顶底复吹转炉培训
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从碳氧反应的方程式可知，碳氧反应的气 体产物体积比反应前有所增加，因此，反 应的环境压力及CO的分压力影响反应的进 行，降低气氛中CO分压力可以促进碳氧反 应进行。
C + O2 ↑ = 2CO↑
29
（三）底吹枪的分布
30
（四）底吹主画面
31
（五）参数设置画面
32
三、主要经验及现存问题
1、底吹转炉炉体维护认识不足 炉体最薄弱的环节在于两处：
12
4）采用氩气搅拌 Ar气是最为理想的搅拌气体，既可保证 搅拌效果，又没有增加钢中有害气体的 危险，但其价格昂贵。
13
4、顶底复合吹炼的冶金特点
图1顶吹与复合吹炼过程中主要元素浓度变化
14
图2熔池中碳的不均匀值比较
15
图3溶解氧与碳含量的关系
16
图4吹炼终点[C]和[O]之间的关系
17
顶底复吹转炉培训
2020/8/17
内容介绍
顶底复吹转炉概述 顶底复吹转炉的冶金特点 顶底复吹转炉的种类
2
? 为什么出现顶底复吹转炉
？ 顶底复吹转炉有何先进
？ 顶底复吹转炉在运行中出现的问题
3
一 、顶底复吹转炉概述
1、氧气顶吹转炉
渣 铁水
4
氧枪
氧气顶吹转炉炼钢工艺的特点： 是从熔池上方供氧，氧气通过氧枪所形成的超音速氧 射流与熔池相互作用，形成了氧气-熔渣-金属的乳浊 液；化学反应均在乳浊液中进行，因而冶炼速度非常 快。
缺点： 高温反应区集中于熔池的表面，造成了炉渣的氧化 铁含量高，熔池内成分与温度梯度较大，很不均匀； 从而诱发了间断性喷溅。同时烟尘量大，铁损也较多 。
5
2、氧气底吹转炉
转炉
？
底吹枪
O2
6
底吹转炉特点： 从转炉底部供氧，氧气流从熔池穿过，氧的
利用率高，对熔池搅拌强度至少是顶吹转炉 的10倍左右，因此消除了熔池温度和成分的 不均匀性，吹炼平稳，也避免了由此而引发 的喷溅，能够吹炼超低碳钢种。
4.通常使用底吹供气强0.03m3/min.t。
27
钢种
小流量 中流量 大流量
高碳 中碳 低碳
0.005—0.02 0.02—0.08 0.02—0.08
为什么高碳钢用低一些的供气强度，
低碳钢用较高供气强度？
28
底部吹入惰性气体，熔池中气泡的COBiblioteka Baidu压 降低，有利于含碳量较低时脱碳反应的进 行，在冶炼低碳或超低碳钢时，不致使钢 水过氧化。
24
25
26
（二) 底吹供气模式
1.底部供气采用N2、Ar2切换方式，根据 吹炼期的不同循环供气；底部供气总管 压力应≥1.2MPa。
2. 供气强度调节范围从0.005m3／min.t 到0.10m3／min.t。
3.冶炼的绝大多数钢种，供气强度最大 值在0.07～ 0.10m3／min.t。
。
10
2）采用CO2气体搅拌
采用CO2气体搅拌：由于CO2与熔池中的 碳发生反应（ CO2 +C），所以也是一种 搅拌力比较强的气体。另外CO2不会恶化 钢质，具有一定冷却作用，因此是应用 较普遍的气体。但是CO2气体具有一定氧 化性以及发生反应时将造成压力波动， 对炉底耐火材料具有一定程度的影响， 特别是会相对引起熔池CO分压的增加， 不利于超低碳钢的冶炼。
11
3) 采用氮气搅拌 N2作为搅拌气体，无需遮盖保护，供气元
件结构简单，对炉底耐火材料的蚀损小， 在非氧化性气体中价格最便宜，因此被广 泛采用，但它会增加钢中〔N〕。当采用 全程吹N2时，即便使用较小供N2强度，钢 中含〔 N 〕量也要增加30—50ppm。如果 吹炼终了到出钢期间继续吹N2 则还将 增〔N〕5---10ppm。
图5渣中铁含量与终点碳的关系
18
图6 终点[c]和吹炼终点[Mn]的关系
19
残锰的变化大
后期温度
终碳 过程返干
0.14%
铁水锰 2007.2 取样分析 铁水锰0.20% 残锰 ？
铁水锰0.32% 残锰 ？
20
图7 渣中TFe含量与磷分配比的关系
21
关于P的控制 炉前平均小于 0.2%
底部供气加强了熔池搅拌，特别是 在吹炼末期，是钢-渣反应进一步接 近平衡。对于脱磷反应，在同样的 炉渣碱度和FeO下，复吹时的脱磷反 应更接近平衡，因而脱磷效果更好 。
36
目前措施
① 炉底高度不允许下到7.7以下，尽量 控制在7.65以上。 ② 将溅渣时的底吹流量提高，提高供 气压力，在顶吹与底吹氮气的相互作用 力下使溅渣层尽量在熔池部位停留，更 多的保护耳轴以下部位。溅渣枪位和底 吹流量都需要摸索调整，需要一个最佳 值。
缺点： 底吹转炉成渣困难，但可以通过底部供气喷
嘴向熔池喷入石灰粉，从而改善了脱P、S的 条件。由于从转炉底部供入氧气，喷嘴需要 冷却，一般是用碳氢化合物为冷却介质，所 以冶炼终点钢中氢含量较高。
7
氧气顶吹转炉 氧气底吹转炉 氧气侧吹转炉
顶底复吹转炉
8
3、顶底复合吹炼的种类
迄今为止用来作为搅拌钢水的气体: 氧气
空气 二氧化碳 氮气 氩气等
9
1）采用氧气搅拌
采用氧气搅拌：不论是用纯氧、氮与氧的混合
物或者空气，都需要用燃料（天然气、丙烷 或油）来进行遮盖保护以防止与耐火材 料接触和起冷却作用。由于燃料分解和氧与
熔池中的碳发生反应生成两倍于吹入氧气体积 的一氧化碳，从而产生比较大的搅拌力。但是 这种搅拌力将随熔池中含碳量的减少而明显减 少。而且由于必须用燃料进行遮盖保护，故炉 底供气系统结构比较复杂，喷嘴及炉底寿命低
22
顶底复吹转炉特点：
1、成分、温度更均匀。 2、由于搅拌力增强，改善了渣-金属间的 平衡条件，减少钢 水的过氧化现象。 3、提高钢水中的残锰量。 4、更有效的降低钢水中的含磷量。 5、减少了喷溅。
23
二、 新区顶底复吹转炉情况介绍
（一）概况
新区有三座120吨顶底复吹转炉，分别 于2004年7月、8月，2005年元月投产 ，现炉龄分别为20384炉、20100炉、 17325炉。 底吹采用全程吹氮气，现运行良好。
一是渣面大面， 二是熔池带。
33
（1）渣面大面的维护主要是依靠倒料 。
34
（2）熔池带。在新区三座转炉中都普遍 存在着熔池暗带的现象，从个人角度的 长时间 观察及分析，我认为两个方面形 成了此暗带。
A 炉底深。 B 底吹枪漏气。
35
C 在炉底较深时，钢水也可能 会从熔池底部底吹漏气的地
方渗钢，造成事故!
C + O2 ↑ = 2CO↑
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（三）底吹枪的分布
30
（四）底吹主画面
31
（五）参数设置画面
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三、主要经验及现存问题
1、底吹转炉炉体维护认识不足 炉体最薄弱的环节在于两处：
12
4）采用氩气搅拌 Ar气是最为理想的搅拌气体，既可保证 搅拌效果，又没有增加钢中有害气体的 危险，但其价格昂贵。
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4、顶底复合吹炼的冶金特点
图1顶吹与复合吹炼过程中主要元素浓度变化
14
图2熔池中碳的不均匀值比较
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图3溶解氧与碳含量的关系
16
图4吹炼终点[C]和[O]之间的关系
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顶底复吹转炉培训
2020/8/17
内容介绍
顶底复吹转炉概述 顶底复吹转炉的冶金特点 顶底复吹转炉的种类
2
? 为什么出现顶底复吹转炉
？ 顶底复吹转炉有何先进
？ 顶底复吹转炉在运行中出现的问题
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一 、顶底复吹转炉概述
1、氧气顶吹转炉
渣 铁水
4
氧枪
氧气顶吹转炉炼钢工艺的特点： 是从熔池上方供氧，氧气通过氧枪所形成的超音速氧 射流与熔池相互作用，形成了氧气-熔渣-金属的乳浊 液；化学反应均在乳浊液中进行，因而冶炼速度非常 快。
缺点： 高温反应区集中于熔池的表面，造成了炉渣的氧化 铁含量高，熔池内成分与温度梯度较大，很不均匀； 从而诱发了间断性喷溅。同时烟尘量大，铁损也较多 。
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2、氧气底吹转炉
转炉
？
底吹枪
O2
6
底吹转炉特点： 从转炉底部供氧，氧气流从熔池穿过，氧的
利用率高，对熔池搅拌强度至少是顶吹转炉 的10倍左右，因此消除了熔池温度和成分的 不均匀性，吹炼平稳，也避免了由此而引发 的喷溅，能够吹炼超低碳钢种。
4.通常使用底吹供气强0.03m3/min.t。
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钢种
小流量 中流量 大流量
高碳 中碳 低碳
0.005—0.02 0.02—0.08 0.02—0.08
为什么高碳钢用低一些的供气强度，
低碳钢用较高供气强度？
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底部吹入惰性气体，熔池中气泡的COBiblioteka Baidu压 降低，有利于含碳量较低时脱碳反应的进 行，在冶炼低碳或超低碳钢时，不致使钢 水过氧化。
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25
26
（二) 底吹供气模式
1.底部供气采用N2、Ar2切换方式，根据 吹炼期的不同循环供气；底部供气总管 压力应≥1.2MPa。
2. 供气强度调节范围从0.005m3／min.t 到0.10m3／min.t。
3.冶炼的绝大多数钢种，供气强度最大 值在0.07～ 0.10m3／min.t。
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10
2）采用CO2气体搅拌
采用CO2气体搅拌：由于CO2与熔池中的 碳发生反应（ CO2 +C），所以也是一种 搅拌力比较强的气体。另外CO2不会恶化 钢质，具有一定冷却作用，因此是应用 较普遍的气体。但是CO2气体具有一定氧 化性以及发生反应时将造成压力波动， 对炉底耐火材料具有一定程度的影响， 特别是会相对引起熔池CO分压的增加， 不利于超低碳钢的冶炼。
11
3) 采用氮气搅拌 N2作为搅拌气体，无需遮盖保护，供气元
件结构简单，对炉底耐火材料的蚀损小， 在非氧化性气体中价格最便宜，因此被广 泛采用，但它会增加钢中〔N〕。当采用 全程吹N2时，即便使用较小供N2强度，钢 中含〔 N 〕量也要增加30—50ppm。如果 吹炼终了到出钢期间继续吹N2 则还将 增〔N〕5---10ppm。
图5渣中铁含量与终点碳的关系
18
图6 终点[c]和吹炼终点[Mn]的关系
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残锰的变化大
后期温度
终碳 过程返干
0.14%
铁水锰 2007.2 取样分析 铁水锰0.20% 残锰 ？
铁水锰0.32% 残锰 ？
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图7 渣中TFe含量与磷分配比的关系
21
关于P的控制 炉前平均小于 0.2%
底部供气加强了熔池搅拌，特别是 在吹炼末期，是钢-渣反应进一步接 近平衡。对于脱磷反应，在同样的 炉渣碱度和FeO下，复吹时的脱磷反 应更接近平衡，因而脱磷效果更好 。
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目前措施
① 炉底高度不允许下到7.7以下，尽量 控制在7.65以上。 ② 将溅渣时的底吹流量提高，提高供 气压力，在顶吹与底吹氮气的相互作用 力下使溅渣层尽量在熔池部位停留，更 多的保护耳轴以下部位。溅渣枪位和底 吹流量都需要摸索调整，需要一个最佳 值。
缺点： 底吹转炉成渣困难，但可以通过底部供气喷
嘴向熔池喷入石灰粉，从而改善了脱P、S的 条件。由于从转炉底部供入氧气，喷嘴需要 冷却，一般是用碳氢化合物为冷却介质，所 以冶炼终点钢中氢含量较高。
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氧气顶吹转炉 氧气底吹转炉 氧气侧吹转炉
顶底复吹转炉
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3、顶底复合吹炼的种类
迄今为止用来作为搅拌钢水的气体: 氧气
空气 二氧化碳 氮气 氩气等
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1）采用氧气搅拌
采用氧气搅拌：不论是用纯氧、氮与氧的混合
物或者空气，都需要用燃料（天然气、丙烷 或油）来进行遮盖保护以防止与耐火材 料接触和起冷却作用。由于燃料分解和氧与
熔池中的碳发生反应生成两倍于吹入氧气体积 的一氧化碳，从而产生比较大的搅拌力。但是 这种搅拌力将随熔池中含碳量的减少而明显减 少。而且由于必须用燃料进行遮盖保护，故炉 底供气系统结构比较复杂，喷嘴及炉底寿命低
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顶底复吹转炉特点：
1、成分、温度更均匀。 2、由于搅拌力增强，改善了渣-金属间的 平衡条件，减少钢 水的过氧化现象。 3、提高钢水中的残锰量。 4、更有效的降低钢水中的含磷量。 5、减少了喷溅。
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二、 新区顶底复吹转炉情况介绍
（一）概况
新区有三座120吨顶底复吹转炉，分别 于2004年7月、8月，2005年元月投产 ，现炉龄分别为20384炉、20100炉、 17325炉。 底吹采用全程吹氮气，现运行良好。
一是渣面大面， 二是熔池带。
33
（1）渣面大面的维护主要是依靠倒料 。
34
（2）熔池带。在新区三座转炉中都普遍 存在着熔池暗带的现象，从个人角度的 长时间 观察及分析，我认为两个方面形 成了此暗带。
A 炉底深。 B 底吹枪漏气。
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C 在炉底较深时，钢水也可能 会从熔池底部底吹漏气的地
方渗钢，造成事故!