氧气顶吹转炉炼钢工艺及设备

氧气顶吹转炉炼钢氧气顶吹转炉炼钢(oxygen top blown converter steelmaking)由转炉顶部垂直插入的氧枪将工业纯氧吹入熔池，以氧化铁水中的碳、硅、锰、磷等元素，并发热提高熔池温度而冶炼成为钢水的转炉炼钢方法。

它所用的原料是铁水加部分废钢，为了脱除磷和硫，要加入石灰和萤石等造渣材料。

炉衬用镁砂或白云石等碱性耐火材料制作。

所用氧气纯度在99％以上，压力为0．81～1．22MPa(即8～12atm)。

简史空气底吹转炉和平炉是氧气转炉出现以前的主要炼钢设备。

炼钢是氧化熔炼过程，空气是自然界氧的主要来源。

然而空气中4／5的气体是氮气，空气吹炼时，这样多的氮气在炉内穿行而过，白白带走大量的热且有部分氮溶解在铁液中，成为恶化低碳钢品质的重要原因。

平炉中，氧在用于燃烧燃料之后，过剩的氧要通过渣层传入钢水，所以反应速率极慢，这也就增加了热损失。

因此，直接把氧气吹入熔池炼钢，成为许多冶金学家向往的目标。

早在19世纪，现代炼钢法的创始人贝塞麦(H．Bessemer)就有了纯氧炼钢的设想，但因没有大量氧气而未进行试验。

20世纪20年代后期，以空气液化和分馏为基础的林德一弗兰克(Linde—Frankel)制氧技术开发成功，能够生产可供工业使用的廉价氧气，氧气炼钢又为冶金界所注意。

从1929年开始，柏林工业大学的丢勒尔教授(R．Durrer)在实验室中研究吹氧炼钢，第二次世界大战开始后转到瑞士的冯•罗尔(V．Roll)公司继续进行研究。

1936～1939年勒莱普(O.Lellep)在奥伯豪森(Oberhausen)进行了底吹氧炼钢的试验，由于喷嘴常损坏未能成功。

1938年亚琛(Aachen)工业大学的施瓦茨(C．V．Schwarz)提出用超音速射流向下吹氧炼钢，并在实验室进行了试验，将托马斯生铁吹炼成低氮钢，但因熔池浅而损坏了炉底。

1948年丢勒尔(R．Durrer)等在冯•罗尔(VonRoll)公司建成2．5t的焦油白云石衬的试验转炉，以450的斜度将水冷喷嘴插入铁水吹氧炼钢，无论贝塞麦生铁或托马斯生铁都能成功炼成优质钢水，而且认识到喷嘴垂直向下时，最有利于喷嘴和炉衬的寿命。

1 概述1.1氧气顶吹转炉炼钢特点氧气顶吹转炉炼钢又称 LD 炼钢法，通过近几十年的发展，目前已完全取代了平炉炼钢，其之所以能够迅速发展的原因，主要在于与其它炼钢方法相比，它具有一系列的优越性，较为更突出的几点如下：1．生产效率高一座容量为80 吨的氧气顶吹转炉连续生产24 小时，钢产量可达到日产3000 — 4000 吨，而一座 100 吨的平炉一昼夜只能炼钢 300 — 400 吨钢，平均小时产量相差甚远，而且从冶炼周期上看，转炉比平炉、电炉的冶炼周期要短得多。

2．投资少，成本低建氧气顶吹转炉所需的基本建设的单位投资，比同规模的平炉节约30% 左右，另外投产后的经营管理费用，转炉比平炉要节省，而且随着转炉煤气回收技术的广泛推广和应用，利用转炉余热锅炉产生蒸气及转炉煤气发电，使转炉逐步走向“负能”炼钢。

3．原料适应性强氧气顶吹转炉对原料情况的要求，与空气转炉相比并不那么严格，可以和平炉、电弧炉一样熔炼各种成分的铁水。

4．冶炼的钢质量好，品种多氧气顶吹转炉所冶炼的钢种不但包括全部平炉钢，而且还包括相当大的一部分电弧炉钢，其质量与平炉钢基本相同甚至更优，氧气顶吹转炉钢的深冲性能和延展性好，适宜轧制板、管、丝、带等钢材。

5．适于高度机械化和自动化生产由于冶炼时间短，生产效率高，再加转炉容量不断扩大，为准确控制冶炼过程，保证获得合格钢水成分和出钢温度，必须进行自动控制和检测，实现生产过程自动化。

另外，在这种要求下，也只有实现高度机械化和自动化，才能减轻工人的劳动强度，改善劳动条件。

1.2 转炉炼钢机械设备系统氧气顶吹转炉炼钢法，是将高压纯氧[压力为0.5~1.5MPa ，纯度99.5% 以上，（我厂为99.99% ）],借助氧枪从转炉顶部插入炉内向熔池吹氧,将铁水吹炼成钢。

氧气顶吹转炉的主要设备有：1．转炉本体系统：包括转炉炉体及其支承系统——托圈、耳轴、耳轴轴承和支承座，以及倾动装置，其中倾动装置由电动机、一次减速机，二次减速机、扭矩缓冲平衡装置等组成。

第二章转炉炼钢设备与工艺讲解第二章转炉炼钢设备与工艺一、炼钢原理1、根据所炼钢种的要求把生铁中的含碳量去除到规定范围，并使其它元素的含量减少或增加到规定范围的过程。

2、简单地说，是对生铁降碳、去硫、磷、调硅、锰含量的过程。

这一过程基本上是一个氧化过程，是用不同来源的氧(如空气中的氧、纯氧气、铁矿石中的氧)来氧化铁水中的碳、硅、锰等元素。

反应生成的一氧化碳很容易从铁水排至炉气中而被除掉。

生成的二氧化硅、氧化锰、氧化亚铁互相作用成为炉渣浮在钢水面上。

3、化学反应主要有：2FeO+Si ——2Fe+SiO2 FeO+Mn——Fe+MnO4、生铁中硫、磷这两种元素在一般情况下对钢是有害的，在炼钢过程中必须尽可能除去。

在炼钢炉中加入石灰(CaO)，可以去除硫、磷：2P+5FeO+3CaO——5Fe+Ca2(PO4)2(入渣)5、在使碳等元素降到规定范围后，钢水中仍含有大量的氧，是有害的杂质，使钢塑性变坏，轧制时易产生裂纹。

故炼钢的最后阶段必须加入脱氧剂(例如锰铁、硅铁和铝等)，以除去钢液中多余的氧：Mn＋FeO ——MnO＋Fe Si ＋2FeO—— SiO2＋2Fe Al＋3FeO ——Al2O3＋3Fe6、同时调整好钢液的成分和温度，达到要求可出钢，把钢水铸成连铸坯或钢锭。

二、炼钢方法1、炼钢的方法主要有转炉、电炉和平炉三种。

（1）平炉炼钢的主要特点是可搭用较多的废钢(可搭用钢铁料的20—50％的废钢)，原料适应性强，所用的原料有废钢、废铁、铁矿石和溶剂（石灰石和生石灰）。

反应所需的热量是由燃烧气体燃料（高炉煤气，发生炉煤气）或液体燃料（重油）所提供。

但冶炼时间长，已被淘汰。

（2）转炉炼钢广泛采用氧气顶吹转炉或顶底复吹转炉，生产速度快(1座300吨的转炉吹炼时间不到20分钟，包括辅助时间不超过1小时，而300吨平炉炼1炉钢要7个小时)，品种多、质量好，可炼普通钢，也可炼合金钢。

（3）电炉炼钢是用电能作热源进行冶炼。

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。

1 概述1.1氧气顶吹转炉炼钢特点氧气顶吹转炉炼钢又称 LD 炼钢法，通过近几十年的发展，目前已完全取代了平炉炼钢，其之所以能够迅速发展的原因，主要在于与其它炼钢方法相比，它具有一系列的优越性，较为更突出的几点如下：1．生产效率高一座容量为80 吨的氧气顶吹转炉连续生产24 小时，钢产量可达到日产3000 — 4000 吨，而一座 100 吨的平炉一昼夜只能炼钢 300 — 400 吨钢，平均小时产量相差甚远，而且从冶炼周期上看，转炉比平炉、电炉的冶炼周期要短得多。

2．投资少，成本低建氧气顶吹转炉所需的基本建设的单位投资，比同规模的平炉节约30% 左右，另外投产后的经营管理费用，转炉比平炉要节省，而且随着转炉煤气回收技术的广泛推广和应用，利用转炉余热锅炉产生蒸气及转炉煤气发电，使转炉逐步走向“负能”炼钢。

3．原料适应性强氧气顶吹转炉对原料情况的要求，与空气转炉相比并不那么严格，可以和平炉、电弧炉一样熔炼各种成分的铁水。

4．冶炼的钢质量好，品种多氧气顶吹转炉所冶炼的钢种不但包括全部平炉钢，而且还包括相当大的一部分电弧炉钢，其质量与平炉钢基本相同甚至更优，氧气顶吹转炉钢的深冲性能和延展性好，适宜轧制板、管、丝、带等钢材。

5．适于高度机械化和自动化生产由于冶炼时间短，生产效率高，再加转炉容量不断扩大，为准确控制冶炼过程，保证获得合格钢水成分和出钢温度，必须进行自动控制和检测，实现生产过程自动化。

另外，在这种要求下，也只有实现高度机械化和自动化，才能减轻工人的劳动强度，改善劳动条件。

1.2 转炉炼钢机械设备系统氧气顶吹转炉炼钢法，是将高压纯氧[压力为0.5~1.5MPa ，纯度99.5% 以上，（我厂为99.99% ）],借助氧枪从转炉顶部插入炉内向熔池吹氧,将铁水吹炼成钢。

氧气顶吹转炉的主要设备有：1．转炉本体系统：包括转炉炉体及其支承系统——托圈、耳轴、耳轴轴承和支承座，以及倾动装置，其中倾动装置由电动机、一次减速机，二次减速机、扭矩缓冲平衡装置等组成。

优质资料1 概述1.1氧气顶吹转炉炼钢特点氧气顶吹转炉炼钢又称 LD 炼钢法，通过近几十年的发展，目前已完全取代了平炉炼钢，其之所以能够迅速发展的原因，主要在于与其它炼钢方法相比，它具有一系列的优越性，较为更突出的几点如下：1．生产效率高一座容量为80 吨的氧气顶吹转炉连续生产24 小时，钢产量可达到日产3000 — 4000 吨，而一座 100 吨的平炉一昼夜只能炼钢 300 — 400 吨钢，平均小时产量相差甚远，而且从冶炼周期上看，转炉比平炉、电炉的冶炼周期要短得多。

2．投资少，成本低建氧气顶吹转炉所需的基本建设的单位投资，比同规模的平炉节约30% 左右，另外投产后的经营管理费用，转炉比平炉要节省，而且随着转炉煤气回收技术的广泛推广和应用，利用转炉余热锅炉产生蒸气及转炉煤气发电，使转炉逐步走向“负能”炼钢。

3．原料适应性强氧气顶吹转炉对原料情况的要求，与空气转炉相比并不那么严格，可以和平炉、电弧炉一样熔炼各种成分的铁水。

4．冶炼的钢质量好，品种多氧气顶吹转炉所冶炼的钢种不但包括全部平炉钢，而且还包括相当大的一部分电弧炉钢，其质量与平炉钢基本相同甚至更优，氧气顶吹转炉钢的深冲性能和延展性好，适宜轧制板、管、丝、带等钢材。

5．适于高度机械化和自动化生产由于冶炼时间短，生产效率高，再加转炉容量不断扩大，为准确控制冶炼过程，保证获得合格钢水成分和出钢温度，必须进行自动控制和检测，实现生产过程自动化。

另外，在这种要求下，也只有实现高度机械化和自动化，才能减轻工人的劳动强度，改善劳动条件。

1.2 转炉炼钢机械设备系统氧气顶吹转炉炼钢法，是将高压纯氧[压力为0.5~1.5MPa ，纯度99.5% 以上，（我厂为99.99% ）],借助氧枪从转炉顶部插入炉内向熔池吹氧,将铁水吹炼成钢。

氧气顶吹转炉的主要设备有：1．转炉本体系统：包括转炉炉体及其支承系统——托圈、耳轴、耳轴轴承和支承座，以及倾动装置，其中倾动装置由电动机、一次减速机，二次减速机、扭矩缓冲平衡装置等组成。

氧气转炉炼钢工艺与设备1、氧气转炉炼钢的特点：①供氧强度大，②脱碳反应激烈、速度快。

③④⑤2、氧气转炉炼钢的主要任务是：“四脱”：脱碳、脱磷、脱硫、脱氧；“二去”：去气、去杂质；“二调整”：调整温度、调整化学成分。

3、氧气转炉炼钢的“五大制度”：装入制度、供氧制度、造渣制度、温度制度、终点控制及脱氧合金化制度。

4、转炉炼钢所用的原材料主要有金属料（铁水、废钢、铁合金），辅助原料：造渣材料（石灰、萤石、生白云石、火砖块），冷却剂（废钢、铁矿石、氧化铁皮），氧化剂（氧气、铁矿石、氧化铁皮），增碳剂（石油焦、碳化硅、无烟煤粉、木炭粉、沥青焦）5、顶吹氧气转炉炼钢常用的铁合金有哪些？答：锰铁、硅铁、硅锰合金、硅铝合金、硅钙合金、硅钙钡、钒铁。

6、炉容比是指转炉新砌砖后炉内自由空间的容积V与金属装入量T之比。

7、氧气转炉炼钢在确定合理装入量时应考虑的因素是：合适的炉容比，合适的熔池深度，与连铸相匹配。

8、废钢比：废钢的加入量和金属料总装入量之比。

9、顶吹氧气转炉炼钢过程中向熔池供氧的主要设备是氧枪。

10、氧气转炉炼钢对氧气有什么要求？答：氧气转炉炼钢对氧气的要求有：(1)要求氧气纯度≥99.5%，并脱去水份；(2)压力为0.6～1.2兆帕，小容量转炉取下限。

11、枪位：是指氧枪喷嘴出口端距静止金属液面的高度。

当采用“硬吹”时，枪位较低，熔池金属液面搅动得越充分，熔池升温较快。

当采用“软吹”时枪位较高，熔池金属液面搅动得差，熔池升温较慢，易发生返干。

12、氧气流量：指单位时间内通过氧枪喷嘴嘴向熔池供氧的数量。

13、供氧强度：指单位时间内每吨金属料消耗氧气的数量。

14、氧气转炉有利于脱硫的条件是：高碱度、高温、大渣量、适当的低氧化亚铁；氧气转炉有利于脱磷的条件是：高碱度、高氧化亚铁、大渣量、适当的低温。

15、确定合适的枪位应考虑的两个因素：一定的冲击面积和一定的冲击深度。

16、氧气转炉炼钢枪位调节和控制的基本原则和要求应该是早化渣、化透渣、不返干、不喷溅、均匀升温、准确控制终点。