转炉设计

转炉倾动自动化设计书

一、绪论

什么是冶金：

冶金就是从矿石中提取金属或金属化合物，用各种加工方法将金属制成具有一定性能的金属材料的过程和工艺。冶金的技术主要包括火法冶金、湿法冶金以及电冶金，同时冶金在我国具有悠久的发展历史，从石器时代到随后的青铜器时代，再到近代钢铁冶炼的大规模发展。

冶金的起源是从古代陶术中发展而来。首先是冶铜，铜的熔点相对较低，随着陶术的发展，陶术需要的温度越来越高，达到铜的熔点温度，而在陶术制作过程中，在一些有铜矿的地方制作陶术，铜自然成了附生物质而被发现。古人也慢慢掌握铜的冶炼方法。

冶金分为火法冶金、湿法冶金和电冶金三大类：

火法冶金；

火法冶金是在高温条件下进行的冶

金过程。矿石或精矿中的部分或全部

矿物在高温下经过一系列物理化学

变化，生成另一种形态的化合物或单

质，分别富集在气体、液体或固体产

物中，达到所要捉取的金属与脉石及

其它杂质分离的目的。实现火法冶金

过程所需热能，通常是依靠燃料燃烧

来供给，也有依靠过程中的化学反应

来供给的，比如，硫化矿的氧化焙烧

和熔炼就无需由燃料供热；金属热还

原过程也是自热进行的。

火法冶金包括：干燥、焙解、焙烧、熔炼，精炼，蒸馏等过程。

湿法冶金；

湿法冶金是在溶液中进行的冶金过程。湿法冶金温度不高，一般低于100℃，

现代湿法冶金中的高温高压过程，温度也不过200℃左右，极个别情况温度可达300℃。湿法冶金包括：浸出、净化、制备金属等过程。

1、浸出用适当的溶剂处理矿石或精矿，使要提取的金属成某种离子（阳离子或络阴离子）形态进入溶液，而脉石及其它杂质则不溶解，这样的过程叫浸出。浸出后经沉清和过滤，得到含金属（离子）的浸出液和由脉石矿物绢成的不溶残渣（浸出渣）。对某些难浸出的矿石或精矿，在浸出前常常需要进行预备处理，使被提取的金属转变为易于浸出的某种化合物或盐类。例如，转变为可溶性的硫酸盐而进行的硫酸化焙烧等，

都是常用的预备处理方法。

1、净化在浸出过程中，常常有部分金属或非金属杂质与被提取金属一道进入溶液，从溶液中除去这些杂质的过程叫做净化。

2、制备金属用置换、还原、电积等方法从净化液中将金属提取出来的过程。

电冶金；

电冶金是利用电能提取金属的方法。根据利用电能效应的不同，电冶金又分为电热冶金和电化冶金。

1、电热冶金是利用电能转变为热能进行冶炼的方法。在电热冶金的过程中，按其物理化学变化的实质来说，与火法冶金过程差别不大，两者的主要区别只饲冶炼时热能来源不同。

2、电化冶金（电解和电积）是利用电化学反应，使金属从含金属盐类的溶液或熔体中析出。前者称为溶液电解，如锕的电解精炼和锌的电积，可列入湿法冶金一类；后者称为熔盐电解，不仅利用电能的化学效应，而且也利用电能转变为热能，借以加热金属盐类使之成为熔体，故也可列入火法冶金一类。从矿石或精矿中提取金属的生产工艺流程，常常是既有火法过程，又有湿法过程，即使是以火法为主的工艺流程，比如，硫化锅精矿的火法冶炼，最后还须要有湿法的电解精炼过程；而在湿法炼锌中，硫化锌精矿还需要用高温氧化焙烧对原料进行炼前处理。

而相对于冶金所产生的工业体系称为冶金工业，冶金工业是指对金属矿物的勘探、开采、精选、冶炼、以及轧制成材的工业部门，包括黑色冶金

工业和有色冶金工业两大类，是重要的原材料工业部门，为国民经济各部门提供金属材料，也是经济发展的物质基础。而本设计中提到的转炉倾动就是现代冶金工业中冶炼步骤里的重要一环，因此转炉倾动自动化系统的实现对于冶金工业具有非常重要的意义。

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，制氧技术得到了迅速发展。1952年在林茨（Linz）城，1953年在多纳维茨（Donawltz）城先后建成了30t氧气顶吹转炉车间并投入生产，称为LD法。

一．转炉炼钢的基本流程流程

一、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

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。

二、炼钢用原材料

原材料是炼钢的基础，原材料的质量对炼钢工艺和钢的质量有直接影响。倘若原材料质量不合技术要求，势必导致消耗增加，产品质量变差，有时还会出现废品，造成产品成本的增加。国内外实践证明，采用精料以及原料标准化，是实现冶炼过程自动化的先决条件，也是改善各项技术经济指标和提高经济效益的基础。

炼钢用原材料一般分为主原料、辅原料和各种铁合金。

1.金属料

1)铁水：占金属料的（70~100%）

主要要求

成分：[Si]、[Mn]、[P]、[S]

温度：铁水温度的高低是带入转炉物理热多少的标志，铁水物理热约占转炉热收入的50％。因此，铁水的温度不能过低，否则热量不足，影响熔池的温升速度和元素氧化过程，也影响化渣和去除杂质，还容易导致喷溅。入炉铁水温度应大于1250℃，以利于转炉的热行，成渣迅速，减少喷溅。小型转炉和化学热量不富裕的铁水，保证铁水的高温入炉极为重要;转炉炼钢时入炉铁水的温度还要相对稳定，如果相邻几炉的铁水入炉温度有大幅的变化，就需要在炉与炉之间对废钢比作较大的调整，这对生产管理和冶炼操作都会带来不利影响。

2)废钢：废钢是电弧炉炼钢的基本原料，用量约70~90%；对氧气顶吹转炉炼钢，既是主原料之一，也是冷却效果稳定的冷却剂。通常占装入量的30％以下，适当地增加废钢比，可以降低转炉钢消耗和成本。

3）铁合金：吹炼终点脱除钢中多余的氧，并调整成分达到钢种规格，需加入铁合金以脱氧合金化。

炼钢常用的合金有Fe-Mn、Fe-Si、Mn-Si合金、Ca-Si合金、铝、Fe-Al、复合脱氧剂等。其化学成分及质量均应符合国家标准规定。

2.辅助材料

1）造渣剂

石灰（CaO）：

对石灰质量的要求：

(1)有效CaO含量高;(2) 硫含量低; (3) 残余CO2少;(4) 活性度高

萤石（CaF2）：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