现代钢铁冶金——转炉炼钢.ppt

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1、转炉炼钢小组成员：孙妮贾李峰康毅汪衍军1.转炉炼钢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，依靠铁水中的氧化热提高钢水温度，在短时间内完成一个冶炼周期的快速炼钢方法。以下简介转炉炼钢发展主要历程：1856年，英国人H.Bessemer发明了酸性底吹转炉炼钢法1878年，英国人thomas发明了碱性底吹转炉炼钢法1952，奥地利Linz-Donawitz工厂开发出了LD法1970年后，美国和奥地利开发了碱性底吹纯氧转炉Q-BOP法1.转炉炼钢发展历程表1是转炉炼钢历程中出现的主要种类。表1转炉炼钢法的种类1.转炉炼钢发展历程在表1中提到

2、的吹炼方法中有三种为主要转炉吹炼方法：顶吹法、底吹法、顶底复吹法。图1主要三种吹炼方法示意图2.转炉炼钢的冶金特性2.1氧气顶吹转炉炼钢氧气顶吹转炉在国外一般被称作为LD转炉，或者称为BOF炉（BasicOxygenFurnace）。生产率高；对铁水成分的适应性强；废钢使用量高可生产低硫、低磷、低氮及低杂质钢可生产几乎所有主要钢种该方法具有以下优点：2.1氧气顶吹转炉炼钢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。右图（图2）为某转炉厂对未经脱硫、脱磷、及脱硅处理的铁水采用单渣操作工艺为例，来说明炼钢吹炼过程。图2吹炼中钢水成分及渣成分

3、的变化（85t转炉）2.1氧气顶吹转炉炼钢转炉冶炼一炉钢的操作过程，由装料、吹炼、测温、取样、出钢、出渣构成。锤炼时间与炉容量没有直接联系，吹炼时间通常为11-20min,下面为一个实例。图3转炉操作过程（低碳钢）2.1氧气顶吹转炉炼钢2.2复合吹炼转炉炼钢顶底复合吹炼转炉是20世纪70年代中期在欧美开发成功的。所谓复合吹炼，就是利用底吹气流来克服顶吹氧流对熔池搅拌能力不足的弱点，同时有保留了顶吹转炉容易控制造渣过程的优点。随着底吹技术的不断成熟，该工艺目前已成为转炉冶炼的主要方式。对于复合吹炼转炉应开发出各种形式的底吹喷嘴，主要有，透气砖、单管喷

4、嘴及套筒喷嘴。图4底吹喷嘴的形式2.2复合吹炼转炉炼钢氧气顶吹转炉通过顶吹氧气射流产生的搅拌功能对熔池进行搅拌，受炉型的限制，在转炉的底部靠近炉衬区域搅拌强度常常不够，会造成熔池成分及温度不均匀。与顶吹转炉相比，底吹转炉和顶底复吹转炉表现出良好的冶金特性，主要原因是对熔池的搅拌促进了渣-金属间的反应，使其更接近平衡，主要表现为:促进了钢液温度和成分的均匀减少了钢和渣的过氧化现象降低了钢液中的含磷量提高了钢液中的含锰梁，减少了喷溅3.转炉炼钢的氧气射流及供氧装置3.1转炉炼钢的氧气射流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

5、化搅拌，实现快速炼钢。供氧是通过氧枪向熔池吹入超音速氧气射流来实现的，即氧射流。气体从喷嘴向无限大的空间喷出后，空间内气体的物理性质与喷嘴喷出的气流的物理量性质相同，这时喷出气体形成的气流称为自由流股或自由射流。图4自由流股示意图3.1转炉炼钢的氧气射流氧气射流与金属熔池和炉渣间的相互作用，决定了转炉炼钢的冶炼工艺特征，如各元素的氧化效率，尿素的金属和炉渣的氧化性，吹炼过程造渣和元素的氧化放热，以及炉气成分变化等。图5顶吹转炉氧气射流与熔池相互作用3.1转炉炼钢的氧气射流氧气吹炼熔池时的氧化机理（1）直接氧化。所谓直接氧化就是氧气射流直接与熔池中所

6、接触到的各种元素发生反应并生成氧化物，其反应式：由于循环作用使（FeO）散布在整个熔池表面，在熔渣—金属界面上进行着下列反应：3.1转炉炼钢的氧气射流（2）间接氧化。所谓间接氧化就是氧气射流先与熔池中的Fe反应生成FeO，再与除Fe元素以外的各元素反应并生成氧化物。图6顶吹转炉氧气射流与熔池相互作用在凹坑附近，氧几乎被金属直接吸收：超过溶解度的氧将与铁反应生成氧化亚铁：第一反应区，金属液中大部分的碳将被氧化一部分碳被氧气直接氧化：其余的碳将与溶解在金属中的氧发生反应，在气泡表面生成CO:3.1转炉炼钢的氧气射流在第一反应区中，由于温度很高，Si、M

7、n、和P对氧的亲和力下降，这些元素很难直接被氧化，在循环区（第二反应区）进行氧化反应：在循环区的金属—气泡界面也会发生碳的氧化反应：在吹炼后期，循环区的脱碳反应占有较大的比重。3.2供氧装置氧气转炉车间的供氧系统是由制氧机、加压机、中压贮气罐、输氧管、控制闸阀、测量器、氧枪等主要设备组成。下图为供氧系统工艺流程图。图6供氧系统工艺流程图3.2供氧装置氧枪。转炉车间最主要的设备是氧枪及氧枪的提升、换枪装置，其他还有制氧机、加压机、中间储气罐、输氧管道、控制阀门及检测仪表等设备。氧枪有喷嘴、枪身、枪尾三部分组成。按外形可将其分为直行与“”右图（图7）为

8、目前应用最广泛的直形氧枪图7氧枪结构示意图4.炼钢原料及耐火材料4.1金属材料铁水；废钢；铁合金；4.2造渣材料；石灰；萤