转炉炼钢培训材料

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1、转炉炼钢培训材料23.转炉炼钢基本原理3.1转炉炼钢的基本任务生铁中除了含有较多的碳外，还含有一定量的硅、锰、磷、硫等杂质，它们统称为钢铁中五大元素。炼钢就是用氧化的方法去处生铁种的这些杂质，在根据钢种的要求加入适量的合金元素，使之成为具有高的强度、韧性或其他特殊性能的钢。除五大元素外，钢中还含有氮、氢、氧和非金属杂质物。它们是在冶炼过程中随原材料炉气而进入钢流的，或是冶炼过程中残留在钢中的化学反应物。这些物质对钢的性能有重大影响，必须尽量降低其含量。综上所述，可将炼钢基本任务归纳如下：１.脱碳：含碳量的不同是引起生铁同钢性能差异的决

2、定因素。根据Fe-C相图，含碳量在0.0218%～2.11%之间的铁碳合金为钢；碳含量在2.11%以上的铁碳合金为生铁；碳含量在0.0218%以下的为工业纯铁。在不同钢种中，含碳量也仍然是控制其性能的最主要元素。钢中含碳量增加则硬度、强度、脆性都将提高，延展性下降，反之，含碳量减少则硬度、强度下降而延展性提高，铁含碳范围３～４.2%,所以，炼钢过程必须按钢种规格将碳氧化至一定范围。2.脱磷、脱硫：对绝大多数钢种来说，磷、硫为有害元素。磷将引起钢的冷脆，而硫则引起钢的热脆。因此要求在炼钢过程中尽量除之。3.脱氧：因为用氧化法炼钢，氧化去

3、处钢铁中杂质后，钢中必然残留大量氧，还会给钢的性能带来危害，应当除去。用人为地方法减少钢中含氧量的操作叫做脱氧。一般是向钢流中加入比铁有更大亲氧力的元素（如Al、Si、Ca等合金）来完成。4.去除气体和非金属夹杂物：钢中期体主要指溶解在钢中的氢和氮。非金属夹杂物包括氧化物、硫化物、氮化物、磷化物以及它们所形成的复杂化合物。在转炉炼钢方法中，主要靠碳氧反应时生成的CO气泡的溢出所引起的熔池沸腾来降低钢中的气体和非金属夹杂物。5.升温与合金化：上述所有冶金过程均须在一定高温下才能完成，同时为保证钢水能浇成合格钢锭，也要求出钢时钢水有一定的

4、温度。因此，将钢水加热并控制在一定的温度范围内，是炼钢必须完成的任务。为使钢具有良好的性能或某种特殊性能，还必须根据钢中要求加入适量合金元素。所以炼钢的基本任务包括：脱碳、脱磷、脱硫、脱氧；去除钢中有害气体和夹杂物；提高温度；调整成分；并浇成合格的钢锭或铸坯。炼钢过程通过供氧、造渣、加合金、搅拌、升温等手段完成炼钢基本任务。3.2氧气射流与溶池的相互作用转炉炼钢通过向熔池供氧来去除金属液中的杂质元素，同时向熔池吹气以强化搅拌，实现快速炼钢。供氧是通过氧枪喷头向熔池吹入超音速氧气射流来实现的，即氧射流。为了使氧流有足够的能力穿入熔池，使

5、用拉瓦尔型的多孔喷头，氧气使用压力为(10～14)×104Pa，时，氧流出口速度可达400～440m/s。3.2.1射流状态3.2.1.1单孔喷头的射流状态高压氧射流由喷头喷出后，在向前运动时，吸收了炉内气体导致氧射流流量不断增加，流股各截面速度逐渐变小，边缘速度比中间降低的快，截面逐渐扩大。当供氧压力一定时，喷头距液面较近，则对液面的冲击力较大，冲击面积较小。反之3.2.1.2多孔喷头的射流状态多孔喷头增大了射流流量，分散射流，增加流股与与熔池的接触面积，使逸出气体更均匀，吹炼更平稳。多孔喷头射流的速度衰减要快些，射程要短些，几股射

6、流之间还存在着相互影响。3.2.2射流与溶池的物理作用A.形成凹坑（1）主要为铁的氧化物（2）冲击深度，即不能损坏炉底又要有一定的深度（熔池深度的50-75%）。（3）冲击面积硬吹、软吹概念B.熔池与射流间的相互破碎与乳化转炉吹炼中，由于氧气射流和炉内产生的CO气体共同作用，引起氧气射流与金属液和炉渣之间的相互破碎，形成液滴和气泡，产生金属-炉渣-气泡的乳化液，它们之间的接触面积剧烈增大，加快反应速度。3.2.3射流与溶池的化学作用氧气射流对金属熔池的传氧方式有直接传氧和间接传氧，以间接传氧为主。直接传氧：金属中的氧被气态氧直接氧化X

7、〔R〕+y/2｛O2｝=RxOy间接传氧：氧气与金属接触首先将铁元素氧化2〔Fe〕+｛O｝2=2（FeO）生成的（FeO）溶解到金属中在氧化金属中的杂质（FeO）=〔FeO〕y〔FeO〕+x〔R〕=(RxOy)+y〔Fe〕3.3转炉冶炼基本反应3.3.1吹炼过程状况吹炼过程金属液成分、温度和炉渣成分变化规律：（1）硅在吹炼前期，一般在4min内即被基本氧化。（2）锰在吹炼前期被氧化到很低，随着吹炼进行而逐步回升。（3）磷在吹炼前期快速降低，进入吹炼中期略有回升，而到吹炼后期再度降低。（4）硫在吹炼过程中是逐步降低的。（5）碳在吹炼过程

8、中快速减少，但前期脱碳速度慢，中期脱碳速度快。（6）熔池温度在吹炼过程中逐步升高，尤以吹炼前期升温速度快。（7）渣中的酸性氧化物（SiO2）和（P2O5）在吹炼前期逐渐增多，随着石灰的溶解增加，渣量增大而降低。（8）渣中