用氧气烧开要用低氧压，同时加强观察。
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。
氧气顶吹转炉炼钢
氧气顶吹转炉炼钢氧气顶吹转炉炼钢(oxygen top blown converter steelmaking)由转炉顶部垂直插入的氧枪将工业纯氧吹入熔池，以氧化铁水中的碳、硅、锰、磷等元素，并发热提高熔池温度而冶炼成为钢水的转炉炼钢方法。
它所用的原料是铁水加部分废钢，为了脱除磷和硫，要加入石灰和萤石等造渣材料。
炉衬用镁砂或白云石等碱性耐火材料制作。
所用氧气纯度在99％以上，压力为0．81～1．22MPa(即8～12atm)。
简史空气底吹转炉和平炉是氧气转炉出现以前的主要炼钢设备。
炼钢是氧化熔炼过程，空气是自然界氧的主要来源。
然而空气中4／5的气体是氮气，空气吹炼时，这样多的氮气在炉内穿行而过，白白带走大量的热且有部分氮溶解在铁液中，成为恶化低碳钢品质的重要原因。
平炉中，氧在用于燃烧燃料之后，过剩的氧要通过渣层传入钢水，所以反应速率极慢，这也就增加了热损失。
因此，直接把氧气吹入熔池炼钢，成为许多冶金学家向往的目标。
早在19世纪，现代炼钢法的创始人贝塞麦(H．Bessemer)就有了纯氧炼钢的设想，但因没有大量氧气而未进行试验。
20世纪20年代后期，以空气液化和分馏为基础的林德一弗兰克(Linde—Frankel)制氧技术开发成功，能够生产可供工业使用的廉价氧气，氧气炼钢又为冶金界所注意。
从1929年开始，柏林工业大学的丢勒尔教授(R．Durrer)在实验室中研究吹氧炼钢，第二次世界大战开始后转到瑞士的冯•罗尔(V．Roll)公司继续进行研究。
1936～1939年勒莱普(O.Lellep)在奥伯豪森(Oberhausen)进行了底吹氧炼钢的试验，由于喷嘴常损坏未能成功。
1938年亚琛(Aachen)工业大学的施瓦茨(C．V．Schwarz)提出用超音速射流向下吹氧炼钢，并在实验室进行了试验，将托马斯生铁吹炼成低氮钢，但因熔池浅而损坏了炉底。
1948年丢勒尔(R．Durrer)等在冯•罗尔(VonRoll)公司建成2．5t的焦油白云石衬的试验转炉，以450的斜度将水冷喷嘴插入铁水吹氧炼钢，无论贝塞麦生铁或托马斯生铁都能成功炼成优质钢水，而且认识到喷嘴垂直向下时，最有利于喷嘴和炉衬的寿命。
转炉炼钢工艺
转炉炼钢工艺转炉炼钢工艺绪论1、转炉炼钢法的分类转炉是以铁水为主要原料的现代炼钢方法。
该种炼钢炉由圆台型炉帽、圆柱型炉身和球缺型炉底组成。
炉身设有可绕之旋转的耳轴，以满足装料和出钢、倒渣操作，故而得名。
酸性空气底吹转炉——贝塞麦炉〔英国1856年〕空气转炉{ 碱性空气底吹转炉——托马斯炉〔德国1878年〕碱性空气侧吹转炉〔中国1952年〕转炉{ 氧气顶吹转炉——LD〔奥地利1952年〕氧气转炉{ 氧气底吹转炉——OBM〔德国1967年〕顶底复吹转炉〔法国1975年〕2、氧气顶吹转炉炼钢法简介(1) 诞生的布景及简称现代炼钢出产首先是一个氧化精炼过程，最初的贝氏炉和托马斯炉之所以采用空气吹炼正是操纵此中的氧。
二次世界大战以后，工业制氧机在美国问世，使操纵纯氧炼钢成为可能，但本来的底吹方式炉底及喷枪极易烧坏。
美国联合碳化物公司于1947年在尝试室进行氧气顶吹转炉的尝试并获成功，定名为BOF。
奥地利闻之即派有关专家前往参不雅学习，回来后于1949年在2吨的转炉长进行半工业性尝试并获成功，1952年、1953年30吨氧气顶吹转炉别离在Linz和Donawitz建成投产，故常简称LD。
1967年12月德国与加拿大合作缔造了氧气底吹转炉，使用双层套管喷嘴并通以气态碳氢化合物进行冷却。
1975年法国研发了顶底复吹转炉，综合了LD和OBM的长处，77年在世界年会上颁发。
(2) 氧气顶吹转炉的特点1〕长处氧气顶吹转炉一经问世就显示出了极大的优越性，世界各国竟相开展，目前成为最主要的炼钢法。
其长处主要暗示在：〔1〕熔炼速度快，出产率高〔一炉钢只需20分钟〕；〔2〕热效率高，冶炼中不需外来热源，且可配用10%～30%的废钢；〔3〕钢的品种多，质量好〔上下碳钢都能炼，S、P、H、N、O及夹杂含量低〕；〔4〕便于开展综合操纵和实现出产过程计算机控制。
2〕错误谬误当然，LD尚存在一些问题，如吹损较高〔10%，〕、所炼钢种仍受必然限制〔冶炼含大量难熔元素和易氧化元素的高合金钢有必然的困难〕等。
转炉炼钢工艺简介
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萤石作用及要求
• 作用
造渣加入萤石可以加速石 灰的溶解，萤石的助熔作 用是在很短的时间内能够 改善炉渣的流动性，但过 多的萤石用量，会加剧炉 衬的损坏，并污染环境。
• 质量要求 • CaF2≥75%， SiO2≤23%，S≤0.20%， P≤0.08%，H2O≤3.0% • 粒度：5-60mm
渣量=（石灰+镁球或熟白）×（2-3）
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铁水成分及温度影响
• Mn的影响 • 锰是弱发热元素，铁水中Mn氧化后形成的(MnO)可促 进石灰溶解，加快成渣；减少氧枪粘钢，终点钢中余 锰高，能够减少合金用量，利于提高金属收得率；锰 在降低钢水硫含量和硫的危害方面起到有利作用。 Mn/Si的比值为0.8～1.00时对转炉的冶炼操作控制最 为有利。当前使用较多的为低锰铁水，一般铁水中 [Mn]=0.20％～0.40％。
6.设备少，投资节省。
4
炉顶料仓 振动给料器 电子称 带式运输机 密封料仓 传动机构 实 心 轴
汽包 氧 枪 风 机 不 回 收 时 放 空 回收煤气 进入煤气柜
烟 道
文氏管 脱水器
溜 槽
洗 涤 塔
沉淀池
电动机 渣 罐 转 炉 吸 滤 池
水封逆止阀 送往高炉利用
支架Hale Waihona Puke 氧气顶吹转炉工艺流程示意图
5
二 、转炉炼钢用主要原材料
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2.1装料制度：废钢量的确定
• 热量来源于：
• 转炉炼钢不需要外来热源；
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。 • 硅的作用 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%。 缺点：增大渣量，侵蚀炉衬一般控制在0.3－0.5％。
转炉炼钢供氧制度
转炉炼钢供氧制度
二组制作
供氧制度的主要内容
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喷头结构 供氧强度 供氧压力 枪位控制
一、氧枪的结构 喷头
导热性能好的止痛锻造。 导热性能好的止痛锻造。 有单孔拉瓦尔型、 有单孔拉瓦尔型、多孔 拉 瓦尔型（以 瓦尔型（ 三孔居多）。 三孔居多）。
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枪身
无缝钢管制作的三层套 管组合而成。 管组合而成。
3
每吨金属所消耗标准状态的氧气量为48m3 每吨金属所消耗标准状态的氧气量为48m3 每吨金属的实际需氧量为64.0~56.5m3 每吨金属的实际需氧量为64.0~56.5m3
2012-4-21
三、供氧压力
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氧气的压力是转炉炼钢中供氧操作的一个重要参 数. 转炉中涉及的氧气压力主要是喷头前的绝对压力 和使用压力P P0和使用压力P用. 通常所说的供氧压力是指转炉车间内氧气压力测 定点的表压值,又称使用压力,常以P 来表示. 定点的表压值,又称使用压力,常以P用来表示. 使用压力P 与喷头前压力P 间的关系为: 使用压力P用与喷头前压力P0间的关系为: P用=P0-0.1+(0.15~0.25) 实际供氧压力允许有约45%的正偏差, 45%的正偏差 实际供氧压力允许有约45%的正偏差,特别是在采 用分阶段定量装入法时,随着装入量的递增, 用分阶段定量装入法时,随着装入量的递增,要相 应提高供氧压力,以增大供氧量. 应提高供氧压力,以增大供氧量.
2012-4-21
吹氧类型与枪位控制
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转炉吹氧类型的三类操作: 转炉吹氧类型的三类操作
1.衡氧压变枪位操作 衡氧压变枪位操作 2.衡枪位变氧压操作 衡枪位变氧压操作 3.变枪位变氧压操作 变枪位变氧压操作 枪位控制 转炉炼钢中枪位控制的基本原则是:根据吹炼中 转炉炼钢中枪位控制的基本原则是 根据吹炼中 出现的具体情况及时进行相应的调整,力争做到既不 出现的具体情况及时进行相应的调整 力争做到既不 出现喷溅,又不产生反干 使冶炼过程顺利到达终点.实 又不产生反干,使冶炼过程顺利到达终点 出现喷溅 又不产生反干 使冶炼过程顺利到达终点 实 际生产中,生产条件千变万化 枪位也不能一成不变,而 际生产中 生产条件千变万化,枪位也不能一成不变 而 生产条件千变万化 枪位也不能一成不变 应根据具体情况进行相应的调整.影响枪位的因素主 应根据具体情况进行相应的调整 影响枪位的因素主 要是熔池深度、铁水的温度和成分、 要是熔池深度、铁水的温度和成分、石灰的质量和用 供氧压力等. 量、供氧压力等.
第二章 氧气转炉炼钢
4
实际生产过程中,一般希望超音速核心区能达到熔池表面, 实际生产过程中,一般希望超音速核心区能达到熔池表面,使之对 超音速核心区能达到熔池表面 熔池有足够的冲击力。人们习惯用马赫数来表示超音速射流。 熔池有足够的冲击力。人们习惯用马赫数来表示超音速射流。 马赫数：指氧枪喷头出口速度V与当地声速a之比,即Ma=V/a。 马赫数：指氧枪喷头出口速度V与当地声速a之比, Ma=V/a。 Ma＜ Ma＜1 Ma = 1 Ma＞ Ma＞1 为亚音速 为音速 为超音速
180º º -300 -200 -100 0 100 200 300 400
四孔喷头射流的截面速度分布
2、顶吹转炉炉膛内的射流特征 顶吹转炉炉膛内的射流特征 从单孔拉瓦尔喷嘴中喷出的氧射流具有反向流 从单孔拉瓦尔喷嘴中喷出的氧射流具有 反向流 ( 主要是由 反向流( 炉内C 反应所产生的CO气流) 炉内 C-O 反应所产生的 CO 气流 ) 的 、 非等温 的 、 超声速 的 、 CO气流 非等温的 超声速的 轴对称的湍流射流。 轴对称的湍流射流。 氧气顶吹转炉内实际工况的氧射流特征： 氧气顶吹转炉内实际工况的氧射流特征： ⑴在超声速的边界层里，除发生氧与周围介质之间的传质 在超声速的边界层里， 和传动外，还要抽引炉膛里的烟尘、渣滴、 和传动外，还要抽引炉膛里的烟尘、渣滴、金属滴及炉内喷 溅的冲击→降低射流的流速和减小其张角。 溅的冲击→降低射流的流速和减小其张角。 ⑵转炉里存在着自上而下流动的，以CO为主的反向流→ 转炉里存在着自上而下流动的， CO为主的反向流 为主的反向流→ 加快射流的衰减。 加快射流的衰减。 ⑴和⑵使射流具有湍流属性。 使射流具有湍流属性。
150º º
15º º
165º º
0º º 0 0.08 0.42 0.27 0.05 0.03 0 三孔喷头射流的截面压力分布(10 三孔喷头射流的截面压力分布(105Pa)
转炉炼钢工艺供氧制度
转炉炼钢工艺: 供氧制度（3）发表日期: -4-28 阅读次数: 6409 确定氧枪枪位应考虑哪些原因, 枪高在多少适宜?调整氧枪枪位能够调整氧射流与熔池相互作用, 从而控制吹炼进程。
所以氧枪枪位是供氧制度一个关键参数。
确定适宜枪位关键考虑两个原因: 一是要有一定冲击面积; 二是在确保炉底不被损坏条件下, 有一定冲击深度。
枪位过高射流冲击面积大, 但冲击深度减小, 熔池搅拌减弱, 渣中TFe含量增加, 吹炼时间延长。
枪位过低, 冲击面积小, 冲击深度加大, 渣中TFe含量降低, 不利化渣, 易损坏炉底。
所以应确定适宜枪位。
氧枪枪位是以喷头端面与平静熔池面距离来表示。
氧枪枪位(H/㎜)与喷头喉口直径(d喉/㎜)经验关系式为:多孔喷头H=(35～50)d喉依据生产中实际吹炼效果再加以调整。
通常冲击深度L与熔池深度Lo之比为: L/Lo=0.70左右。
若冲击深度过浅, 脱碳速度和氧气利用率降低; 若冲击深度过深, 易损坏炉底, 造成严重喷溅。
10 氧枪枪位对熔池搅动、渣中TFe含量、熔池温度有什么影响?A 枪位与熔池搅拌关系采取硬吹时, 因枪位低, 氧流对熔池冲击力大, 冲击深度深, 气-熔渣-金属液乳化充足, 炉内化学反应速度快, 尤其是脱碳速度加紧, 大量CO气泡排出熔池得到充足搅动, 同时降低了熔渣TFe含量, 长时间硬吹易造成熔渣“返干”。
枪位越低, 熔池内部搅动越充足。
软吹时, 因枪位高, 氧流对熔池冲击力减小, 冲击深度变浅, 反射流股数量增多, 冲击面积加大, 加强了对熔池液面搅动; 而熔池内部搅动减弱。
脱碳速度降低, 所以熔渣中TFe含量有所增加, 也轻易引发喷溅, 延长吹炼时间。
假如枪位过高或者氧压很低, 吹炼时, 氧流动能低到根本不能吹开熔池液面, 只是从表面擦过, 这种操作叫“吊吹”。
吊吹会使渣中(TFe)积聚, 易产生爆发性喷溅, 应该严禁“吊吹”。
合理调整枪位, 能够调整熔池液面和内部搅拌作用。
氧气底吹转炉炼钢
9.2 底吹氧气转炉炼钢法
氧气转炉炼钢车间
氧气转炉炼钢车间
氧气转炉炼钢车间
底吹转炉炼钢法的发展
(1)
[C]+[O] =CO [Fe]+[O]=[FeO]
ω[O] CO ω[O] FeO
ω[O] CO ＜ω[O] 实 ＜ω[O] FeO
ω[O] 实—ω[O] CO=过剩氧
临界含碳量
底吹转炉中由供氧速率的控制性 环节向钢水中的碳扩散成为控制性环节 转变的碳量要低。如230t底吹转炉为0.3 ％～0.6％，而180t顶吹转炉为0.5％～ 1.0％。因此，底吹转炉具有冶炼低碳钢 的特长。
4.碱性底吹氧气转炉
1965年加拿大研制了双层管氧气喷 嘴。内管通氧气，内外管间通碳氢化合 物。利用碳氢化合物裂解吸热和形成还 原性气幕冷却保护氧气喷嘴。 1967年德 国引进此喷嘴技术，成功开发了底吹氧 气转炉 (OBM法)。 CmHn=mC+n/2H2 (吸热反应)
氧气顶吹转炉的特点
1）优点 （1）熔炼速度快，生产率高（一炉钢只需20分钟）； （2）热效率高，冶炼中不需外来热源，且可配用10%～ 30%的废钢； （3）钢的品种多，质量好（高低碳钢都能炼Si，S、P、 H、N、O及夹杂含量低）； （4）便于开展综合利用和实现生产过程计算机控制。 2）缺点 如吹损较高（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）。 喷溅和返干时有发生，而且吹炼后期熔池的搅拌弱（主要 靠脱碳反应搅拌），钢渣间反应未达平衡，渣中的氧化亚 铁含量高而吹损高、脱氧剂消耗高。
氧气顶吹转炉炼钢工艺及设备
第二章氧气顶吹转炉炼钢工艺及设备2.1炼钢用原材料2．1．1．1铁水1．对铁水化学成分的要求：w[C]%=4.00%，w[Si]%=0.3%~0.6%；Mn/Si=0.80~1.00；w[P]%≤0.20%；w[S]% ≤0.05%。
2．对铁水温度的要求：1250~1300℃。
3．铁水预处理：“三脱”—脱S、脱P、脱Si。
2．1．1．2废钢：1）．外形尺寸、块度适当；2）.不得混有铁合金且无中空封闭器皿及易燃易爆物；3）.清洁干燥；4）.不同性质的废钢分类堆放，避免冶炼困难及贵金属浪费。
2．1．1．3铁合金杭钢转炉：Si-Ca；Si-Ca-Ba；Al-Ca；Mn-Fe。
2．1．2非金属材料2．1．2．1造渣剂1．石灰（CaO）：主要造渣材料。
石灰的作用：1）.造高碱度炉渣，对碱性炉衬起保护作用；2).促进S、P的去除。
活性石灰：在900~1200℃范围内加回转窑或其他先进炉窑中焙烧成的石灰。
其特点：气孔率高，呈海绵状，体积密度小，比表面积大，石灰晶粒小，化学成分好。
2．萤石（CaF2）：熔点：930℃。
助熔3．生白云石(CaCO3·MgCO3)：减少萤石和石灰的用量，增加渣中MgO的成分。
2．1．2．3冷却剂2．1．2．4其他材料1．增碳剂：固定碳高，灰分、挥发分和S、P、N等杂质含量低且干燥、干净、粒度适中。
2．氧化剂2．2氧气顶吹转炉炼钢工艺2．2．1一炉钢的吹炼过程1.工艺：1）.装料；2).吹炼（前、中、后）；3.）出钢；4).溅渣护炉；5).倒渣。
2．前、中、后三个时期的任务：1）．吹炼前期任务：早化渣，多去磷，保护炉衬。
（高枪位）2）．吹炼中期任务：保证炉渣不“返干”，不喷溅，快速脱C、S，均匀升温。
（适当降低枪位）3）．吹炼后期任务：成分、温度均匀，加强搅拌，稳定火焰，便于判断终点，同时降低渣中Fe含量，减少铁损达到溅渣要求。
（降枪）2．2．2温度的变化规律：2．2．3装入操作1）.定量装入；2）.定深装入；3）.分阶段定量装入。
氧气顶底复吹转炉炼钢课件PPT
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9.2.3 氧气底吹转炉与顶吹转炉的比较
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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
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2 复吹转炉渣中∑(FeO)含量变化
复吹转炉渣
中∑(FeO) 从吹
炼初期开始到
中期逐渐降低，
中期变化平稳，
后期又稍有升
高，其变化的
曲线与顶吹转
炉有某些相似
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之处。 19
2 顶吹. 复吹.底吹转炉渣中 (FeO)比较
就渣中 (FeO)含量而 言，顶吹转 炉>复吹转炉 >底吹转炉。
底部中心管供氧，环管供冷却剂。
(3)喷吹石灰型K—BOP
在吹氧的同时，还可以喷吹石灰等熔剂。
4）喷吹燃料型
顶底侧三向以氧气作载流喷吹煤粉、燃油或燃气。
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9.3.1 顶底复合吹炼法的种类及其特、底吹惰性或中
性或弱氧化性气体的转炉。此
法除底部全程恒流量供气和顶
吹枪位适当提高外，冶炼工艺
制度基本与顶吹相同。底部供
气强度属于弱搅拌型。由于底
部供气的作用，强化了熔池搅
拌。图27a、b分别为顶吹和
复合吹炼转炉主要元素的浓度
变化。
(2)顶、底均吹氧的转炉。20
～40％的氧由底部吹入熔池
，其20余21/3的/10 氧由顶枪吹入。
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氧气顶吹转炉炼钢工艺
第四章氧气顶吹转炉炼钢工艺内容提要一炉钢的吹炼过程装入制度供氧制度造渣制度温度制度终点控制和出钢脱氧合金化吹损与喷溅操作事故及处理转炉炼钢仿真操作训练§4—1 一炉钢的吹炼过程一.钢与铁的区别及炼钢的任务1.钢与铁的性能比较钢和铁都是铁碳合金,同属于黑色金属,但它们的性质有明显不同.生铁硬而脆,焊接性差.钢具有很好的物理化学性能与力学性能,可进行拉,压,轧,冲,拔等深加工,其用途十分广泛;用途不同对钢的性能要求也不同,从而对钢的生产也提出了不同的要求.2.钢与铁性能差别的原因:碳和其它合金元素的含量不同.在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体,随着碳含量的增加,其强度,硬度增加,而塑性和冲击韧性降低.钢和生铁含碳量的界限通常是:生铁: [C]=1.7～4.5%钢: [C]≤ 1.7%生铁和钢的化学成分材料化学成分%CSiMnPS炼钢生铁3.5～4.00.6～1.60.2～0.80.0～0.40.03～0.07静钢0.06～1.500.1～0.370.25～0.80≤0.045≤0.05沸腾钢0.05～0.27≤0.070.25～0.70≤0.045≤0.054.炼钢的基本任务:⑴脱碳;将铁水中的碳大部分去除,同时随着脱碳的进行,产生大量CO气泡,在CO排出过程中,搅拌熔池促进化渣,同时脱除[H],[N]和夹杂.⑵去除杂质(去P,S和其它杂质);铁水中[P],[S]含量高,而钢中[P]会造成"冷脆",[S]造成"热脆".通常大多数钢种对P,S含量均有严格要求,炼钢必须脱除P,S等有害杂质.⑶去除气体及夹杂物;在炼钢过程中通过熔池沸腾(碳氧反应,底吹惰性气体搅拌)脱除H],[N]和非金属夹杂物.⑷脱氧合金化;在炼钢过程中因为脱碳反应的需要,要向钢液中供氧,就不可避免地使后期钢中含有较高的氧,氧无论是以液体形态还是以氧化物形态存在于钢中都会降低钢的质量,所以必须在冶炼后期或出钢过程中将多余的氧去除掉.在冶炼过程中,铁水中的Si, Mn大部分氧化掉了,为了保证成品钢中的规定成分,要向钢水中加入各种合金元素,这个过程与脱氧同时进行,称为合金化.⑸升温(保证合适的出钢温度).铁水温度一般在1250～1300℃,而钢水的出钢温度一般在1650℃以上,才能顺利浇注成铸坯,因此炼钢过程也是一个升温过程.5.完成炼钢各项任务的基本方法⑴氧化为了将铁水等炉料中的硅,锰,碳等元素氧化掉,可以采用"吹氧"方法,即直接喷吹氧气,或加入其它氧化剂,如铁矿石,铁皮等.⑵造渣为了去除炉料中的P,S等杂质,在炼钢过程中加入渣料(石灰,白云石,熔剂等),形成碱度合适,流动性良好,足够数量的炉渣,一方面完成脱除P,S的任务,同时减轻对炉衬对侵蚀.转炉主要是依靠碳,硅,锰等元素氧化放出等热量,以及铁水的物理热实现升温.⑷加入脱氧剂和合金料通过向炉内或钢包内加入各种脱氧剂和合金料的方法,完成脱氧及合金化的任务.二.金属成分和炉渣成分的变化规律1.Si在吹炼前期(一般在3～4分钟内)即被基本氧化.在吹炼初期,铁水中的[Si]和氧的亲和力大,而且[Si]氧化反应为放热反应,低温下有利于此反应的进行,因此,[Si]在吹炼初期就大量氧化.[Si]+O2=(SiO2) (氧气直接氧化)[Si]+2[O]= (SiO2) (熔池内反应)[Si]+(FeO)=(SiO2)+2[Fe] (界面反应)2(FeO)+(SiO2)=(2FeO·SiO2)随着吹炼的进行石灰逐渐溶解,2FeO·SiO2转变为2CaO·SiO2,即SiO2与CaO牢固的结合为稳定的化合物,SiO2活度很低,在碱性渣中FeO的活度较高,这样不仅使[Si]被氧化到很低程度,而且在碳剧烈氧化时,也不会被还原,即使温度超过1530℃,[C]与[O]的亲和力也超过[Si]与[O]的亲和力,终因(CaO)与(SiO2)结合为稳定的2CaO.SiO2,[C]也不能还原(SiO2).硅的氧化对熔池温度,熔渣碱度和其他元素的氧化产生影响:[Si]氧化可使熔池温度升高;[Si]氧化后生成(SiO2),降低熔渣碱度,熔渣碱度影响脱磷,脱硫;熔池中[C]的氧化反应只有到[%Si]P0.⑵喷嘴前氧压P0:其选用应考虑以下因素:A.氧气流股出口速度要达到超音速(450～530cm∕s),即M=1.8～2.1.B.出口的氧压应稍高于炉膛内气压.通常P0=0.784～1.176MPa.⑶出口氧压P:应稍高于或等于周围炉气的压力.通常P=0.118～0.125MPa.六.枪位及其控制所谓枪位,是指氧枪喷头端面距静止液面的距离,常用H表示,单位是m.目前,一炉钢吹炼中的氧枪操作有两种类型,一种是恒压变枪操作,一种是恒枪变压操作.比较而言,恒压变枪操作更为方便,准确,安全,因而国内钢厂普遍采用.1.枪位的变化范围和规律关于枪位的确定,目前的做法是经验公式计算,实践中修正.一炉钢冶炼中枪位的变化范围可据经验公式确定:H=(37～46)P×D出式中 P——供氧压力,MPa;D——喷头的出口直径,mm;H——枪位,mm.具体操作中,枪位控制通常遵循"高-低-高-低"的原则:⑴前期高枪位化渣但应防喷溅.吹炼前期,铁水中的硅迅速氧化,渣中的(SiO2)较高而熔池的温度尚低,为了加速头批渣料的熔化(尽早去P并减轻炉衬侵蚀),除加适量萤石或氧化铁皮助熔外应采用较高的枪位,保证渣中的(FeO)达到并维持在25～30%的水平;否则,石灰表面生成C2S 外壳,阻碍石灰溶解.当然,枪位亦不可过高,以防发生喷溅,合适的枪位是使液面到达炉口而又不溢出.⑵中期低枪位脱碳但应防返干.吹炼中期,主要是脱碳,枪位应低些.但此时不仅吹入的氧几乎全部用于碳的氧化,而且渣中的(FeO)也被大量消耗,易出现"返干"现象而影响S,P的去除,故不应太低,使渣中的(FeO)保持在10～15%以上.⑶后期提枪调渣控终点.吹炼后期,C-O反应已弱,产生喷溅的可能性不大,此时的基本任务是调好炉渣的氧化性和流动性继续去除硫磷,并准确控制终点碳(较低),因此枪位应适当高些.⑷终点前降枪点吹破坏泡沫渣.接近终点时,降枪点吹一下,均匀钢液的成分和温度,同时降低炉渣的氧化铁含量并破坏泡沫渣,以提高金属和合金的收得率.2.枪位的调节⑴开吹前必须了解的情况A.喷嘴的结构特点及氧气总管氧压情况;B.铁水成分,主要是Si,P,S的含量;C.铁水温度,包括铁水罐,混铁炉或混铁车内存铁情况及铁水包的情况;D.炉役期为多少,是否补炉,相应的装入量是多少,上炉钢水是否出净,是否有残渣;E.吹炼钢种及其对造渣和温度控制的要求;F.上一班操作情况,并测量熔池液面高度.⑵枪位的调节生产条件千变万化,因此具体操作中还应根据实际情况对枪位进行适当的调节.A.铁水温度:若遇铁水温度偏低,应先压枪提温,而后再提枪化渣,以防渣中(FeO)积聚引发大喷,即采用低-高-低枪位操作.铁水温度高时,碳氧反应会提前到来,渣中∑(FeO)降低,枪位可稍高些,以利成渣.B.铁水成分:铁水硅,磷高时,若采用双渣操作,可先低枪位脱硅,磷,倒掉酸性渣;若单渣操作,由于石灰加入量大,应较高枪位化渣.铁水含锰高时,有利于化渣,枪位则可适当低些.C.装入量变化:炉内超装时,熔池液面高,枪位应相应提高,否则,不仅化渣困难而且易烧坏氧枪.D.炉内留渣:采用双渣留渣法时,由于渣中(FeO)高,有利于石灰熔化,因此吹炼前期的枪位适当低些,以防渣中(FeO)过高引发泡沫喷溅.E.供氧压力:高氧压与低枪位的作用相同,故氧压高时,枪位应高些.F.废钢中生铁块多导热性差,不易熔化,应降低枪位,以防吹炼后期没有完全熔化.G.炉龄a 开新炉,炉温低,应适当降低枪位;b 炉役前期液面高,可适当提高枪位;c 炉役后期装入量增加,熔池面积增大,不易化渣,可在短时间内采用高低枪位交替操作以加强熔池搅拌,利于化渣.H.渣料a 石灰质量差和加入量多,则渣量大,枪位应相应提高;b 使用活性石灰成渣快,整个过程枪位都可以稍低些;c 铁矿石,氧化铁皮和萤石用量多时,熔渣容易形成,同时流动性较好,枪位可适当低一些. I.钢种炼高碳钢时,由于脱磷困难,应采用较高的枪位,特别是在吹炼后期.同理,在吹炼含磷很低的钢种时,应采用较高枪位.七.恒压变枪操作的几种模式由于各厂的转炉吨位,喷嘴结构,原材料条件及所炼钢种等情况不同,氧枪操作也不完全一样.现介绍如下几种氧枪操作方式.1.高—低—高的六段式操作开吹枪位较高,及早形成初期渣;二批料加入后适时降枪,吹炼中期炉渣返干时又提枪化渣;吹炼后期先提枪化渣后降枪;终点拉碳出钢.2.高—低—高的五段式操作五段式操作的前期与六段式操作基本一致,熔渣返干时可加入适量助熔剂调整熔渣流动性,以缩短吹炼时间,见下图.3.高一低一高一低的四段式操作在铁水温度较高或渣料集中在吹炼前期加入时可采用这种枪位操作.开吹时采用高枪位化渣,使渣中含(FeO)量达25～30%,促进石灰熔化,尽快形成具有一定碱度的炉渣,增大前期脱磷和脱硫效率,同时也避免酸性渣对炉衬的侵蚀.在炉渣化好后降枪脱高—低—高五段式操作示意图碳,为避免在碳氧化剧烈反应期出现返干现象,适时提高枪位,使渣中(FeO)保持在10～15%,以利磷,硫继续去除.在接近终点时再降枪加强熔池搅拌,继续脱碳和均匀熔池成分和温度,降低终渣(FeO)含量.例:马钢一钢厂95T转炉氧枪操作A.全程枪位:高—低—高式或高—高—低式过程枪位:要力求稳定,尽量少波动,每次动枪波动范围≯200mm.补吹枪位:必须按最低枪位控制(1.1m).B.高枪位:1.7～2.0m;基本吹炼枪位:1.4～1.7m;拉碳枪位:1.2～1.4m;吹炼中,高碳钢拉碳枪位应提高0.1～0.2m.例:马钢一钢厂95T转炉开吹枪位的确定(a)铁水Si>0.70%时渣量大,易喷溅,枪位应比正常情况下低0.1～0.2m;铁水Si ,P含量低,特别是Si1%),P,S较高,或生产优质钢时采用.倒渣时机:这是双渣法操作的关键.选择在渣中含P量最高,含铁量最低的时刻,以获得高脱磷率和低铁损的效果.同时,应在Si已氧化完毕,炉渣已基本化好,P在渣钢之间的分配已接近平衡时进行. 生产实践证明,顶吹转炉在吹炼时间25%左右,复吹转炉为30%左右时倒渣脱磷率最高;若是因铁水硫高而采用双渣法,则应在吹炼10min左右倒渣.注意:倒渣前1分钟适当提枪或加些熔剂改善炉渣的流动性,以便于倒渣操作.3.双渣留渣法定义:将上一炉的终渣(高碱度,高温度和较高(FeO)含量)部分地留在炉内,并在吹炼中途倒出部分炉渣再造新渣的操作方法.特点:初渣早成而前期的去硫及去磷效率高,总去硫率可达60%～70%,总去磷率更是高达95%,适合于吹炼中,高磷铁水.注意:装料时应先加一批石灰稠化所留炉渣,而且兑铁水时要缓慢进行,以防发生爆发性碳氧反应而引起喷溅.若上一炉钢终点碳过低,不宜进行留渣操作.应当指出,顶吹转炉虽能将高磷铁水炼成合格的钢,但技术经济指标较差,与吹炼中,低磷铁水相比,每吨钢的金属料消耗高30～100kg,石灰多用40～100kg,炉龄大幅降低;产量也仅为吹炼低磷铁水时的70%～80%;另外,单渣法生产稳定,操作简单,便于实行计算机控制.因此,对于含硅,磷及硫较高的铁水,入炉前进行预处理使之达到单渣法操作的要求,不仅技术上可行而且工艺上经济合理.七.渣料的加入方法关于渣料的加入,关键是要注意渣料的分批和把握加入的时间.1.渣料分批加入目的:渣料应分批加入以加速石灰的熔化(否则,会造成熔池温度下降过多,导致渣料结团且石灰块表面形成一层金属凝壳而推迟成渣).批次:单渣操作时,渣料通常分成两批:第一批1/2～2/3及白云石全部(冶炼初期炉衬侵蚀最严重);第二批1/2～1/3.2.加料时间⑴第一批渣料在开吹的同时加入.⑵第二批渣料,一般是在硅及锰的氧化基本结束,头批渣料已经化好,碳焰初起的时候(30吨的转炉开吹6 min左右)加入(如果加入过早,炉内温度还低且头批渣料尚未化好又加冷料,势必造成渣料结团难化;反之,如果加入过晚,正值碳的激烈氧化时期,渣中的(∑FeO)较低渣料亦难化.问题的关键是正确判断炉况,头批渣料化好的标志是:火焰软且稳定,炉内发出柔和的嗡嗡声,喷出物为片状,落在炉壳上不粘贴;未化好的情况是:炉口的火焰发散且不稳定,炉内发出尖锐的吱吱声,喷出物是金属火花和石灰粒).有的厂二批料分小批多次加入以利熔化,但最后一小批料必须在终点前3～4分钟加入八.石灰,白云石加入量的确定加入炉内的渣料主要是石灰和白云石,还有少量的萤石或氧化铁皮等熔剂.1.石灰加入量的确定⑴首先根据铁水的硅,磷含量和炉渣碱度计算A.铁水含磷较低([P]<0.3%)时,(kg∕t铁)%CaO有效—石灰中的有效CaO,%CaO有效=(%CaO)石灰-R×(%SiO2)石灰废钢,生铁块也应根据上式计算需补加的石灰量.例:B.铁水含磷较高([P]≥0.3%)时,(kg∕t铁)⑵其次,当加入含(%SiO2)的辅助原料时(如:矿石,白云石萤石,菱镁矿等),应补加石灰. 例: 铁矿石中SiO2的含量为8%,碱度按3.0控制,石灰的有效氧化钙为80%,则每kg矿石补加石灰量 = 8×3.0/80 = 0.3(kg)⑶石灰加入总量废钢中含有一定量的Si,但成分通常不知,一般按每吨废钢补加石灰15～20kg.2.白云石用量的确定白云石的加入量应根据炉渣要求的饱和MgO含量来确定.通常渣中MgO含量控制在8%～10%,除了加入的白云石含有MgO外,石灰和炉衬也会带入一部分.理论用量W(kg/t)=实际加入量W/=W-W灰-W衬3.熔剂的用量萤石用量:尽量少用或不用,部标要求≤4kg/t.矿石用量:铁矿石及氧化铁皮也具有较强的化渣能力,但同时对熔池产生较大的冷却效应,其用量应视炉内温度的高低,一般为装入量的2～5%.4.计算举例例题1:1t金属料中铁水占85%,废钢占10%,生铁块占5%,每T金属料加矿石5kg,萤石3kg,铁水带渣比为0.5%,石灰熔化率为85%,各原材料成分列在下表中.炉渣碱度为3.5.计算:1t金属料所需石灰加入量为多少原料成分铁水废钢生铁块铁水带渣石灰矿石萤石[%Si]0.500.101.40%CaO37.583%SiO2362.56.05.0解:石灰加入量铁水带渣量为:1000×85%×0.5% = 4.25 (kg)铁水带渣带入的SiO2应考虑铁水渣中CaO相当的SiO2量:辅助原料及铁水带渣需补加石灰量(kg))例题2:用轻烧白云石作为调渣剂其成分如下表:原料成分石灰轻烧白云石炉衬%CaO%SiO2%MgO832.54.09502.03777计算条件:终渣成分要求(MgO)=9.66%,渣量为金属装入量的8.2%,炉衬侵蚀量是装入量的0.05%,其它条件同上述例题.解题思路:终渣(MgO)来源:A. 加入的轻烧白云石.C.石灰中的MgO.D.炉衬被侵蚀下来的MgO.⑴计算轻烧白云石加入量由例题1计算的结果是不加轻烧白云石时石灰加入量为68.39kg∕t.石灰带入MgO量:68.39×4.09% =2.80 (kg)炉衬蚀损带入MgO量:1000×0.05%×77%=0.385 (kg)根据1t装入量计算终渣MgO量:1000×8.2%×9.66%=7.92 (kg∕t)⑵计算轻烧白云石需补加石灰量⑶计算轻烧白云石相当的石灰量石灰加入总量= 68.39 - 8.62 + 1.21= 60.98 (kg)例题3:某转炉铁水装入量为100t,铁水含Si:0.4%,P:0.1%.采用单渣法造渣,终渣碱度为3.5,每炉加矿石3000kg,为保证渣中MgO,每炉加轻烧白云石2500kg.已知:石灰:CaO: 91.6% SiO2: 1.6%矿石:SiO2: 8%轻烧白云石:MgO:35% CaO:55% SiO2: 2%计算石灰加入量(单位kg,保留整数).解:⑴计算未加白云石时石灰加入量⑵计算轻烧白云石需补加石灰量⑶计算轻烧白云石相当的石灰量⑷计算石灰加入总量石灰加入总量= 5454+203-1599 = 4085 (kg)九.渣量计算渣量可以用元素平衡法计算.由铁水炼成钢,各元素一部分被氧化,一部分残留在钢中.如果知道某一元素在钢中的数量,该元素其余部分全部进入了熔渣,则通过这个元素在渣中的百分含量,就可以计算出熔渣的数量.Mn和 P两元素,从渣料及炉衬中的来源很少,其数量可以忽略不计.因而可以用Mn或 P的平衡来计算渣量.例:渣量计算(单渣法)装入量 Mn P Fe装 (kg) % kg % kg % kg入铁水28000 0.40 112 0.20 56料废钢4000 0.50 20 0.02 0.8数铁矿石1000 0.30 3 0.10 1.0 56.0 560据小计 135 57.8 560(MnO)% [%Mn] (P2O5)% [%P]终点钢水 0.12 0.03数炉渣 3.30 2.56 2.86 1.25据金属装入量 28000+4000+560=32560kg出钢量(按装入量的90%计算)32560×90%=29304kg钢水中Mn 量 29304×0.12%=35.16kg钢水中P量 29304×0.03%= 8.79kg进入渣中Mn 量 135-35.16=99.84kg进入渣中P量 57.8 - 8.79=49.01kg用Mn 平衡法熔渣占装入量的百分比用P平衡法熔渣占装入量的百分比习题:1名词解释:泡沫渣,单渣法双渣法双渣留渣法2造渣方法如何选择采用双渣法操作时,倒渣的时间应如何掌握3石灰加入量如何计算渣料如何加入4影响石灰溶解的因素有哪些5炉渣严重泡沫化的原因是什么如何控制泡沫渣6.吹炼过程中为什么会出现炉渣"返干"现象§4—5 温度制度氧气转炉的温度制度包括两方面的内容:一是准确控制终点温度,二是恰当控制冶炼过程温度. 温度对于转炉吹炼过程既是重要的热力学参数,又是重要的动力学参数.它既对各个化学反应的反应方向,反应程度和各元素之间的相对反应速度有重大影响,又对熔池的传质和传热速度有重大影响.因此,为了快而多地去除钢中的有害杂质,保护或提取某些有益元素,加快吹炼过程成渣速度,加快废钢熔化,减少喷溅,提高炉龄等,都必须控制好吹炼过程温度.此外,对各钢种都有其要求的出钢温度.出钢温度过低会造成回炉,短锭,包底凝钢及钢锭的各种低温缺陷和废品;过高则会造成跑漏钢,钢锭上涨,粘模及钢锭的各种高温缺陷和废品,并影响炉衬和氧枪的寿命.一.转炉温度控制的目标及温度控制内容1.目标希望吹炼过程中均衡升温,吹炼终点时钢水的温度和化学成分同时命中钢种要求的范围.2.内容⑴确定合适的钢种出钢温度;⑵确定熔池富裕热量的数值,选择冷却剂并确定其冷却效果和加入量;⑶掌握影响熔池温度变化的因素,及进行温度控制操作.二.热量来源与热量支出1.热量来源氧气转炉炼钢的热量来源主要是铁水的物理热和化学热.物理热是指铁水带入的热量,它与铁水温度有直接关系,化学热是铁水中各元素氧化后放出的热量,它与铁水化学成分直接相关. 在炼钢温度下,各元素氧化放出的热量各异,它可以通过各元素氧化放出的热效应来计算确定.例如铁水温度1200℃,吹入的氧气25℃,碳氧反应生成CO时:[C]1473+{O2}298={CO}1473 ΔH1473K= -137520 J/mol则1kg[C]氧化生成CO时放出的热量为137520/12≈11300kJ/kg.现以100kg金属料为例,计算各元素的氧化热能使熔池升温多少.设炉渣量为装入金属料的15%,炉衬吸热为装入金属料的10%,计算热平衡公式如下:Q=∑MCT式中 Q—1kg元素氧化放出的热量,kJ/kg;M——受热金属液,炉衬和炉渣重量,kg;C——各物质比热,已知钢液CL为0.84～1.0kJ/kg·℃,炉渣和炉衬的CS为1.23kJ/ kg·℃.计算在1200℃时C—O反应生成CO时,氧化1kg碳可使熔池温度升高数为:℃1kg元素是100kg金属料的1%,因此,根据同样道理和假设条件,可以计算出其它元素氧化1%时使熔池的升温数.碳完全燃烧生成CO2时其发热量最高,使熔池升温数最大,其次是磷和硅.但是碳大部分没有完全燃烧,因此,在氧气转炉吹炼中采用双流氧枪,可有助于CO进一步燃烧生成CO2,使转炉热效率提高.哪些元素是转炉炼钢的主要热源,不仅要看其热效应大小,还要视其氧化总量的多少而定.例如,在1400℃时,硅氧化0.5%,碳氧化3%,则分别使熔池升温数为71℃和249℃,可见碳氧化产生的总热量要比硅的总热量多得多.2.热量支出热量支出主要包括:钢水物理热;炉渣物理热;炉气物理热;烟尘物理热;渣中金属铁珠物理热;喷溅金属物理热;矿石分解热;废钢物理热(见热平衡表).其中,钢水的物理热约占70%,这是一项主要的支出,熔渣带走的热量大约占10%,它与渣量的多少有关.因此在保证去除P,S的条件下,采用最小的渣量.渣量过大不仅增加渣料的消耗,也增加热量的损失,所以要求铁水进行预处理,这样既可实现少渣操作;同时在吹炼过程中也可减少喷溅,缩短吹炼时间,减少炉与炉的间隔时间,减少热损失,提高转炉的热效率.转炉热效率提高以后,可以提高废钢比.3.转炉炼钢的热平衡指炼钢过程的热量来源与支出之间的平衡关系(见热平衡表).为了准确的控制转炉的吹炼温度,需要知道铁水中各成分氧化反应放出的总热量;这些热量除了把熔池加热到出钢温度外,富余多少热量需要加多少冷却剂这要经过热平衡计算才能得出,具体物料平衡,热平衡计算参看教材中物料平衡与热平衡计算内容.热平衡表的分析:根据转炉吹炼过程中热量的收入与支出,作出热平衡计算列出热平衡表,得出氧气转炉热工特点如下:⑴热量收入主要是铁水的物理热和化学热;⑵尚有大量的富余热量,必须加入冷却剂;⑶元素氧化放热中,C,Si,P都是重要的发热元素,其中碳占有主要地位(占氧化总放热的一半以上).⑷转炉热效率为60～70%左右.转炉总热效率计算公式如下:总热效率=×100%在转炉炼钢过程中,真正有用的热量占整个热量收入的70%左右,在热量的利用上还是有一定潜力的,应努力提高热效率.三.出钢温度的确定出钢温度的高低受钢种,锭型和浇注方法的影响.1.出钢温度的确定依据:⑴保证浇注温度高于所炼钢种凝固温度20～30℃(小炉子偏上限,大炉子偏下限).⑵考虑出钢过程和钢水运输,镇静时间,钢液吹氩时的降温,一般为80～120℃.⑶考虑浇注方法和浇注锭型大小所用时间的降温.2.确定出钢温度T出钢T出钢 =T凝 +△t过热+△T总式中 T凝——钢液的熔点即液相线温度,根据钢种的化学成分而定.T凝=1539-∑△ti×[%i]-7 ℃;△t过热—钢水过热度,℃.即高于熔点的温度值,与钢种,坯型有关.△T总—从出钢→精炼→浇注过程中的温降值.△T总=△t1+△t2+△t3+△t4+△t5△t1—出钢过程温降,℃.△t2—出钢毕至精炼开始之前的温降,℃.△t3—钢水精炼过程温降,℃.△t4—钢水精炼完毕至开浇前的温降,℃.△t5—钢水从钢包至中间包的温降,℃.四.确定冷却剂用量1.冷却剂及其特点转炉炼钢的冷却剂主要是废钢和矿石.比较而言,废钢的冷却效应稳定,而且硅磷含量也低,渣料消耗少,可降低生产成本;但是,矿石可在不停吹的条件下加入,而且具有化渣和氧化的能力.因此,目前一般是矿石,废钢配合冷却,而且是以废钢为主,且装料时加入;矿石在冶炼中视炉温的高低随石灰适量加入.另外,冶炼终点钢液温度偏高时,通常加适量石灰或白云石降温(前两种均不能用).2.各冷却剂的冷却效应冷却效应是指每kg冷却剂加入转炉后所消耗的热量,常用q表示,单位是kJ/kg.⑴矿石的冷却效应:矿石冷却主要靠Fe2O3的分解吸热,因此其冷却效应随铁矿的成分不同而变化,含Fe2O370%,FeO10%时铁矿石的冷却效应为:q矿=1×C矿×△t+λ矿+1×(Fe2O3%×112/160×6456+FeO%×56/72×4247)=1×1.02×(1650-25)+209+1×(0.7×112/160×6456+0.1×56/72×4247)=5360 kJ/kg⑵废钢的冷却效应:废钢主要依靠升温吸热来冷却熔池,由于不知准确成分,其熔点通常按低碳钢的1500℃考虑,入炉温度按25℃计算,于是废钢的冷却效应为:q废=1×[C固(t熔-25)+λ废+ C液(t出-t熔)]=1×[0.7×(1500-25)+272+0.837(1650-1500)]=1430 kJ/kg⑶氧化铁皮的冷却效应:计算方法同矿石,对于50%FeO,40%Fe2O3 的氧化铁皮,其冷却热效应为:q皮=5311 kJ/kg。
转炉炼钢工艺(主要是热平衡计算)
3 氧气顶吹转炉炼钢工艺3.1 一炉钢的操作过程要想找出在吹炼过程中金属成分和炉渣成分的变化规律，首先就必须熟悉一炉钢的操作、工艺过程。
在下面的图3-1中示出了氧气顶吹转炉吹炼一炉钢的操作过程与相应的工艺制度。
由图可以清楚地看出，氧气顶吹转炉炼钢的工艺操作过程可分以下几步进行：1）上炉钢出完并倒完炉渣后，迅速检查炉体，必要时进行补炉，然后堵好出钢口，及时加料。
2）在装入废钢和兑入铁水后，把炉体摇正。
在下降氧枪的同时，由炉口上方的辅助材料溜槽，向炉中加入第一批渣料（石灰、萤石、氧化铁皮、铁矿石），其量约为总量的2／3～1／2。
当氧枪降至规定的枪位时，吹炼过程正式开始。
当氧气流与溶池面接触时，碳、硅、锰开始氧化，称为点火。
点火后约几分钟，炉渣形成覆盖于熔池面上，随着Si、Mn、C、P的氧化，熔池温度升高，火焰亮度增加，炉渣起泡，并有小铁粒从炉口喷溅出来，此时应当适当降低氧枪高度。
3）吹炼中期脱碳反应剧烈，渣中氧化铁降低，致使炉渣的熔点增高和粘度增大，并可能出现稠渣（即―返干‖）现象。
此时，应适当提高氧枪枪位，并可分批加入铁矿石和第二批造渣材料（其余的1／3），以提高炉渣中的氧化铁含量及调整炉渣。
第三批造渣料为萤石，用以调整炉渣的流动性，但是否加第三批造渣材料，其加入量如何，要视各厂生产的情况而定。
4）吹炼末期，由于熔池金属中含碳量大大降低，则使脱碳反应减弱，炉内火焰变得短而透明，最后根据火焰状况，供氧数量和吹炼时间等因素，按所炼钢种的成分和温度要求，确定吹炼终点，并且提高氧枪停止供氧（称之为拉碳）、倒炉、测温、取样。
根据分析结果，决定出钢或补吹时间。
5）当钢水成分和温度均已合格，打开出钢口，即可倒炉出钢。
在出钢过程中，向钢包内加入铁合金，进行脱氧和合金化（有时可在打出钢口前向炉内投入部分铁合金）。
出钢完毕，将炉渣倒入渣罐。
通常将相邻两炉之间的间隔时间（即从装钢铁材料到倒渣完毕），称为冶炼周期或冶炼一炉钢的时间。
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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。
同时，在转炉作业平台上方设多层工作平台，安装辅助材料的供应设施、氧气系统和部分以至全部废气处理设备。
3）浇注跨：将钢水通过钢锭模车或连铸机，浇注成钢锭或钢坯。
钢锭模准备（脱模、整模等）工作在车间以外的厂房或另一跨间内进行。
10．1．2 氧气顶吹转炉（1）氧气顶吹转炉的构造及主要设备。
转炉的构造及设备包括炉壳、托圈、耳轴及倾动机构，如图10．1所示（见教材P.160）。
1）炉壳：由锥形炉帽、圆筒形炉身及球形炉底三部分组成。
各部分用钢板成型后再焊接成整体。
钢板厚度主要取决于炉子容量，炉壳的损坏主要是产生裂纹和变形。
因此，要求炉壳材质有良好的焊接性能和抗蠕变性能。
为防止炉帽变形，近年来广泛采用水冷炉口。
2）托圈：其主要作用是支撑炉体，传递倾动力矩。
大、中型转炉托圈，一般用钢板焊成箱式结构，可通水冷却。
托圈与耳轴连成整体，转炉则坐落在托圈上。
转炉与托圈之间用若干组斜块和卡板槽连接，二者之间可相对滑动。
托圈与炉壳之间留有一定间隙，使二者受热膨胀不受限制。
3）耳轴：转炉工艺要求炉体应能正反旋转360度，在不同操作期间，炉子要处于不同的倾动角度。
为此，转炉有两根旋转耳轴，一侧耳轴与倾动机构相连而带动炉子旋转。
为通水冷却托圈、炉帽及耳轴本身，将耳轴制成空心的，耳轴和托圈用法兰盘、螺栓或焊接等方式连接成整体。
耳轴位置是通过重心计算确定的，能保证在倾动机构失灵时，转炉能靠本身的重量自动回到垂直位置。
4）倾动机构：其作用是倾动炉体，以满足兑铁水、加废钢、取样、出钢和倒渣等操作的要求。
该机构应能使转炉炉体正反旋转360度，在启动、旋转和制动时，能保持平稳，并能准确的停在要求的位置上，安全可靠。
倾动机构由电动机和减速装置组成。
大、中型转炉用多级转速，其范围为0．1～1．3转／分。
小型转炉多采用固定转速，约0．6～0．8转／分。
（2）转炉炉衬。
金属炉壳内砌筑的耐火材料即为炉衬。
转炉炉衬由工作层、填充层和永久层组成。
工作层直接与钢水、炉渣和炉气接触，不断受到物理的、机械的和化学的冲刷、撞击与浸蚀作用，其质量直接关系着炉龄的高低。
国内中小型转炉，普遍采用焦油白云石质或焦油镁砂质大砖砌筑炉衬。
为提高炉衬寿命，目前已广泛使用镁质白云石为原料的烧成油浸砖。
另外，为使炉衬各部位破损均衡发展，不致因局部严重破损而停炉，以达到延长炉衬寿命的目的，而采用均衡炉衬的砌筑方法。
即根据炉子各部位的工作条件和破损性质的不同，采用不同材质和厚度的砖组合砌筑。
对浸蚀最严重的部位，如装料侧、渣线区、炉底等部位，使用具有耐火度高、高温强度大、抗炉渣浸蚀能力强等性能的优质耐火材料，我国大、中型转炉采用镁碳砖。
对浸蚀较小的部位，如出钢侧、炉帽等部位，则尽量减薄衬砖厚度，并使用普通镁质白云石砖。
图10-2（见教材P.161上）为某厂150吨转炉综合砌砖示意图。
填充层介于工作层与永久层之间，一般用焦油镁砂或焦油白云石料捣打而成。
此层的作用是减轻炉衬膨胀时对炉壳的挤压，而且也便于拆除工作层残砖，避免损坏永久层。
永久层紧贴着炉壳，其作用是保护炉壳。
修炉时一般不拆换永久层，可用烧成镁砖、焦油结合镁砖等砌筑。
转炉从开新炉到工作层损坏不能继续使用而停炉，称为一个炉役。
在整个炉役期间炼钢的总炉数，称为炉衬寿命，或简称炉龄，是炼钢生产的一项重要技术经济指标。
炉龄，在很大程度上反映出炼钢车间的管理水平和技术水平。
（3）氧气顶吹转炉炉型。
转炉炉型系指转炉炉膛的几何形状，即由耐火材料砌成的炉衬内形。
合理的炉型应能适应吹炼过程中炉内金属、炉渣、炉气和氧气射流的运动规律，以利于加速炉内物理化学反应，减少喷溅和延长炉衬寿命。
顶吹转炉的炉型，按其金属熔池形状不同，大体可分为筒球形、锥球形和截锥形三种，如图10-3（见教材P.161下）所示。
筒球形炉型，炉身为圆柱体，炉底为球缺体。
形状较简单，炉壳制造容易，炉衬砌筑简便，且其形状接近于金属液循环的轨迹，故炉衬浸蚀比较均匀，国内外大、中型转炉普遍采用筒球形。
我国中型转炉则多采用锥球形。
转炉炉型各部尺寸的确定，由于影响因素复杂，至今尚无成熟可靠的理论计算方法，主要是通过总结现有转炉的生产情况，结合一些经验公式并进行一些可行的模型试验来确定新炉的炉型和尺寸。
转炉炉型各部名称见图10-4（见教材P.162）。
图10-4 转炉主要尺寸示意图a—锥球形炉型；b—筒球形炉型；H一熔池深度；H身一炉身高度；H帽一炉帽高度；H总一转炉总高度；H内一转炉有效高度；D熔一熔池直径；D壳一炉壳直径；d口一炉口直径；d出一出钢口直径；θ一炉帽倾角。
图10-4中熔池直径口系指转炉熔池在平静状态时，金属液面的直径；熔池深度H为熔池平静状态时，金属液面至炉底的深度。
转炉容积除满足装入量要求外，还应使熔池具有较大的反应空间，以加速反应的进行。
从熔池面到炉口，还需保持足够的高度，以防止和减少由于高压氧气射流冲击熔池表面造成的金属喷溅。
因此，要求转炉应有合适的炉容比，所谓炉容比，系指转炉工作容积（指新炉炉膛容积）V与转炉公称容量“T”之比（V ／T）。
即转炉每吨公称容量占有的有效容积的大小（m3／t）。
转炉公称容量，一般以炉子平均出钢量表示。
也可用平均金属装入量表示。
炉容比是转炉炉型设计的重要参数。
炉容比过小，会使喷溅及对炉衬的冲刷加剧，并使提高供氧强度受到限制，不利于提高生产率；而炉容比过大，则使设备和厂房投资增加。
为使转炉结构轻便、耐用，运转平稳，并使所需倾动力矩较小，要求转炉应有合适的高宽比。
高宽比系指转炉总高H总，与炉壳直径口壳之比（H总／D壳），是决定炉子形状的另一个重要参数。
在转炉大型化的过程中，高宽比趋于减小，即炉型趋于矮胖。
这种炉型有利于减少倾动力矩和厂房高度。
但高宽比过小易造成喷溅。
表10-1、10-2分别为我国设计部门推荐的转炉炉容比和高宽比值。
①适用条件为：用90～95%的铁水；废钢、矿石冷却；供氧强度为3～3．5m/t·min。
10．1．3 供氧设备供氧设备包括供氧系统和氧枪（1）供氧系统。
氧气由制氧车间经管道送入中间储气罐，然后经减压阀、调节阀、快速切断阀送到氧枪。
如图10-5所示（见教材P.163）。
制氧机生产的氧气，经加压后送至中间储气罐，其压力一般为25～30×105Pa 左右，经减压阀可调节到需要的压力（6×105～15×105Pa ）。
减压阀的作用是使调节阀进口得到较低和较稳定的氧气压力，以利于调节阀的工作。
吹炼时所需的工作氧压是通过调节阀得到的。
快速切断阀的开闭与氧枪联锁，当氧枪进入炉口一定距离时（即到达开氧点时），切断阀自动打开；反之，则自动切断。
（2）氧枪。
氧枪又名喷枪或吹氧管，担负着向熔池吹氧的任务。
因其在高温条件下工作，故氧枪是采用循环水冷却的套管结构，由喷头、枪身及尾部结构所组成，如图10-6所示（见教材P.164）。
1）喷头： 通常采用导热性良好的紫铜经锻造和切削加工制成，也有用压力浇铸成型的。
喷头与枪身外层管焊接，与中心管用螺纹或焊接方式联接；喷头内通高压水强制冷却。
为使喷头在远离熔池面工作也能获得应有的搅拌作用，以提高枪龄及炉龄，所用喷头均为超音速喷头。
喷头的类型很多。
按结构形状，可分为拉瓦尔型、直筒型、螺旋型等；按喷孔数目，可分为单孔、三孔和多孔喷头，如图10-7所示(见教材P.165)；按吹入的物质又可分为氧气喷头、氧一燃气喷头和喷粉料的喷头。
拉瓦尔型喷头能有效地把氧气的压力能转变为动能，获得较稳定的超音速射流，在相同穿透深度下，其枪位较高，大大改善了氧枪的工作条件，因此得到广泛应用。
直筒型喷头在高压下获得的超音速流股是不稳定的，而且超音速段较短，主要用于喷石灰粉法。
螺旋型喷头能加强熔池面的搅拌，但结构复杂，寿命短，故应用不普遍。
氧一燃气喷头则主要用于帮助熔化废钢，以提高转炉废钢用量。
拉瓦尔喷头是收缩-扩张型喷头，如图10-8所示（见教材P.165）。
其截面最小处为喉口，其直径称为临界直径或喉口直径。
拉瓦尔喷头的工作原理是：高压低速的气流经收缩段时，气流的压力能转化为动能，使气流获得加速度，当气流到达喉口截面时，气流速度达到音速。
在扩张段内，气流的压力能除部分消耗在气体的膨胀上外，其余部分继续转化为动 能，使气流速度继续增加。
在喷头出口处，当气流压力降到与外界压力相等时，即获得了远大于音速的气流速度。
喷头出口处的气流速度（v ）与相同条件下的音速（c ）之比，称为马赫数M ，即cv M 。
它是喷头设计的重要参数，目前国内外喷头出口马赫数大多在1．8～2．2之间。
氧气转炉发展初期，采用的是单孔喷头。
随着炉容量的大型化和供氧强度的不断提高，单孔喷头由于其流股与熔他的接触面积小，存在易引起严重喷溅等缺点，而不能适应生产要求。