1、1第五章第五章 转炉炼钢转炉炼钢武汉科技大学冶金工程系周进东2铁铁碳相图碳相图35.1 转炉炼钢概述转炉炼钢概述5.1 转炉炼钢概述转炉炼钢概述&所谓炼钢，就是将铁水、废钢等炼成具有所要求化学成分的钢，并使其具有一定的物理化学性能和力学性能。 炼钢的基本任务炼钢的基本任务:p四脱：四脱：C、S、P、O；p二去：二去：气体、夹杂；p二调整：二调整：温度、成分。45.1 转炉炼钢概述转炉炼钢概述 转炉炼钢以铁水和废钢为主原料，向转炉熔池吹入氧气，使杂质元素氧化，杂质元素氧化放热提高钢水温度，一般在2535min内完成一次精炼的快速炼钢法。 目前转炉炼钢是世界上最主要的炼钢生产方法。转炉炼钢法的发展
2、经过了顶吹(LD法)、底吹(如Q-BOP法)和复吹。 在我国，主要采用LD法(小转炉)与复吹(大中型转炉)。 氧气复吹转炉示意图氧气复吹转炉示意图55.2 转炉炼钢设备转炉炼钢设备 转炉炼钢由转炉炼钢由转炉、转炉转炉、转炉倾动机构倾动机构、熔剂供应系熔剂供应系统、铁合金加料系统、统、铁合金加料系统、供氧系统、供氧系统、OG系统系统、钢、钢包及钢包台车、渣罐及包及钢包台车、渣罐及台车等部分组成。台车等部分组成。1-料仓；料仓；2-称量料仓；称量料仓；3-批料漏斗；批料漏斗；4-烟罩；烟罩；5-氧枪；氧枪；6-转炉炉体；转炉炉体；7-出钢口；出钢口；8-废钢料斗；废钢料斗；9-往钢包加往钢包加料的
3、运输车；料的运输车；10-钢包；钢包；11-渣罐；渣罐；12-铁水罐；铁水罐；13-运输机运输机 氧气顶吹转炉的设备及附属设备氧气顶吹转炉的设备及附属设备65.2 转炉炼钢设备转炉炼钢设备（1）转炉炉体）转炉炉体 转炉作为反应容器，用于装铁水和废钢。转炉作为反应容器，用于装铁水和废钢。转炉炉体由炉壳、转炉炉体由炉壳、托圈、耳轴和耳轴轴承座四部分组成。托圈、耳轴和耳轴轴承座四部分组成。7 炉底结构有炉底结构有两种类型，即两种类型，即固固定式炉底定式炉底和和可拆可拆卸式活炉底卸式活炉底。 炉壳要具有炉壳要具有足够的强度和刚足够的强度和刚度，一般采用度，一般采用低低合金钢容器钢板合金钢容器钢板制作制
4、作 。5.2 转炉炼钢设备转炉炼钢设备8 转炉炉型转炉炉型是指转炉内部自由空间的几何形状，由耐是指转炉内部自由空间的几何形状，由耐火材料砌成。火材料砌成。筒球型锥球型截锥型5.2 转炉炼钢设备转炉炼钢设备9绝热层绝热层永久层永久层填充层填充层工作层工作层5.2 转炉炼钢设备转炉炼钢设备10 托圈托圈、耳轴耳轴是用以支撑炉体是用以支撑炉体和传递倾动力矩和传递倾动力矩的机构。的机构。 转炉和托圈转炉和托圈的全部载荷都通的全部载荷都通过耳轴经过耳轴经轴承座轴承座传递给地基传递给地基 。5.2 转炉炼钢设备转炉炼钢设备11 能使转炉炉体正能使转炉炉体正反旋转反旋转360，在启，在启动、旋转和制动时，动
5、、旋转和制动时，能保持平稳，并能准能保持平稳，并能准确的停在要求的位置确的停在要求的位置上 ， 安 全 可 靠 。上 ， 安 全 可 靠 。 电动机电动机 减速装置减速装置倾动倾动转炉倾动机构的作用是转动炉体。转炉倾动机构的作用是转动炉体。5.2 转炉炼钢设备转炉炼钢设备125.2 转炉炼钢设备转炉炼钢设备3）熔剂供应系统）熔剂供应系统 熔剂供应系统一般由贮存、运送、称量和向转炉加料等几熔剂供应系统一般由贮存、运送、称量和向转炉加料等几个环节组成。个环节组成。 熔剂通过皮带运输机运送到转炉的高位料仓，称量后加入熔剂通过皮带运输机运送到转炉的高位料仓，称量后加入到转炉。到转炉。 熔剂用于炼钢的造
6、渣、保护炉衬和冷却钢水，主要有：石熔剂用于炼钢的造渣、保护炉衬和冷却钢水，主要有：石灰、轻烧白云石和生白云石、萤石、矿石和氧化铁皮等。灰、轻烧白云石和生白云石、萤石、矿石和氧化铁皮等。135.2 转炉炼钢设备转炉炼钢设备 铁合金供应系统一般由铁合金供应系统一般由贮存、运送、称量和向钢包加料等贮存、运送、称量和向钢包加料等几个环节组成。几个环节组成。 熔剂通过皮带运输机运送到中位料仓，称量后加入到钢包。熔剂通过皮带运输机运送到中位料仓，称量后加入到钢包。铁合金用于钢水的脱氧和合金化。铁合金用于钢水的脱氧和合金化。 转炉炼钢常用的铁合金有锰铁、硅铁、硅锰铁和铝等转炉炼钢常用的铁合金有锰铁、硅铁、硅
7、锰铁和铝等。4）铁合金加料系统）铁合金加料系统145.2 转炉炼钢设备转炉炼钢设备155.2 转炉炼钢设备转炉炼钢设备5）供氧系统）供氧系统u供氧系统一般是由制氧机、加压机、中间储气罐、输氧管、供氧系统一般是由制氧机、加压机、中间储气罐、输氧管、控制闸阀，测量仪表及喷枪等主要设备组成。控制闸阀，测量仪表及喷枪等主要设备组成。u供氧系统是炼钢工艺中的关键技术供氧系统是炼钢工艺中的关键技术，送氧管道和氧枪是炼，送氧管道和氧枪是炼钢工艺的关键设备之一。氧枪钢工艺的关键设备之一。氧枪由由枪身和喷头枪身和喷头组成。组成。枪身枪身是由三种不同直径的是由三种不同直径的无缝钢管无缝钢管套装而成，通水冷套装而成
8、，通水冷却。却。喷头用导热良好的紫铜制成喷头用导热良好的紫铜制成，孔形状一般采用，孔形状一般采用拉瓦尔拉瓦尔管管的形状，大型转炉普遍应用了三孔四孔五孔喷的形状，大型转炉普遍应用了三孔四孔五孔喷头。头。16 由喷头、枪身和枪尾组成，通常吹氧装置都带两只氧枪，一只工作，一只备用。 枪身由三层同心圆钢管组成，枪尾与进水管、出水管和进氧管相连。5.2 转炉炼钢设备转炉炼钢设备17 喷头喷头是是将将压力能转换成动能压力能转换成动能的的能量转换器，目前氧枪能量转换器，目前氧枪使用的喷头多为使用的喷头多为拉瓦尔拉瓦尔喷头。喷头。 收缩段收缩段 喉喉 口口 扩张段扩张段5.2 转炉炼钢设备转炉炼钢设备185.
9、2 转炉炼钢设备转炉炼钢设备氧枪结构示意图氧枪结构示意图195.2 转炉炼钢设备转炉炼钢设备6）底部供气系统）底部供气系统 顶底复吹技术的关键部件是复吹转炉的底部供气元件。顶底复吹技术的关键部件是复吹转炉的底部供气元件。 底部供气元件分为两大类，即底部供气元件分为两大类，即喷嘴型和砖型喷嘴型和砖型。205.2 转炉炼钢设备转炉炼钢设备7）烟气处理系统（）烟气处理系统（OG系统）系统）转炉炉内的气体称为炉气，炉气离开炉口进入烟转炉炉内的气体称为炉气，炉气离开炉口进入烟罩后称为罩后称为烟气烟气。氧气转炉在吹炼期间产生大量含尘炉气，其温度氧气转炉在吹炼期间产生大量含尘炉气，其温度高达高达140016
10、00，炉气中含有大量，炉气中含有大量CO和含铁和含铁60左右的粉尘。左右的粉尘。 转炉炉气的处理方法主要有燃烧法和未燃烧法。转炉炉气的处理方法主要有燃烧法和未燃烧法。未燃法未燃法是在炉口上方采用可以升降的活动烟罩，是在炉口上方采用可以升降的活动烟罩，使炉气在收集过程中尽量不与空气接触，经降温使炉气在收集过程中尽量不与空气接触，经降温除尘净化后，通过风机抽入煤气回收系统中。除尘净化后，通过风机抽入煤气回收系统中。215.2 转炉炼钢设备转炉炼钢设备OG系统主要是由烟罩、一级文氏管、90弯头脱水器、二级文氏管、风机等组成，主要用于烟气净化回收，对转炉烟气采用未燃法、湿式处理方式。225.2 转炉炼
11、钢设备转炉炼钢设备8）钢包及钢包台车）钢包及钢包台车 钢包用于盛装钢水；钢包台车将钢水运送到不同的加钢包用于盛装钢水；钢包台车将钢水运送到不同的加工、处理地点。工、处理地点。9）渣罐及台车）渣罐及台车 渣罐用于盛装热炉渣；钢渣台车将热炉渣运送到不同渣罐用于盛装热炉渣；钢渣台车将热炉渣运送到不同的加工、处理地点。的加工、处理地点。 235.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程5.3.1 转炉炼钢原料转炉炼钢原料金属料金属料铁铁 水水废废 钢钢铁铁 合合 金金辅助材料辅助材料造渣材料造渣材料氧氧 化化 剂剂冷冷 却却 剂剂还还 原原 剂剂增增 碳碳 剂剂245.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程 铁水是氧气转炉
12、炼钢的基本原料，一般占金属料的铁水是氧气转炉炼钢的基本原料，一般占金属料的70100。 铁水成分铁水成分和和铁水温度铁水温度是否适当和稳定，对简化和稳定转炉是否适当和稳定，对简化和稳定转炉操作并获得良好的技术经济指标非常重要。操作并获得良好的技术经济指标非常重要。（1）铁水）铁水255.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程 铁水成分铁水成分pSi：发热元素之一，生成的SiO2是渣中主要的酸性成分，它是决定炉渣碱度和石灰消耗量的关键因素。铁水中含硅量以0.20%0.80%为宜。pMn：有益元素，Mn一般在0.5%左右。pP：有害元素，导致钢冷脆，强发热元素。P是高炉不能去除的元素，故只能要求P稳定，采用
13、铁水预处理脱磷或相应的炼钢方法来去除。pS：有害元素，导致钢热脆。S0.04。采用铁水预处理脱硫， S85%。 白云石白云石（MgO）。增加渣中Mg含量，以减少炉衬中MgO向炉渣中转移，且能促进前期化渣。（4）造渣材料）造渣材料305.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程 氧气。炼钢中氧的重要来源。一般要求氧气纯度应大于98，冶炼低氮钢种时，应大于99.5。还应脱除水分。 铁矿石、氧化铁皮。p铁矿石要求含铁高，SiO2、P和水分少，使用前要加热。p氧化铁皮要求杂质少，不含油污和水分，使用前必须烘烤。（5）氧化剂）氧化剂315.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程 废钢。冷却效果稳定、喷溅少，价格低。 富铁矿、
14、团矿、烧结矿和氧化铁皮。利用它们所含FexOy氧化铁水中的杂质时，需要吸收大量的热而起到冷却的作用。 石灰石。缺少以上冷却剂时，可以使用，CaCO3分解时吸收大量热量。（6）冷却剂）冷却剂325.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程 电炉炼钢使用的还原剂和增碳剂有石墨电极、木炭、焦炭、电炉炼钢使用的还原剂和增碳剂有石墨电极、木炭、焦炭、电石、硅铁、硅钙、铝等。电石、硅铁、硅钙、铝等。 氧气转炉冶炼中、高碳钢时，一般用含灰分很少的石油焦氧气转炉冶炼中、高碳钢时，一般用含灰分很少的石油焦作增碳剂。作增碳剂。7）还原剂和增碳剂）还原剂和增碳剂335.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程5.3.2 一炉钢冶炼过程一炉
15、钢冶炼过程 一炉钢的冶炼过一炉钢的冶炼过程是程是指从装料到倒尽指从装料到倒尽渣为止渣为止。顶底复吹转。顶底复吹转炉炼钢的炉炼钢的冶炼周期一冶炼周期一般是般是3040min。其中。其中的的纯吹氧时间约纯吹氧时间约1520min。345.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程转炉操作进程转炉操作进程355.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程 上炉出完钢后，加改质剂调整炉渣粘度，溅渣护炉后倒完上炉出完钢后，加改质剂调整炉渣粘度，溅渣护炉后倒完残余炉渣，然后堵出钢口。残余炉渣，然后堵出钢口。 加入底石灰，减缓废钢对炉衬的冲击。加入底石灰，减缓废钢对炉衬的冲击。 装入废钢和铁水后，摇正炉体，下降氧枪至规定枪位，开装入废
16、钢和铁水后，摇正炉体，下降氧枪至规定枪位，开始吹炼。加入石灰保证炉渣碱度、加入轻烧白云石保证始吹炼。加入石灰保证炉渣碱度、加入轻烧白云石保证(%MgO)。 365.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程 当氧流与熔池面接触时，碳、硅、锰开始氧化，称为当氧流与熔池面接触时，碳、硅、锰开始氧化，称为“点点火火”。点火后约几分钟，初渣形成并覆盖于熔池面。随着。点火后约几分钟，初渣形成并覆盖于熔池面。随着硅、锰、磷、碳的氧化，熔池温度升高，火焰亮度增加，硅、锰、磷、碳的氧化，熔池温度升高，火焰亮度增加，炉渣起泡，并有小铁粒从炉口喷溅出来，此时应适当降低炉渣起泡，并有小铁粒从炉口喷溅出来，此时应适当降低枪位。枪位
17、。 吹炼中期脱碳反应激烈，渣中吹炼中期脱碳反应激烈，渣中(%FeO)降低，致使炉渣熔降低，致使炉渣熔点增高和粘度加大，并可能出现稠渣点增高和粘度加大，并可能出现稠渣(“返干返干”)现象。此时现象。此时应适当提高枪位，并可加入氧化铁皮应适当提高枪位，并可加入氧化铁皮(或矿石或矿石)、可考虑加、可考虑加入萤石。但要防止入萤石。但要防止“喷溅喷溅”。 375.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程 吹炼末期，吹炼末期，%C降低，脱碳反应减弱，火焰变短而透明。降低，脱碳反应减弱，火焰变短而透明。确定吹炼终点，并提枪停止供氧确定吹炼终点，并提枪停止供氧(称为称为“拉碳拉碳”)、倒炉测、倒炉测温取样，若碳温合适，则
18、出钢，否则补吹后出钢。温取样，若碳温合适，则出钢，否则补吹后出钢。 出钢前戴挡渣帽，出钢过程中加入脱氧剂和铁合金进行脱出钢前戴挡渣帽，出钢过程中加入脱氧剂和铁合金进行脱氧合金化，在出钢末期加挡渣塞。氧合金化，在出钢末期加挡渣塞。385.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程（1）钢渣成分变化）钢渣成分变化 吹炼的前1/31/4时间，硅、锰迅速氧化到很低的含量。在碱性操作时，硅氧化较彻底，锰在吹炼后期有回升现象。 在硅、锰氧化的同时，碳也被氧化。当硅、锰氧化基本结束后，随熔池温度升高，碳的氧化速度迅速提高。C0.15%后，脱碳速度趋于下降。 开吹后不久，随硅含量的降低磷被大量氧化。 硫含量在开吹后下降不明
19、显，吹炼后期脱硫速度加快。5.3.3 钢渣成分及碱度变化钢渣成分及碱度变化395.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程（2）炉渣碱度变化）炉渣碱度变化 点火后约几分钟，由于硅、锰的氧化，其产物SiO2和MnO含量较高，加上少量的溅渣层上的低熔点渣进入渣中，初渣形成并覆盖于熔池面，此时炉渣碱度较低。 随着温度的提高，石灰逐步熔化，(%CaO)逐渐提高，而(%SiO2)含量相应降低，碱度逐渐升高。405.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程（3）炉渣的作用）炉渣的作用p通过对炉渣成分、性能及数量的调整，可以控制金属中各元素的氧化和还原过程；p向钢中输送氧以氧化各种杂质；p吸收钢液中的非金属夹杂物，并防止钢液吸气（
20、H、N）。p其它作用。&副作用：副作用：侵蚀炉衬；降低金属收得率。415.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程根据根据C的氧化速度不同，炼钢过程可分为三个时期。的氧化速度不同，炼钢过程可分为三个时期。1）氧化初期）氧化初期 氧化初期的脱碳速度由小变大。氧化初期的脱碳速度由小变大。由于氧化初期熔池温度低，SiMn氧化量多，消耗了大部分的氧，C的氧化受到限制。脱碳速度dC/dt=-k1t，与吹炼时间成正比。这一时期称吹炼初期，又叫硅锰氧化期，时间从开吹到约45min。5.3.4 吹炼过程中元素的氧化规律吹炼过程中元素的氧化规律425.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程2）氧化中期）氧化中期pSi、Mn氧化结束，
21、熔池温度升高，供给的氧几乎全部用于脱碳。p脱碳速度达到最大且几乎不变。p这一时期称为吹炼中期，又叫碳氧化期，wc=3.0%-3.5%时进入吹炼中期。435.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程3）氧化后期）氧化后期p随着碳含量下降，在钢液与气相的边界层中,碳的浓度梯度逐渐下降，使得脱碳速度越来越小。p脱碳速度由大变小。这一时期称吹炼末期，又叫碳氧化后期。p除碳外其他元素变化不大，主要进行终点操作。当wc0.3%-0.7%时，进入吹炼末期。445.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程吹炼吹炼过程过程中中金金属液属液和和炉炉渣渣成成分的分的变化变化455.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程l 硅和氧的亲和力很强，在吹炼
22、初期就大量氧化。在吹炼初期，一般在5min以内就被氧化到很低，一直到吹炼终点，也不发生硅的还原。l 生成的SiO2进入渣中。Si+2O=(SiO2) (熔池内间接氧化)Si+O2=(SiO2) (氧气直接氧化)硅的氧化硅的氧化465.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程l Mn在吹炼初期迅速氧化，但不如Si氧化得快。在开始吹炼时，铁水中Mn含量较高，Mn氧化反应为放热反应，低温有利于反应进行。Mn+2O=(MnO) (熔池内间接氧化)Mn+1/2O2=(MnO) (氧气直接氧化) l 在吹炼后期，熔池温度提高，(MnO)被还原。吹炼终点钢中锰含量称为残锰或余锰。C+ (MnO) = Mn+CO(g)
23、锰的氧化锰的氧化475.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程 脱碳反应贯穿于整个炼钢过程。碳的氧化在炼钢过程中具有多方面的作用：p熔池中排出的CO使钢液产生沸腾现象，使熔池受到激烈的搅拌，起到均匀熔池成分和温度的作用；p大量的CO气泡通过渣层是产生泡沫渣和气-渣-金三相乳化的重要原因；p上浮的CO气泡有利于钢中气体和夹杂物的排出，从而提高钢的质量。 碳的氧化碳的氧化485.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程 脱碳反应与炼钢中其它反应有着密切的联系。熔渣的氧化性、钢中氧含量等也受脱碳反应的影响。 炼钢的一个重要任务是吹氧去除铁液中的碳，称为脱碳。脱碳反应有：p熔池内碳的间接氧化反应：C+O=CO(g) p氧射
24、流冲击区的直接氧化反应： C+1/2O2(g)=CO(g)495.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程 磷在钢液中存在的稳定形式是Fe2P、其次是Fe3P。在转炉炼钢过程中，最主要的方法是氧化性脱磷。脱磷反应如下： 2P+5O=(P2O5)2P+5(FeO)+3(CaO)=(3CaOP2O5)+5Fe2P+5(FeO)+4(CaO)=(4CaOP2O5)+5Fe 磷在渣中的存在形态为3CaOP2O5，而4CaOP2O5次之。磷的氧化磷的氧化505.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程 脱磷热力学分析：p钢渣界面上产生的脱磷反应为放热反应，降低熔池温度利于脱磷；p碱性CaO能和酸性P2O5结合，高碱度渣有利于脱
25、磷，一般R23.0可保证顺利脱磷。p但碱度过高时渣中会有很多CaO、MgO微粒悬浮在液体渣中，降低炉渣流动性，使炉渣变粘，降低脱磷效果；515.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程p 没有(FeO)是不能脱磷的，渣中(FeO)是脱磷的首要因素。p 初期渣(P2O5)+3(FeO)=(3FeOP2O5) 高(FeO)促进CaO在渣中的溶解，在R23.04.0范围内，提高(FeO)对脱磷有利；p 磷的脱氧反应能力不强，增加渣量可增大脱磷量，多次扒渣对脱磷有利。 525.3 转炉炼钢过程转炉炼钢过程 硫在液态铁中以元素存在，有的认为以FeS形式存在。转炉脱硫：氧化渣脱硫占总脱硫量的90%，气化脱硫占10%左
26、右。 脱硫的热力学条件脱硫的热力学条件：p钢渣间脱硫反应是放热反应，温度升高有利于脱硫，高温主要增加了脱硫速度；p低(FeO)有利于脱硫；高碱度有利于脱硫；p大渣量有利于脱硫。因此，没有低的氧含量O和(FeO)是不能顺利脱硫的。转炉脱硫转炉脱硫535.4 转炉炼钢操作制度转炉炼钢操作制度 顶底复吹转炉炼钢，根据底吹气体种类的不同，可分为顶底复吹转炉炼钢，根据底吹气体种类的不同，可分为底部吹入非氧化性气体的复吹工艺底部吹入非氧化性气体的复吹工艺和和底部吹入氧化性气底部吹入氧化性气体的复吹工艺体的复吹工艺。 我国采用的是前一种工艺进行复吹转炉炼钢，即底部吹我国采用的是前一种工艺进行复吹转炉炼钢，即
27、底部吹入氮气、氩气来搅拌熔池。入氮气、氩气来搅拌熔池。 氧气顶底复吹转炉炼钢工艺包括氧气顶底复吹转炉炼钢工艺包括装入制度供氧制度装入制度供氧制度底部供气制度、造渣制度温度制度终点控制及合金底部供气制度、造渣制度温度制度终点控制及合金化制度化制度等内容。等内容。545.4 转炉炼钢操作制度转炉炼钢操作制度 装入制度就是确定转炉合理的装入量，合适的铁水废钢比。 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、炉龄及其他技术经济指标的主要因素之一。 一般来说是先装废钢后兑铁水，防止加入铁水时造成喷溅。 到了炉役后期，或者废钢装入量比较多的转炉，可以先兑铁水，后加废钢。（1）装入制度）装入制
28、度555.4 转炉炼钢操作制度转炉炼钢操作制度 转炉炼钢一般不依靠外来热源，而是依靠铁水的物理热和铁水中杂质元素氧化反应的生成热，因此铁水和废钢的合理配比须根据炉子的热平衡计算确定。 通常，铁水配比在7590%之间，其值取决于铁水温度和成分、炉容比、冶炼钢种、原材料质量和操作水平等。 565.4 转炉炼钢操作制度转炉炼钢操作制度 确定转炉金属料装入量时，应考虑以下因素：p合适的炉容比(V/T)。炉容比是指转炉内自由空间的容积即有效容积(V)与金属装入量(T)之比，(m3/t)，一般转炉炉容比为0.71.05。p合适的熔池深度。熔池深度指熔池在平静状态时金属液面到炉底最低点的距离。为了保护炉底、
29、安全生产和保证冶炼效果，熔池深度应大于氧气射流对熔池的最大穿透深度。 氧气转炉控制装入量的模式有三种即：定量装入定量装入、定深装定深装入和分阶段定量装入入和分阶段定量装入。575.4 转炉炼钢操作制度转炉炼钢操作制度 供氧制度就是使氧气流股最合理地供给熔池，创造良好的物理化学反应条件。 当氧气射流作用在金属熔池上时，一部分氧气被金属液吸收，参与炼钢反应，来不及反应的氧气沿冲击坑表面产生反射流动，另外由C-O反应产生的CO气体上升排除，使冲击坑壁面附近的金属液向上运动，造成冲击坑四周的金属液不断向冲击坑底部补充，从而产生了循环流动。（2）供氧制度）供氧制度58 在实际吹炼中，喷头结构氧气工作压力
30、和流量通常保持在实际吹炼中，喷头结构氧气工作压力和流量通常保持一定，所以可以通过控制枪位来控制吹炼过程向熔池中的一定，所以可以通过控制枪位来控制吹炼过程向熔池中的供氧和熔池的搅拌。供氧和熔池的搅拌。 枪位指喷头到静止金属熔枪位指喷头到静止金属熔 池液面的距离。池液面的距离。高枪位指高枪位指 该距离大，低枪位指该距该距离大，低枪位指该距 离小。离小。 硬吹硬吹是氧枪枪位低或氧压是氧枪枪位低或氧压 高时的供氧方式。高时的供氧方式。 软吹软吹为枪位高或氧压低时为枪位高或氧压低时 的供氧方式。的供氧方式。5.4 转炉炼钢操作制度转炉炼钢操作制度595.4 转炉炼钢操作制度转炉炼钢操作制度 供氧强度供氧
31、强度是单位时间内每吨金属氧耗量。是单位时间内每吨金属氧耗量。 供氧强度的大小根据转炉的公称吨位、炉容比来确定。供氧强度的大小根据转炉的公称吨位、炉容比来确定。p 提高供氧强度，可以缩短吹氧时间，提高转炉产量。一般提高供氧强度，可以缩短吹氧时间，提高转炉产量。一般供氧强度为供氧强度为3.05.0m3/(tmin)。 氧压。氧压。为保证射流出口速度达到超音速，并使喷头出口处为保证射流出口速度达到超音速，并使喷头出口处氧压稍高于炉膛内炉气压力。一般转炉的氧气工作压力为氧压稍高于炉膛内炉气压力。一般转炉的氧气工作压力为0.81.2MPa。605.4 转炉炼钢操作制度转炉炼钢操作制度 造渣制度是确定合适
32、的造渣方法、渣料的种类、渣料的加入数量和时间以及加速成渣的措施，以达到去除磷硫、减少喷溅、保护炉衬、减少终点氧及金属损失的目的。 炉渣碱度是炉渣去除硫、磷能力大小的主要标志。一般而言，对于冶炼普通铁水，转炉终渣碱度在终渣碱度在3.04.0之间之间。 石灰加入量：根据铁水中Si、P含量及终渣碱度R来确定。 （3）造渣制度）造渣制度615.4 转炉炼钢操作制度转炉炼钢操作制度 采用白云石或轻烧白云石代替部分石灰造渣，提高渣中(MgO)含量，减少炉渣对炉衬的侵蚀，具有明显效果。 萤石的主要成分为CaF2，并含有SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaCO3和少量磷、硫等杂质。萤石作为助熔剂的优点是化渣
33、快，效果明显。 625.4 转炉炼钢操作制度转炉炼钢操作制度 常用的造渣方法有单渣法、双渣法和双渣留渣法。常用的造渣方法有单渣法、双渣法和双渣留渣法。p单渣法：单渣法：整个吹炼过程中只造一次渣，中途不倒渣、整个吹炼过程中只造一次渣，中途不倒渣、不扒渣，直到吹炼终点出钢。不扒渣，直到吹炼终点出钢。p双渣法：双渣法：整个吹炼过程中需要倒出或扒出约整个吹炼过程中需要倒出或扒出约1/22/3炉渣，然后加入渣料重新造渣。炉渣，然后加入渣料重新造渣。p双渣留渣法：双渣留渣法：将双渣法操作的高碱度、高氧化铁、高将双渣法操作的高碱度、高氧化铁、高温、流动性好的终渣留一部分在炉内，然后在吹炼第温、流动性好的终渣
34、留一部分在炉内，然后在吹炼第一期结束时倒出，重新造渣。一期结束时倒出，重新造渣。 635.4 转炉炼钢操作制度转炉炼钢操作制度 炼钢中的一个重要任务就是将钢水温度升至出钢温度。转炉炼钢中的温度控制是指吹炼过程熔池温度和终点钢水温度的控制。 过程温度控制的目的是使吹炼过程升温均衡，保证操作顺利进行；终点温度控制的目的是保证合格的出钢温度。 吹炼任何钢种对终点温度范围均有一定的要求。出钢温度过低，浇注时将会造成断浇，甚至使全炉钢回炉处理。出钢温度过高，钢中气体和非金属夹杂物增加，炉衬和氧枪寿命降低，甚至造成浇注时漏钢。（4）温度制度）温度制度645.4 转炉炼钢操作制度转炉炼钢操作制度 在吹炼过程
35、中，升温应均衡，在前期和中期，为了脱磷，温度可控制低些，但应保证炉渣中石灰的溶解，以形成具有一定碱度的炉渣。p前期结束时温度可控制在14501550p中期控制在15001600p到吹炼后期应均匀升温，达到钢种要求的出钢温度。655.4 转炉炼钢操作制度转炉炼钢操作制度 终点控制是转炉吹炼末期的重要操作。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控制主要是指终点温度和成分的控制。终点温度和成分的控制。 转炉吹炼终点控制可分为自动控制和经验控制两大类。转炉吹炼终点控制可分为自动控制和经验控制两大类。 在终点都要测温取样，如果两者之一不满足出钢要求，就在终点都要测温取样，如果两者之一不满
36、足出钢要求，就要进行要进行补吹补吹。 补吹会产生一些不良影响如铁损增加，气体含量增高，炉补吹会产生一些不良影响如铁损增加，气体含量增高，炉衬侵蚀严重。衬侵蚀严重。补吹应尽量避免。补吹应尽量避免。（5）终点控制与出钢合金化）终点控制与出钢合金化665.4 转炉炼钢操作制度转炉炼钢操作制度 出钢。出钢是转炉炼钢过程的最后一个环节，当钢水成分和温度达到出钢要求后，便可摇炉将钢水通过出钢口倒入钢包中。 为了减少转炉内的炉渣进入钢包，影响钢水成分，应采用挡渣技术和在钢包中加入小粒石灰基粉剂提高钢包顶渣碱度和降低渣中FeO含量。p常用的挡渣方法是用挡渣球挡渣和气动挡渣。675.4 转炉炼钢操作制度转炉炼钢
37、操作制度p为了减少钢水进入钢包时的热量损失，降低出钢温度，为了减少钢水进入钢包时的热量损失，降低出钢温度，应对钢包进行烘烤，达到应对钢包进行烘烤，达到红包出钢。红包出钢。685.4 转炉炼钢操作制度转炉炼钢操作制度 脱氧及合金化。在转炉炼钢中，到达吹炼终点时，钢水含氧量一般比较高，为了保证钢的质量和顺利浇注，必须对钢水进行脱氧。 同时，为了使钢达到性能要求，还需向钢水中加入一种或几种合金元素，即所谓合金化操作。 不同的钢种，由于其允许含氧量的不同，所以在脱氧时采用的脱氧剂种类和用量也不完全一样，常见的脱氧剂有Fe-Mn、Fe-Si、Al等。695.5 转炉长寿技术转炉长寿技术 转炉炉衬普遍采用
38、镁碳砖。镁碳砖具有抗渣性能强、导热性好的优点。 转炉炉衬由工作层、填充层和永久层耐火材料组成。 工作层直接与高温钢水、氧化性炉渣和炉气接触，持续承受物理和化学因素造成的损蚀和侵蚀。 炉衬损坏大致分为以下四类：机械冲击和磨损、耐火材料高温溶解、高温溶液渗透、高温下气相挥发。 705.5 转炉长寿技术转炉长寿技术 溅渣护炉是维护炉衬的主要手段 其基本原理如下：利用高速氮气射流冲击熔渣液面，将MgO饱和的高碱度炉渣喷溅涂敷在炉衬表面，形成一层具有一定耐火度的溅渣层。 对溅渣护炉效果有重要影响的工艺参数有供N2参数、炉渣性质及渣量和镁碳砖中的含碳量。溅渣护炉操作溅渣护炉操作715.6 转炉炼钢新技术转
39、炉炼钢新技术 实现计算机控制转炉炼钢的核心，可分为静态模型和静态模型。 静态模型：转炉冶炼的静态模型以终点碳和终点温度控制模型为中心，用于检测铁水温度成份和重量、各种辅助原料成份和重量、氧气流量和枪位。根据目标终点C、T要求确定吹炼方案，供氧时间和原辅料加入量。 动态模型：动态模型是炼钢工艺过程中的关键部分，用于计算动态过程吹氧量、推算终点碳含量、推算终点钢水温度、计算动态过程冷却剂加入量以及用实际数值对计算结果进行修正。 725.6 转炉炼钢新技术转炉炼钢新技术 炉气分析技术：炉气分析技术：通过在转炉烟道上安装气体取样器、烟气处理、质谱仪分析等系统，可实时在线准确地分析炉气成分，并通过模型连
40、续计算转炉吹炼过程中熔池成分与温度的变化，实现吹炼过程的终点控制。 副枪技术：副枪技术：在转炉吹炼末期，通过副枪测定炉内钢水成分、温度，校正静态模型的计算误差，并根据监测值预报终点。通常采用副枪终点动态控制技术，碳的控制精度为0.015%，温度为12；碳温同时命中率85%。73第五章第五章 小结小结重点掌握内容：重点掌握内容： 炼钢用原材料：铁水的要求；废钢、铁合金的作用；造渣炼钢用原材料：铁水的要求；废钢、铁合金的作用；造渣材料的种类；材料的种类； 铁水预处理工艺：概念；铁水预处理功能；铁水预处理脱铁水预处理工艺：概念；铁水预处理功能；铁水预处理脱硫的两种常用方法；脱硫反应；硫的两种常用方法；脱硫反应； 顶底复吹转炉炼钢的设备：顶底复吹转炉炼钢的设备：4个组成系统；炉衬组成；氧个组成系统；炉衬组成；氧枪结构；枪结构； 复吹转炉吹炼工艺：吹炼工艺流程；吹炼过程元素的变化复吹转炉吹炼工艺：吹炼工艺流程；吹炼过程元素的变化（三期）；装料顺序；枪位、硬吹、软吹；底吹气体种类；（三期）；装料顺序；枪位、硬吹、软吹；底吹气体种类；终点控制；溅渣护炉。终点控制；溅渣护炉。74谢谢！谢谢！
