毕业论文设计范文模板参考资料—氧气顶吹转炉炼钢工艺—终点控制和出钢及事故和处理

1、目录摘 要4abstract5引 言61 氧气转炉炼钢工艺流程简介71.1 氧气顶吹转炉炼钢工艺流程71.2 氧气顶吹转炉炼钢的操作组成71.3 氧气顶吹转炉炼钢的注意事项82 终点控制和出钢92.1 终点92.2 终点的条件92.3 终点控制方法92.3.1一次拉碳92.4 终点的判断92.4.1碳含量的判断92.4.2温度的判断102.5 挡渣出钢102.5.1目的：102.5.2方法：103 脱氧及合金化制度113.1 脱氧113.1.1脱氧方法113.1.2合金的加入原则113.2 合金化123.2.1合金的加入量计算123.2.2合金元素收得率及其影响因素124 吹损与喷溅134.1

2、 吹损134.2 喷溅控制与预防134.2.1喷溅产生的原因144.2.2预防喷溅产生的措施155 操作事故及处理165.1 温度不合格165.1.1岀钢温度高165.1.2低温钢165.1.3易出现低温的情况165.2 成分不合格165.2.1碳，锰含量不合格165.2.2硫含量出格175.2.3磷含量出格175.2.4回炉钢冶炼175.3 氧枪粘钢及漏水185.3.1氧枪粘钢185.3.2氧枪漏水185.4穿炉185.4.1穿炉的原因185.4.2穿炉的处理185.4.3预防穿炉的措施195.5冻钢19结 论19参考文献21摘 要本文较详细的介绍了氧气顶吹转炉炼钢工艺中的的终点控制和出钢，

3、其中有控制终点的条件、方法及如何判断和采用挡渣出钢的方法，又简单的介绍了脱氧的几种方法及合金的加入原则和计算，以及影响合金收得率的因素又结合实习单位实际生产和这几个月的实习单位培训所学写了有关喷溅产生的原因和控制及预防和产生喷溅后应采取的措施，吹损的几种形式和几种常见的事故（温度、成分的不合格及氧枪的沾钢、漏水）产生的原因及处理，以及漏钢和冻钢的处理方法等。关键词:转炉；合金；脱氧；氧枪；喷溅abstractthis paper describes a more detailed top-blown oxygen converter steelmaking process control an

4、d the end of the steel, including control of the end of the conditions, methods and how to determine and use of a steel slag block method, but also a brief account of several of the deoxy methods and principles and the addition of alloy, the alloy as well as yield factors combined with the actual pr

5、oduction and training units in the last few months of internship training by units of the splash write the causes and control and prevention and have a spray after splashing the measures to be taken, the number of wind damage and several common forms of accident (temperature, composition and oxygen

6、lance failure of james steel, water leakage) the causes and treatment, as well as steel and cold steel leak handling methods.keywords: converter; alloy; deaeration; oxygen gun; splattering引 言从1855年英国冶金学家亨利贝赛麦发明酸性底吹空气转炉炼钢方法至今，现代炼钢生产在不断探索中发展了近一个半世纪。设备的不断更新和工艺的不断改进，使钢的产量大幅提高，质量日益改善。目前主要的炼钢方法有氧气转炉炼钢法和电弧

7、炉炼钢法以及炉外精炼技术。氧气转炉包括氧气顶吹转炉、氧气底吹转炉、氧气侧吹转炉及顶底复吹转炉等。氧气顶吹转炉最早是由奥地利钢铁联合公司于1952年和1953年分别在linz和donawitz两地建成并投入生产，故常间称为ld。氧气顶吹转炉炼钢的主要材料是铁水，同时可配10%30%的废钢；生产中不需要外来热源，依靠吹入的氧气和铁水中的碳、硅、锰、磷等元素反应放出的热量使熔池获得所需的冶炼温度。其突出的优点是生产周期短、产量高；不足之处是生产的钢种有限，主要冶炼低碳钢和部分合金钢。此外，20世纪70年代初诞生的顶底复吹转炉，近年来已有长足的发展，其中顶吹氧气底吹惰性气体搅拌已成为目前的主要炼钢方法

8、。终点控制是氧气顶吹转炉炼钢吹炼后期的重要操作，主要控制出钢温度及终点碳含量，如控制不当会影响后期工序的进行，影响产品质量及生产效益。出钢使炼钢过程中的最后一个环节。依照操作规程，合理地组织出钢对保证钢的质量、延长炉衬的使用寿命、提高炉子的生产率等都具有重要意义。在氧气顶吹转炉炼钢工艺中，不可避免的会碰到各种事故，如：喷溅、吹损、温度、成分的不合格及氧枪的沾钢、漏水等。本文结合实际论述了有关喷溅产生的原因和控制及预防和产生喷溅后应采取的措施，吹损的几种形式和几种常见的事故（温度、成分的不合格及氧枪的沾钢、漏水）产生的原因及处理，以及漏钢和冻钢的处理方法等。1 氧气转炉炼钢工艺流程简介这种炼钢法

9、使用的氧化剂是氧气。把空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摄氏度），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 氧气顶吹转炉炼钢工艺流程转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化 (feo,sio2 , mno,) 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反

10、应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭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。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，火焰退落，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，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。1.2 氧气顶吹转炉炼钢的操作组成随着制氧技术的发展，现在已普遍使用氧气顶吹转炉 （也有侧吹转炉）。这种转炉吹如的是高压工业纯氧，反应更为剧烈，能进一步提高生产效率和

11、钢的质量。转炉一炉钢的基本冶炼过程。顶吹转炉冶炼一炉钢的操作过程主要由以下六步组成：1）上炉出钢、倒渣，检查炉衬和倾动设备等并进行必要的修补和修理2）倾炉，加废钢、兑铁水，摇正炉体（至垂直位置）；3）降枪开吹，同时加入第一批渣料（起初炉内噪声较大，从炉口冒出赤色烟雾，随后喷出暗红的火焰；35min后硅锰氧接近结束，碳氧反应逐渐激烈，炉口的火焰变大，亮度随之提高；同时渣料熔化，噪声减弱）；4）35min后加入第二批渣料继续吹炼（随吹炼进行钢中碳逐渐降低，约12min后火焰微弱，停吹）；5）倒炉，测温、取样，并确定补吹时间或出钢；6）出钢，同时（将计算好的合金加入钢包中）进行脱氧合金化。1.3 氧

12、气顶吹转炉炼钢的注意事项上炉钢出完钢后，倒净炉渣，堵出钢口，兑铁水和加废钢，降枪供氧，开始吹炼。在送氧开吹的同时，加入第一批渣料，加入量相当于全炉总渣量的三分之二，开吹3-5分钟后，第一批渣料化好，再加入第二批渣料。如果炉内化渣不好，则许加入第三批萤石渣料。吹炼过程中的供氧强度：小型转炉为2.5-4.5m3/(tmin)；120t以上的转炉一般为2.8-3.6m3/(tmin)。开吹时氧枪枪位采用高枪位，目前是为了早化渣，多去磷，保护炉衬；在吹炼过程中适当降低枪位的保证炉渣不“返干”，不喷溅，快速脱碳与脱硫，熔池均匀升温为原则；在吹炼末期要降枪，主要目的是熔池钢水成分和温度均匀，加强熔池搅拌，

13、稳定火焰，便于判断终点，同时使降低渣中fe含量，减少铁损，达到溅渣的要求。当吹炼到所炼钢种要求的终点碳范围时，即停吹，倒炉取样，测定钢水温度，取样快速分析c、s、p的含量，当温度和成分符合要求时，就出钢。当钢水流出总量的四分之一时，向钢包中的脱氧合金化剂，进行脱氧，合金化，由此一炉钢冶炼完毕。2 终点控制和出钢终点控制：指终点温度和成分的控制2.1 终点熔池中金属的成分和温度达到所炼钢种要求时，称为终点2.2 终点的条件吹炼到达终点的具体条件是：1） 含碳量进入所炼钢种的控制范围2） 硫、磷含量低于规格下线3） 温度达到出钢要求2.3 终点控制方法2.3.1一次拉碳转炉吹炼中将钢液含碳量脱至出

14、钢要求时停止吹氧的控制方式称为一次拉碳法.准确拉碳，减少后吹，提高终点命中率是终点控制的基本要求.1）主要优点：（1） 终渣的（feo）含量低，钢水收得率高，对炉衬侵蚀量小（2）钢水中有害气体少，不加增碳剂，钢水洁净（3） 余锰高，合金消耗少（4） 氧耗量小，节约增碳剂2）缺点：终渣（feo）低，去p困难，中、高碳范围拉碳终点的命中率低，通常须等成分确定是否补吹2.4 终点的判断2.4.1碳含量的判断常用的判断仪器是热电偶结晶定碳仪，其特点是简单，准确，但速度慢.有前途的是红外，光谱等快速分析仪.生产中多凭经验对钢液含碳进行判断，常用的方法有看火花，看火焰，看供氧时间和耗氧量1）看火花：吹炼中

15、会从炉口溅出金属液滴，遇空气被氧化而爆裂形成火花并分叉，火花分叉越多，金属含碳越高，当含碳量小于0.1%时，爆裂的碳火花几乎不分叉，形成的是小火星.2）看火焰：金属含碳量较高时，碳氧反应激烈，炉口的火焰白亮，有力，长且浓密，当含碳量降到0.2%左右时，炉口的火焰稀薄且收缩，发软，打晃.3）看供氧时间和耗氧量：生产条件变化不大时，每炉钢的供氧时间和耗氧量也不会有太大的出入，因此，当吹氧时间及耗氧量与上炉接近时，本炉钢也基本到达终点2.4.2温度的判断目前常用插入式热电偶测定钢液的温度，生产中还可以借倒炉的机会观察炉内情况凭经验进行判断若炉膛白亮，渣面上有火焰和气泡冒出，泡沫渣向外涌动，表明炉温较

16、高；反之，若渣面暗红，没有火焰冒出，则炉温较低.2.5 挡渣出钢2.5.1目的：减少出钢时的下渣量，提高合金元素的收得率，防止钢液回磷2.5.2方法：挡渣球：挡渣球的密度要介于钢液与熔渣之间，通常为4.25.0kg/3,浸入钢液的深度为球的1/3左右，保证钢水流尽二又能挡住炉渣.3 脱氧及合金化制度3.1 脱氧向钢中加入一种或几种与氧亲和力大的元素，夺取钢中多余氧的操作称为脱氧。炼钢是氧化精炼过程，冶炼终点钢中氧的含量较高（0.02%0.08%），为了保证钢的质量和顺利浇注，冶金终点必须脱氧。通常，镇静钢允许氧含量0.002%0.007%,沸腾钢约为0.01%0.045%，半镇静钢约为0.00

17、5%0.02%。脱氧的目的是把氧含量脱出到钢种要求范围，排除脱氧产物和减少钢中非金属夹杂数量，以及改善钢中非金属夹杂的分布和形态；此外，还要考虑细化钢的晶粒。3.1.1脱氧方法脱氧方法有三种：沉淀脱氧、扩散脱氧和真空脱氧。转炉炼钢厂常用的脱氧方法有沉淀脱氧和真空脱氧。1） 沉淀脱氧 沉淀脱氧是把块状脱氧剂加入钢中的一种脱氧方法。氧气顶吹转炉炼钢普遍采用沉淀脱氧法。沉淀脱氧可以用元素单独脱氧和复合脱氧法。元素单独脱氧法是指脱氧过程向钢水中只加单一元素；而复合脱氧法指向钢水中同时加入两种或两种以上的脱氧元素。复合脱氧可以提高脱氧元素能力；若各种脱氧元素用量比例适当，可以生成低熔点脱氧产物，易于从钢

18、水中排出；能提高易挥发性ca、mg等元素在钢水中的溶解度。3.1.2合金的加入原则1）脱氧元素的条件要求：（1）脱氧元素与氧的亲和力比铁和碳大；（2）脱氧剂熔点比钢水温度低，以保证和金融化，均匀分布，均匀脱氧；（3）脱氧产物易于从钢水排除；（4）残留于钢中的脱氧元素对钢的性能无害；（5）价格便宜。2）脱氧剂的加入原则（1）以脱氧为目的的元素先加，合金化元素后加；（2）易氧化的贵重元素应在脱氧良好的情况下加入；3.2 合金化3.2.1合金的加入量计算各种脱氧合金的加入量可以按以下公式进行计算：合金加入量=（钢种的规格中限%终点残余成分%）/（铁合金的合金元素含量%*合金元素收得率%）*1000*

19、钢水量 （kg）3.2.2合金元素收得率及其影响因素合金元素被钢水吸收的部分与加入总量之比称为合金元素收得率。生产实践表明，准确判断和控制合金元素收得率，是达到预期的脱氧程度和提高成品钢成分命中率的关键。1）影响合金元素收得率的因素包括：（1）钢水的氧化性；（2）终渣的feo含量;（3）合金脱氧能力；（4）合金的加入顺序；（5）合金的加入量；（6）出刚下渣情况；（7）合金的块度。 4 吹损与喷溅4.1 吹损氧气顶吹转炉的出钢量比装入量少，这说明在吹炼过程中有一部分金属消耗掉了，这部分消耗的数量就是吹损。一般用其占装入量的百分比来表示。吹损=（装入量-出钢量）/装入量*100%氧气顶吹转炉主要是

20、以铁水为原料。把铁水吹炼成钢，要去除碳，锰，硅，磷，硫等杂质；另外，还有一部分铁被氧化。铁被氧化成生成的氧化铁，一部分随炉气排走，另一部分留在炉渣中。吹炼过程中金属和炉渣的喷溅也损失一部分金属。吹损就是由这些部分组成的。1）烧损把铁水吹炼成钢，要去除碳，锰，硅，磷，硫等杂质；另外，还有一部分铁被氧化。2）烟尘损失转炉烟气采用未燃烧净化系统时，吹炼过程中炉气烟尘中氧化铁约占90%，而其中wfe2o3,尘约为20%，wfeo约为70%.每100kg金属料产生1.16kg的烟尘.3） 渣中fe2o3和feo的损失吹炼过程中铁的氧化物除被炉气带走部分外，另一部分进入熔渣。4） 渣中的金属损失在吹炼过程

21、中渣中悬浮部分金属铁珠，随渣倒掉。5） 机械损失由于控制不当而产生喷溅，有金属损失，一般占0.93%-2.06%。吹损的主要部位是氧化损失，即烧损；其次是机械损失。烧损是不可以避免的，其数值的大小将随所炼钢种和铁水成分的不同而有所分别。机械损失是可以控制减少的4.2 喷溅控制与预防金属喷溅、泡沫喷溅和爆发喷溅，是顶吹转炉操作中几种常见的现象，在吹炼过程中常常遇到在加入第一批料及第二批料后，不一会就有强烈的喷溅发生，以第二次更为猛烈，待吹炼结束时又急剧下降。有时在铁水温度较高，含mn、si量较高时吹炼过程的温度也很高的情况下，或采用过高的炉渣碱度，过高的枪位。吹炼后期（14-15min）也容易发

22、生喷溅。为了减少喷溅，我们必须按喷溅的各种现象连贯起来进行系统分析，弄清产生喷溅的根本原因，并掌握其规律。4.2.1喷溅产生的原因铁水比重很大，约为7.15t/m3，炉渣的比重约为3.0-3.5t/m3，如果没有足够的力量，要想把金属和炉渣吹出炉外是不可能的。但两者中任何一种单独的力量都不能产生喷溅。例如有些研究资料证明，如果当氧压为0.75-1.0mpa,流量为2100-2700nm3/h，金属和炉渣的喷溅高度也不过是1.5m左右；一般30t顶吹转炉从液面到炉口相距4m左右，可见单独的氧气流股冲击能量是不致引起喷溅的。若碳的氧化反应均衡地进行，所产生的co气体的推动力也不会引起喷溅氧气顶吹转

23、炉产生喷溅的原因是：1）加第二批料后操作不正常引起严重喷溅。此时si、mn氧化已结束，脱碳反应正在进行，如果前期操作温度不高，又因第二批料加入后使熔池温度停滞上升，甚至下降，那么脱碳反应必暂时受到抑制不能顺利进行，但此时供氧仍在不断进行，钢中及渣中将积累较多的氧。同时熔池中碳的浓度也较高，一旦熔池温度升高后，在氧气流股对渣及钢液的冲击之下，便产生激烈的碳氧反应，在极短的瞬间产生大量的co气体由熔池排出，如同小型爆炸一样而引起激烈喷溅，通常称爆发喷溅，特别是前期渣子化得不好时金属喷溅尤为严重2）造渣操作不当往往引起喷溅有时因操作不当二批料加入过早，这样便引起熔池温度下降，c的氧化不能顺力进行，如

24、上述的道理一样易发生喷溅。相反有时二批料加入太晚，此时熔池温度已很高，c的氧化正高速进行，渣中氧化铁低。一批料加入后渣子不易化，不能很好地覆盖金属表面，氧气流股直接冲击金属液面后，使为数较多的小铁粒在co排出时的强大力作用下喷出炉外，形成强烈的金属喷溅。3）组成和金属喷溅的关系也较密切当渣中有一定的（feo）积聚，并且温度恰好提高到c开始剧烈氧化前易引起大喷；或者当炉渣碱度较低，渣中(sio2)、(feo)较高时，有利于泡沫渣的形成。从而使co气泡的排出暂时受到阻碍，待积聚一定数量后就导致连续喷溅的发生。4） 喷枪操作不当会引起喷溅在吹炼过程中常常由于未及时降枪，长时间的采取高枪位操作，致使渣

25、中（feo）含量较多，而产生激烈的喷溅5） 炉渣返干易产生喷溅在吹炼中期，由于碳氧反应猛烈，致使渣中（feo）降低。炉渣的溶化温度相应提高，这样液体渣中将有一部分固体析出，使炉渣粘度增加了，出现所谓“返干”现象，若不及时适当降枪，以增加渣中（feo）含量，以及配加萤石，降低炉渣粘度，那么炉内气体不易排出，于是产生较为严重的泡沫现象而引起泡沫喷溅。4.2.2预防喷溅产生的措施通过分析产生的原因，要想防止喷溅就要采取措施促使脱碳反应在吹炼时间内均匀地进行，减轻熔池的泡沫化，降低吹炼过程中的页面高度及其波动。具体措施如下：1）炉型要合理。如应有适当的高度和炉容比，采用对称的炉口和接近球状的炉型。2）

26、限制液面高度。在炉容比一定的条件下，应限制渣量和造渣材料的加入量，尽量降低渣层厚度。可加入防喷剂或采用其他方法破坏泡沫渣，也可以在吹炼中期到渣，还应避免转炉的过分超装。3）加入散状材料要增多批数，减少数量，尤其使铁矿石，不仅要分批加入而且应限制其用量。用废钢作冷却剂可使吹炼过程比铁矿石平稳。4）正确控制前期温度。如果前期温度低，炉渣中积累起大量的氧化铁，随后在元素氧化，熔池被加热时，往往突然引起碳的激烈氧化，容易造成暴发性喷溅。5）减少护渣的泡沫化程度。将泡沫化高峰前移，尽量移至喷吹前期，可采用快速造渣和渣中加入氧化锰等使泡沫渣的稳定性降低。6）在发生喷溅时，加入散状材料（如石灰）可以抑制喷溅

27、。如在强烈脱碳使发生喷溅还可以暂时降低供氧强度，随后再逐渐恢复正常供氧。7）再炉渣严重泡沫化时，短时间提高枪位，使氧枪超过泡沫的熔池面，用氧气射流的冲击破坏泡沫，减少喷溅。5 操作事故及处理5.1 温度不合格5.1.1岀钢温度高1）出钢前发现炉温过高，可加入适量的炉料冷却熔池，并采用点吹使熔池温度，成分均匀，测温合格后，就可以出钢。2）.若岀钢温度高出不多时，可以通过炉外精炼加入小块清洁废钢，延长吹氩时间，或采用延长的镇静时间来降温。5.1.2低温钢1）当温度过低时，可向炉内增碳补吹提温；或加硅铁补吹提温;若熔池碳含量高时，可直接补吹提温。提温剂加入的数量，补吹的时间等要根据转炉吨位及钢水成分

28、而定。2）若出钢后发现低温，要慎重处理，可以将连铸钢水转为事故模铸，或者通过炉外热补偿技术加热升温以减少损失，在必要时可以组织回炉，切不可以勉强浇注。5.1.3易出现低温的情况1）高p,s铁水反复二次造渣，热量损失大；2）炉役前期，新炉衬温度低，出钢时间长；3）炉役后期，由于搅拌不良，搅拌不均匀，测温无代表性；4）钢包内残钢量较多或烘烤温度不够；5）装入的重型废钢未完全熔化。5.2 成分不合格5.2.1碳，锰含量不合格1）碳出格，配锰不准的原因：（1）.铁水锰含量有波动，对终点余锰估计不准；（2）.锰铁成分有变化，或者数量计算不准；（3）铁水装入量不准或波动较大；（4）出钢时下渣过多，钢包内钢

29、水有大翻，因而合金元素的吸收率有变化，没有及时调整合金的加入量；（5）有时由于设备运转不灵，合金未全部加入钢包内，又未发现；（6）人工判断有误，如炼钢工经验不足，出现误判。5.2.2硫含量出格1）终点硫高的原因（1）原料中硫含量突然增加，未及时通知炉前，没能采取相应的措施。例如铁水，石灰，铁矿石等硫含量增高时，都会引起钢中硫含量的增高；（2）吹炼过程中熔渣的流动性差，碱度低，或渣量太少，炉温低等。2）补救措施（1）不能贸然出钢，可以倒出部分熔渣，必要时兑入一定量的铁水或加入提温剂，继续吹炼，待钢中硫含量合乎要求时，再出钢。（2）若出钢后发现钢中硫含量高时，应及时组织回炉处理。5.2.3磷含量出

30、格1）终点磷高的原因（1）熔渣的流动性差，碱度低，或者终点温度过高；（2）出钢时下渣过多，或合金加的不当，导致钢包回磷，使成品钢磷不合格。2）补救措施（1）出钢前发现磷含量出格可以倒出部分熔渣，加造渣材料二次造渣，提高熔渣氧化性，同时降低炉温，保证脱磷效果。（2）若出钢后发现磷含量高，只能改变钢种或回炉处理。5.2.4回炉钢冶炼出钢后，由于钢水成分或温度不合格，或者浇铸设备故障，不能继续浇钢时，就要钢水重新返回转炉吹炼称回炉钢。处理回炉钢时，必须对钢水的回炉原因，钢水的成分，温度，所用铁水的成分和温度以及其它情况了解清楚，同时还要参考正常吹炼时的一些参数，综合分析，得出妥善的处理方法。处理回炉钢应注意以下几个方面：1）若全炉钢水需要回炉处理时，可现返回混铁炉，或者分23炉处理；2）为了保证熔池有足够的热量，要配加一定数量的硅铁；3）对硅钢，16mn等合金元素含量高的钢种，回炉的数量不能超过装入量的一半，并且要特别注意终点钢水成分；4）根据补充兑入铁水的成分配加渣料，终点渣碱度值可以控制在2.83.2之间。若吹炼时间较短，渣料可在开吹后一次加入；5）枪位控制要小心，既要保证化好渣，又