4转炉炼钢_朱荣修改_

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1、第四章转炉炼钢氧气转炉炼钢是目前世界上最主要的炼钢方法。本章结合现代转炉炼钢工艺特点，对转炉炼钢使用的原材料、转炉设备、转炉冶炼工艺、转炉冶炼自动控制及环境保护等进行叙述，同时简要介绍转炉炼钢技术的发展情况。4.1转炉炼钢技术的发展历程转炉炼钢是以铁水作为主要原料，用氧气作为氧化剂，依靠铁水中元素的氧化热提高钢水温度，在30min左右完成一个冶炼周期的快速炼钢方法。转炉炼钢从出现至今已有100多年的历史，早在1856年英国人HenryBessemer就发明了Bessemer法，即酸性底吹转炉炼钢法。作为现代炼钢方法的开端，意义

2、深远。但因为是酸性炉衬法炼钢，所以不能脱硫脱磷，只在生产高品位矿石的地方实施，现在已不再采用了。1878年英国人Thomas发明了碱性底吹转炉炼钢法，简称Thomas法。以碱性耐火材料砌筑炉衬，吹炼过程可以加入石灰造渣，能够脱除铁水中的P、S，解决了高磷铁水的冶炼技术[1]问题。图4.1三种主要转炉吹炼方法示意图采用纯氧炼钢的设想，早在发明转炉炼钢时，HenryBessemer就已提出，但由于当时工业制氧技术的水平较低，不能大规模制氧，氧气炼钢未能实现。第二次世界大战后，从空气中分离氧气技术获得成功，提供了大量廉价的工业纯氧，

3、使氧气炼钢的设想得到实现。从转炉顶部吹入高速氧气、高效率地进行氧化和搅拌的碱性纯氧转炉法相继发明出来。典型的有：LD法，1952年奥地利Linz－Donawitz工厂；Kaldo法，1956年瑞典Dommarfvet工厂；Rotor法，1953年，德国Oberhusen工厂。另外，1970年后美国和奥地利分别开发了碱性底吹纯氧转炉Q－BOP法，随后欧美等又开发成功了碱性顶底复吹纯氧转炉。用这些方法可以高效地生产低硫、磷及氮等高品质钢，LD法、Q－BOP法、顶底复吹纯氧转炉已成为全世界主要的转炉炼钢方法之一。转炉炼钢的产量已占炼

4、钢总产量的70％左右。随着技术的进步，转炉已逐步大型化，大型化转炉一般采用顶底复合吹炼工艺。图4.1是这三种主要转炉[1-3]吹炼方法的示意图。表4.1是转炉炼钢法发展历程的主要种类。氧气转炉是通过高速氧气射流与钢中元素氧化反应，完成造渣、脱碳、脱磷、部分脱硫、去气、去除非金属夹杂物及升温等基本任务。4.2氧气转炉炼钢的冶金特征4.2.1氧气顶吹转炉炼钢氧气顶吹转炉在国外一般称为LD转炉（Linz－Donawit工厂的缩写），或称BOF转炉78（BasicOxygenFurnace的缩写）。此炼钢方法继承了过去的空气吹炼转炉的

5、优点，又克服其缺点；且与电炉炼钢相比，具有：(1)生产率高；(3)对铁水成分的适应性强；(4)废钢使用量高；(5)可生产低硫、低磷、低氮及低杂质钢等；(6)可生产几乎所有主要钢品种。正因为有这些长处，所以氧气顶吹转炉炼钢法在1950年后迅速地发展为世界上的主要炼钢方[1]法。表4.1转炉炼钢法的种类由于使用的铁水成分和所炼钢种的不同，吹炼工艺也有所区别。现以某转炉厂顶吹转炉对未经铁水脱硫、脱磷及脱硅处理，采用单渣操作工艺为例，说明一炉钢的吹炼过程。图4.2是未采用溅渣护炉工艺时，一炉钢在吹炼过程中金属成分、熔渣成分及熔池温度的

6、变化情况。[4-5]从图4.2可以看出：(1)吹炼初期，Fe、Si、Mn元素即被大量氧化，而且Si、Mn的含量降低到很低，几乎为痕迹量。继续吹炼，它们不再氧化；吹炼接近终点时，锰出现回升。(2)Si、Mn被氧化的同时，碳也被少量氧化，当Si、Mn图4.2吹炼中钢水及渣成分的变化（85t转炉）氧化基本结束后，炉温达到了1450℃以上时，碳的氧化速度迅速提高。吹炼后期，脱碳速度又有所降低。(3)吹炼一开始，由于硅的迅速氧化使渣中SiO2含量高达20％，又因为石灰的逐渐熔解，渣中CaO的含量不断地提高。当硅的氧化基本结束后，渣中Si

7、O2的含量又有所下降。炉渣碱度随石灰的熔解而迅速提高。(4)渣中FeO含量在开吹后不久，就可以达到20－30%，随着脱碳速度的提高，渣中FeO79逐渐降低，吹炼后期又有所升高。(5)由于碱性氧化性炉渣的迅速形成，大约在吹炼的一半时间内，磷已降低到0.02%。脱磷反应为放热反应。冶炼的中后期若温度过高或炉渣中FeO含量降低，也会发生回磷。(6)渣中MgO含量的变化与是否采用白云石或菱镁矿造渣工艺有关，且与加入的数量有关。一般情况下，采用白云石或菱镁矿造渣，渣中MgO含量增加，有利于减轻熔渣对炉衬的侵蚀。(7)吹炼初期，随着钢液中

8、硅含量降低，氧含量升高。吹炼中期脱碳反应剧烈，钢液中氧含量降低。吹炼末期，由于钢中碳含量降低钢中氧含量显著升高。一般根据终点碳含量的不同－6氧含量变化在400－1000×10，图4.3表示吹炼末期铁水中碳和氧的关系，与搅拌相对较弱的电炉比，有激烈搅拌的LD炉转炉更[6-9]接