《钢冶金学》_第6章 氧气底吹转炉和顶底复合吹炼转炉炼钢

通过转炉底部的氧气喷嘴，把氧气吹入炉内熔池进行炼钢的方法。

简史?? 氧气底吹转炉始于改造托马斯转炉(见托马斯法)。

西欧富有高磷铁矿资源，用它炼出的生铁含磷高达1．6％～2．0％。

以这种高磷铁水为原料的传统炼钢方法即托马斯法，也即碱性空气底吹转炉法，其副产品钢渣可作磷肥。

对于高磷铁水，托马斯法过去一直是综合技术经济指标较好的一种炼钢方法。

直至20世纪60年代，西欧还存在年产能力约1000万t钢的托马斯炉。

但作为炼钢氧化剂的空气，其中氧气仅占1／5，其余4／5的氮气不仅吸收大量热量，并使钢中氮含量增加，引起低碳钢的脆性。

为此人们一直试图用纯氧代替空气，以改进钢的质量和提高热效率。

但采用氧气后，化学反应区的温度很高，底吹所用氧气喷嘴很快被烧坏。

1965年加拿大空气液化公司为了抑制氧气炼钢产生的大量污染环境的褐色烟尘，试验在氧枪外层通气态或液态冷却剂，取得了预期效果，并同时解决了氧枪烧损快的问题。

1967年联邦德国马克西米利安冶金厂(Maximilianshttte)引进了这项技术，以丙烷为氧喷嘴冷却剂，用于改造容量为24t的托马斯炉，首先试验成功氧气底吹转炉炼钢，取名OBM 法。

1970年法国文代尔一西代尔公司(Wendel—Sidelor?? Co．)的隆巴(Rombas)厂以燃料油为氧喷嘴冷却剂，也成功地将24t托马斯炉改造成氧气底吹转炉，称为LWS法。

随后用氧气底吹氧枪改造的托马斯炉在西欧得到迅速推广，炉容量大多为25～70t，用于高磷铁水炼钢，脱磷仍在后吹期完成，副产品钢渣作磷肥。

1971年美国钢铁公司(U．S．Steel? Corp．)引进COBM法，为了解决经济有效地吹炼低磷生铁和设备大型化问题，在该公司炼钢实验室的30t试验炉上作了系列的中间试验，增加了底部吹氧同时喷吹石灰粉的系统，吹炼低磷普通铁水可在脱碳同时完成脱磷，称为Q—BOP法。

随后，在菲尔菲德(Fairfield)厂和盖里(Gary)厂分别建设了两座200tQ—BOP炉和3座235tQ—BOP炉。

10 氧气转炉炼钢10．1 氧气顶吹转炉炼钢氧气顶吹转炉于1952年和1953年在奥地利的林茨（Linz）城和多纳维茨（Donawitz）城先后建成并投入生产，故又称为LD法。

由于它具有原材料适应性强、生产率高、成本低、可炼品种多、钢质量好、投资省、建厂速度快等一系列优点，因而在世界范围内得到迅速发展，一跃成为现代主要炼钢方法之一。

10．1．1 氧气顶吹转炉炼钢车间的特点现代钢铁生产，从铁矿石冶炼到加工成钢材，一般是组成钢铁联合企业集中进行的。

炼钢在钢铁联合企业内是一个中间环节，它联系着前面的炼铁等原料供应系统和后面的轧钢等成品生产。

炼钢车间的生产对整个联合企业有重大影响。

由于氧气顶吹转炉吹氧时间短和炉子容量的大型化，使顶吹转炉车间具有以下特点：l）吹炼周期短、生产率高，因此，每昼夜出钢炉数多，兑铁、加料、倒渣、出钢、浇注等操作频繁，原材料、钢水、炉渣等的吞吐量大。

2）运输复杂，数量大。

其数量相当于钢产量的3～5倍，而且批量小、批次多、运输品种多。

因此，各种货流不得不尽量避免交叉而设置专业化线路，并采用多层平面运输。

3）温度高、烟尘大，需配置高效能的通风除尘设备。

4）因吹炼速度快，要求有准确、可靠的计量通讯设备。

为了保证转炉正常地进行连续生产，各种原材料的供应以及钢水、炉渣的处理必须有足够的设备，而且工作可靠。

这些设备的布置和车间内各物料的运输流程必须合理。

同时，车间内转炉座数也不宜过多，以免各种设备在操作时互相干扰。

世界上大多数转炉车间，目前均采用以下两种布置方案：两座转炉经常保持一座吹炼（简称二吹一）；三座转炉经常保持两座吹炼（简称三吹二）。

炼钢生产有冶炼和浇注两个基本环节。

为保证冶炼和浇注的正常进行，氧气顶吹转炉车间主要包括原料系统，加料、冶炼和浇注系统，以及采用模铸时的钢模准备系统。

因此，顶吹转炉车间主厂房多改为三跨间：1）原料跨：主要组织铁水和废钢的供应，炉渣及垃圾的运出。

2）转炉跨：主要布置转炉及其倾动机构。

氧气顶吹转炉炼钢工艺介绍
冶炼过程概述
从装料到出钢、倒完渣止，转炉一炉钢的冶炼过程包括装料、吹炼、脱氧出钢和倒渣几个阶段。

工艺流程图见图4-11。

工艺制度
1、装入制度
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重要因素之一。

在转炉炉役期的不同时期，有不同的合理装入量。

转炉公称容量有三种表示方法：平均炉金属料（铁水和废钢）装入量、平均炉产钢水量、平均炉产良坯量。

这三种表示方法因出发点不同而各有特点，均被采用，其中以炉产钢水量使用较多。

用铁水和废钢的平均装入量表示公称容量，便于物料平衡和热平衡计算。

2、供氧制度
氧射流及其熔池的相互作用
供氧参数a供氧压力b氧气流量和供氧强度
供氧操作供氧操作是指调节氧压或者枪位，达到调节氧气流量、喷头出口气流压力及射流与熔池的相互作用程度，以控制化学反应进程的操作。

供氧操作分为恒压变枪、恒枪变压、和分阶段恒压变枪几种方法。

我厂采用恒压变枪操作方式。

3、造渣制度
造渣是转炉炼钢的一项重要操作。

由于转炉冶炼时间短，必须快速成渣，才能满足冶炼过程和强化冶炼的要求。

此外，造渣对避免喷溅、减少金属损失和提高炉衬寿命都有直接关系。

4、温度制度
出钢温度的确定
冷却剂及其加入量确定终点控制和出钢
脱氧和合金化。

1、转炉炼钢转炉炼钢（converter steelmaking）是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。

转炉按耐火材料分为酸性和碱性，按气体吹入炉内的部位有顶吹、底吹和侧吹；按气体种类为分空气转炉和氧气转炉。

碱性氧气顶吹和顶底复吹转炉由于其生产速度快、产量大，单炉产量高、成本低、投资少，为目前使用最普遍的炼钢设备。

转炉主要用于生产碳钢、合金钢及铜和镍的冶炼。

转炉炼钢-正文一种不需外加热源，主要以液态生铁为原料的炼钢方法。

转炉炼钢法的主要特点是：靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分（如碳、锰、硅、磷等）与送入炉内的氧进行化学反应所产生的热量，使金属达到出钢要求的成分和温度。

炉料主要为铁水和造渣料（如石灰、石英、萤石等），为调整温度，可加入废钢以及少量的冷生铁块和矿石等。

转炉按炉衬的耐火材料性质分为碱性（用镁砂或白云石为内衬）和酸性（用硅质材料为内衬）;按气体吹入炉内的部位分为底吹、顶吹和侧吹;按吹炼采用的气体，分为空气转炉和氧气转炉。

酸性转炉不能去除生铁中的硫和磷，须用优质生铁，因而应用范围受到限制。

碱性转炉适于用高磷生铁炼钢，曾在西欧得到较大发展。

空气吹炼的转炉钢，因含氮量高，质量不如平炉钢，且原料有局限性，又不能多配废钢，未能像平炉那样在世界范围内广泛采用。

1952年氧气顶吹转炉问世，逐渐取代空气吹炼的转炉和平炉，现在已经成为世界上主要炼钢方法。

简史1856年，英国贝塞麦(H.Bessemer)发明了底吹酸性转炉炼钢法，以后被称为贝塞麦转炉炼钢法。

从此开创了大规模炼钢的新时代。

1879年英国托马斯(S.G.Thomas)创造了碱性转炉炼钢法。

造碱性渣除磷,适用于西欧丰富的高磷铁矿的冶炼，一般称托马斯转炉炼钢法。

1891年，法国特罗佩纳(Tropenas)创造了侧面吹风的酸性侧吹转炉炼钢法，曾在铸钢厂得到应用。

用氧气代替空气的优越性早被认识，但因未能获得大量廉价的工业纯氧，长期未能实现。

转炉炼钢概述
转炉炼钢是钢铁冶炼中的一种重要方法，其主要原理是将铁矿石、废钢和铁合金等原料装入转炉中，在高温条件下加热，经过氧化、还原和脱硫等化学反应，使铁矿石中的杂质和冶炼剂被除去，从而生产出高质量的钢铁产品。

转炉通常采用直立的圆柱形炉体，可分为氧气顶吹转炉和底吹转炉两种。

氧气顶吹转炉是最常见的类型，通过顶部喷吹高纯度氧气进行冶炼反应，底吹转炉则是通过炉底喷吹空气或氧气。

转炉炼钢的过程一般分为连续和间歇两种方式。

在连续转炉炼钢中，炉座会连续地装入原料，炉体中的炼钢反应也是连续进行的，使得生产过程更加高效。

而在间歇转炉炼钢中，每次只装入一定量的原料，经过一次炼钢反应后，需要停炉取钢，然后再重新装载原料进行下一次冶炼。

转炉炼钢具有生产规模大、生产效率高、钢种可调性强、产品质量稳定等优点。

它可以适应不同规格和质量要求的钢铁生产，广泛应用于建筑、桥梁、汽车、船舶等领域。

然而，转炉炼钢也面临一些挑战和问题，如对原料质量要求高、操作技术要求高、环境污染等。

为了应对这些问题，转炉炼钢技术在不断进行改进和创新，以提高生产效率和产品质量，同时减少环境污染。