第十一章 转炉系统用耐火材料

第十一章

转炉系统用耐火材料

目录

一、转炉的工作原理

二、转炉的结构组成图

三、转炉冶炼工艺

四、转炉使用耐材理化指标及生产工艺

五、转炉的砌筑、损毁与维护

六、转炉的应用与发展

一、转炉工作原理

转炉炼钢法是将主要原料铁水、废钢等装入炉内，加上生石灰、石灰石、萤石以及氧化铁皮等辅助

原料，从炉口用氧枪吹入高压、高纯度（含O2为99.5％以上）氧气进行冶炼。

转炉炼钢法使用的氧化剂为氧气（另外还有：铁矿石、氧化铁皮），把氧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℃），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。

1.1、冶炼过程

开始转炉处于水平状态，向炉内注入1300℃的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入氧气并转动转炉使其直立起来。这时液态生铁表面表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化（FeO，SiO2，MnO）生成炉渣，利用熔化的钢铁和熔渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液里只剩下少量的硅与锰时，碳（C）开始氧化，生成CO（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的CO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

(Fe3(PO4)2)，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。当磷与硫逐渐减少，火焰减小，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢包内，再加脱氧剂进行脱氧。

二、转炉结构图

2、转炉用原料

•金属料：铁水、废钢、合金钢

•非金属料:造渣剂（石灰石、萤石、铁矿石）；冷却剂（废钢、铁矿石、氧化铁、烧结矿、球团矿）；增碳剂和燃料（焦炭、石墨籽、煤块）

•氧化剂：氧气、氧化铁皮、铁矿石

萤石又可作为促进熔解的助溶剂，石灰石又可以作为冷却剂

3、转炉的分类

•氧气顶吹转炉：氧气从炉顶吹入，也叫LD炉、BOF炉、BOP炉。

•底吹转炉：氧气从炉底吹入，也叫OBM 、Q-BOP。

•顶底复吹转炉：氧气从炉顶吹入的同时从炉底吹入惰性气体，比如氩气、氮气等。也叫LD-Q-BOP。

•侧吹转炉

（1）氧气顶吹转炉

LD/ BOF/ BOP

（2）底吹转炉

OBM/ Q-BOP

（3）顶底复合吹转炉

LD-Q-BOP

（4）侧吹转炉

三、转炉冶炼工艺

1、装料

2、供氧

3、造渣

4、温度及终点控制

5、脱氧及合金化

1、装料制度

1、对使用废钢的转炉，一般先装入废钢再兑入铁水。先加入洁净的轻废钢再加入中型和重型废钢。为

保护炉衬不被废钢撞伤，过重的废钢可以等铁水

兑入后再加入。为防止炉衬受急冷急热在加入废

钢后应立即兑入铁水，

2、装入量是指炼一炉钢是铁水和废钢的加入量，铁水和废钢的比例是根据热平衡计算决定的，通常

铁水比例为70-90%，它取决于铁水温度与成分、

炉容比、钢种。

2、供氧制度

供氧主要是保证杂质去除速度、熔池升温速度、造渣制度、控制喷溅去除钢水中气体与夹杂物的操作。

供氧设备—氧枪

1、喷头

拉瓦耳型（P出/P进

<0.528时形成超音速射

流）、直筒型、螺旋

型

2、枪身

3、尾部结构

3、造渣制度

1、前期（早期铁水中Si，Mn，Fe的氧化产物）

2、中期（中期炉温升高，石灰进一步融化，脱碳反应使渣中FeO含量降低容易出现“返干”现象）

3、末期（后期脱碳速率下降FeO含量增加乳化和泡沫现象减弱）

四、转炉使用耐材理化指标及生

产工艺

•转炉使用的耐火材料有：

1、永久层：高纯镁砖；

2、工作层：镁碳砖；

3、挡渣球、挡渣杆、挡渣锥；

4、整体出钢口；

5、转炉用透气砖；

6、镁质喷补料；

（1）

•镁碳砖采用高纯、高致密或大结晶镁砂和高纯石墨为主要原料，添加适量的抗氧化剂，以酚醛树脂为结合剂，经高压成型工艺生产。

•均质挡渣球外形为带沟槽球形结构。产品选用优质高铝为主要原料，低水泥+微粉为结合剂，添

加铁屑预混合从而达到挡渣球所需要的体积密度，再将安装好的模具置于振动台上，从预先留出的加料口灌入混合好的浇注料，边振动边加料直至振动密实。

•转炉出钢口采用高纯电熔镁砂或大结晶镁砂，配以高纯石墨，添加独特的抗氧化剂，以酚醛树脂为结合剂，通过等静压（整体出钢口）或机压（分体出钢口）成型。具有良好的抗氧化性、强度高、抗侵蚀性好、易更换、寿命高等特点。

整体出钢口

整体出钢口生产工艺

配料→预混→造粒→流动→均混→过筛→困料→干燥→成型→加工→检查→包装

加料顺序为先加镁砂骨料，再加树脂，均匀混

合后，加石墨，最后加入细粉。

对挡渣球的要求

1、挡渣球的密度要介于钢液与熔渣之间，一般在4.2-5.0kg/cm3之间，浸入钢液的深度为球的1/3左右，保证钢水流尽而又能挡住炉渣。

2、投球的位置:出钢口的正上方。

3、投球的时间:在出钢1/2-3/4时将球翻入熔池（大概出钢结束前1min左右），这时出钢口内侧应形成一定的喇叭状，才便于在出钢口上方形成旋涡，而把球吸引到位。过早，会使挡渣球在炉内等待时间过长而损坏，或表面变形而影响挡渣效果。过晚，挡渣球来不及到达挡渣位置钢液就流完了。