转炉炼钢炼钢工艺学教案资料课件

第五章转炉炼钢工艺5.1现代转炉炼钢发展趋势5.2氧气转炉炼钢及设备特点5.3转炉炼钢工艺制度5.4复吹转炉炼钢工艺5.5转炉的其他冶炼工艺介绍5.6转炉典型钢种的冶炼及其质量5.7转炉炼钢过程自动控制5.8转炉溅渣护炉技术第五章转炉炼钢工艺5.1现代转炉炼钢发展趋势1自供热转炉的发展演变过程5.1现代转炉炼钢发展趋势自供热转炉的发展演变过程5.1现代转炉炼钢发展趋势2由传统供热向外加燃料联合供热转炉的发展演变过程

由传统供热向外加燃料联合供热转炉的发展演变过程3

转炉炼钢功能的发展和完善

转炉炼钢功能的发展和完善4转炉炼钢炼钢工艺学教案资料课件5

送往高炉利用吸滤池渣罐水封逆止阀进入煤气柜不回收时放空洗涤塔炉顶料仓带式运输机电动机传动机构振动给料器电子称实心轴风机烟道支架溜槽文氏管脱水器密封料仓转炉氧枪氧气顶吹转炉及其附属设备示意图回收煤气汽包沉淀池送往高炉利用吸渣罐6转炉炉体结构及倾动机构炉帽（锥形）：水冷炉口（顶部）出钢口（炉帽与炉身交界处）炉壳档渣板（环形伞状）炉身（圆筒形）筒球型炉底（球形）锥球型炉体金属结构托圈截锥型耳轴转炉轴承座工作层炉衬——炉膛内腔填充层永久层倾动机构——电动机、减速装置（减速机、制动装置等）转炉炉体结构及倾动机构7氧气顶吹转炉设备散状料供应系统主要设备组成及其作用主要设备有地面料仓、提升运输设备、高位料仓、称量和加料设备。生产流程如下：散状料地位料仓皮带运输等斗式提升机高位料仓电磁振动给料器自动称量漏斗汇总漏斗溜槽转炉炉口皮带运输机（皮带走廊）氧气顶吹转炉设备散状料供应系统主要设备组成及其作用散状料地位8氧气顶吹转炉设备废气处理系统转炉烟气净化及回收处理的意义——防止环境污染、回收能源。烟气的处理方式有燃烧法与未燃法两种烟尘的净化方式也有两种，即湿式净化与干式净化。目前绝大多数顶吹转炉的烟气是采用未燃法（氮幕法）、湿法净化回收系统，称OG系统；有的也采用未燃、干式净化回收系统，又称LT系统。烟气除尘设备——洗涤除尘器（文氏管）、静电除尘器、布袋除尘器等。氧气顶吹转炉设备废气处理系统9燃烧法与未燃法除尘特性比较项目燃烧法未燃法空气燃烧系数α＞1（α＝1.2或3～4）

α＜1（

α=0.08）烟气成分以CO2、N2

为主以CO（转炉煤气）为主烟尘成分以Fe2O3

为主，颗粒细小以Fe

O为主，颗粒较大冷却方式废热锅炉法（α＝1.2）空气冷却法（α＝3～4）汽化冷却控制α的方法活动烟罩活动烟罩和炉口压力调节法或氮幕法（OG法）优缺点操作简单，运行安全。处理烟气量大（是未燃法的4～6倍），系统设备庞大基建投资高；颗粒细小，除尘效率低。烟气量(α

很小)，设备体积小，投资省（仅为燃烧法的50％～60％）；且可回收煤气；颗粒较大，除尘效率高；烟气成分以CO为主，系统运行安全性差，易发生爆炸事故。故要求系统的密封性要好。趋势采用该法除尘且回收煤气燃烧法与未燃法除尘特性比较项目10OG系统的流程：

烟气→烟罩→汽化冷却烟道→一级文氏管→90度弯头脱水器→二级文氏管→90度弯头脱水器→丝网脱水器→回收→三通阀→水封逆止阀→V形水封→煤气柜风机放散→旁通阀→放散烟囱测定孔一级文氏管放散烟囱煤气柜V形水封上部安全阀汽化冷却烟道水封逆止阀二级文氏管下部安全阀上烟罩上烟罩烟裙流量计90度弯头脱水器风机旁通阀三通阀丝网除雾气OG系统的流程示意图OG系统的流程：测定孔一级文氏管放散烟囱煤气柜V形水封上11LT法净化、回收系统工艺流程LT法净化、回收系统工艺流程未燃烟气（800～1000℃）→活动罩裙→冷却烟道（或余热锅炉）→蒸发冷却器（蒸发冷却塔）→煤气冷却（150～200℃）、干燥（水雾蒸发）、除粗尘→

干粗尘回收→三通阀→冷却塔→煤气柜电除尘器（除细尘）→风机（ID）→切换站（73℃）

干细尘放散→放散烟囱(氮气引射装置)

热压块设备（压块）→转炉LT法净化、回收12静电除尘器的主要特点:除尘效率高（净化效率高），可达99.9％，而且稳定，不受烟气量波动的影响，最适宜捕集小于1μm的烟尘；处理烟气量大，阻力损失小（一般在30毫米水柱以下），可用于高温烟气；维护费用较低，使用寿命长。但一次性投资高（设备投资费用大），设备庞大，占地面积大。选用时要考虑设置增湿塔，降低烟尘电阻率后再进入静电除尘器，才能发挥其特性（电除尘器适宜烟尘电阻率为108～1011Ω·m）。静电除尘器的主要特点:除尘效率高（净化效率高），可达9913布袋式除尘器工作原理滤袋尘粒出口净气含尘气体反吹风机反吹管传动布袋式除尘器布袋式除尘器是干式除尘设备，由许多单体布袋组成。工作原理如下：布袋是由普通涤纶或高温纤维、或玻璃纤维制成的编织袋。含尘气体通过布袋过滤，尘埃附着于布袋表面，使气与尘分离，气得到净化。附着于布袋表面的尘埃，定期通过反吹风使其脱落，得到清理。布袋式除尘器工作原理滤袋尘粒出口净气含尘气体反吹风机反吹14转炉冶炼5.3转炉炼钢工艺制度转炉冶炼5.3转炉炼钢工艺制度15冶炼过程概述从装料到出钢，倒渣，转炉一炉钢的冶炼过程包括装料、吹炼、脱氧出钢、溅渣护炉和倒渣几个阶段。一炉钢的吹氧时间通常为12-18min，冶炼周期为30min左右。冶炼过程概述从装料到出钢，倒渣，转炉一炉钢的冶炼过程16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4-6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，需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/(t·min)；120t以上的转炉一般为2.8-3.6m3/(t·min)。

冶炼过程概述上炉钢出完钢后，倒净炉渣，堵出钢口，兑铁水和加废钢，降枪供氧17◆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，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。冶炼过程概述◆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18

1、冶炼前的准备操作用具的准备补炉操作转炉溅渣护炉

2、冶炼操作摇炉进料操作转炉冶炼特征演示转炉倒渣、出钢转炉操作全程演示冶炼工艺制度1、冶炼前的准备冶炼工艺制度19操作用具的准备炉前用具炉后用具操作用具的准备炉前用具20炉前操作用具取样瓢；补炉长瓢2；补炉短瓢；刮板；撬棒；竹片条；铝条；样模；铁锹；长钢管；测温枪；合金料桶或运料小车；吹氧管；鎯头把炉前操作用具取样瓢；补炉长瓢2；补炉短瓢；刮板；撬棒；竹片条21炉后用具示意图

炉后操作用具补炉长瓢(与炉前共用)；补炉短瓢(与炉前共用)；撬捧(与炉前共用)；长撬捧；泥塞棒；氧气皮管，氧气管(与炉前共用)；铁锹；鎯头(与炉前共用)；出钢口塞；挡渣球。炉后用具示意图炉后操作用具补炉长瓢22补炉操作转炉简介转炉解剖现场转炉炉内演示补炉操作程序补炉操作转炉简介23转炉简介请单击画面转炉简介转炉是炼钢的反应容器，它由炉帽、炉身和炉底组成。在炉帽和炉身的连接处安置一个出钢口转炉简介请单击画面转炉简介转炉是炼钢的反应容器，它由炉帽、炉24转炉剖面图转炉炼钢炼钢工艺学教案资料课件25转炉炉内请单击画面请单击画面请单击画面请单击画面26补炉操作程序

补炉底程序1）摇炉使转炉大炉口向下，2）倒净炉内的残钢、残渣。3）摇炉至补炉所需的工作位置。

4）摇动炉子至加废钢位置往复摇动炉子，一般不少于3次。5）降枪。开氧吹开补炉砂。6）烘烤

补大面程序一般对前后大面(前后大面也叫作前墙和后墙)交叉补。

1）摇炉使转炉大炉口向下，倒净炉内的残钢、残渣。2）摇炉至补炉所需的工作位置。3）倒砂4）贴砖5）喷补6）烘烤

补炉操作程序补炉底程序补大面程序27转炉溅渣护炉简介转炉溅渣护炉操作演示转炉溅渣护炉转炉溅渣护炉简介转炉溅渣护炉28溅渣护炉工艺是在转炉出钢后，在炉内留有适当的炉渣，然后插入喷枪，籍以向炉内吹入高压氮气，使炉渣飞溅，覆盖到炉壁上，经冷却、凝固并形成具有一定耐火度的渣层，从而保护了原有炉衬，延长了转炉寿命。转炉溅渣护炉简介溅渣护炉工艺是在转炉出钢后，在炉内留有适当的炉渣，然后插入喷29转炉溅渣护炉操作演示请单击画面

转炉溅渣护炉操作演示请单击画面30转炉摇炉进料操作转炉摇炉进料注意事项转炉倾动机构简介转炉兑铁水操作程序转炉兑铁水操作现场图示转炉加废钢操作程序转炉加废钢、兑铁水现场操作转炉摇炉进料操作转炉摇炉进料注意事项31摇炉进料注意事项1、摇炉进料时必须集中思想，向前或向后摇炉要到位。2、必须立即将摇炉手柄回复到零位，使转炉止动定位。3、兑铁水基本转倾角度为+60°，进废钢基本转倾角度为+45°，但兑铁水、进废钢的实际操作均需作必要调整。倾动角度调整严格听从炉前指挥人员的指挥。4、进料前要进行检查，一般不采用留渣作业。5、为确保安全，炉料进炉前要先按警铃，示意炉口正前方平台上人员避让，特别是新开炉及补炉后第一炉。6、倒渣前必须要先按“倒渣警铃”，要求清渣组准备好渣包并通知炉下人员远离，以防人员烫伤。摇炉进料注意事项1、摇炉进料时必须集中思想，向前或向后摇炉要32

倾动机构使转炉正反360度旋转的机械设备，以便进行兑铁水、加废钢和倒渣的工艺操作。倾动机构包括电动机、制动器和减速器。转炉倾动机构简介转炉炉体倾动的类型：（1）落地式（2）半悬挂式（3）悬挂式（4）液压倾动倾动机构转炉倾动机构简介转炉炉体倾动的类型：33

转炉兑铁水操作程序兑铁水A准备工作

转炉具备兑铁水条件或等待兑铁水时，将铁水包吊至转炉正前方，吊车放下副钩，炉前指挥人员将两只铁水包底环分别挂好钩。B兑铁水操作1)炉前指挥人员站于转炉和转炉操作室中间近转炉的侧旁(如图所示)。指挥人员的站位必须能同时被摇炉工和吊车驾驶员看到，又不会被烫伤的位置。2)指挥吊车驾驶员开动大车和主、副钩将铁水包运至炉口正中和高度恰当的位置。3)指挥吊车驾驶员开小车将铁水包移近炉口位置，必要时指挥吊车对铁水包位置进行微调。4)指挥吊车上升副钩，开始兑铁水。5)随着铁水不断兑入炉内，要同时指挥炉口不断下降和吊车副钩的不断上升，使铁水流逐步加大，并使铁水流全部进入炉内，而铁水包和炉口互不相碰，铁水不溅在炉外。6)兑完铁水指挥吊车离开，至此兑铁水完。转炉兑铁水操作程序兑铁水34转炉兑铁水操作现场图示转炉兑铁水操作现场图示35A准备工作

废钢在废钢跨装入废钢斗，由吊车吊起，送至炉前平台，由炉前进料工将废钢斗尾部钢丝绳从吊车主钩上松下，换钩在吊车副钩上待用。如逢雨天废钢斗中有积水，可在炉前平台起吊废钢斗时将废钢斗后部稍稍抬高或在兑铁水前进废钢。B加废钢操作

炉前指挥人员站立于转炉和转炉操作室中间近转炉的侧旁(同兑铁水位置)。待兑铁水吊车开走后即指挥进废钢。1)指挥摇炉工将炉子倾动向前(正方向)至进废钢位置。2)指挥吊废钢的吊车工开吊车至炉口正中位置。3)指挥吊车移动大、小车将废钢斗口伸进转炉炉口。4)指挥吊车提升副钩，将废钢倒入炉内。如有废钢搭桥，轧死等，可指挥吊车将副钩稍稍下降，再提起，让废钢松动一下，再倒入炉内。5)加完废钢后即指挥吊车离开，指挥转炉摇正，至此加废钢毕。

加废钢操作程序A准备工作加废钢36现场转炉兑铁水加废钢操作请单击画面

现请单击画面375.3.1原料装入制度装料工艺对转炉炼钢的技术经济指标有明显的影响。对使用废钢的转炉，如先装废钢后兑铁水，为了保护炉衬不被废钢击伤，应先加洁净的轻废钢，再加中型和重型废钢。过重的废钢，最好在兑铁水后加入。为了防止炉衬过分急冷，装完废钢后应立即兑入铁水。炉役末期，以及废钢装入量很大的转炉，均应先兑铁水后加废钢。5.3.1原料装入制度装料工艺对转炉炼钢的技术经济指标有明385.3.1原料装入制度不同的转炉，以及同一转炉在不同的生产条件下，都有其不同的合理的金属装入量。装入量过大，喷溅增加，熔池搅拌不好，造渣困难，炉衬特别是炉帽寿命缩短，供氧强度也因喷溅大而被迫降低。装入量过小，炉产量减少。因熔池过浅，炉底容易受来自氧气射流区的高温和高氧化铁的循环流冲击，甚至损坏炉底。5.3.1原料装入制度不同的转炉，以及同一转炉在不同的生产39转炉控制装入量的三种方法定量装入在整个炉役期间，保持每炉的金属装入量不变。优点是生产组织简便，对大型企业尤为突出。缺点是容易造成炉役前期装入量偏大而熔池偏深，炉役后期装入量又偏小而熔池偏浅。大型转炉可以采用。定深装入在整个炉役期间，保持每炉的金属熔池深度不变。优点是氧枪操作稳定，有利于提高供氧强度和减少喷溅，不必担心氧气射流冲击炉底，可以充分发挥转炉的生产能力。缺点是装入量及出钢量变化极为频繁，采用模铸时铸锭很难配合。但对采用连铸的车间是有其优越性的。分阶段定量装入整个炉役按炉膛扩大的程度划分为若干阶段，各阶段实行定量装入。保持了比较适当的熔池深度及装入量的相对稳定性，既能满足吹炼工艺要求，也便于组织生产，为各厂普遍采用。转炉控制装入量的三种方法定量装入40影响金属装入量的因素1)炉容比炉容比是指转炉内部自由空间的容积(V)与金属装入量(T)之比，V/T。转炉喷溅和生产率均与其炉容比密切相关。国内外绝大多数转炉的V/T=0.8～1.0。一般在转炉容量小、铁水硅磷含量高、供氧强度大、喷头孔数少，用铁矿石和氧化铁皮冷却时，炉容比靠上限；反之，则靠下限。各阶段的金属装入量应能保证一定的炉容比。

国内一些企业顶吹转炉的炉容比厂名宝钢首钢鞍钢本钢攀钢首钢太钢吨位/t3002101801201208050炉熔比/m3·t-11.050.970.860.910.900.840.97影响金属装入量的因素1)炉容比厂名宝钢首钢鞍钢本钢攀钢首钢太41影响金属装入量的因素

氧气射流对熔池的穿透深度的近似计算公式：

（2）

按式(2)计算氧气射流的最大穿透深度时，式(1)中的系数Kl为2.0～2.3。确定熔池深度后，便可根据炉役各阶段炉衬浸蚀情况估算出必须的金属装入量。2)金属熔池深度为保证生产安全和炉底寿命，熔池深度(H熔)应大于氧气射流对熔池的最大穿透深度(hmax)。或H熔=K1hmax（1）影响金属装入量的因素氧气射流对熔池的穿透深度的近似计算公42影响金属装入量的因素3)浇注钢锭的重量模铸时，为了保证钢锭的适当浇高，减轻缩孔、疏松缺陷和尽量减少浇余，装入量应与浇注钢锭的重量相配合，即：按炉容比、熔池深度和浇注钢锭的重量算出的装入量不相同时，首先应保证浇注一定支数的钢锭，熔池深度则可以略为加深而不应减浅，炉容比可以略大或略小。4)炉子附属设备应与钢包容量、浇注吊车起重能力、转炉倾动力矩大小、连铸机的操作等相适应。影响金属装入量的因素3)浇注钢锭的重量按炉容比、熔池深度和浇435.3.2供氧制度氧气转炉炼钢以氧气作为基本的氧化剂。转炉的供氧方法不同，炼钢过程的特点也不同。由于喷头的孔数、氧枪与熔池面的距离或其它供氧参数不同，也会带来不同的吹炼特点。供氧在氧气转炉炼钢过程中起主导作用并影响全局，它支配着氧气射流与熔池的接触面积、一次反应区的位置和尺寸、熔池的搅拌状况、元素的氧化速度、渣中氧化铁的含量，因而对化渣、喷溅、杂质的去除速度、终点碳和温度的控制以及各项技术经济指标都有重大影响。供氧是根据原材料、所炼钢种、炉子容量和尺寸及氧源压力等条件确定氧枪的类型、结构和尺寸，吹炼过程中氧枪在熔池面上的高度(枪位)和工作氧压。5.3.2供氧制度氧气转炉炼钢以氧气作为基本的氧化剂。44

氧枪请单击画面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。喷头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。氧枪请单击画面氧455.3.2供氧制度1、氧气从氧枪中的流出氧枪出口断面上的氧流参数是最重要的特性参数，它决定着氧气射流的基本特性。顶吹氧气转炉都采用超音速氧枪。拉瓦尔型的氧枪喷头能够最大限度地把氧气的压力能转变为动能，可以得到稳定的和最大流速的超音速射流。氧枪喷孔的出口断面积

氧枪喷孔的临界断面积

F出口／F临界为定值时，改变进入喷孔前的氧气压力，不能改变氧流的出口速度，而只能改变氧气的流量。5.3.2供氧制度1、氧气从氧枪中的流出氧枪喷孔的出口断面465.3.2供氧制度

2、转炉炉膛内氧气射流的特性氧气射流在顶吹转炉炉膛内的流动状况和特点大致如下：氧气射流分三段：射流轴心速度仍保持等于出口的速度，这一段称为初始段。射流轴心速度逐渐降低到音速，这一段称为过渡段，过渡段以后的亚音速段称为基本段。在转炉炉膛内，氧气射流遭到与射流运动方向相反，以CO为主的相遇气流的作用，使射流的衰减加速。氧气射流在转炉炉膛内向下流动的过程中，将从周围抽吸烟尘、金属滴和渣滴等比重很大的质点，使射流的速度降低，扩张角减小。炉膛内的氧气射流，因被加热膨胀，使射程和扩张角增大。多孔喷头与单孔喷头的射流流动状况有重要区别。多孔喷头射流的速度衰减和全能衰减都较快，因而射程较短。氧枪出口处的氧气射流，其密度显著大于周围气相介质的密度，这应有利于射程的增大。5.3.2供氧制度2、转炉炉膛内氧气射流的特性475.3.2供氧制度3、氧气射流对转炉熔池的作用氧气射流对熔池的物理作用射流的穿透深度、冲击面积和冲击点的分布考虑实际转炉吹炼特点的系数，等于40

枪位常数，对于低粘度的液体为40

在枪位等于零(H=0)时，在喷头和氧气流量一定的情况下，降低枪位增大穿透深度时，冲击面积随之减小；相反，提枪增大冲击面积时，穿透深度随之减小。因此，变化枪位是调节穿透深度和冲击面积的有效方法。5.3.2供氧制度3、氧气射流对转炉熔池的作用考虑实际转炉485.3.2供氧制度氧气射流对熔池的搅拌在氧气射流与熔池相遇处，射流的动能20%消耗于对熔池的搅拌，5～10%消耗于克服对射流的推挤力，70～80%消耗于射流冲击液体时非弹性碰撞的能量损失。沸腾对熔池搅拌起着主要作用。但也受氧气射流的支配。如减小氧气射流的穿透深度而增大冲击面积，便可使CO气体沿熔池横断面分散析出；同理，增多喷孔数和增大喷孔倾角，能使CO气体呈多股的形式在不同的地点分散析出，因而显著改变熔池中液体循环的速度场。“软吹”（氧压很低或枪位很高）和“硬吹”（高氧压或枪位很低）

5.3.2供氧制度氧气射流对熔池的搅拌495.3.2供氧制度射流与熔池之间的相互破碎和乳化在氧气射流及因射流而产生的CO气体的共同作用下，引起射流与金属、炉渣之间的相互破碎，并形成金属—炉渣乳浊液。气体射流中液滴的最小直径d滴min理论上可按下式计算：拉普拉斯准数

液滴表面处气流的速度

50吨转炉在吹炼中期，金属与炉渣的接触表面积约为：50×60=3000m2。计算虽粗略，但说明，在顶吹氧气转炉吹炼过程中，炉渣与金属接触的总表面积极大，有利于渣-钢之间反应的迅速进行。5.3.2供氧制度射流与熔池之间的相互破碎和乳化拉普拉斯准505.3.2供氧制度氧气射流对熔池的化学作用进入熔池的高速氧气射流，将射流周围坑穴中的金属表面层以及卷入射流中的金属滴表面层氧化成Fe2O3。液滴成为将氧传给熔池的基本载体。载氧液滴参与熔池的循环运动，并在熔池中进行二次氧化，将氧传给金属。在高枪位或低氧压“软吹”的情况下，射流穿透深度小，熔池搅拌微弱，载氧液滴中的Fe2O3向熔池传氧较慢而上浮路程较短，使炉渣的氧化性提高；在低枪位或高氧压“硬吹”的情况下，则载氧液滴将载有较少的氧进入炉渣，而使炉渣的氧化性降低。部分氧直接与炉渣接触，将氧直接传给炉渣：1/2{02}+2(FeO)=(Fe203)由于熔池搅拌，可迅速将氧传给金属和进行杂质的氧化反应。5.3.2供氧制度氧气射流对熔池的化学作用515.3.2供氧制度氧气射流直接与金属接触氧化金属中杂质的机理有三种不同的观点。第一种是“直接氧化”或“一步氧化”，认为金属中的杂质被气态氧直接氧化：x[R]+y/2{O2}=RxOy第二种是“间接氧化”或“二步氧化”，认为氧气与金属接触首先将铁元素氧化：2[Fc]+{O2}=2(FeO)(EeO)=[FeO]y[FeO]+x[R]=（RxOy）+y[Fe]第三种观点实际上是上述两种观点的综合，认为在吹炼时既有直接氧化，也有间接氧化。5.3.2供氧制度氧气射流直接与金属接触氧化金属中杂质的机525.3.2供氧制度4、顶吹氧气转炉的氧枪操作变动枪位是目前控制吹炼过程的重要手段。变动枪位可以改变射流对熔池的穿透深度和冲击面积，因而可以控制渣中氧化铁的含量和杂质的去除速度，可以在很大程度上控制化渣速度和喷溅的大小，还能在一定程度上控制熔池的升温速度。枪位根据如下的因素确定：吹炼的不同时期吹炼前期—硅迅速氧化，渣中SiO2的浓度大和熔池温度不高。要求快速熔化石灰，尽快形成碱度≮1.5～1.7的活跃的炉渣，以免酸性渣严重浸蚀炉衬和尽量增加前期的去磷率。温度正常时，除适当加入萤石或FeO皮等助熔剂外，一般采用较高的枪位，使渣中的∑(FeO)稳定在25～30%的水平。5.3.2供氧制度4、顶吹氧气转炉的氧枪操作53氧枪操作吹炼中期—强烈脱碳。吹入的氧全部消耗于碳的氧化，且渣中的氧化铁也消耗于脱碳。渣中∑(FeO)降低将使渣的熔点升高。渣中∑(FeO)降低过多时会使炉渣显著变粘，影响磷、硫的继续去除，甚至发生回磷。这种炉渣变粘的现象称为炉渣“返干”。为防止中期炉渣“返干”而又不产生喷溅，枪位应控制在使渣中∑(FeO)含量保持在10～15%的范围内。吹炼后期—进一步调整好炉渣的氧化性和流动性，继续去除磷和硫，准确控制终点。在过程化渣不太好或中期炉渣“返干”较严重时，后期应首先适当提枪化渣，而在接近终点时，再适当降枪，以加强熔池搅拌，均匀熔池温度和成分，降低镇静钢和低碳软钢的终渣∑(FeO)含量，提高金属和合金收得率并减轻对炉衬的浸蚀。氧枪操作吹炼中期—强烈脱碳。吹入的氧全部消耗于碳的氧化，且渣54氧枪操作熔池深度熔池越深，相应渣层越厚，吹炼过程中熔池面上涨越高，故枪位也应在不致引起喷溅的条件下相应提高，以免化渣困难和枪龄缩短。在其它条件不变时，装入量增多，枪位应相应增高；随着炉龄的增长，熔池变浅，枪位应相应降低；随着炉容量增大，熔池深度增加，枪位应相应增高。造渣材料加入量及其质量铁水中磷、硫含量高，或吹炼低硫钢，或石灰质量低劣、加入量很大时，由于渣量增大使熔池面显著上升，化渣困难，枪位应相应提高。在铁水中硫、磷含量很低，加入的渣料很少，采用“软烧”石灰或合成造渣材料等情况下，化渣时枪位可降低，甚至可采用不变枪位的恒枪操作。氧枪操作熔池深度55氧枪操作铁水温度和成分在铁水温度低或开新炉时，开吹后应先低枪提温，再提枪化渣，以免使渣中积聚过多的∑(FeO)而导致强烈脱碳时发生喷溅。为避免严重喷溅，铁水含硅量很高(>1.2%)时，前期枪位不宜过高。喷头结构在一定的氧气流量下，增多喷孔数目，穿透深度减小，冲击面积增大，枪位应相应降低。三孔氧枪的枪位约为单孔氧枪的55～75%。直筒型喷头的穿透深度比拉瓦尔型小，因而枪位应低些。顶吹氧气转炉多采用恒氧压变枪位操作。变氧压又变枪位的操作。枪位操作演示氧枪操作铁水温度和成分枪位操作演示565.3.3造渣工艺吹炼过程中随着熔池温度的变化相应控制炉渣成分，使炉渣的物理化学性质符合炼钢的要求，是造渣工艺的基本内容。1、炉渣碱度的控制炉渣碱度和石灰加入量的确定碱度和渣中Si02量是确定石灰加入量的主要依据。以单渣法为例，石灰加入量可按下式计算：考虑随炉气带走的石灰粉和石灰在炉渣中不完全熔解的损失系数，通常K=1.1～1.15

5.3.3造渣工艺吹炼过程中随着熔池温度的变化相应控制炉渣57

渣料的用量

加入炉内的渣料主要是石灰和白云石，还有少量的萤石或氧化铁皮等熔剂。石灰用量的确定首先根据铁水的硅、磷含量和炉渣碱度计算，如铁水含磷＜0.3%时，炉渣的碱度R=(%CaO)/(%SiO2)=2.8～3.2，所以每吨铁水的石灰加入量按下式计算：石灰用量（kg/t）=

式中：[%Si]—炉料中硅的质量分数；60/28—表示1kgSi氧化生成60/28（=2.14）kg的SiO2。渣料的用量加入炉内的渣料主要是石灰和白云石，还有少58

例某厂的铁水含磷0.25%、硅0.5%，冶炼所用石灰含CaO：86%，SiO2：2.5%，若炉渣碱度按3.0控制，求每吨铁水的石灰用量。解：石灰用量（Kg/t）==40.95Kg/t例某厂的铁水含磷0.25%、硅0.5%，冶炼所595.3.3造渣工艺吹炼高中磷铁水时，通常采用炉渣碱度为：此时，石灰加入量可按下式计算：

石灰在炉渣中的熔解机理和影响石灰熔解速度的因素在吹炼过程的任一时刻，熔融炉渣的实际碱度与石灰的熔解速度紧密相关。顶吹氧气转炉中石灰的熔解过程大致如下：5.3.3造渣工艺吹炼高中磷铁水时，通常采用炉渣碱度为：此605.3.3造渣工艺开吹时，液态炉渣主要来自铁水中的硅、锰、铁的氧化，渣量很少，渣中SiO2的浓度很高。加入的大量石灰块使最初的液态炉渣冷却，在石灰块表面生成一层渣壳，渣壳的熔化约需数十秒钟(＜50秒)。渣壳熔化后，石灰块的表面层开始与液态炉渣反应。由于钙镁橄榄石中的FeO和MnO与Si02的亲合力比CaO小，故被CaO置换，生成硅酸二钙2CaO·Si02和RO相。2CaO·Si02熔点很高（2130℃），结构致密，是石灰熔解缓慢的重要原因。炉渣成分对石灰溶解速度有很大影响。对于实际转炉炉渣，石灰的熔解速度与炉渣成分之间有一定的统计关系。

JCaO≈K1(CaO+1.35MgO-1.09SiO2+2.75FeO+1.9MnO-39.1)5.3.3造渣工艺开吹时，液态炉渣主要来自铁水中的硅、锰、615.3.3造渣工艺FeO是石灰的基本溶剂。在不引起喷溅的条件下，尽量提高渣中FeO的浓度是加速石灰熔解的主要措施。MnO对加速化渣的影响仅次于FeO。炉渣中加入约少于6％的MgO有利于石灰的熔解。FeO对石灰熔解作用机理：它能显著降低炉渣的粘度，加速石灰块外部的传质；它能改善炉渣对石灰的润湿和炉渣向石灰孔隙中的渗透；它离解生成的离子（Fe2+、Fe3+、O2-）半径不大，且它与CaO同是立方晶系，有利于FeO向石灰晶格中迁移和扩散而生成低熔点的溶液；渣中FeO高，能减少石灰块表面硅酸二钙的生成，可使生成的硅酸二钙疏松，有利于其溶解。5.3.3造渣工艺FeO是石灰的基本溶剂。在不引起喷溅的条625.3.3造渣工艺吹炼过程中成渣的途径吹炼过程中，熔池的温度和成分不断变化，因而炉渣的物理化学性质也不断变化。希望炉渣成分的变化沿着最佳的途径进行，保证碱度迅速提高、炉渣流动性良好而又不产生喷溅，并尽可能使炉渣在开吹后不久就具有高的反应能力。氧气转炉吹炼的炉渣中，CaO、SiO2和∑(FeO)三者之和一般约为75～80%，它们对炉渣的物理化学性质影响最大。其余的氧化物中MgO的性质与CaO大致相似，P2O5与SiO2相似，MnO与FeO相似。因此，可用CaO-FeO-SiO2三元相图近似地研究吹炼过程中的成渣途径。5.3.3造渣工艺吹炼过程中成渣的途径63CaO-SiO2-FeO+Fe2O3相图代表初渣的特性

代表终渣的特性

按成渣过程中∑(FeO)的含量不同可以分为高氧化铁成渣途径(铁质成渣途径)和低氧化铁成渣途径(钙质成渣途径)

CaO-SiO2-FeO+Fe2O3相图代表初渣的特性代表645.3.3造渣工艺低氧化铁成渣途径，通常用低枪位吹炼。在整个成渣过程中，炉渣的熔点都比较高，石灰块熔解缓慢，因而碱度上升较慢，炉渣粘稠。特别是吹炼中期，炉渣“返干”严重炉渣去除磷、硫的能力很弱。用低磷、硫原料吹炼低碳软钢时，吹炼末期熔池含碳量降到0.1%以后，因渣中∑(FeO)急剧升高可迅速成渣，此时采用低氧化铁成渣途径可以避免吹炼过程中喷渣。这对超装的转炉尤为重要。

5.3.3造渣工艺低氧化铁成渣途径，通常用低枪位吹炼。在整655.3.3造渣工艺高氧化铁成渣途径，渣中含氧化铁量比较高，通常用较高的枪位吹炼。炉渣成分变化的途径是在易熔区内，始终保持良好的流动性，石灰熔解迅速，碱度提高快。渣中∑(FeO)含量高，2CaO·SiO2外壳对石灰熔解的阻碍不大，吹炼中期炉渣“返干”大大减轻，或被消除。这种造渣方法成渣快，炉渣较早就具有良好的去除磷、硫的能力，大大缩短了严重浸蚀炉衬的酸性渣存在时间，被普遍采用。特别是原料磷、硫较高和吹炼高中碳钢时必须采用。高氧化铁炉渣的另一特点是泡沫化严重。因此，炉容比不足或操作不当造成炉渣中∑(FeO)过高时，会产生严重喷溅。在吹炼中必须注意。5.3.3造渣工艺高氧化铁成渣途径，渣中含氧化铁量比较高，665.3.3造渣工艺正确设计氧枪和控制枪位(必要时辅以变化氧压)是调节渣中∑(FeO)含量的主要措施。在吹炼过程中加氧化铁皮、铁矿石等，对保持渣中合理的∑(FeO)含量，加速石灰的熔解也有较好的效果。萤石能显著降低CaO以及2CaO·SiO2的熔点，而且作用迅速。吹炼前期加入萤石能加速初期渣的形成，吹炼中期加入萤石可以防止炉渣“返干”炉渣中∑(FeO)的含量越低，萤石的化渣效果越明显。石灰的质量和加入方法对它的熔解速度也有很大影响。过早加入大批量的石灰，往往会产生石灰结团，使石灰与液态炉渣的接触面积大大减小。石灰结团后在炉渣中熔解很慢。因此，生产中将石灰分批加入是合理的。5.3.3造渣工艺正确设计氧枪和控制枪位(必要时辅以变化氧675.3.3造渣工艺2、炉渣粘度的控制粘度是炉渣重要的动力学性质。冶炼中渣粘的原因通常是炉渣的熔点与当时的熔池温度接近。且熔池温度低于炉渣的液相线时，则炉渣特别粘稠。提高渣中CaF2、∑(FeO)、MnO、MgO(6%-8%)等的含量，都能使炉渣熔点降低，流动性改善。为延长炉龄，确保去除磷、硫的条件下，加入白云石等含MgO的材料，可适当提高终渣的粘度。这种熔点较高和粘度较大的终渣停吹时部分沾附在炉衬内表面上，可使炉龄显著延长。5.3.3造渣工艺2、炉渣粘度的控制685.3.3造渣工艺3、炉渣氧化性的控制炉渣氧化性是代表炉渣对碳、锰、硅、磷等杂质氧化能力的一种性质。它对终点钢水中的含氧量和钢的质量也有影响，对石灰的熔解速度起着重要的作用，还影响泡沫渣和喷溅的产生、炉衬的寿命、以及金属和铁合金的收得率。用渣中氧化铁的活度aFeO表示炉渣的氧化性是最合理的，因为渣中的氧化铁不全呈自由状态存在。但由于确定aFeO的数值相当复杂，生产中则普遍用氧化铁的浓度表示炉渣的氧化性，表示方法如下：

1)单用氧化亚铁的浓度表示；2)用氧化亚铁与三氧化二铁之和表示，即∑(%FeO)=(%FeO)+(%Fe203)

5.3.3造渣工艺3、炉渣氧化性的控制695.3.3造渣工艺

3)用以氧为基础换算的“全氧法”表示，即∑(%FeO)=(%FeO)+1.35(%Fe203)4)用以铁水为基础换算的“全铁法”表示，即∑(%FeO)=(%FeO)+0.9(%Fe203)影响炉渣氧化性的因素:枪位和氧压经常是起主要作用的因素。通常，在一定的供氧强度下，枪位提高或氧压降低时，炉渣的氧化性增强。脱碳速度对炉渣氧化性有很大的影响。脱碳速度越大，碳夺取炉渣中的氧越强烈，而且熔池搅拌也越有力，促进炉渣中的氧化铁向金属中传递，使炉渣氧化性大大减弱。5.3.3造渣工艺3)用以氧为基础换算的“全氧法”表705.3.3造渣工艺熔池温度对炉渣氧化性的影响是间接的。熔池温度低而使金属和炉渣粘度增大的情况下，炉渣向金属传递氧和金属吸收射流的氧减慢，使炉渣的氧化性增强。加入铁矿石或氧化铁皮等氧化剂使炉渣氧化性增强是暂时的。随着炉渣向金属的传氧和脱碳等的耗氧，氧化剂带入炉渣的氧化铁将迅速被消耗。炉渣氧化性还与石灰的质量有关。用软烧石灰时，在其它条件相同的情况下，由于化渣容易，炉渣氧化性相应降低。终渣氧化性也受金属成分的影响。随着金属中碳和锰的含量降低，渣中∑(FeO)含量增高。

5.3.3造渣工艺熔池温度对炉渣氧化性的影响是间接的。熔池715.3.3造渣工艺终渣最佳的∑(FeO)含量与很多因素有关。除应尽可能满足石灰完全熔解的要求外，更重要的是渣中∑(FeO)含量影响终点钢水的含氧量和钢的质量。降低渣中∑(FeO)常用的方法：尽可能控制终点碳在出钢要求的上限；接近终点前适当降枪，吹炼含碳较高的钢种时以萤石帮助化渣；吹炼结束时，加入少量石灰稠化炉渣，使氧从炉渣向金属中的传递减慢；尽量减少出钢时进入盛钢桶的渣量。吹炼含碳>0.2%的沸腾钢时，往往需要增强炉渣的氧化性以提高钢水的含氧量，否则可能出现模内沸腾微弱，造成钢锭上涨等缺陷。吹炼含碳<0.08%的沸腾钢时，则应避免终渣氧化性过强。5.3.3造渣工艺终渣最佳的∑(FeO)含量与很多因素有关725.3.3造渣工艺4、泡沫渣及其控制在顶吹氧气转炉吹炼过程中，金属—炉渣乳浊液的产生可以加速金属与炉渣间的传质。在转炉熔池上层的金属—炉渣乳浊液中实际上经常还有大量CO气泡弥散分布在渣中形成泡沫渣。泡沫很少的炉渣中，传热和传质不受气泡的阻碍；在泡沫渣中则受到气泡的严重阻碍，这对炉渣与金属之间的物理化学反应显然是不利的。泡沫渣本身不是顶吹氧气转炉有效去磷的原因。泡沫渣一般在炉渣∑(FeO)高和熔池温度较低时产生。5.3.3造渣工艺4、泡沫渣及其控制73转炉内的泡沫现象示意图

1-氧枪；2-气-钢-渣乳化相；3-CO气泡；4-金属熔池；5-火点；6-金属液滴；7-CO气流；8-飞溅出的金属液滴；9-烟尘转炉内的泡沫现象示意图1-氧枪；74金属与炉渣接触及物质扩散流的示意图液滴流动路线金属与炉渣接触及物质扩散流的示意图液滴流动路线755.3.3造渣工艺泡沫渣的形成机理，同金属与炉渣之间的乳化机理有相似之处。一般认为，泡沫渣是由弥散分布在炉渣中的气泡和气泡之间的液体渣膜组成的。炉渣的表面张力减小和气泡之间的渣膜强度及稳定性增大，将促进泡沫渣的形成。在一定的含量范围内，Fe2O3、P205、CaF2、SiO2能使碱性炉渣的表面张力显著减小，增加这些成分能提高炉渣的泡沫化程度。P205和SiO2，不但使炉渣的表面张力减小，而且能增大渣膜的粘度，使泡沫稳定。MgO也有提高渣膜粘度和稳定泡沫渣的作用，MnO则使碱性炉渣的泡沫化程度明显降低。5.3.3造渣工艺泡沫渣的形成机理，同金属与炉渣之间的乳化765.3.3造渣工艺

碱度对炉渣的泡沫化有很大影响。如图所示，随着碱度增大，泡沫化程度先是增大，到CaO／SiO2=1.5～1.7时达最大值；其后下降。这可能是由于碱度为1.5～1.7时渣中aFeO最大所致。

炉渣粘度增大，一般使泡沫渣的稳定性增加。因为在粘性渣中气泡的上浮缓慢，使滞留在炉渣中的气泡数量增多。温度对炉渣的泡沫化也有很大影响。温度低使炉渣黏度增大，促进炉渣的泡沫化。5.3.3造渣工艺碱度对炉渣的泡沫化有很大影响。如77泡沫渣控制炉渣泡沫化严重时，短时间提枪，借氧气射流的机械冲击作用，使泡沫破裂，可以压制泡沫和减弱喷溅。为避免炉渣的过分泡沫化，还应尽可能保持吹炼初期的热行。在铁水温度较低时，应先低枪提温，待温度上升后，再提枪化渣。铁矿石或其它固体氧化剂不应一次加入过多，以免使熔池温度剧烈下降，渣中∑(FeO)急剧增多。在加入铁矿石较多时，有必要短时间降低氧压。采用软烧石灰，可以降低化渣所要求的∑(FeO)含量，炉渣流动性也较好，可使炉渣泡沫化程度减小。铁水含硅量降低可以减少渣量，减轻泡沫渣的危害。加入少量石灰石(不超过装入量的1—1.5％)也可以抑制泡沫渣和喷溅。泡沫渣控制炉渣泡沫化严重时，短时间提枪，借氧气射流的机械冲击78吹炼过程熔池渣的变化吹炼过程熔池渣的变化795.3.3造渣工艺5、放渣及留渣操作顶吹氧气转炉的造渣操作有吹炼中途不放渣的“单渣法”，中途放出部分炉渣的“双渣法”，以及将上炉的部分或全部终渣留在炉内作为下一炉渣料的“留渣法”(或称“双渣留渣法”)。单渣法

用含硅量＜1.0%和含磷量≤0.3～0.4%的铁水吹炼低碳钢，在去硫率达到40％即可满足所炼钢种的要求时，通常采用单渣法。其优点是操作简便，也节省了中间倒炉放渣的辅助时间，能提高生产率。双渣法

当铁水含硅量＞1.0%；生产去硫率>40%的钢种；铁水含磷量达0.5—1.5%或原料含磷量虽＜0.5％，但要求生产低磷的高、中碳钢；及要在炉内加入大量易氧化元素(例如铬)的合金钢时，应用双渣法。5.3.3造渣工艺5、放渣及留渣操作805.3.3造渣工艺双渣留渣法

双渣法的终渣，一般有高的碱度和比较高的∑(FeO)含量，它对铁水具有一定的去磷和去硫能力，熔点不高，本身还含有大量的物理热。将这种炉渣部分地、甚至全部留在炉内，可以显著加速下一炉初期渣的成渣过程，提高吹炼前期的去磷和去硫率，节省石灰用量和提高炉子的热效率。在留渣法中，必须特别注意防止兑铁水时产生严重喷溅。如上一炉终点碳过低，一般不宜留渣。5.3.3造渣工艺双渣留渣法双渣法的终渣，一般有高的碱811名词解释：单渣法双渣法双渣留渣法2造渣方法如何选用？采用双渣法时何时倒渣为好？3石灰用量如何计算？渣料如何加入？4影响石灰溶解的因素有哪些？5炉渣严重泡沫化的原因是什么？思考题1名词解释：单渣法双渣法双渣留渣法思考题82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和终点温度控制。转炉吹炼过程的温度控制相对比较复杂，如何通过加冷却剂和调节枪位，使钢水的升温和成分变化协调起来，同时达到吹炼终点的要求，是温度控制的关键。热量来源：铁水的物理热和化学热，它们约各点热量来源的一半。热量消耗：转炉的热量消耗可分为两部分，一部分直接用于炼钢的热量，即用于加热钢水和炉渣的热量；一部分被废气、烟尘带走的热量，炉口炉壳的散热损失和冷却剂的吸热等。5.3.4温度制度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83

热量的消耗：钢水的物理热约占70%；炉渣带走的热量大约占10%；炉气物理热也约占10%；金属铁珠及喷溅带走热，炉衬及冷缺水带走热，烟尘物理热，生白云石及矿石分解及其他热损失共占约10%。转炉热效率：是指加热钢水的物理热和炉渣的物理热占总热量的百分比。LD转炉热效率比较高，一般在75%以上。原因是LD转炉的热量利用集中，吹炼时间短，冷却水、炉气热损失低。5.3.4温度制度热量的消耗：5.3.4温度制度84出钢温度首先取决于炼钢中的凝固温度，凝固温度则根据钢种的化学成分而定，钢液凝固温度计算有多种经验公式，如：T凝=1536-（78[%C]+7.6[%Si]+4.9[%Mn]+34[%P]+30[%S]+5.0[%Cu]+3.1[%Ni]+2.0[%V]+1.3[%Cr]+18[%Ti]+3.6[%Al]）出钢温度需考虑从出钢到浇注各阶段的温降。T出=T凝+△T+△t1+△t2+△t3+△t4+△t5式中：△T—钢液的过热度，它与钢种、坯型有关，板坯取15-20℃，低合金方坯取20-25℃；△t1—出钢过程温降；△t2—出钢完毕至精炼之前的温降；△t3—钢水精炼过程温降；△t4—钢水精炼完毕至开浇之前的温降；△t5—钢水从钢包至中间包温降。5.3.4温度制度出钢温度首先取决于炼钢中的凝固温度，凝固温度则根据钢种的化学85溶解于铁中的元素为1%时，纯铁凝固点的降低值

元素适用范围/%凝固点降低值/℃元素适用范围/%凝固点降低值/℃C<1.065Ti181.070Sn0-0.03102.075Co1.52.580Mo0-0.323.085B903.591Ni0-9.044.0100Cr0-18.01.5Si0-3.08Cu0-0.35Mn0-1.56W18%W,0.66%C1P0-0.730As0-0.514S0-0.0825H20-1300Al0-1.03O20-0.0380V0-1.02N20-0.0390溶解于铁中的元素为1%时，纯铁凝固点的降低值元素适用范围86转炉获得的热量除用于各项必要的支出外，还有大量富余热量，需加入一定数量的冷却剂。冷却剂除有冷却效应以外，对化渣、喷溅、氧耗、钢铁料消耗和冷却剂加入方法均有影响。要准确控制熔池温度，用废钢作冷却剂的效果最好，但为了促进化渣，也可以搭配一部分铁矿石或氧化铁皮。富余热量的利用是否合理，可以通过物料平衡和热平衡来检查，还可以通过物料平衡和热平衡发现操作、设备和原材料等方面存在的问题。5.3.4温度制度转炉获得的热量除用于各项必要的支出外，还有大量富余热量，需加87顶吹氧气转炉的物料平衡和热平衡某厂30吨顶吹氧气转炉吹炼的热平衡的结果原始数据原材料和终点钢水及炉渣的成分、重量、温度的实测数据如表1和表2。计算条件假定如下：1)炉气平均温度为1450℃；2)金属中烧损的碳，90%氧化为CO，10%氧化为CO2；3)炉衬消耗量为金属料的1%；4)炉渣中的铁珠量为渣量的8.0%；5)烟尘损失为金属料的1.16%，成分为70%Fe203，20%FeO；6)喷溅损失为金属料的1.2%，喷溅物的温度为1600℃；7)采用单渣法吹炼；8)氧气纯度为99.5%。顶吹氧气转炉的物料平衡和热平衡某厂30吨顶吹氧气转炉吹炼的热88表130吨顶吹氧气转炉吹炼一炉钢的实测数据项目成分/%重量/t温度/℃终渣碱度和成分/%CSiMnPSRFeOFe2O3铁水终点钢水废钢4.400.060.300.930.010.200.200.050.500.120.0050.040.040.0140.0431.73.013001670253.0210.994.79表2原材料成分项目加入量/t成分/%Fe2O3CaOSiO2MgOMnOCaF2Al2O3S灼减矿石石灰萤石炉衬1.22.60.428092.1555101.584.302.601.25405.0095.704.932.400.070.104.92表130吨顶吹氧气转炉吹炼一炉钢的实测数据项目成89顶吹氧气转炉的物料平衡和热平衡计算结果

1)终渣成分，%

Si02CaOCaF2MnOMgOFeOFe203P205A1203CaS∑16.2750.717.832.653.3411.034.771.701.290.41100.002)炉气成分，体积%

COC02N2O2SO2∑86.9012.190.330.500.08100.00煤气回收顶吹氧气转炉的物料平衡和热平衡计算结果煤气回收90顶吹氧气转炉的物料平衡和热平衡3)全炉物料平衡

表3全炉物料平衡表（以100kg钢铁料计算）项目收入项目支出重量/kg%重量/kg%铁水废钢石灰矿石萤石炉衬氧气91.48.67.493.461.201.07.1475.987.156.222.881.000.835.94钢水炉渣炉气喷溅烟尘铁珠91.9114.6910.321.201.161.1876.3012.198.571.000.960.98合计120.29100.00合计120.46100.00误差=（120.29-120.46)÷120.29×100%=-0.14%

顶吹氧气转炉的物料平衡和热平衡3)全炉物料平衡项目收91顶吹氧气转炉的物料平衡和热平衡

4)全炉热平衡未计算冷料的物理热，并假定冷料温度为25℃，作为计算的基准温度。项目收入项目支出热量/kJ%热量/kJ%铁水物理热元素氧化放热其中：CSiMnPFeCO潜热烟尘氧化热SiO2生成潜热10842594180556272505511209263871831364443387136.8732.0218.928.520.381.322.8828.271.521.32钢水物理热炉渣物理热矿石分解热炉气物理热CO潜热烟尘带走热铁珠和喷溅带走热冷却水带走热和其它热损失13238932805125111669583136188533901124045.0211.164.265.6828.270.641.153.82合计294051100.00合计294051100.00表4全炉热平衡表顶吹氧气转炉的物料平衡和热平衡4)全炉热平衡项目92顶吹氧气转炉的物料平衡和热平衡30吨顶吹氧气转炉吹炼铁水，具有如下的热工特点：热量收入基本上是铁水的物理热和化学热。铁水的物理热占有重要的地位，它与元素氧化放出的热量相当。为增加废钢用量，应尽量提高铁水温度。在热量收入中，元素氧化放热也是重要的项目。碳氧化放出的热量占元素氧化总放热量的一半以上。这部分热量用于加热铁水和炉渣到终点温度是足够的。90％的碳仅在炉内氧化为CO，而没有充分燃烧成CO2。未充分燃烧的CO的潜热占碳全部氧化时化学热的60%，应充分利用转炉内碳的化学热。炉料中的热量约为总热量的60%，炉气带走的热量约占34%，其它热损失约占6%，炉气热量的回收利用非常重要。顶吹氧气转炉的物料平衡和热平衡30吨顶吹氧气转炉吹炼铁水，具93冷却剂及其特点转炉炼钢的冷却剂主要是废钢和矿石。废钢的冷却效应稳定，而且硅磷含量也低，渣料消耗少，可降低生产成本；冶炼终点钢液温度偏高时，通常加适量石灰或白云石降温。各冷却剂的冷却效应冷却效应是指每kg冷却剂加入转炉后所消耗的热量，用q表示，单位是kJ/kg。矿石的冷却效应：矿石冷却主要靠Fe2O3的分解吸热，其冷却效应随铁矿的成分不同而变化，含Fe2O370%、FeO10%时铁矿石的冷却效应为：

q矿=1×C矿×△t+λ矿+1×Fe2O3%×112/160×6456+FeO%×56/72×4247）=1×1.02×(1650-25)+209+1×0.7×112/160×6456+0.1×56/72×4247)=5360kJ/kg冷却剂用量确定冷却剂及其特点冷却剂用量确定94废钢的冷却效应：废钢主要依靠升温吸热来冷却熔池，由于不知准确成分，其熔点通常按低碳钢的1500℃考虑，入炉温度按25℃计算，于是废钢的冷却效应为：q废=1×[C固(t熔-25)+λ废+C液(t出-t熔)]=1×[0.7×(1500－25)+272+0.837(1650－1500)]=1430kJ/kg氧化铁皮的冷却效应：对于50%FeO、40%Fe2O3的氧化铁皮，其冷却热效应为：q氧化铁皮=5311kJ/kg以废钢的冷却效应为标准1，折算其它冷却剂的相对冷却能力。冷却剂用量确定废钢的冷却效应：废钢主要依靠升温吸热来冷却熔池，由于不知准确95冷却剂用量的确定定废钢，调矿石；定矿石，调废钢。以第一种方案为例说明冷却剂用量的确定：国内目前的平均水平是，废钢的加入量为铁水量的8～12%，取10%。则矿石用量为：（Q余-10×q废）/q矿=（30000-10×1430）/5360=2.93kg即每100kg铁水加入10kg废钢和2.93kg矿石。冷却剂用量的调整生产中某炉钢冷却剂的具体用量可根据实际情况调整铁矿石的用量，调整量过大时可增减废钢的用量。冷却剂用量确定冷却剂用量的确定冷却剂用量确定96在吹炼前期结束时，温度应为1450-1550℃，大炉子、低碳钢取下限，小炉子、高碳钢取上限；中期的温度为1550-1600℃，中、高碳钢取上限，因后期挽回温度时间少；后期的温度为1600-1680℃，取决于所炼钢种。当吹炼后期出现温度过低时，可加适量的Fe-Si或Fe-Al提温。加Fe-Si提温，需配加一定量的石灰，防止钢水回磷。当吹炼后期出现温度过高时，可加适量的铁皮或矿石降温。5.3.4温度制度在吹炼前期结束时，温度应为1450-1550℃，大炉子、低碳97吹炼初期——如果碳火焰上来的早（之前是硅、锰氧化的火焰，发红），表明炉内温度已较高，头批渣料也已化好，可适当提前加入二批渣料；反之，若碳火焰迟迟上不来，说明开吹以来温度一直偏低，则应适当压枪，加强各元素的氧化，提高熔池温度，而后再加二批渣料。吹炼中期——可据炉口火焰的亮度及冷却水（氧枪进出水）的温差来判断炉内温度的高低，若熔池温度偏高，可加少量矿石；反之，压枪提温，一般可挽回10～20℃。吹炼末期——接近终点时，停吹测温，并进行相应调整：若温度高，加石灰降之：高出度数×136/石灰的冷却效应。若温度低，加硅铁并点吹提温：1kg75硅铁氧化放热13352kJ，例如，30吨钢液提温10℃需加75硅铁：300×10×136/13352≈30kg。实际生产过程温度的控制吹炼初期——如果碳火焰上来的早（之前是硅、锰氧化的火焰，发红98150吨转炉用矿石冷却条件下

连续测得熔池温度的变化情况第二批渣料和冷却剂采取分小批连续加入时，熔池温度波动小，平稳上升。

150吨转炉用矿石冷却条件下

连续测得熔池温度的变化情况99跑渣对熔池温度的影响

操作不当，发生严重跑渣时，因加入石灰抑制跑渣，从跑渣开始至结束，约5分钟内，熔池温度没有上升。跑渣对熔池温度的影响操作不当，发生严重跑渣时，因加100一次加料过多对熔池温度的影响

一次加料过多对熔池温度有很大影响。如一次加入7吨石灰，熔池温度下降太多，不得不在终点加提温剂提温。为了正确控制熔池温度，应该有必要的测温手段，保持设备和操作正常，并正确掌握加料的数量和方法。一次加料过多对熔池温度的影响一次加料过多对熔池温度101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。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。吹炼到达终点的具体条件：钢中碳达到所炼钢种要求的控制范围；钢中S、P低于规定下限要求一定范围；出钢温度保证能顺利进行精炼和浇铸；达到钢种要求控制的氧含量。5.3.5终点控制及出钢终点控制是转炉吹炼末期的重要操作。5.3.5终点控制及出钢1021.终点(碳)的控制终点碳的控制方法拉碳法分为一次拉碳和高拉补吹两种控制方式。转炉吹炼中将钢液的含碳量脱至出钢要求时停止吹氧的控制方式称为一次拉碳法。冶炼中高碳钢时，将钢液的含碳量脱至高于出钢要求0.2～0.4%时停吹，取样、测温后，按分析结果进行适当补吹的控制方式称为高拉补吹法。主要优点：终渣的（∑FeO）含量较低，金属收得率高，且有利于延长炉衬寿命；终点钢液含氧低，脱氧剂用量少，钢中非金属夹杂物少；冶炼时间短，氧气消耗少。5.3.5终点控制及出钢1.终点(碳)的控制5.3.5终点控制及出钢1035.3.5终点控制及出钢增碳法吹炼平均含碳量大于0.08%的钢种时，一律将钢液的碳脱至0.05%～0.06%时停吹,出钢时包内增碳至钢种规格要求的操作方法叫做增碳法。主要优点：终点容易命中，省去了拉碳法终点前倒炉取样及校正成分和温度的补吹时间，因而生产率较高；终渣的(∑FeO)含量高，渣子化得好，去磷率高，而且有利于减轻喷溅和提高供氧强度；热量收入多，可以增加废钢的用量。操作稳定，易于实现自动控制。采用拉碳法的关键在于，吹炼过程中及时、准确地判断或测定熔池的温度和含碳量，提高一次命中率。同时寻求含硫低、灰分少和干燥的增碳剂。5.3.5终点控制及出钢增碳法104终点的判断碳含量的判断仪器判断常用热电偶结晶定碳仪，简单、准确，但速度慢。有前途的是红外、光谱等快速分析仪。经验法有看火花、看火焰、看供氧时间和耗氧量。看火花—从炉口溅出的金属液滴，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[C]小于0.1%时，爆裂的碳火花几乎不分叉，形成的是小火星。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。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。5.3.5终点控制及出钢终点的判断5.3.5终点控制及出钢105温度的判断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，表明炉温较高；若渣面暗红，没火焰冒出，则炉温较低。3.出钢操作出钢是转炉炼钢过程的最后环节，操作中应注意以下问题：红包出钢出钢前将钢包内衬烤至发红达800～1000℃。减少出钢时的温降，从而降低出钢温度（15～20℃），增加废钢用量（15kg/t），并提高炉龄（150炉次）。5.3.5终点控制及出钢温度的判断5.3.5终点控制及出钢106表1各主要因素变化对终点温度影响及相应冷却剂调节量因素因素变化对终点温度的影响冷却剂相应调节量变化量影响终点/℃矿石/kg普碳废钢/kg铁水温度铁水Si铁水量铁水Mn铁水P普碳废钢低硅废钢高规废钢生铁块石灰白云石矿石铁皮萤石±10℃±0.1%±1000kg±0.1%±0.1%±1000kg±1000kg±1000kg±1000kg±100kg±100kg±100kg±100kg±100kg±6±12-15±5.1±5±20干19.5干13干8干12干2.5干5干5.5-6.5干4干2.8±100±200±80±80±300干300干200干130干200干50干100干80干50±300±600±240±240±900干600干390干600干150干300干300干240干150表1各主要因素变化对终点温度影响及相应冷却剂调节量因素因素107保持适宜的出钢时间为了减少出钢过程中的钢液吸气（应短些）和有利于所加合金的搅拌均匀（应长些），需要适当的出钢持续时间。50t以下转炉出钢持续时间应为1～4min；50～100t转炉应持续3～6min；100t以上转炉应持续4～8min。挡渣出钢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（转炉炼钢多是出钢时在包内进行脱氧合金化）。目前有挡渣球、挡渣帽、挡渣塞、U型虹吸出钢口、气动挡渣等多种方式，国内使用最多的是挡渣球和挡渣帽。5.3.5终点控制及出钢保持适宜的出钢时间5.3.5终点控制及出钢108挡渣示意图挡渣示意图109挡渣帽减少出钢时的前期下渣(转炉出钢时，浮在钢液面上的炉渣将首先流经出钢口，事先将挡渣帽置于出钢口内，挡住炉渣，随后而至的钢液将其冲掉或熔化而进入钢包)。挡渣帽为圆锥体，其尺寸应与出钢口内径相适应。国内使用的挡渣帽多为铁皮或轻质耐火材料制成。挡渣球减少出钢时的后期下渣(出钢结束时，正好座在出钢口上挡住炉渣)。挡渣球的密度要介于钢液与熔渣之间，为4.2～5.0kg/cm3，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。在出钢结束前1min左右，从出钢口的正上方投入挡渣球。挡渣出钢挡渣出钢演示挡渣帽挡渣出钢挡渣出钢演示110挡渣效果国内外厂家的使用结果表明，挡渣出钢后，钢包内的渣层厚度由原来的100～150mm减少到40～60mm，钢液的回磷量因此由0.004～0.006%下降到0.002～0.003%；锰的回收率由80～85%提高到85～90%，硅的回收率由70～80%提高到80～90%；夹杂物的废品率由2.3%降低到0.059%；同时，钢包的使用寿命也大幅提高。挡渣出钢注意事项挡渣出钢后应向钢包加覆盖渣对钢液进行保温。目前，生产上广泛使用的是炭化稻壳，其密度小、保温性能好，而且浇注完毕不挂包。挡渣出钢挡渣出钢挡渣效果挡渣出钢挡渣出钢1113.6脱氧及合金化3.6脱氧及合金化满足脱氧的要求满足钢种的要求有精炼的转炉，作为预脱氧及初步合金化。合金加入原则：脱氧能力先弱后强，先难熔。转炉的脱氧合金化操作主要有以下两种：钢包内脱氧合金化—操作简单，转炉的生产率高，炉衬寿命长，而且合金元素收得