电炉炼钢工艺1课件

电炉炼钢工艺朱荣电炉炼钢工艺朱荣11电炉炼钢工艺的发展历程1905年第一台5吨工业炼钢电炉建成（德国人R.Linberg）1936年德国制造了可炉盖旋转的炼钢电炉1936年美国建成了当时最大的100吨炼钢电炉1964年美国碳化物公司(W.E.Schwabe)和西北钢铁线材公司(C.G>Robinson)提出电炉超高功率概念(UltraHighPower简称UHP)，电炉工业开始走向辉煌。开始与转炉竞争。1990年后，电炉炼钢技术取得了重大进展。炼钢技术的进步主要进步集中在电炉炼钢领域。1电炉炼钢工艺的发展历程1905年第一台5吨工业炼钢2世界电炉生产迅速发展动力

社会废钢积累的增长，环境压力。低生产成本的经济刺激，廉价废钢及廉价电力。对提高劳动生产率的追求。采用废钢作原料的电弧炉工艺，流程短，生产率高，全员劳动生产率高达2700~4000t/（人·a），几乎是高炉—转炉流程的3~4倍。世界电炉生产迅速发展动力社会废钢积累的增长，环境压力。3我国钢铁行业2010年能耗构成的预测值，矿石经高炉/转炉流程而成粗钢的单位能耗高于600kgce/t，其中氧气转炉炼钢工序能耗仅为10kgce/t，主要能耗是高炉和炼焦工序。铁前系统烧结、炼焦和高炉炼铁是能耗大户，也是污染环境的大户。相比之下，废钢经电炉熔炼所生产的粗钢吨钢能耗仅为270kgce/t，而污染的产生及其治理更远优于高炉/转炉流程。

电炉炼钢的其它优势我国钢铁行业2010年能耗构成的预测值，矿石经高炉/转4世界粗钢产量增长情况世界粗钢产量增长情况5世界钢产量预测世界钢产量预测6电弧炉技术的发展电弧炉技术的发展79、要学生做的事，教职员躬亲共做；要学生学的知识，教职员躬亲共学；要学生守的规则，教职员躬亲共守。12月-2212月-22Monday,December19,202210、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。07:42:3507:42:3507:4212/19/20227:42:35AM11、一个好的教师，是一个懂得心理学和教育学的人。12月-2207:42:3507:42Dec-2219-Dec-2212、要记住，你不仅是教课的教师，也是学生的教育者，生活的导师和道德的引路人。07:42:3507:42:3507:42Monday,December19,202213、Hewhoseizetherightmoment,istherightman.谁把握机遇，谁就心想事成。12月-2212月-2207:42:3507:42:35December19,202214、谁要是自己还没有发展培养和教育好，他就不能发展培养和教育别人。19十二月20227:42:35上午07:42:3512月-2215、一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。十二月227:42上午12月-2207:42December19,202216、提出一个问题往往比解决一个更重要。因为解决问题也许仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题，却需要有创造性的想像力，而且标志着科学的真正进步。2022/12/197:42:3507:42:3519December202217、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。7:42:35上午7:42上午07:42:3512月-221、Geniusonlymeanshard-workingallone'slife.(Mendeleyer,RussianChemist)

天才只意味着终身不懈的努力。21.5.265.26.202108:3008:30:57May-2108:302、Ourdestinyoffersnotonlythecupofdespair,butthechaliceofopportunity.(RichardNixon,AmericanPresident)命运给予我们的不是失望之酒，而是机会之杯。二〇二一年五月二十六日2021年5月26日星期三3、Patienceisbitter,butitsfruitissweet.(JeanJacquesRousseau,Frenchthinker)忍耐是痛苦的，但它的果实是甜蜜的。08:305.26.202108:305.26.202108:3008:30:575.26.202108:305.26.20214、Allthatyoudo,dowithyourmight;thingsdonebyhalvesareneverdoneright.----R.H.Stoddard,Americanpoet做一切事都应尽力而为，半途而废永远不行5.26.20215.26.202108:3008:3008:30:5708:30:575、Youhavetobelieveinyourself.That'sthesecretofsuccess.----CharlesChaplin人必须相信自己，这是成功的秘诀。-Wednesday,May26,2021May21Wednesday,May26,20215/26/2021

9、要学生做的事，教职员躬亲共做；要学生学的知识，教职员躬亲82电炉炼钢主体设备介绍2电炉炼钢主体设备介绍9机械设备

炉壳、炉门、出钢槽或偏心炉底出钢、炉盖，分水冷和耐材电极夹持器、电极升降装置炉盖提升旋转机构、炉体旋转或开出排烟除尘装置炉顶加料装置机械设备炉壳、炉门、出钢槽或偏心炉底出钢、炉盖，分水冷和耐10电气设备变压器电抗器短网隔离开关及高压断路器电极升降自动调节装置电气设备变压器113电炉炼钢的能量来源电能化学能。包括炉料带来的物理热及氧化带来的化学热、外来输入的燃料。3电炉炼钢的能量来源电能12传统电炉总能量平衡传统电炉总能量平衡13现代电炉总能量平衡(装铁水)现代电炉总能量平衡(装铁水)143.1供电3.1供电15供电技术发展直流电弧炉消除炉衬热点问题，减少电极消耗，搅拌熔池消除偏弧；减少对电网冲击高阻抗电弧炉利用泡沫渣埋弧操作、提高变压器水平，降低电极消耗提高功率因数，减轻对电网干扰无功功率静止式动态补偿消除或减弱电弧炉冶炼冶炼中电负荷造成的电压波动与谐波对电网的危害降低闪烁和谐波冶炼过程计算机自动化控制按冶金模型、热模型进行最佳配料、电热平衡、最佳控制功率等计算，实现控制、管理、决策合理电气工作点动态选择、保证合理供电制度执行智能电弧炉利用人工智能，具有三相意识，也可进行电弧炉综合控制解决电弧炉供电三相不平衡问题，减少对电网冲击供电技术发展直流电弧炉消除炉衬热点问题，减少电极消耗，搅拌熔16普通功率与超高功率电弧炉工作点

普通功率与超高功率电弧炉工作点17配电操作冶炼阶段根据工艺要求输入的功率是不相同的，在各个阶段调节输入功率大小，电功率的调节称为配电操作。配电操作分：送电、停电、调换电压、调节电流及电气设备的监护。配电分手动及自动调节，好的配电制度对缩短冶炼时间及降低电耗是非常重要的。配电操作冶炼阶段根据工艺要求输入的功率是不相同的，在各个阶段18供电时间确定C吨钢电耗，kWh/tW钢水总重，tP电炉变压器容量，kV.A变压器利用率，非通电时间，min供电时间确定C吨钢电耗，kWh/t193.2供氧炉门人工吹氧

从1根氧管到3根氧管；炉门吹氧机械手强化供氧及安全生产；炉壁氧燃枪(可加二次燃烧)辅助能量;EBT氧枪解决偏心炉的冷区及成分均匀；炉壁氧气碳粉喷吹模块可伸入式及固定式；炉壁及烟道的二次燃烧氧枪

利用余热、能量极限利用3.2供氧炉门人工吹氧从1根氧管到3根20电炉供氧示意图电炉供氧示意图21北京科大电炉炼钢用氧专利技术内容电炉炉门多功能吹氧装置电炉炉壁氧燃助熔及二次燃烧氧枪电炉炉壁及EBT氧枪电炉炉顶氧枪电炉炉壁氧气及碳粉喷吹模块（集束氧枪）电炉泡沫渣技术电炉用氧诊断－－电炉用氧模块化控制技术北京科大电炉炼钢用氧专利技术内容电炉炉门多功能吹氧装置22在吹氧条件下，熔池中各元素氧化1kg时所产生的理论热值在吹氧条件下，熔池中各元素氧化1kg时所产生的理论热值23

在电炉采用多种供氧方式以后，如何做到炉内均衡供氧是非常重要的。目的：1、控制吨钢耗氧；2、提高金属收得率；3、解决除尘冷却装置及电极等氧化。控制方式：1、结合热平衡及物料平衡；2、结合原有炉次的供氧曲线；3、根据冶炼状况，分解不同供氧方式的供氧量；4、检测冶炼过程炉气成分的变化，调整供氧量。

电炉用氧模块化控制技术在电炉采用多种供氧方式以后，如何做到炉内均衡供氧244电炉炼钢的原料传统的电弧炉炼钢是全废钢工艺以冷废钢为主，配加10％左右的生铁块；现代电弧炉炼钢使用的其它原料还有：除冷生铁外，直接还原铁（DRI，HBI）、热铁水、碳化铁等；电弧炉炼钢的原料构成对其工艺、装备、指标等有决定性影响；不同原料结构下的生产过程是不可比的。或者说只有原料结构相当的情况下才是可比较的。4电炉炼钢的原料传统的电弧炉炼钢是全废钢工艺以冷废25废钢电炉炼钢是一种铁资源回收再利用过程，也是一种处理污染的环保技术。仅就电炉炼钢工序而言，废钢是基本原料，废钢原料需进行鉴别、分类管理和打包、剪切等预处理。当前电炉炼钢使用废钢原料的最大问题是金属残留元素，主要是残留的Ni，Cr，Mo等合金元素和Cu，Sn，Bi，Sd，Pb等有害元素。它们在电炉炼钢过程中尚无有效方法去除，残留在钢材中造成种种危害，并在废钢循环再利用过程中不断积累。目前采用的对策主要有：①加强废钢管理；②在废钢预加工过程中挑选或分离；③冶炼过程配加其他铁源，稀释残留元素的浓度。废钢电炉炼钢是一种铁资源回收再利用过程，也是一种处理污26其它金属料冷生铁：配碳、稀释残留元素、渣量增加直接还原铁：粒状直接还原铁（DRI）和块状热压块（HBI）铁水：配加10％的热铁水，带入的物理热约为25kwh/t-steel，化学热约25kwh/t-steel，（而氧耗6～7m3/t-steel）碳化铁(Fe3C)：技术问题，不能大量生产其它金属料冷生铁：配碳、稀释残留元素、渣量增加275电炉冶炼工艺

传统冶炼工艺(三段工艺)熔化期、氧化期、还原期现代冶炼工艺(二段工艺)熔化期、氧化期、加炉外处理；或称熔氧脱磷期、脱碳升温期操作步骤：补炉、装料（配料）、熔化期、氧化期、精炼(或还原期)、出钢5电炉冶炼工艺传统冶炼工艺(三段工艺)285.1补炉电炉补炉工作量是很大的，补炉的重点是：①渣线(渣的浸蚀)；②靠电极(最容易跑钢的地方)；电弧的辐射；补炉用大铲或喷枪。

5.1补炉电炉补炉工作量是很大的，补炉的重295.2装料(配料)对废钢的要求

（1）不允许有有色金属。（2）不允许有封闭器皿、易爆炸物。（3）入炉的钢铁料块度要合适，不能太大。装料量要求二次进料：第1次，60％；第2次，40％；三次进料：第1次，40％；第2、3次，30％；四次进料：第1、2次，30％；第3、4次，20％。5.2装料(配料)对废钢的要求30配碳的重要性

重要性：废钢铁氧化、氧化期去气(N、H)、去夹杂；

最低配C计算：配C量%=0.50%(熔化期损失)+0.2-0.3%(氧化需要)+氧化终了碳含量。装料原则：大、中、小料配合；重料在下、轻料在上；大块在中、轻料在边。配碳的重要性重要性：废钢铁氧化、氧化期去气(N、H)、去夹315.3废钢熔化阶段操作熔化期是电炉工艺中能源消耗的大头，冶炼时间的50-80%，因此，电炉的节能降耗主要在熔化期。废钢熔化过程：从中心向四周、从热区向冷区、从下向上。熔化期操作原则：合理供电、合适吹氧、提前造渣。吹氧方式：自耗式：可切割、可吹渣钢界面；水冷式：只能吹渣钢界面。5.3废钢熔化阶段操作熔化期是电炉工艺中能源消耗的大头32优化的供电曲线优化的供电曲线335.4电炉氧化期操作

氧化期的任务：继续脱P、脱C去气(N、H)、去夹杂钢液升温电炉熔氧期操作：熔化废钢与氧化期脱碳结合，提前造渣脱磷。5.4电炉氧化期操作34元素氧化方式铁矿石氧化：吸热、有利于脱磷、增加金属量Fe2O3+3C=2Fe+3CO吹氧气氧化：放热、对脱磷不利、但可部分脱硫，渣中氧化铁增加。矿石加吹氧元素氧化方式铁矿石氧化：35氧化期操作熔清、取样分析(全分析)、加石灰、吹氧化渣、流渣脱P、加石灰、测温,视钢中含碳量吹氧脱碳；看P：取样分析、看渣子的颜色（黑亮P高、灰黑P低）、看渣子的泡沫化；看C：取样分析、看火花、砂轮对比、副枪；看温度：蓝白亮、浅蓝、深蓝、浅红、深红；取样全分析、测温，静沸腾等待出钢；传统工艺：扒除氧化渣，为还原期造渣做准备。

氧化期操作熔清、取样分析(全分析)、加石灰、吹氧化渣、流渣脱36氧化期的造渣氧化期的造渣要根据脱磷及脱碳的要求、具有合适的炉渣成分及流动性渣中∑FeO含量一般控制在10－20％，碱度控制在2.5-3.0，总渣量在2－4％。氧化期的造渣氧化期的造渣要根据脱磷及脱碳的要求、具有合适的炉37磷的控制3个关键因素：炉渣氧化性、石灰含量、温度。Healy经验式：lg(%P)/[%P]=22350/T-16.0+0.08%(CaO)+2.5lg%(TFeO)常规工艺[%P]<0.030以下脱磷的主要工艺：强化吹氧提高初渣氧化性提前造高碱度渣流渣造新渣喷粉技术的应用磷的控制3个关键因素：炉渣氧化性、石灰含量、温度。38氧化期喷粉脱磷氧化期喷粉脱磷39碳的控制作用：减少金属烧损、降低熔池温度、促进钢渣反应、促进脱磷、促进泡沫渣形成、去气去夹杂。碳的控制作用：减少金属烧损、降低熔池温度、促进钢渣反应、促进40温度控制T出钢=t1+△t过程－△t加热＋△t浇铸t1液相线温度△t过程过程降温

△t加热钢包温度补偿△t浇铸浇铸降温温度控制T出钢=t1+△t过程－△t加热＋△t浇铸41氧化终点特别情况处理（1）碳高磷低，温度低，吹氧；温度高，低功率操作；（2）碳高磷高，先脱P后脱C(可加部分矿石)；（3）碳低磷高，温度合适，造FeO渣；温度高(加矿石)，停电；(4)低磷低温，性碳低，加大电功率,造泡沫渣；碳高，吹氧，一般功率。

氧化终点特别情况处理（1）碳高磷低，温度低，吹氧；温度高，低425.5冶炼过程造泡沫渣泡沫渣是指在不增大渣量的情况下，使炉渣呈很厚的泡沫状泡沫渣的作用采用长弧泡沫渣操作可以增加电炉输入功率，提高功率因数及热效率；降低电炉冶炼电耗，缩短了冶炼时间；减少了电弧热辐射对炉壁及炉盖的热损失；泡沫渣有利于炉内化学反应，特别有利于脱P、C及去气（N、H）5.5冶炼过程造泡沫渣泡沫渣是指在不增大渣量的情况下，使43泡沫渣对电能输入的影响泡沫渣对电能输入的影响44对炉渣泡沫渣高度的影响对炉渣泡沫渣高度的影响45泡沫渣新工艺1、设备要求性能稳定及易操作的喷粉设备碳粉喷吹量、粒度及喷粉速度控制稳定干燥的喷吹气源及定期的设备检查泡沫渣新工艺1、设备要求46泡沫渣技术2、造泡沫渣的新思路----解决喷吹区域炉门区及炉后区域同时喷碳，全熔池区域泡沫化及全程泡沫渣冶炼。3、热装铁水后的泡沫渣有丰富的碳源，喷碳任务减轻，但喷碳粉在冶炼前期及后期作用是很大的。铁水热装的终渣FeO高达30％。

泡沫渣技术2、造泡沫渣的新思路----解决喷吹区域475.6电炉还原期还原期是转炉炼钢没有的。还原期的主要任务是：1去除钢液中的氧2去除钢液中的硫3调整钢液的温度，成份到规定成分；4合金化这四点是相互联系及同时进行的。脱O与脱S的关系，合金化与脱O、S，脱O、S时加入的合金Mn，就是成品需要的合金。进入还原或采用炉外精炼的条件是无渣出钢。5.6电炉还原期还原期是转炉炼钢没有的。48无渣出钢残余氧化渣的危害：降低脱硫脱氧能力；降低合金收得率；降低钢包搅拌强度；降低包衬寿命。偏心炉底出钢彻底解决了这一问题。传统电炉需扒渣。无渣出钢残余氧化渣的危害：49传统出钢－虹吸出钢传统出钢－虹吸出钢50还原期操作扒除氧化渣后加石灰和莹石化渣、加碳粉造白渣或电石渣还原5-10分钟推渣，取样全分析、测温补加渣料加C粉成份温度合格、加合金测温度、看脱氧、出钢。还原期操作扒除氧化渣后加石灰和莹石51还原白渣及电石渣白渣：是用C粉和Si粉还原的炉渣，冷却后呈白色，过一会儿会粉化；电石渣：过量的C粉（或加CaC2），在渣中有大量存在，冷却后呈灰色；白渣与电石渣的比较：①电石渣的脱氧、脱S能力强（在S、O高时，采用）②电石渣增C。增Si③电石渣和钢液性湿润性较好，钢水，中易产生夹杂，所以，不能电石渣出钢，如何破电石渣：①加渣料②炉盖留一条线还原白渣及电石渣白渣：是用C粉和Si粉还原的炉渣，冷却后呈白526近年主要电炉炼钢新工艺竖式电炉双壳电炉consteel电炉铁水热装及强化供氧6近年主要电炉炼钢新工艺竖式电炉53竖炉电弧炉竖炉电弧炉是FuchsSystem在1992年推出的。它有一个废钢预热系统，竖炉电弧炉可以是单竖炉或双竖炉，也可以是直流的或交流的。它用废气（1000℃以上）的潜热和化学热，加上在竖炉底部的氧燃烧嘴预热装在水冷竖炉内的废钢料柱。与普通的炉子比较，其氧—燃烧嘴的热效更高。竖炉里至少可装全炉废钢的40%，剩下的废钢在开始熔化前直接加入炉内。竖炉电弧炉竖炉电弧炉是FuchsSystem在154双壳电弧炉双壳炉内有两个炉壳，共用一套电源。双壳炉的技术特点是将废钢预热和节省非通电时间相结合：当一个炉壳内在熔化炉料时，另一炉壳就加入第一篮炉料。当第一个炉壳要出钢时电极就转向另一个炉壳，开始送电。这样停电时间可缩短6~10分钟，生产率大大提高。有些设计中，当一个炉壳在熔炼时将排出的热废气通入第二个炉壳，以预热废钢。预热炉料的优点是缩短给电时间和节电，日本NipponSteel估计预热25分钟可节电35KWh/t。双壳电弧炉双壳炉内有两个炉壳，共用一套电源。55Consteel电炉

废钢原料预热和加料过程的连续化，显然对电弧炉炼钢过程是非常有利的：电弧非常平稳，闪烁、谐波和噪音很低过程连续进行，非通电操作时间减至最少不必周期性加料，热损失和排放大大减少便于稳定控制生产过程和产品质量Consteel电炉废钢原料预热和加料过程56钢液炉外精炼工艺冶金学院朱荣炉外精炼钢液炉外精炼工艺冶金学院朱荣炉外精炼571炉外精炼的产生半世纪以来迅速发展的钢铁冶金重要技术；提高生产率的需要；提高钢质量的需要；满足不同钢种的特殊要求。1炉外精炼的产生半世纪以来迅速发展的钢铁冶金重要技术；58炉外精炼发展历程20世纪30－40年代，合成渣洗、真空模铸50年代，大功率蒸汽喷射泵技术的突破，发明了钢包提升脱气法(DH)及循环脱气法(RH)60－70年代，高质量钢种的要求，产生了各种精炼方法80－90年代，连铸的发展，连铸坯对质量的要求及炼钢炉与连铸的衔接21世纪，更高节奏及超级钢的生产。炉外精炼发展历程20世纪30－40年代，合成渣洗、真空模铸59炉外精炼的内容脱氧、脱硫去气、去除夹杂调整钢液成分及温度炉外精炼的内容脱氧、脱硫602炉外精炼的手段渣洗最简单的精炼手段；真空目前应用的高质量钢的精炼手段；搅拌最基本的精炼手段；喷吹将反应剂直接加入熔体的手段；调温加热是调节温度的一项常用手段。2炉外精炼的手段渣洗最简单的精炼手段；61合成渣洗根据要求将各种渣料配置成满足某种冶金功能的合成炉渣；通过在专门的炼渣炉中熔炼，出钢时钢液与炉渣混合，实现脱硫及脱氧去夹杂功能；不能去除钢中气体；必须将原炉渣去除；同炉渣洗、异炉渣洗。合成渣洗根据要求将各种渣料配置成满足某种冶金功能的合成炉渣；62真空处理脱气的主要方法提高真空度可将钢中C、H、O降低；日本真空技术，真空度到1torr；C<10ppm,H<1ppm,O<5ppm中国真空技术，真空度到3torr；C<20ppm,H<2ppm，O<15ppm。新开发了脱硫功能：KTB代表性装置：RH、VD、VOD。真空处理脱气的主要方法63喷吹技术喷吹实现脱碳、脱硫、脱氧、合金化、控制夹杂物形态；单一气体喷吹VOD；混合气体喷吹AOD；粉气流的喷吹TN；固体物加入喂线。喷吹技术喷吹实现脱碳、脱硫、脱氧、合金化、控制夹杂物形态；64升温工艺提高生产率的需要；升温装置：LF加热CAS化学加热。升温工艺提高生产率的需要；653主要的精炼工艺LF(LadleFurnaceprocess)；AOD(Argon-oxygendecaburizitionprocess);VOD(Vacuumoxygendecreaseprocess);RH(RuhrstahlHeraeusprocess);CAS-OB(Compositionadjustmentsbysealedargon-oxygenblowingprocess)；喂线(Insertthread)；钢包吹氩搅拌(Ladleargonstirring)；喷粉(powderinjection)。3主要的精炼工艺LF(LadleFurnaceproc663.1LF炉最常用的精炼方法取代电炉还原期解决了转炉冶炼优钢问题具有加热及搅拌功能脱氧、脱硫、合金化3.1LF炉最常用的精炼方法67LF炉精炼原理1-电极；2-合金料斗；3-透气砖；4-滑动水口1-电极；2-合金料斗；3-透气砖；4-滑动水口精炼功能强，适宜生产超低硫、超低氧钢；具备电弧加热功能，热效率高，升温幅度大，温度控制精度高；具备搅拌和合金化功能，易于实现窄成分控制，提高产品的稳定性；采用渣钢精炼工艺，精炼成本较低；设备简单，投资较少。工艺优点LF炉精炼原理1-电极；2-合金料斗；3-透气砖；4-滑动水68常规LF炉工艺操作电炉EBT出钢，出钢过程加合金、加渣料(石灰、萤石等2%)，底吹氩、通电升温、化渣，10分钟取样分析，加渣料(1％)，测温取样，加合金看脱氧，准备出钢。一般30－50分钟，电耗50－80kwh/t；现代转炉、电炉与连铸联系的纽带。常规LF炉工艺操作电炉EBT出钢，出钢过程加合金、加渣料(693.2AOD炉目的：主要是冶炼高质量的不锈钢(C<20ppm,S,P<50ppm)使用更廉价的原料(采用高碳铬代低碳铬)；使用情况：60－70％的不锈钢产量；我国太钢有国内第一台AOD;不锈钢的冶炼方法电炉；电炉或转炉＋AOD；电炉或转炉＋VOD.3.2AOD炉目的：70AOD工艺过程炉料：废钢、不锈钢返回料、高碳铬铁、高碳镍铁吹炼过程温度及氩氧比的控制分不同温度及碳含量控制吹炼氩氧比:O2：Ar=4:1(3:1)，C下降为0.2%、T＝1680℃；O2：Ar=2:1，C下降为0.1%、T＝1700℃；O2：Ar=1:2，C下降为0.02%、T＝1730℃；O2：Ar=1:3，C下降为0.01%、T＝1750℃；AOD工艺过程炉料：废钢、不锈钢返回料、高碳铬铁、高碳镍铁713.3VD/VOD炉VD的功能仅是真空加搅拌，VOD是Vacuumandstirandinjectionoxygen；VD主要应用于轴承钢脱氧；VOD主要用于不锈钢冶炼；3.3VD/VOD炉VD的功能仅是真空加搅拌，72VD工艺轴承钢最重要的性能指标是疲劳寿命。影响轴承钢寿命的重要指标是钢中氧含量，钢中[O]控制在10ppm为好。最好水平[O]＝3－5ppm。国内10ppm左右。控制钢中非金属夹杂物和碳化物级别。GCr15是最常用轴承钢：%C：0.95-1.05%Mn:0.9-1.20%Si:0.40-0.65%Cr:1.30-1.65S,P<0.020以轴承钢冶炼为例VD工艺轴承钢最重要的性能指标是疲劳寿命。以轴承钢冶炼为例73冶炼工艺：UHP＋LF+VD（或RH）+CC：

LF出钢后，扒渣（倒渣）2/3，渣层厚度应保持40－70mm，扒渣时间<3min。扒渣完毕LF钢包入VD处理工位，接通氩气，调节流量50－80NL/min，同时测温、取样，加入硅石2kg/mm，调整炉渣碱度R=1.2－1.5。测温、取样后VD加盖密封，抽真空。真空泵启动期间，调整氩气流量保持30－40NL/min。VD工艺以轴承钢冶炼为例冶炼工艺：UHP＋LF+VD（或RH）+CC：VD工艺以轴承74真空保持时间：真空启动后，工作压力达到67Pa时，保持时间≥15min。真空保持期间调整氩气流量70NL/min左右，并通过观察孔观察钢水沸腾情况，及时调整，保持均匀沸腾。终脱氧后解除真空、开盖、测温，软吹15－25min，氩气流量70-100NL/min左右，控制渣面微动为宜。软吹结束后，测温、取样，加保温剂出钢，出钢温度1530－1540℃。以轴承钢冶炼为例VD工艺真空保持时间：真空启动后，工作压力达到67Pa时，保持时间75VOD工艺初炼炉将碳控制在0.2－0.5％，P<0.03%以下；钢液温度为1630℃；初炼炉除渣后，将VOD钢包吊入真空室，接底吹氩，开始抽真空，此时温度1550-1580℃;当真空度达到13－20kpa时，开始吹氧脱碳；碳含量降低的同时，提高真空度，保铬不氧化；当碳合格时，停止吹氧，加大真空到100Pa以下，并加大搅拌，进一步脱碳，钢液温度达到1670－1750℃；加合金、微调成分、加铝吹氩搅拌几分钟后，破真空浇铸。以冶炼超低碳不锈钢为例VOD工艺初炼炉将碳控制在0.2－0.5％，P<0.03%763.4RH真空精炼Ruhrstahl公司和Heraeus公司1957年开发的。也称钢液循环脱气法，将钢液提升到一容器内处理。主要冶炼高质量产品，如轴承钢、LF钢、硅钢、不锈钢、齿轮钢等。国内RH设备主要依靠进口。3.4RH真空精炼Ruhrstahl公司和Heraeu77RH工艺特点①反应速度快，表观脱碳速度常数kC可达到3.5min-1。处理周期短，生产效率高，常与转炉配套使用。②反应效率高，钢水直接在真空室内进行反应，可生产H≤0.5×10-6，N≤25×10-6，C≤10×10-6的超纯净钢。③可进行吹氧脱碳和二次燃烧进行热补偿，减少处理温降；④可进行喷粉脱硫，生产[S]≤5×10-6的超低硫钢。RH工艺特点①反应速度快，表观脱碳速度常数kC可达到3.5m78RH工艺参数处理容量：大炉子比小炉子好(50t以上)；处理时间：钢包在真空位的停留时间τ；τ＝Tc/VtTc允许温降，Vt平均温降℃/min；循环因数：C＝ω(t/min).t(min)/Q(ton)ω循环流量、t脱气时间、Q处理容量循环流量ω：主要由上升管与驱动气体流量决定；真空度：60－100pa；抽气能力。RH工艺参数处理容量：大炉子比小炉子好(50t以上)；79RH真空工艺过程出钢后，钢包测温取样；下降真空室，插入深度为150-200mm；起动真空泵，一根插入管输入驱动气体；当真空室的压力降到26－10kpa后，循环加剧；钢水上升速度为5m/s、下降速度为1－2m/s；气泡在钢液中将气体及夹杂带出。

RH真空工艺过程出钢后，钢包测温取样；80RH的发展-OB(OxygenBlowing)，真空室下部吹氧-KTB(KawasakiTopBlowing)日本川崎，顶吹氧-PB(PowderBlowing)，真空室下部喷粉脱P、S。RH的发展-OB(OxygenBlowing)，真空室下81工艺优点：钢液升温和精确控制钢水温度促进夹杂物上浮，提高钢水纯净度精确控制钢液成分，实现窄成分控制均匀钢水成分和温度与喂线配合，可进行夹杂物的变性处理冶炼节奏快，适合转炉的冶炼节奏。3.5CAS、CAS－OB精炼工艺工艺优点：3.5CAS、CAS－OB精炼工艺82CAS－OB的冶炼效果加热；升温速度5－6℃/min；钢液成分：吹氧前后变化不大；钢水洁净度：[O]基本不变，可降低[N]含量。CAS－OB的冶炼效果加热；升温速度5－6℃/min；83CAS工艺的操作过程CAS工艺的操作过程84CAS-OB工艺的操作过程CAS-OB工艺的操作过程853.6喷粉工艺效果最好投资及使用成本最低也是最不好掌握的技术；可脱硫、脱磷、合金化、夹杂变性；工艺参数：喷枪插入深度；h=H(钢液深)-hc(喷入深)；喷吹压力：大于钢液、炉渣及大气压；喷吹时间：喷粉设备及钢液容纳粉剂的能力；供料速度：设备能力及钢液化学反应速度；载气能力与粉气比。3.6喷粉工艺效果最好投资及使用成本最低也是最不好掌握的技864典型精炼设备的功能4典型精炼设备的功能87冶金效果冶金效果88典型精炼方法达到的洁净度典型精炼方法达到的洁净度895洁净钢(puritysteel)60年代：[S]+[P]+[N]+[O]+[H]<900ppm；70年代：[S]+[P]+[N]+[O]+[H]<800ppm；80年代：[S]+[P]+[N]+[O]+[H]<600ppm；90年代：[S]+[P]+[N]+[O]+[H]<100ppm；2000年代：[S]+[P]+[N]+[O]+[H]<50ppm。洁净钢除[S]+[P]+[N]+[O]+[H]五大元素外，随废钢量的增加。还包括Cu、Zr、Sn、Bi、Pb等伴生元素。5洁净钢(puritysteel)60年代：[S]+[90洁净钢是一个相对概念某一杂质含量降低到什么水平决定于钢种和产品用途不同的年代，对洁净钢有不同的要求有害元素降低程度决定于装备和工艺现代化水平。高附加值产品对洁净度的要求是：T[O]要低<20ppm；夹杂物数量要少；夹杂物尺寸要小<50μm；夹杂物形态要合适。洁净钢的定义洁净钢是一个相对概念洁净钢的定义91洁净钢生产技术初炼炉低氧钢精炼技术出钢炉渣改质与预脱硫工艺出钢挡渣技术与下渣检测渣洗精炼工艺夹杂物改性技术Ca处理技术超低碳钢冶炼技术低N钢冶炼技术夹杂物控制技术

钢水保护技术无缺陷连铸坯生产工艺连铸坯表面质量的控制大型夹杂物的控制洁净钢生产技术初炼炉低氧钢精炼技术92

铁水预处理工艺

朱荣铁水预处理工艺朱荣93铁水预处理技术铁水预处理是指铁水兑入炼钢炉之前进行的各种处理。

分为普通铁水预处理和特殊铁水预处理两大类。普通铁水预处理包括：铁水脱硫、铁水脱硅和铁水脱P。特殊铁水预处理一般是针对铁水中含有的特殊元素进行提纯精炼或资源综合利用，如铁水提钒、提铌、脱铬等预处理工艺。铁水预处理技术铁水预处理是指铁水兑入炼钢炉之前进行的94铁水预处理容器的选择根据铁水预处理容器的选择，脱硫工艺可分为：

混铁车喷吹法

铁水罐法

铁水包法发展趋势：采用铁水包作为铁水脱硫预处理的容器铁水预处理容器的选择根据铁水预处理容器的选择，脱硫工艺可分为951.2 铁水预处理的化学冶金学意义化学冶金学意义：创造最佳的冶金反应环境!钢铁冶金工艺优化： 高炉分离脉石、还原铁矿石铁水预处理脱硅、脱磷、脱硫转炉脱碳、升温钢水炉外精炼去夹杂、合金化1.2 铁水预处理的化学冶金学意义化学冶金学意义：96

1.3铁水预处理(脱硫)的优越性(1)满足用户对超低硫、磷钢的需求，发展高附加值钢种：如：

船板钢、油井管钢：[S]、[P]0.005%管线钢、Z向钢、IF钢：[S]0.002~0.004%(2)减轻高炉脱硫负担，放宽对硫的限制，提高产量，降低焦比；(3)炼钢采用低硫铁水冶炼，可获得巨大的经济效益。1.3铁水预处理(脱硫)的优越性(1)满足用户对超低97铁水脱硫工艺方法投掷法，将脱硫剂投入铁水中脱硫喷吹法，将脱硫剂喷入铁水中脱硫搅拌法（KR法），通过中空机械搅拌器向铁水内加入脱硫剂，搅拌脱硫铁水脱硫工艺方法投掷法，将脱硫剂投入铁水中脱硫98脱硫工艺的技术比较

脱硫工艺的技术比较992铁水预处理发展的技术经济背景与现状2.1 国外铁水预脱硫技术的发展背景与现状历史背景：60年代，氧枪转炉炼钢的崛起工业的发展给钢铁材料质量提出了更高要求。钢材质量：强度高、低温韧性好；冷成型和焊接性能好；抗腐蚀和高温性能好。用户需求：降低钢中杂质：硫、磷含量越低越好。2铁水预处理发展的技术经济背景与现状2.1 国外铁水预脱硫100国外脱硫现状世界各国都致力于降低钢中硫含量80年代初期欧洲钢材市场：大批量产品含硫量[S]0.02%；小量产品[S]0.01%；极少的优质钢[S]0.005%。90年代中期：

约70%的产品[S]0.015%；约50%的产品[S]0.01%。约28%的产品[S]0.005%；约10%的产品[S]0.002%。国外脱硫现状世界各国都致力于降低钢中硫含量101我国脱硫现状整体差距太大：生铁一类的质量标准：[S]0.03%宝钢、本钢等企业水平与国外一致结果：高炉脱硫，操作保守焦比高、产量低国外预脱硫工艺发展趋势铁水罐、混铁车喷吹法(CaO、CaC2系)、镁系喷吹脱硫法我国脱硫现状整体差距太大：生铁一类的质量标准：[S]01022.2 铁水预处理的发展趋势预脱硫

预脱硅

预脱磷(同时脱磷脱硫)未来以喷吹法为主脱硫剂受原料经济和钢材产品要求而波动发展方向：

高效、廉价、易得的复合脱硫剂；CaO系、CaC2系、Mg系“并驾齐驱”铁水预脱硫处理愈来愈普遍，各种级别钢种都可处理，特别是优质钢或特殊钢种。

铁水预处理(脱硫)是提高钢材质量的最经济手段!2.2 铁水预处理的发展趋势预脱硫预脱硅预脱磷(1033铁水预脱硫

3.1四大系列以及复合脱硫剂苏打(Na2CO3)系：

炉前铁水沟铺撒法，宣钢、包钢做过喷吹工艺试验。电石(CaC2)系：

主要是喷吹法，攀钢、宝钢、武钢用过。石灰(CaO)系：

喷吹法，鞍钢、宝钢、武钢、酒钢、宣钢、重钢、太钢等。金属Mg系复合脱硫剂：90年代起步，喷吹法。如鞍钢、宝钢、本钢等。3铁水预脱硫3.1四大系列以及复合脱硫剂104

3.2四种主要脱硫剂及其脱硫原理苏打(Na2CO3)系：(+氧化剂，同时脱磷脱硫) Na2CO3(l)====Na2O(l)+CO2Na2O(l)+[S]+[C]====(Na2S)+CO

价格贵，挥发损失严重，环境污染大，侵蚀包衬目前只作号外铁补救脱硫之用！3.2四种主要脱硫剂及其脱硫原理105石灰(CaO)系(+CaCO3+CaF2+C，+CaC2，+Al)CaO(S)+[S]+[C]====(CaS)+CO当[Si]0.05%时，CaO(S)+[S]+1/2[Si]===(CaS)+1/2(SiO2)价廉易得，高温、细磨、活性高脱硫效果较好。

石灰易吸水，脱硫渣夹带铁，不能进行深度脱硫。石灰(CaO)系(+CaCO3+CaF2+C，+Ca106碳化钙(CaC2，电石)系CaC2(+CaO+CaCO3+CaF2)、(CaC2+CaCO3)CaC2(S)+[S]====(CaS)+2[C]

相对较便宜，高温、细磨、深喷，脱硫效率较高

脱硫效率受温度和粒度影响较大，安全性不高！碳化钙(CaC2，电石)系CaC2(+CaO+CaCO3+107镁(Mg)系种类：①

镁焦(Magcoke)；②

镁合金(MgFeSi)；③

覆膜镁粒：④覆膜混合镁粒：含Mg30~80%，余为CaO。[Mg]+[S]==MgS(固)Mg(气)+[S]==MgS(固)镁脱硫的热力学：受铁水温度和镁的蒸气压影响Log[Mg]sat=7000T+LogPMg

5.1(低温和高压有利！)镁(Mg)系种类：①镁焦(Magcoke)；②镁合金108镁脱硫的动力学主要受镁蒸汽的溶解速度影响。措施：①

铁水温度低些有利②

加入惰性物质减缓镁的气化速度③

喷枪插入铁水液面以下2~3m处镁的脱硫效率和消耗量：[S]为0.06%脱到0.01%，脱硫效率达63%，当[S]降至0.005%时，每吨铁水耗镁300~500g。镁脱硫的动力学主要受镁蒸汽的溶解速度影响。109镁脱硫剂的优缺点镁和硫的亲和力极高，对低温铁水，镁脱硫最好,用量少，对高炉渣不敏感；铁损少，无环境问题。脱硫处理用的设备投资低。

但镁价格高。关键要保证插枪深度，精心控制，提高镁的收得率。我国有便宜镁资源。镁脱硫剂的优缺点镁和硫的亲和力极高，对低温铁水，镁脱硫最110铁水脱硫剂的选择元素的脱硫能力，由高到低依次为：CaC2、NaO2、Mg、BaO、CaO、MnO、MgO工业中常用的脱硫剂有：CaO系、CaO+CaC2系、CaC2、CaO+Mg系、Mg等。铁水脱硫剂的选择元素的脱硫能力，由高到低依次为：111铁水脱硫剂性能比较铁水脱硫剂性能比较1124铁水脱Si工艺技术

铁水脱Si的重要意义

是铁水脱磷的必要条件

利于减少石灰加入量和渣量

可在低碱度下实现脱Si，成本低铁水脱Si的工艺方法

铁水沟连续脱硅，分为一段法和两段法

铁水罐脱硅4铁水脱Si工艺技术铁水脱Si的重要意义113铁水脱硅站示意图铁水脱硅站示意图114铁水脱硅方法的比较铁水脱硅方法的比较1155铁水预处理脱磷及同时脱磷脱硫5.1 脱磷同时脱硫的化学原理电化学反应：阳极：[P]+4(O2)====(PO43)+5e阴极：[S]+2e====(S2)

喷吹法同时脱磷脱硫反应的实质：

在喷枪附近，氧位较高(Po2=1012~1011kPa)，进行着氧化脱磷反应；在铁水罐壁和顶渣与铁水界面处，氧位较低(Po21013kPa)，进行着还原脱硫反应。因此，喷吹预处理工艺是在实行了熔池的氧位再分布后，才达到同时脱除磷、硫的，即是“同时不同位”。5铁水预处理脱磷及同时脱磷脱硫5.1 脱磷同时脱硫的化学原1165.2 脱磷前的铁水预脱硅脱磷过程中硅比磷优先氧化。这样形成的SiO2势必会大大降低脱磷渣的碱度。因此，为了减少脱磷剂用量、提高脱磷效率，脱磷前必须优先将铁水[Si]氧化脱除至0.10%~0.15%。预脱硅方法：主要有高炉炉前铁水沟上置或顶喷固体氧化剂脱硅法和铁水罐、混铁车内喷吹脱硅法(顶吹O2)两种。高炉要冶炼低硅生铁。5.2 脱磷前的铁水预脱硅脱磷过程中硅比磷优先氧化。这样形成117

铁水脱磷预处理的工艺优点铁水预处理脱磷，反应温度低，热力学条件好，易于脱磷。铁水中C、Si含量高提高了铁水中磷的活度，有利于脱磷。由于铁水预处理脱磷具备良好的化学热力学条件，渣钢间磷的分配系数是炼钢脱磷的5～10倍，因而渣量小，可以控制较低的渣中FeO含量，脱磷成本低。和炼钢相比，不会因脱磷造成钢水过氧化，影响钢质量。铁水脱磷预处理的工艺优点铁水预处理脱磷，反应温度低，1185.3 两类脱磷剂苏打系：Na2CO3(+氧化剂)2[P]+3(Na2O)+5(FeO)==(3Na2OP2O5)+5Fe石灰系：CaO+氧化剂+助熔剂(CaF2)2[P]+5(FeO)+3(CaO)==(3CaOP2O5)+5Fe氧化剂：气体O2和/或固体氧化剂固氧剂：轧钢铁皮、铁精矿粉、烧结返矿粉助熔剂：萤石(CaF2)、CaCl2等5.3 两类脱磷剂苏打系：Na2CO3(+氧化剂)1196铁水深度预处理与纯净钢冶炼6.1 铁水预处理对纯净钢生产的意义铁水含磷、硫可降到低或超低含量水平。提高转炉生产率、降低成本、节约能耗。增加极低碳钢的清洁度。钢中T[O]、[N]、[H]含量降低。有利于复吹转炉冶炼高碳钢时的“提碳出钢技术”。有效地提高铁、钢、材系统的综合经济效益。6铁水深度预处理与纯净钢冶炼6.1 铁水预处理对纯净钢生产1206.2 基于铁水预处理的纯净钢冶炼工艺基于铁水深度预脱硫的纯净钢冶炼工艺：

(北美、欧洲、宝钢、武钢)铁水深脱硫

转炉强化脱磷

钢水喷粉脱磷、脱硫、升温、真空精炼基于铁水三脱预处理的纯净钢冶炼工艺：

日本(NSC、Sumitomo、Kobe、Kawasaki、NKK)铁水三脱(Si、P、S)处理

复吹转炉少渣吹炼

钢水喷粉脱硫、升温、真空精炼6.2 基于铁水预处理的纯净钢冶炼工艺基于铁水深度预脱硫的纯1216.3 铁水预处理与纯净钢生产实践高炉铁水常规(轻)脱硫([S]0.02%)复吹转炉(脱磷、脱碳、升温)钢水精炼(脱氧、去气体、去夹杂)普通钢水，此即常规流程(生产普通钢种)。

高炉铁水深度脱硫([S]0.005%)复吹转炉(脱磷、脱碳、升温)钢水精炼(脱硫、去气体、去夹杂)低硫钢水([S]0.005%)，此即纯净钢流程。其中生产超低硫钢([S]0.002%)，铁水则要深脱硫至[S]0.002%~0.003%。6.3 铁水预处理与纯净钢生产实践高炉铁水常规(轻)脱硫(1227结语铁水预处理脱硫：

适度脱硫：

补救措施，将硫脱至<0.03~0.05%，在炉前铁水沟中用简单设施进行处理。

常规脱硫：

一般铁水炼钢之用，将硫脱至<0.02%，在铁水罐喷入石灰系或碳化钙系脱硫剂进行处理。

深度脱硫：

转炉炼优质或合金钢种(纯净钢)，将硫脱至“双零”水平。在铁水罐中用喷枪喷入镁基脱硫剂进行处理。7结语铁水预处理脱硫：123铁水深度预处理+纯净钢生产铁水镁系脱硫剂深脱硫处理+转炉脱磷、脱碳+钢水炉外喷粉脱磷、脱硫。铁水三脱处理+复吹转炉少渣吹炼+钢水炉外喷粉脱硫。铁水深度三脱处理：铁水罐或专用转炉分期脱磷(石灰系脱磷剂)、脱硫(镁系或电石系脱硫剂)。铁水深度预处理+纯净钢生产铁水镁系脱硫剂深脱硫处理+转炉124转炉炼钢工艺朱荣Tel:01-62332515，Email:zhurong@转炉炼钢工艺转炉炼钢工艺朱荣Tel:01-62332515，Ema125炼钢工艺授课内容

参考书：钢铁冶金学（陈家祥）转炉炼钢学（徐文派）氧气转炉炼钢工艺与设备（王雅贞）转炉炼钢工艺(4学时)电炉炼钢工艺(4学时)铁水预处理工艺(2学时)钢水炉外精炼工艺(2学时)炼钢工艺授课内容参考书：钢铁冶金学（陈家祥）转炉炼钢工艺(1261转炉炼钢的发展1855－1856年英国人亨利.贝塞麦(Henly)开发了酸性底吹空气转炉炼钢法；1878年英国人托马斯(S.G.Thomas)碱性底吹空气转炉炼钢法；1940年廉价获得氧气后，瑞士、奥地利开发了顶吹氧气转炉，1952年在奥地利林茨(Linz)和多纳维茨城(Donawitz)建成第一座30吨碱性顶吹氧气转炉(LD转炉)；或称BOF(BasicOxygenFurnace)。1970年开发顶底复合吹炼转炉。我国的炼钢发展史。1转炉炼钢的发展1855－1856年英国人亨利.贝塞麦(127氧气转炉的种类

氧气顶吹转炉氧气底吹转炉氧气侧吹转炉氧气顶底复合转炉氧气转炉的种类

氧气顶吹转炉128顶吹氧气转炉炼钢工艺特点完全依靠铁水氧化带来的化学热及物理热;生产率高（冶炼时间在20分钟以内）；质量好（*气体含量少：（因为CO的反应搅拌，将N、H除去）可以生产超纯净钢,有害成份（S、P、N、H、O）〈80ppm；冶炼成本低，耐火材料用量比平炉及电炉用量低；原材料适应性强，高P、低P都可以。

顶吹氧气转炉炼钢工艺特点完全依靠铁水氧化带来的化学热及物理热129转炉炼钢的热平衡及物料平衡热平衡是计算炼钢过程的热量收入（铁水的物理及化学热）及热量支出（钢液、炉渣、炉气、冷却剂、热量损失）物料平衡是计算炼钢过程中加入炉内和参予炼钢过程的全部物料（铁水、废钢、氧气、冷却剂、渣料和耐材等）及炼钢过程中产物（钢液、炉渣、炉气及烟尘等）转炉炼钢的热平衡及物料平衡热平衡是计算炼钢过程的热量收入（铁130“负能炼钢”转炉炼钢是一个能量有富裕的炼钢方法，衡量转炉炼钢的重要指标之一，转炉工序能耗及炼钢厂能耗。当炉气回收的总热量>转炉生产消耗的能量时，实现了转炉工序“负能炼钢”；当炉气回收的总热量>炼钢厂生产消耗的总能量时，实现了炼钢厂“负能炼钢”。日本君津钢厂、我国宝钢、武钢三炼钢厂均已实现炼钢厂“负能炼钢”。“负能炼钢”转炉炼钢是一个能量有富裕的炼钢方法，衡量转炉炼钢131转炉设备转炉炉体及转炉倾动系统铁水、废钢、散状材料设备氧枪提升机构转炉烟气净化与回收设备转炉设备转炉炉体及转炉倾动系统1322氧气射流及熔池搅拌氧枪吹炼参数决定转炉的冶炼过程及冶炼结果氧枪心藏是氧枪喷头；有关氧枪及氧枪喷头设计有专门介绍

氧气射流属于气体动力学的范畴。2氧气射流及熔池搅拌氧枪吹炼参数决定转炉的冶炼过程及冶炼结133氧气射流对熔池的物理作用

转炉实际上是一个黑箱，对炉内的运动状态是冷态实验的分析结果。氧流作用下熔池的循环运动，动量传递，氧压或氧速越高，凹坑越深，搅拌加剧。氧气射流对熔池的物理作用转炉实际上是一个黑箱，对炉内的运动134

氧气射流对熔池的化学作用直接氧化---氧气射流直接与杂质元素产生氧化反应；间接氧化---氧气射流先与Fe反应生成后FeO，FeO传氧给杂质元素。是直接氧化还是间接氧化为主呢？是间接氧化为主，最主要一点是由于氧流是集中于作用区附近（4％的面积），而不是高度分散在熔池中。

氧气射流对熔池的化学作用直接氧化---氧气射流直接与杂质135氧枪喷头的种类直简型收缩型拉瓦尔型多孔拉瓦尔型。（马赫数控制在1.8-2.1）氧枪喷头的种类直简型136喷头设计需考虑的因素主要根据炼钢车间生产能力大小、原料条件、供氧能力、水冷条件和炉气净化设备的能力来决定。考虑到转炉的炉膛高度、直径大小、熔池深度等参数确定其孔数、喷孔出口马赫数和氧流股直径。对于原料中废钢比高、高磷铁水冶炼或需二次燃烧提温等情况，则其氧枪喷头的设计就需特殊考虑。喷头设计需考虑的因素主要根据炼钢车间生产能力大小、原料条件、1373顶吹转炉的过程描述上炉出钢--倒完炉渣(或加添加剂)--补炉或溅渣--堵出钢口--兑铁水--装废钢--下枪--加渣料（石灰、铁皮）--点火--熔池升温--脱P、Si、Mn----降枪脱碳。看炉口的火，听声音。看火亮度--加第二批（渣料）--提枪化渣，控制“返干”。降枪控制终点（FeO），倒炉取样测温，出钢。技术水平高的炉长，一次命中率高。50%。（宝钢是付枪）根据分析取样结果--决定出钢（或补吹）－-合金化。

不要补吹的就是通常说的一次命中。3顶吹转炉的过程描述上炉出钢--倒完炉渣(或加添加剂)--138冶炼技巧钢液碳的判断方法取样分析、磨样、看火花、付枪。钢液磷的判断方法取样分析、渣的颜色及气孔；钢液温度判断方法接触热电偶、看炉口火焰、看钢液颜色、读秒表。钢液颜色：白亮、青色、浅兰、深兰、红色冶炼技巧钢液碳的判断方法139冶炼过程渣、钢成份变化冶炼过程渣、钢成份变化140冶炼过程钢中[N][O]成份变化冶炼过程钢中[N][O]成份变化1414炼钢用原辅材料原材料铁水：加70-85%(%C=4,%Si=0.4-1.0,%P=0.02-0.15,%S=0.001-0.050)废钢：加15-30%(厚度小于150mm，清洁)生铁块：调温及配碳烧结矿（改性铁）4炼钢用原辅材料原材料1424炼钢用原辅材料辅助材料：石灰：有效CaO成分，块度，控制石灰吸水萤石：CaF2，能改善炉渣流动性生白云石：CaMg(CO3)2,造渣及护炉菱镁矿：MgCO3调渣剂铁合金、冷却剂及增碳剂4炼钢用原辅材料辅助材料：143耐火材料分类：碱性耐火材料(MgO)酸性耐火材料(SiO2)中性耐火材料(碳质及铬质)耐火材料的主要性质：耐火度、荷重软化温度、耐压强度、抗热震性、热膨胀性、导热性、抗渣性、气孔率等。5转炉耐火材料及护炉技术耐火材料分类：5转炉耐火材料及护炉技术144炉衬寿命：炉衬寿命影响转炉的工作时间及生产成本。炉龄是钢厂一重要生产技术指标。炉衬损坏的原因：铁水、废钢及炉渣等的机械碰撞和冲刷炉渣及钢水的化学侵蚀炉衬自身矿物组成分解引起的层裂急冷急热等因素。5转炉耐火材料及护炉技术炉衬寿命：炉衬寿命影响转炉的工作时间及生产成本。炉龄是钢厂一1455转炉耐火材料及护炉技术提高炉龄的措施：耐材质量；系统优化炼钢工艺；补炉工艺新工艺：溅渣护炉工艺，九十年代，美国开发成功转炉溅渣护炉技术，在我国达到最高效益，炉龄30000。5转炉耐火材料及护炉技术提高炉龄的措施：1465转炉耐火材料及护炉技术溅渣护炉的基本原理：是利用高速氮气把成分调整后的剩余炉渣喷溅在炉衬表面形成溅渣层。溅渣层固化了镁碳砖表层的脱碳层，抑制了炉衬表层的氧化，并减轻了高温炉渣对砖表面的冲刷侵蚀。5转炉耐火材料及护炉技术溅渣护炉的基本原理：1476转炉冶炼工艺转炉冶炼五大制度

装料制度供氧制度造渣制度温度制度终点控制及合金化制度

6转炉冶炼工艺转炉冶炼五大制度1486.1装料制度

确定合理的装入量，需考虑的两个参数：炉容比：(V/T,m3/t),0.8-1.05(30-300t转炉)；熔池深度：需大于氧气射流的冲击深度800-2000mm(30-300t转炉)装料制度：定量装入、定深装入；分阶段定量装入。分阶段定量装入：1－50炉，51－200炉，200炉以上，枪位每天要校正。交接班看枪位。6.1装料制度确定合理的装入量，需考149供氧强度Nm3/t.min氧气流量Nm3/h操作氧压Mpa氧枪枪位m基本操作参数6.2供氧制度供氧强度Nm3/t.min基本操作参数6.2供氧制度1506.2供氧制度供氧强度(Nm3/t.min)决定冶炼时间，但太大，喷溅可能性增大，一般3.0-4.0。氧气流量大小(Nm3/h)：装入量，C、Mn、Si的含量，由物料平衡计算得到，50-65Nm3/h。氧压(Mpa)喷头的喉口及马赫数一定，P大，流量大,有一范围0.8－1.2Mpa。氧枪枪位，由冲击深度决定，1/3-1/2。6.2供氧制度供氧强度(Nm3/t.min)决定冶炼时1516.2供氧制度

吨钢耗氧量计算％ C Si Mn P S 铁水成分４.３0０.８００.２００.１３０.０４ 成品成分０.２００.２７０.５００.０２０.０２ 转炉公称容量为100吨时，炉渣量为：100×10％＝10吨铁损耗氧量10×15％×16/(16＋56)＝0.33吨［C］→[CO]耗氧量100×(4.30%-0.20%)×90%×16/12=4.92吨［C］→[CO2]耗氧量100×(4.30%-0.20%)×10%〕32/12=1.09吨［Si］→[SiO2]耗氧量100×0.8%×32/28=0.914吨［Mn］→[MnO]耗氧量100×0.2%×16/55=0.058吨［P］→[P2O5]耗氧量100×0.13%×(16×5)/(31×2)=0.168吨[S]1/3被气化为SO2,2/3与CaO反应生成CaS进入渣中,则［S］不耗氧。总耗氧量＝0.33+4.92+1.09+0.914+0.058+0.168=7.48吨/1.429＝5236Nm3实际耗氧量＝5236/0.9/99.5%=5847Nm3实际吨钢耗氧量＝5847/100=58.37Nm3/t6.2供氧制度吨钢耗氧量计算％ 152两种操作方式：软吹：低压、高枪位，吹入的氧在渣层中，渣中FeO升高、有利于脱磷；硬吹：高压低枪位(与软吹相反)，脱P不好，但脱C好，穿透能力强，脱C反应激烈。6.2供氧制度两种操作方式两种操作方式：6.2供氧制度两种操作方式153氧枪操作方式氧枪操作就是调节氧压和枪位。氧枪的操作方式：衡枪变压：压力控制不稳定，阀门控制不好；

恒压变枪：压力不变，枪位变化，目前主要操作方式6.2供氧制度氧枪操作方式氧枪操作就是调节氧压和枪位。6.2供氧制度1546.3造渣制度炼钢就是炼渣。造渣的目的：通过造渣，脱P、减少喷溅、保护炉衬。造渣制度：确定合适的造渣方式、渣料的加入数量和时间、成渣速度。渣的特点：一定碱度、良好的流动性、合适的FeO及MgO、正常泡沫化的熔渣。6.3造渣制度炼钢就是炼渣。155造渣方式单渣法：铁水Si、P低，或冶炼要求低。双渣法：铁水Si、P高，或冶炼要求高。留渣法：利用终渣的热及FeO，为下炉准备。造渣方式单渣法：铁水Si、P低，或冶炼要求低。156石灰加入量确定石灰加入量是根据铁水中Si、P含量及炉渣碱度R确定。铁水含磷小于0.30%时：石灰加入量(kg/t)=2.14×W[Si]×R×1000/AA为石灰中的有效氧化钙A=W（CaO)－R×W（SiO2)

R×W（SiO2)W为石灰自身SiO2占用的CaO。当Si、P高时，需计算石灰补加量。石灰加入量确定石灰加入量是根据铁水中Si、P含量及炉渣碱度R157成渣速度

转炉冶炼时间短，快速成渣是非常重要的，石灰的溶解是决定冶炼速度的重要因素。石灰的熔解：开始吹氧时渣中主要是SiO，MnO，FeO,是酸性渣，加石灰后，石灰溶解速度，可用下式表J＝K（CaO+1.35MgO-1.09SiO2+2.75FeO+1.9MnO-39.1）形成2CaO*SiO2，难熔渣。FeO,MnO,MgO可加速石灰熔化。因为可降低炉渣粘度，破坏2CaO*SiO2的存在。采用软烧活性石灰、加矿石、萤石及吹氧加速成渣。

成渣速度转炉冶炼时间短，快速成渣是非常重要的，石灰的溶158成渣途径

钙质成渣低枪位操作，渣中FeO含量下降很快，碳接近终点时，渣中铁才回升。适用于低磷铁水、对炉衬寿命有好处。

铁质成渣过程

高枪位操作，渣中FeO含量保持较高水平，碳接近终点时，渣中铁才下降。适用于高磷铁水、对炉衬侵蚀严重；FeO高，炉渣泡沫化严重，易产生喷溅。成渣途径钙质成渣159CaO(+MgO)-FeO(+MnO)

-SiO2(+P2O5)相图ABC钙质成渣ADC铁质成渣CaO(+MgO)-FeO(+MnO)

-SiO2(+P2O160白云石造渣提高渣中MgO的含量，延长炉衬寿命；渣中饱和MgO的概念；一般根据冶炼情况，MgO控制在6－10％采用白云石造渣应注意加入时间，防止涨炉底及粘氧枪。白云石造渣提高渣中MgO的含量，延长炉衬寿命；161大喷溅转炉喷溅分：爆发性喷溅、金属喷溅及泡沫渣喷溅。喷溅的主要原因低温吹氧，氧位较高，碳氧反应不平衡，吹入的氧成为FeO，脱C反应较慢，当温度升高后C-O反应激烈；渣粘稠，金属喷溅。大喷溅转炉喷溅分：爆发性喷溅、金属喷溅及泡沫渣喷溅。162操作中防止喷溅的措施控制渣量吹氧脱碳的温度控制控制枪位，保证渣中FeO在一定范围(15－20％)保持合适的炉容比操作中防止喷溅的措施控制渣量1636.4温度制度温度控制就是确定冷却剂加入的数量和时间影响终点温度的因素：铁水成分:[%Si]=0.1,升高炉温约15℃铁水温度：铁水温度提高10℃，钢水温度约提高6℃（30t）铁水装入量：每增加1吨铁水，终点钢水温度约提高8℃（30t）废钢加入量：每增加1吨废钢，终点钢水温度约下降45℃（30t）此外，炉龄、终点碳、吹炼时间、喷溅等有影响。6.4温度制度温度控制就是确定冷却剂加入的数量和时间1646.4温度制度

温度控制措施熔池升温降枪脱C、氧化熔池金属铁。金属收到率降低；熔池降温加冷却剂(矿石、球团矿、氧化铁皮、废钢)；废钢冶炼时一般不加。6.4温度制度温度控制措施1656.5终点控制及合金化制度终点控制指终点温度和成分的控制终点标志：钢中碳含量达到所炼钢种的控制范围钢中P达到要求出钢温度达到要求6.5终点控制及合金化制度终点控制指终点温度和成分的控制166终点控制方法终点碳控制的方法：一次拉碳法、增碳法、高拉补吹法。一次拉碳法：按出钢要求的终点碳和温度进行吹炼，当达到要求时提枪。操作要求较高。优点：终点渣FeO低，钢中有害气体少，不加增碳剂，钢水洁净。氧耗较小，节约增碳剂。终点控制方法终点碳控制的方法：167终点控制方法增碳法：所有钢种均将碳吹到0.05%左右，按钢种加增碳剂。优点：操作简单，生产率高，易实现自动控制，废钢比高。高拉补吹法：当冶炼中，高碳钢种时，终点按钢种规格略高一些进行拉碳，待测温、取样后按分析结果与规格的差值决定补吹