转炉炼钢工艺过程(共58页).ppt

1、材料科学的角度看炼钢材料科学的角度看炼钢魏厚培教授魏厚培教授转炉炼钢的特点及开展趋势转炉炼钢的特点及开展趋势转炉冶炼五大制度转炉冶炼五大制度炼钢原料炼钢原料转炉炼钢原理、工艺流程及设备转炉炼钢原理、工艺流程及设备转炉炼钢技术的开展简史转炉炼钢技术的开展简史目录参考文献参考文献 依照历史开展进程，按转炉炉衬性质的不同分为酸性转依照历史开展进程，按转炉炉衬性质的不同分为酸性转炉与碱性转炉；按其气体引入的部位不同，分为底吹转炉、炉与碱性转炉；按其气体引入的部位不同，分为底吹转炉、侧吹转炉和顶吹转炉；根据供给气体的氧化性不同又可分为侧吹转炉和顶吹转炉；根据供给气体的氧化性不同又可分为空气转炉和氧气转炉

2、。转炉的分类如下：空气转炉和氧气转炉。转炉的分类如下：一、钢铁冶炼技术的开展简史一、钢铁冶炼技术的开展简史 18561856年德国人贝斯麦就创造了底吹酸性转炉炼钢法，这种方法是年德国人贝斯麦就创造了底吹酸性转炉炼钢法，这种方法是近代炼钢法的开端近代炼钢法的开端. . 1879 1879年出现了托马斯底吹碱性转炉炼钢法，它使用带有碱性炉年出现了托马斯底吹碱性转炉炼钢法，它使用带有碱性炉衬的转炉来处理高磷生铁。衬的转炉来处理高磷生铁。 法国人马丁利用蓄热原理，在法国人马丁利用蓄热原理，在18641864年创立了平炉炼钢法，年创立了平炉炼钢法，18801880年年, ,出现了碱性平炉。出现了碱性平炉

3、。 1952 1952年在奥地利出现纯氧顶吹转炉。年在奥地利出现纯氧顶吹转炉。 2020世纪世纪5050年代初奥地利的年代初奥地利的Voest Voest AlpineAlpine公司才将氧气炼钢用于工业公司才将氧气炼钢用于工业生产，从而诞生了生产，从而诞生了氧气顶吹转炉氧气顶吹转炉，亦称亦称LD LD 转炉。转炉。 LD转炉转炉 1970年后，由于创造了用碳氢化合物保护的双层套管式底吹氧枪 而出现了底吹法，各种类型的底吹法转炉如OBM,Q-BOP,LSW等在实际生产中显示出许多优于顶吹转炉之处，使一直居于首位的顶吹法受到挑战和冲击。OBM装置装置继奥地利人继奥地利人Dr.EdaurdDr.E

4、daurd等等于于19731973年研究转炉年研究转炉顶底复顶底复吹炼钢吹炼钢之后，世界各国普之后，世界各国普遍开展了转炉复吹的研究遍开展了转炉复吹的研究工作，出现了各种类型的工作，出现了各种类型的复吹转炉复吹转炉，到，到2020世纪世纪8080年年代初开始正式用于生产。代初开始正式用于生产。顶底复吹装置顶底复吹装置 传统的转炉炼钢过程是将高炉来的铁水经混铁炉混匀后兑入转炉，并按一定比例装入废钢，然后降下水冷氧枪以一定的供氧、枪位和造渣制度吹氧冶炼。当到达吹炼终点时，提枪倒炉，测温和取样化验成分，如钢水温度和成分到达目标值范围就出钢。否那么，降下氧枪进行再吹。在出钢过程中，向钢包中参加脱氧剂和

5、铁合金进行脱氧、合金化。然后，钢水送模铸场或连铸车间铸锭。 1951年碱性空气侧吹转炉炼钢法首先在我国唐山钢厂试验成功，并于1952年投入工业生产。1954年开始厂小型氧气顶吹转炉炼钢的试验研究工作，1962年将首钢试验厂空气侧吹转炉改建成3t氧气顶吹转炉，开始了工业性试验。在试验取得成功的根底上，我国第1个氧气顶吹转炉炼钢车间2x30t在首钢建成，于1964 年12月26日投入生产。近几年中国年产钢量钢产量到达钢产量到达4.89亿亿t 2002钢产量首次突破钢产量首次突破2亿亿t，到达，到达2.234亿亿t 2005钢产量到达钢产量到达3.5亿亿t 2007年产钢量为年产钢量为1.82亿亿t

6、20032009粗钢产量到达粗钢产量到达5.678亿亿t 预计预计20212021年年将突破将突破6 6亿亿t t序号序号 500 500强企业排名企业名称强企业排名企业名称 地区地区 营业收入万元营业收入万元 12 12 上海宝钢集团公司上海宝钢集团公司 上海上海 12041545 12041545 34 34 首钢总公司首钢总公司 北京北京 4791338 4791338 49 49 鞍山钢铁集团公司鞍山钢铁集团公司 辽宁辽宁 3147476 3147476 55 55 本溪钢铁集团公司本溪钢铁集团公司 辽宁辽宁 2948530 2948530 59 59 武汉钢铁集团公司武汉钢铁集团公司

7、 北京北京 2731316 27313166 6 63 63 攀枝花钢铁集团公司攀枝花钢铁集团公司 四川四川 2634533 26345337 7 80 80 广州钢铁企业集团公司广州钢铁企业集团公司 广东广东 2102981 21029818 8 83 83 太原钢铁集团公司太原钢铁集团公司 山西山西 2073985 20739859 9 86 86 江苏沙钢集团公司江苏沙钢集团公司 江苏江苏 2040198 20401981010 87 87 邯郸钢铁集团公司邯郸钢铁集团公司 河北河北 2021900 2021900国内知名钢铁企业在中国国内知名钢铁企业在中国500500强中的排名强中的排

8、名 二、炼钢原料二、炼钢原料 金属料：铁水、废钢、合金钢金属料：铁水、废钢、合金钢 非金属料：造渣剂石灰、萤石、铁矿石、非金属料：造渣剂石灰、萤石、铁矿石、 冷却剂废钢、铁矿石、氧化铁、冷却剂废钢、铁矿石、氧化铁、 增碳剂和燃料焦炭、石墨籽、煤块、重油增碳剂和燃料焦炭、石墨籽、煤块、重油 氧化剂：氧气、铁矿石、氧化铁皮氧化剂：氧气、铁矿石、氧化铁皮【1 1】金属料金属料 1 1、铁、铁 水水 铁水是转炉炼铁水是转炉炼钢的主要原材料，一钢的主要原材料，一般占装入量的般占装入量的70%-70%-100%100%。是转炉炼钢的。是转炉炼钢的主要热源。主要热源。 对铁水要求有：对铁水要求有： 1 1成

9、分；成分； 2 2带渣量；带渣量； 3 3温度。温度。 1 1硅硅SiSi 硅是重要的发热元素，铁水中含硅是重要的发热元素，铁水中含SiSi量高，量高，炉内的化学热增加，铁水中炉内的化学热增加，铁水中SiSi量增加量增加0.10%0.10%，废钢的参加量可提高废钢的参加量可提高1.3%-1.5%1.3%-1.5%。 铁水含铁水含SiSi量高，渣量增加，有利于脱磷、量高，渣量增加，有利于脱磷、脱硫。脱硫。 硅含量过高会使渣料和消耗增加，易引硅含量过高会使渣料和消耗增加，易引起喷溅，金属收得率降低，同时渣中过量的起喷溅，金属收得率降低，同时渣中过量的SiO2SiO2，也会加剧对炉衬的侵蚀，影响石灰

10、渣化，也会加剧对炉衬的侵蚀，影响石灰渣化速度，延长吹炼时间。速度，延长吹炼时间。 通常铁水中的硅含量为通常铁水中的硅含量为0.30%-0.60%0.30%-0.60%为为宜。宜。 2锰Mn 锰是发热元素，铁水中Mn氧化后形成的MnO能有效促进石灰溶解，加快成渣，减少助熔剂的用量和炉衬侵蚀。 同时铁水含Mn高，终点钢中余锰高，从而可以减少合金化时所需的锰铁合金，有利提高钢水纯洁度。 转炉用铁水对锰与硅比值要求为，目前使用较多的为低锰铁水，锰的含量为0.20%-0.80% 3磷P。磷是高发热元素，对一般钢种来说是有害元素，因此要求铁水磷含量越低越好，一般要求铁水P0.20%。 4硫S。除了含硫易切

11、削以外，绝大多数钢种要求去除硫这一有害元素。氧气转炉单渣操作的脱硫效率只有30%-40%。我国炼钢技术规程要求入炉铁水的硫含量不超过0.05%。 u 对铁水带渣量的要求对铁水带渣量的要求： 高炉渣中含硫、高炉渣中含硫、SiOSiO2 2、和、和AlAl2 2O O3 3量较高，过多的高炉量较高，过多的高炉渣进入转炉内会导致转炉钢渣量大，石灰消耗增加，造成渣进入转炉内会导致转炉钢渣量大，石灰消耗增加，造成喷溅，降低炉衬寿命，因此，喷溅，降低炉衬寿命，因此，进入转炉的铁水要求带渣量进入转炉的铁水要求带渣量不得超过不得超过0.5%0.5%。u 对铁水温度的要求对铁水温度的要求： 铁水温度是铁水含物理

12、量多少的标志，铁水物理热铁水温度是铁水含物理量多少的标志，铁水物理热得占转炉热收入的得占转炉热收入的50%50%。应努力保证入炉铁水的温度，保。应努力保证入炉铁水的温度，保证炉内热源充足和成渣迅速。我国炼钢规定证炉内热源充足和成渣迅速。我国炼钢规定入炉铁水温度入炉铁水温度应大于应大于12501250，并且要相对稳定。，并且要相对稳定。2 2、废钢、废钢 转炉和电炉炼转炉和电炉炼钢均使用废钢，钢均使用废钢，氧气顶吹转炉用氧气顶吹转炉用废钢量一般是总废钢量一般是总装入量的装入量的10%-30%10%-30%。转炉炼钢对废钢的要求转炉炼钢对废钢的要求：1)1)废钢的外形尺寸和块度废钢的外形尺寸和块度

13、 应保证能从炉口顺利参加转炉。废钢的长度应小于转应保证能从炉口顺利参加转炉。废钢的长度应小于转炉口直径的炉口直径的1/21/2，废钢单重一般不应超过，废钢单重一般不应超过300kg300kg。国标要求。国标要求废钢的长度不大于废钢的长度不大于1000mm1000mm，最大单件重量不大于，最大单件重量不大于800kg800kg。2 2废钢中不得混有铁合金废钢中不得混有铁合金 严禁混入铜、锌、铅、锡等有色金属和橡胶，不得严禁混入铜、锌、铅、锡等有色金属和橡胶，不得混有封闭器皿、爆炸物和易燃易爆品以及有毒物品。废钢混有封闭器皿、爆炸物和易燃易爆品以及有毒物品。废钢的硫、磷含量均不大于的硫、磷含量均不

14、大于0.050%0.050%。3 3废钢应清洁枯燥废钢应清洁枯燥 不得混有泥沙，水泥，耐火材料，油物等。不得混有泥沙，水泥，耐火材料，油物等。4 4不同性质的废钢分类存放不同性质的废钢分类存放 非合金钢、低合金钢废钢可混放在一起，不得混有非合金钢、低合金钢废钢可混放在一起，不得混有合金废钢和生铁。合金废钢要单独存放，以免造成冶合金废钢和生铁。合金废钢要单独存放，以免造成冶炼困难，产生熔炼废品或造成贵重合金元素的浪费。炼困难，产生熔炼废品或造成贵重合金元素的浪费。3 3、铁合金、铁合金 常用的常用的铁合金种类铁合金种类： 简单合金：简单合金：Fe-MnFe-Mn，Fe-SiFe-Si，Fe-Cr

15、Fe-Cr，Fe-VFe-V等等 复合脱氧剂复合脱氧剂：Ca-SiCa-Si合金，合金，Al-Mn-SiAl-Mn-Si合金，合金， Mn-SiMn-Si合金等合金等 纯金属纯金属：MnMn、TiTi、NiNi、AlAl。 【2 2】非金属料非金属料1 1、 造渣剂造渣剂 1 1石灰石灰 碱性炼钢方法的造渣料，主要成分为碱性炼钢方法的造渣料，主要成分为CaOCaO，由石灰石煅烧而成，是脱，由石灰石煅烧而成，是脱P P、脱、脱S S不不可缺少的材料，用量比较大。可缺少的材料，用量比较大。 其质量好坏对吹炼工艺、产品质量和炉其质量好坏对吹炼工艺、产品质量和炉衬寿命等产生主要影响。因此，石灰衬寿命等

16、产生主要影响。因此，石灰CaOCaO含量高，含量高，SiO2SiO2和和S S 含量低，生过烧率低，含量低，生过烧率低，活性高，块度适中，此外，石灰还应保持活性高，块度适中，此外，石灰还应保持清洁、枯燥和新鲜。清洁、枯燥和新鲜。 2萤石 萤石的主要成分是萤石的主要成分是 CaFCaF2 2，焙烧约，焙烧约930930。 萤石助熔的特点是作用快，时间短。但大量使萤石助熔的特点是作用快，时间短。但大量使用萤石会增加用萤石会增加喷溅喷溅，加剧，加剧炉衬侵蚀炉衬侵蚀，污染环境污染环境。 3 3白云石白云石 白云石的主要成分白云石的主要成分CaCO3.MgCO3CaCO3.MgCO3。经焙烧可成为轻。经

17、焙烧可成为轻烧白云石，其主要成分为烧白云石，其主要成分为CaO.MgOCaO.MgO。 转炉采用生白云石或轻烧白云石代替局部石灰造转炉采用生白云石或轻烧白云石代替局部石灰造渣。可减轻炉渣对炉衬的侵蚀，提高炉衬寿命具有明渣。可减轻炉渣对炉衬的侵蚀，提高炉衬寿命具有明显效果显效果4 4合成造渣剂合成造渣剂 合成造渣剂是用石灰参加适量的氧化铁皮、萤石、氧化锰或其他氧化物等熔剂，在低温下预制成型。 合成渣剂熔点低、碱度高、成分均匀、粒度小，且在高温下易碎裂，成渣速度快，因而改善了冶金效果，减轻了转炉造渣负荷。 2 2、 增碳剂增碳剂 在冶炼过程中，由于配料或装料不当以及脱碳过量在冶炼过程中，由于配料或

18、装料不当以及脱碳过量等原因，有时造成钢中碳含量没有到达预期的要求，这等原因，有时造成钢中碳含量没有到达预期的要求，这时要向钢液中增碳。常用的增碳剂有增碳生铁、电极粉、时要向钢液中增碳。常用的增碳剂有增碳生铁、电极粉、石油焦粉、木炭粉和焦炭粉。石油焦粉、木炭粉和焦炭粉。 转炉冶炼中，高碳钢种时，使用含杂质很少的石油焦作转炉冶炼中，高碳钢种时，使用含杂质很少的石油焦作为增碳剂。为增碳剂。3 3 、氧化剂、氧化剂氧气是转炉炼钢的主要氧化剂，其纯度到达或超过氧气是转炉炼钢的主要氧化剂，其纯度到达或超过99.5%99.5%，氧气压力要稳定，并脱除水分。，氧气压力要稳定，并脱除水分。氧化铁亦称铁磷，是钢坯

19、加热，轧制和连铸过程中氧化铁亦称铁磷，是钢坯加热，轧制和连铸过程中产生的氧化壳层，铁量约占产生的氧化壳层，铁量约占70%-75%70%-75%。氧化铁皮还。氧化铁皮还有助于化渣和冷却作用，使用时应加热烘烤，保持有助于化渣和冷却作用，使用时应加热烘烤，保持枯燥。枯燥。铁矿石中铁的氧化物存在形式是铁矿石中铁的氧化物存在形式是Fe2O3Fe2O3、Fe3O4Fe3O4和和FeOFeO其氧含量分别是其氧含量分别是30.06%30.06%，27.64%27.64%和和22.28%22.28%。三、转炉冶炼五大制度三、转炉冶炼五大制度 装料制度装料制度 供氧制度供氧制度 造渣制度造渣制度 温度制度温度制度

20、1.终点控制及合金化制度终点控制及合金化制度(1)(1)、装料次序、装料次序 对使用废钢的转炉，一般先装废钢后装铁水。先加洁对使用废钢的转炉，一般先装废钢后装铁水。先加洁净的轻废钢，再参加中型和重型废钢，以保护炉衬不净的轻废钢，再参加中型和重型废钢，以保护炉衬不被大块废钢撞伤，而且过重的废钢最好在兑铁水后装被大块废钢撞伤，而且过重的废钢最好在兑铁水后装入。入。 为了防止炉衬过分急冷，装完废钢后，应立即兑入铁为了防止炉衬过分急冷，装完废钢后，应立即兑入铁水。水。2 2装入量装入量 装入量指炼一炉钢时铁水和废钢的装入数量，它是装入量指炼一炉钢时铁水和废钢的装入数量，它是决定转炉产量、炉龄及其他技术

21、经济指标的主要因素决定转炉产量、炉龄及其他技术经济指标的主要因素之一。装入量中铁水和废钢配比是根据热平衡计算确之一。装入量中铁水和废钢配比是根据热平衡计算确定。通常，铁水配比为定。通常，铁水配比为70%-90%.70%-90%.1.1.装料制度装料制度2.2.供氧制度供氧制度 供氧制度的主要内容包括供氧制度的主要内容包括确定合理的喷头确定合理的喷头结构、供氧强度、氧压和枪位控制结构、供氧强度、氧压和枪位控制。供氧是保。供氧是保证杂质去除速度、熔池升温速度、造渣制度、证杂质去除速度、熔池升温速度、造渣制度、控制喷溅去除钢中气体与夹杂物的关键操作，控制喷溅去除钢中气体与夹杂物的关键操作，关系到终点

22、的控制和炉衬的寿命，对一炉钢冶关系到终点的控制和炉衬的寿命，对一炉钢冶炼的技术经济指标产生重要影响。炼的技术经济指标产生重要影响。3.3.造渣制度造渣制度 造渣是转炉炼钢的一项重要操作。所谓造渣，是指造渣是转炉炼钢的一项重要操作。所谓造渣，是指通过控制入炉渣料的种类和数量，使炉渣具有某些性质，通过控制入炉渣料的种类和数量，使炉渣具有某些性质，以满足熔池内有关炼钢反响需要的工艺操作。由于转炉以满足熔池内有关炼钢反响需要的工艺操作。由于转炉冶炼时间短，必须快速成渣，才能满足冶炼进程和强化冶炼时间短，必须快速成渣，才能满足冶炼进程和强化冶炼的要求，同时造渣对防止喷溅、减少金属损失和提冶炼的要求，同时

23、造渣对防止喷溅、减少金属损失和提高炉衬寿命都有直接影响。高炉衬寿命都有直接影响。 4 4.温度制度温度制度 在吹炼一炉钢的过程中，需要正确控制温在吹炼一炉钢的过程中，需要正确控制温度。温度制度主要是指炼钢过程温度控制度。温度制度主要是指炼钢过程温度控制和终点温度控制。和终点温度控制。1、 终点终点 熔池中金属的成分和温度到达所炼钢种要求时，熔池中金属的成分和温度到达所炼钢种要求时，称为终点。称为终点。2 、终点的条件、终点的条件吹炼到达终点的具体条件是：吹炼到达终点的具体条件是：钢中碳到达所炼钢种要求的控制范围；钢中碳到达所炼钢种要求的控制范围；钢中钢中S、P低于规定下限要求一定范围；低于规定

24、下限要求一定范围；出钢温度保证能顺利进行精炼和浇铸；出钢温度保证能顺利进行精炼和浇铸；到达钢种要求控制的氧含量。到达钢种要求控制的氧含量。3、终点控制、终点控制终点控制是转炉吹炼末期的重要操作。终点控制主要终点控制是转炉吹炼末期的重要操作。终点控制主要是指终点温度和成分的控制。是指终点温度和成分的控制。 5. 5.终点控制终点控制 脱氧：向钢液参加某些脱氧元素，脱除其中多余氧的操作。脱氧：向钢液参加某些脱氧元素，脱除其中多余氧的操作。合金化：参加一种或几种合金元素，使其在钢中的含量到达钢种规格要合金化：参加一种或几种合金元素，使其在钢中的含量到达钢种规格要求的操作。求的操作。区别：合金元素的价

25、格通常较高，希望尽量少氧化；脱氧元素那么比较区别：合金元素的价格通常较高，希望尽量少氧化；脱氧元素那么比较廉价，先参加，让其充分脱氧以免后参加的合金元素氧化。廉价，先参加，让其充分脱氧以免后参加的合金元素氧化。联系：二者都是向钢液参加铁合金，同时参加钢液的脱氧剂必然会有局联系：二者都是向钢液参加铁合金，同时参加钢液的脱氧剂必然会有局部溶于钢液而起合金化的作用，如使用部溶于钢液而起合金化的作用，如使用Fe-SiFe-Si、Fe-MnFe-Mn脱氧的同时调整钢脱氧的同时调整钢液的硅锰含量；参加钢液的合金元素，因其与氧的亲和力大于铁也势必液的硅锰含量；参加钢液的合金元素，因其与氧的亲和力大于铁也势必

26、有一局部被氧化而起脱氧作用。转炉的脱氧与合金化的操作常常是同时有一局部被氧化而起脱氧作用。转炉的脱氧与合金化的操作常常是同时进行的。进行的。脱氧及合金化脱氧及合金化四、四、转炉炼钢原理、工艺流程及设备转炉炼钢原理、工艺流程及设备1 1、原理：、原理： 转炉炼转炉炼钢法同其他钢法同其他炼钢法主要炼钢法主要区别在于不区别在于不借助外加能借助外加能源，仅靠吹源，仅靠吹入熔池的空入熔池的空气或氧气与气或氧气与生铁水中各生铁水中各种元素的放种元素的放热氧化反响热氧化反响完成脱碳和完成脱碳和脱除杂质的脱除杂质的任务，并将任务，并将钢液加热到钢液加热到出钢出钢16001600或或更高温度。更高温度。2、氧气

27、顶吹转炉工艺流程、氧气顶吹转炉工艺流程归纳为：归纳为：“四脱碳、四脱碳、氧、磷和硫氧、磷和硫“二去去二去去气和去夹杂气和去夹杂“二调整二调整成分和温度成分和温度采用的主要技采用的主要技术手段为：供氧，术手段为：供氧，造渣，升温，加造渣，升温，加脱氧剂和合金化脱氧剂和合金化操作。操作。 上炉出钢、倒渣，检查炉衬和倾动设备等上炉出钢、倒渣，检查炉衬和倾动设备等并进行必要的修补和修理；并进行必要的修补和修理；倾炉，加废钢、兑铁水，摇正炉体至垂倾炉，加废钢、兑铁水，摇正炉体至垂直位置；直位置；降枪开吹，同时参加第一批渣料起初炉降枪开吹，同时参加第一批渣料起初炉内噪声较大，从炉口冒出赤色烟雾，随后内噪声

28、较大，从炉口冒出赤色烟雾，随后喷出暗红的火焰；喷出暗红的火焰；35min后硅锰氧接近后硅锰氧接近结束，碳氧反响逐渐剧烈，炉口的火焰变结束，碳氧反响逐渐剧烈，炉口的火焰变大，亮度随之提高；同时渣料熔化，噪声大，亮度随之提高；同时渣料熔化，噪声减弱减弱35min后参加第二批渣料继续吹炼随后参加第二批渣料继续吹炼随吹炼进行钢中碳逐渐降低，约吹炼进行钢中碳逐渐降低，约12min后火后火焰微弱，停吹；焰微弱，停吹；倒炉，测温、取样，并确定补吹时间或出倒炉，测温、取样，并确定补吹时间或出钢；钢；出钢，同时将计算好的合金参加钢包中出钢，同时将计算好的合金参加钢包中进行脱氧合金化。进行脱氧合金化。顶吹转炉冶炼

29、一炉钢的操作过程顶吹转炉冶炼一炉钢的操作过程顶吹转炉冶炼视频顶吹转炉冶炼视频u氧化氧化 当空气或氧气吹入铁水时，生铁中易氧化元当空气或氧气吹入铁水时，生铁中易氧化元素就开始氧化素就开始氧化, ,产生的氧化物和参加的石灰形成炉渣。产生的氧化物和参加的石灰形成炉渣。各项元素按其与氧结合能力的顺序依次氧化。首先氧各项元素按其与氧结合能力的顺序依次氧化。首先氧化的是硅、锰和少量的铁。开始时因温度低化的是硅、锰和少量的铁。开始时因温度低(1200(12001300)1300)，而且石灰溶解很慢，组成低氧化钙的铁，而且石灰溶解很慢，组成低氧化钙的铁- -锰锰- -硅酸渣。随着温度升高，碳开始剧烈地进行氧化

30、。硅酸渣。随着温度升高，碳开始剧烈地进行氧化。随石灰逐渐溶解，炉渣转变为硅酸钙渣或磷酸钙渣随石灰逐渐溶解，炉渣转变为硅酸钙渣或磷酸钙渣, ,磷和硫亦被脱除磷和硫亦被脱除, ,熔池铁液中各种元素氧化的先后顺熔池铁液中各种元素氧化的先后顺序为硅、钒、锰、铬。碳随着温度的提高而分别先于序为硅、钒、锰、铬。碳随着温度的提高而分别先于有关元素。有关元素。u脱氧脱氧 转炉吹炼终了时，钢液中存在着少量过剩的转炉吹炼终了时，钢液中存在着少量过剩的溶解氧，一般为溶解氧，一般为0.010.010.080.08。其含量主要取决于终。其含量主要取决于终点钢水的碳含量。但在固体钢中氧的溶解度很低点钢水的碳含量。但在固体

31、钢中氧的溶解度很低, ,仅仅为为0.0020.0020.0030.003, ,因此在浇铸后的钢水凝固过程中，因此在浇铸后的钢水凝固过程中，氧便以氧便以FeOFeO形式析出形式析出, ,影响钢的质量。所以影响钢的质量。所以, ,要炼成合要炼成合格的钢格的钢, ,就必须脱氧。脱氧是将与氧亲和力较大的元就必须脱氧。脱氧是将与氧亲和力较大的元素及其合金作为脱氧剂参加钢液中，利用脱氧产物不素及其合金作为脱氧剂参加钢液中，利用脱氧产物不溶于钢液而析出上浮脱离钢液的原理溶于钢液而析出上浮脱离钢液的原理, ,使钢中的含氧使钢中的含氧量降到规定限度之下。在生产中常用的脱氧元素锰、量降到规定限度之下。在生产中常用

32、的脱氧元素锰、硅、铝硅、铝, ,它们的脱氧能力依次递增。为提高脱氧效率它们的脱氧能力依次递增。为提高脱氧效率, ,使脱氧产物易于形成大颗粒排出，脱氧剂的参加一般使脱氧产物易于形成大颗粒排出，脱氧剂的参加一般应采用由弱到强的顺序，即先加锰铁，再加硅铁，最应采用由弱到强的顺序，即先加锰铁，再加硅铁，最后加铝或铝铁。后加铝或铝铁。3、转炉炼钢主要工艺设备简介、转炉炼钢主要工艺设备简介1转炉转炉 炉体可转动，用于吹炼钢或吹炼炉体可转动，用于吹炼钢或吹炼锍的冶金炉。转炉炉体用钢板制成，锍的冶金炉。转炉炉体用钢板制成，呈圆筒形，内衬耐火材料，吹炼时呈圆筒形，内衬耐火材料，吹炼时靠化学反响热加热，不需外加热

33、源，靠化学反响热加热，不需外加热源，是最重要的炼钢设备，也可用于铜、是最重要的炼钢设备，也可用于铜、镍冶炼。镍冶炼。2钢包精炼炉钢包精炼炉 用电弧炉熔化炉料，然后将钢用电弧炉熔化炉料，然后将钢液倾入钢包精炼炉中，用氩气进行液倾入钢包精炼炉中，用氩气进行吹炼，能有效地去除钢液中的气体吹炼，能有效地去除钢液中的气体和夹杂物，提高钢液的质量。在钢和夹杂物，提高钢液的质量。在钢包精炼炉根底上开展起来的氩氧脱包精炼炉根底上开展起来的氩氧脱碳碳AOD法和真空氩氧脱碳法和真空氩氧脱碳VOD法是冶炼高纯洁度钢液，法是冶炼高纯洁度钢液，特别是低碳的高纯洁度钢液的先进特别是低碳的高纯洁度钢液的先进方法，特别适用于

34、生产高强度钢、方法，特别适用于生产高强度钢、超高强度钢等钢种。超高强度钢等钢种。 AOD精炼炉精炼炉:AOD即氩氧脱碳精炼炉，是一项用于不锈钢冶炼即氩氧脱碳精炼炉，是一项用于不锈钢冶炼的专有工艺。的专有工艺。AOD炉型根据容量有炉型根据容量有3t、6t、8t、10t、18t、25t、30t等。装备水平也由半自动控制开展到智等。装备水平也由半自动控制开展到智能计算机控制来冶炼不锈钢。能计算机控制来冶炼不锈钢。VOD精炼炉精炼炉:VOD即真空氩氧脱碳精炼炉是在真空状态下进行即真空氩氧脱碳精炼炉是在真空状态下进行吹氧脱碳的炉外精炼炉，它以精炼铬镍不锈钢、超低碳吹氧脱碳的炉外精炼炉，它以精炼铬镍不锈钢

35、、超低碳钢、超纯铁素体不锈钢及纯铁为主。将初炼钢液装入精钢、超纯铁素体不锈钢及纯铁为主。将初炼钢液装入精炼包中放入密封的真空罐中进行吹氧脱碳、脱硫、脱气、炼包中放入密封的真空罐中进行吹氧脱碳、脱硫、脱气、温度调整、化学元素调整。温度调整、化学元素调整。 有三个阶段：有三个阶段：1.吹氧阶段吹氧阶段 2.吹氩吹氩-氧混合气体阶段氧混合气体阶段 3.吹氩阶段吹氩阶段LF精炼炉精炼炉: LFladle furnace)直流钢包直流钢包炉是具有加热和搅炉是具有加热和搅拌功能的钢包精炼拌功能的钢包精炼炉。加热一般通过炉。加热一般通过电极加热，搅拌是电极加热，搅拌是通过底部透气砖进通过底部透气砖进行的。行

36、的。3 3氧枪氧枪 氧枪是转炉供氧的主要设备，它是由喷头、枪氧枪是转炉供氧的主要设备，它是由喷头、枪身和尾部结构组成。身和尾部结构组成。喷头喷头 是用导热性良好的紫铜经锻造和切割加是用导热性良好的紫铜经锻造和切割加工而成，也有用压力浇铸而成的。喷头的工而成，也有用压力浇铸而成的。喷头的形状有拉瓦尔型、直筒型和螺旋型等。目形状有拉瓦尔型、直筒型和螺旋型等。目前应用最多的是多孔的拉瓦尔型喷头。拉前应用最多的是多孔的拉瓦尔型喷头。拉瓦尔型喷头是收缩瓦尔型喷头是收缩扩张收缩型喷孔，当扩张收缩型喷孔，当出口氧压与进口氧压之比出口氧压与进口氧压之比p p出出/p/p0 00.5280.528时时形成超音速

37、射流。形成超音速射流。拉瓦尔型喷头示意图拉瓦尔型喷头示意图枪身枪身 为为3 3根根( (双流氧枪为双流氧枪为4 4根根) )同心的无缝钢管，下端连接喷头，上头端和枪尾相连。同心的无缝钢管，下端连接喷头，上头端和枪尾相连。枪尾枪尾 包括供氧、进水和排水支管及连接法兰和密封胶圈，通过枪尾和车间的氧气包括供氧、进水和排水支管及连接法兰和密封胶圈，通过枪尾和车间的氧气管网和高压水管网相连接。管网和高压水管网相连接。倾炉系统：变频调速倾炉系统：变频调速( (变频器变频器+ +电机电机+ +减速机减速机+ +大齿轮大齿轮) ) 倾炉机构倾炉机构：倾炉机构由轨道、倾炉机构由轨道、倾炉油缸、摇架平台、水平支倾

38、炉油缸、摇架平台、水平支撑机构和支座等组成。撑机构和支座等组成。4转炉倾炉系统转炉倾炉系统1、氧气转炉炼钢法的优点、氧气转炉炼钢法的优点 吹炼速度快，生产率高吹炼速度快，生产率高品种多，质量好品种多，质量好原材料消耗少，热效率高，本钱低原材料消耗少，热效率高，本钱低基建投资少，建设速度快基建投资少，建设速度快容易与连续铸钢相匹配容易与连续铸钢相匹配 氧气转炉钢具有钢中气体含量少氧气转炉钢具有钢中气体含量少 的特点的特点五、转炉炼钢的特点及开展趋势五、转炉炼钢的特点及开展趋势各种精炼炉的炼钢效率各种精炼炉的炼钢效率1- 碱性转炉炼钢法，碱性转炉炼钢法，2- 纯氧顶吹转炉纯氧顶吹转炉炼钢法；炼钢法

39、；3- 氧气侧吹转炉炼钢法，氧气侧吹转炉炼钢法，4- 平炉（氧气使用量平炉（氧气使用量1040Nm3t），）， 5- 电炉，电炉，6- 平炉平炉 与平炉、电炉与平炉、电炉炼钢法相比，氧气炼钢法相比，氧气转炉炼钢法具有转炉炼钢法具有生生产率高产率高等特点。等特点。 顶吹氧气转炉顶吹氧气转炉炼钢法的小时产钢炼钢法的小时产钢量为平炉炼钢法的量为平炉炼钢法的68倍，是效率极倍，是效率极高的炼钢方法。高的炼钢方法。 纯氧顶吹转炉纯氧顶吹转炉既能炼普通钢，也能炼既能炼普通钢，也能炼普通低碳钢。如首都钢厂采用这种方法成普通低碳钢。如首都钢厂采用这种方法成功地试炼了一百多种钢材。由于用纯氧吹功地试炼了一百多种

40、钢材。由于用纯氧吹炼，钢中氮、氢等有害气体含量较低。炼，钢中氮、氢等有害气体含量较低。低碳钢板，轴承钢低碳钢板，轴承钢 由于氧气顶吹转炉反响速度快，生产率及热效率很高，可使用约2030的废钢以及便于自动化控制，又克服了空气吹炼时钢质量差、品种少的缺点； 冶炼本钱低，耐火材料用量比平炉电炉用量低。转炉炼钢示意图 基建投资和生产费用低基建投资和生产费用低 纯氧顶吹转炉的基建纯氧顶吹转炉的基建投资相当于同样生产量的平炉车间的投资相当于同样生产量的平炉车间的6070，生产费用也低于平炉。生产费用也低于平炉。铁水预处理铁水预处理转炉吹炼转炉吹炼炉外精炼炉外精炼连铸连铸与连铸匹配：与连铸匹配：宝钢远景宝钢

41、远景各种炼钢法和气体含量各种炼钢法和气体含量 项目项目炼钢炉炼钢炉H，ppmN，ppmpH2pH2O大气压大气压PCO大气压大气压PN2大气压大气压O%碱性平炉碱性平炉3 . 0 7 . 0 (b)3060 0.20 ，吹蒸汽，吹蒸汽 0.650.040.07碱性电炉碱性电炉（氧化期）（氧化期）3 . 0 7 . 0 (b)3080 0.20 ，吹蒸汽，吹蒸汽 0.800.040.07酸性平炉酸性平炉3.06.02560 0.15 ，吹空气，吹空气 0.700.030.05碱性电炉碱性电炉（还原期）（还原期）c3.10.0 36(a) 61060150 0.04 0.60PCO2 0.02PN

42、2；平衡；平衡0.0040.01氧气顶吹转炉氧气顶吹转炉1.03.01020 0.0 1000.040.06注：注： a普通法，普通法， b矿石法矿石法2、氧气转炉炼钢法的缺点、氧气转炉炼钢法的缺点 冶炼过程中都是氧化性气氛，去硫效率差冶炼过程中都是氧化性气氛，去硫效率差昂贵的合金元素也易被氧化而损耗昂贵的合金元素也易被氧化而损耗废气铁尘损失大废气铁尘损失大冶炼超低碳钢困难冶炼超低碳钢困难 3、转炉炼钢技术的开展趋势 合理优化工艺流程，形成紧凑式连续化的专业合理优化工艺流程，形成紧凑式连续化的专业生产线生产线转炉高速吹炼工艺技术转炉高速吹炼工艺技术建立大规模、廉价生产洁净钢的生产体系建立大规模

43、、廉价生产洁净钢的生产体系节能与环境保护节能与环境保护3.13.1合理优化工艺流程合理优化工艺流程 主要技术措施主要技术措施100%100%铁水采用铁水采用“三脱与处理工艺技术；三脱与处理工艺技术；转炉实现高速吹炼，冶炼周期到达转炉实现高速吹炼，冶炼周期到达20min,20min,在此根底在此根底上实现各工序快节奏均衡工艺；上实现各工序快节奏均衡工艺；100%100%钢水炉外精炼，其中真空精炼比将大幅度提高；钢水炉外精炼，其中真空精炼比将大幅度提高；采用高速连铸技术，厚板坯的拉速将提高到采用高速连铸技术，厚板坯的拉速将提高到3.54.5m/min,3.54.5m/min,单流产量到达单流产量到达300300万吨万吨/ /年；年；100%100