下载文档原格式
炼钢转炉冶炼低碳钢脱氧合金化工艺优化随着工业技术的发展和市场需求的变化，钢铁行业对于低碳钢的需求越来越高。
低碳钢具有良好的可加工性、韧性和焊接性能，广泛应用于汽车、船舶、建筑等领域。
而炼钢转炉是生产低碳钢的重要工艺设备，其冶炼过程中的脱氧合金化工艺直接影响着低碳钢的质量和性能。
本文将对炼钢转炉冶炼低碳钢脱氧合金化工艺进行优化提升。
一、传统工艺存在的问题传统的炼钢转炉冶炼低碳钢脱氧合金化工艺存在一些问题，主要包括：1. 脱氧材料不足：传统工艺中常用的脱氧剂是硅铁，其存在着脱氧效果不佳、回收利用难等问题，无法满足低碳钢的脱氧需求。
2. 钢水中氧含量高：传统炼钢转炉工艺在钢水中脱氧不彻底，导致钢水中氧含量仍然较高，降低低碳钢的质量。
3. 合金元素添加不均匀：为了满足低碳钢的性能需求，需要添加合金元素，但传统工艺中合金元素的添加存在不均匀的问题，造成低碳钢性能的不稳定。
二、工艺优化方案针对传统工艺存在的问题，我们可以采取以下工艺优化方案：1. 优化脱氧剂的选择：传统的硅铁脱氧剂可以通过其他脱氧剂进行替代，例如铝、锰等。
这些脱氧剂具有良好的脱氧效果和易回收利用的特点，可以提高低碳钢的质量。
2. 加强脱氧过程控制：通过提高脱氧剂的加入量和延长脱氧时间，确保炉料中的氧含量完全脱氧。
可以采用自动控制系统，实时监测钢水中氧含量，调整脱氧剂的加入量，实现钢水的有效脱氧。
3. 合金元素均匀添加：采用先进的合金元素添加技术，确保合金元素的均匀分布。
可以利用真空脱气设备将合金元素均匀加入钢水中，或者采用复合脱氧剂，使脱氧剂和合金元素同时添加，提高低碳钢的合金化效果。
4. 优化工艺参数：通过对炉温、转炉容量、吹氧时间等工艺参数的优化调整，提高低碳钢的冶炼效果。
可以利用计算机模拟技术对工艺参数进行优化设计，以实现低碳钢冶炼过程的最佳效果。
三、优化方案的效果及推广通过实施上述工艺优化方案，可以显著提高炼钢转炉冶炼低碳钢脱氧合金化的效果，进一步提升低碳钢的质量和性能。
转炉工艺流程转炉工艺是一种重要的冶炼工艺，广泛应用于钢铁生产中。
通过转炉工艺，可以将废钢、废铁等回收材料和生铁一起冶炼，生产出高质量的钢铁产品。
本文将详细介绍转炉工艺的流程及其各个环节的工作原理。
1. 原料准备在转炉工艺中，主要原料包括废钢、废铁、生铁等。
在进行冶炼之前，需要对这些原料进行准备工作。
首先是对废钢、废铁进行分类和清洁，去除杂质和污染物。
然后对生铁进行配比，确定合适的比例。
2. 转炉炉前准备在进行转炉冶炼之前，需要对转炉进行炉前准备工作。
首先是清理炉膛，确保炉膛内部干净。
然后是检查炉体和炉底的状况，确保设备完好。
接着是加入燃料和预热炉体，使炉体达到适宜的工作温度。
3. 转炉冶炼转炉冶炼是整个工艺的核心环节。
在冶炼过程中，首先将原料加入转炉中，然后通过吹氧工艺进行氧化还原反应，使原料中的杂质和有害元素得以去除，同时控制合金元素的含量。
在冶炼过程中，需要控制冶炼温度、氧气流量等参数，确保冶炼过程的稳定性和高效性。
4. 炉渣处理在转炉冶炼过程中，会产生大量炉渣。
炉渣中含有大量的有价金属和合金元素，需要进行有效的处理和回收。
通常采用炉渣精炼工艺，通过冷却、浇铸和破碎等步骤，将炉渣中的有价金属和合金元素分离出来，实现资源的综合利用。
5. 钢水处理在转炉冶炼过程中，产生的钢水需要进行进一步的处理。
主要包括脱氧、脱硫、合金调整等工艺。
通过加入适量的脱氧剂和脱硫剂，可以有效地降低钢水中的氧含量和硫含量，提高钢水的质量。
同时，根据产品要求，可以加入适量的合金元素，调整钢水的成分和性能。
6. 连铸经过上述工艺处理后的钢水，可以进行连铸工艺，将其铸造成板坯、方坯、圆坯等不同形状的铸坯。
连铸工艺是钢铁生产中的关键环节，直接影响产品的成形质量和生产效率。
7. 精炼对连铸坯进行精炼处理，通过真空处理、气体吹扫等工艺，进一步提高钢水的纯净度和均匀度，确保最终产品的质量。
8. 成品质检最后，对精炼后的钢材进行成品质检，包括化学成分分析、力学性能测试、表面质量检测等。
钢冶金学重庆科技学院王宏丹◆氧气底吹转炉炼钢氧气底吹转炉炼钢OBM法和LWS法吹炼高磷铁水时的成分变化Q-BOP法吹炼过程中钢水和炉渣成分的变化Q-BOP法吹炼过程炉渣成分的变化吹炼终点[C]和[O]的关系图终点[C]和[Mn]的关系Q-BOP和LD炉内渣中（FeO）6.2.1 顶底复吹转炉炼钢工艺类型6.2 顶底复合吹炼转炉的冶金特点6.2.2 顶底复吹转炉的底吹供气和供气元件6.2.3 顶底复吹转炉内的冶金反应6.2.4 冶金效果氧气顶底复吹转炉炼钢在复吹转炉中，了解和掌握底吹气体的性质、冶金行为、合理地确定底吹气体比例，选择和控制底吹供气强度，是复吹转炉获得良好的技术经济指标的重要因素。
底吹气体的冶金行为主要表现在三个方面： 强化熔池搅拌，使钢水成分，温度均匀；加速炉内反应，使渣钢反应界面增大，元素间化学反应和传质过程更加趋于平衡；冷却保护供气元件，使供气元件使用寿命延长。
底吹气体底吹O：需用冷却介质来保护供气元件，会与熔2池中碳发生反应，产生较大的搅拌力。
：可不用冷却剂，会与熔池中碳发生反 底吹CO2应搅拌力较强的气体；会使熔池CO分压增加，不利于超低碳钢冶炼。
、Ar和CO：属中性或惰性气体，供入铁 底吹N2水中不参与熔池内的反应，只起搅拌作用。
底吹气体比例在复吹转炉中，底吹气体量的多少决定熔池内搅拌的强弱程度。
，其底吹 在冶炼超低碳钢种时，即使用底吹O2供气量也要达20%左右；对一些具有特殊功能的复吹工艺（如喷石灰粉、煤粉等），其底吹供气量可达40%。
就一般复吹转炉而言，为了保证脱硫、脱气和渣-钢间反应趋于平衡，在吹炼结束前，也要采用较大的底吹供气来搅拌熔池。
底吹供气强度获得最佳搅拌强度，使熔池混合最均匀。
大量实验研究表明，熔池的混匀程度与搅拌强度有关，而搅拌强度受供气量和底吹元件布置影响。
根据吹炼过程调节供气强度。
复吹转炉的特点是能有效地把熔池搅拌与炉渣氧化性有机统一起来，而实现手段就是控制底吹供气强度。
LF精炼过程钢中硫、磷、氮、氧含量控制作者：钱丹丹陈志月闫若璞来源：《中国科技博览》2016年第07期[摘要]将转炉、平炉或电炉中初炼过的钢液移到另一个容器中进行精炼的炼钢过程，也叫“二次炼钢”。
炼钢过程因此分为初炼和精炼两步进行。
初炼：炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化。
精炼：将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫，去除夹杂物和进行成分微调等。
这样将炼钢分两步进行，可提高钢的质量，缩短冶炼时间，简化工艺过程并降低生产成本。
[关键词]LF精炼脱硫脱磷氮、氧含量 s非金属夹杂物中图分类号：U231.92 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）07-0277-011.引言：钢材的质量及性能是根据需要而确定的，不同的需要，要有不同的元素含量。
硫；是钢中的有害杂物，含硫较高的钢在高温进行压力加工时，容易脆裂，通常叫做热脆性。
磷；能使钢的可塑性及韧性明显下降，特别的在低温下更为严重，这种现象叫做冷脆性。
通常情况下，氮被视为钢中的有害元素，而氧元素主要以氧化物系非金属夹杂物的形式存在于钢中。
减少LF 炉精炼工艺过程钢液增氧、去除钢中氢含量是生产优质钢的关键环节。
此外，控制钢中夹杂物是提高钢材使用性能的有效途径。
2.转炉LF精炼脱硫与脱磷2.1脱硫2.1.1脱硫方法硫是钢中的长存元素之一，它会使大多数钢种的加工性能和使用性能变坏，因此除了少数易切削钢种外，它是需要在冶炼中脱除的有害元素。
硫在钢中以[FeS]形式存在，常以[S]表示。
钢中含锰高时，还会有一定的[MnS]存在。
目前炼钢生产中能有效脱除钢中硫的方法有碱性氧化渣脱硫、碱性还原渣脱硫和钢中元素脱硫三种。
2.1.2 脱硫影响因素脱硫影响因素与碱性氧化渣脱硫不同，LF碱性还原渣脱硫反应方程式为：[FeS]+（CaO）=（CaS）+（FeO）（1） [MnS]+（CaO）=（CaS）+（MnO）（2）由于钢中的[S]大部分以[FeS]形式存在，因此脱硫反应主要以式（1）为主。
转炉与氧枪冶B051丁玉杰zhuanlu liangang转炉炼钢converter steelmaking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。
到20世纪40年代，空气分离制氧以工业规模进行生产之后，炼钢大量用氧有了可能。
但是,旧有转炉改用氧气吹炼,炉底风眼烧损很快，甚至使吹炼无法进行。
1948年杜雷尔(R.Durrer)在瑞士采用水冷氧枪垂直插入炉内吹炼铁水获得成功，1952年奥地利林茨(Linz)和多纳维茨 (Donawiz)钢厂建立30吨氧气顶吹转炉车间。
转炉脱氧的作用
转炉脱氧是一种钢铁冶炼过程，其目的是通过在炼钢过程中将氧气与铁反应来去除氧
气气体，以达到作用。
下面我们将更详细地介绍转炉脱氧的作用。
转炉脱氧是以高温下的还原反应来去除钢中的氧气，这个过程中还会在炼钢和用氧之
间制造出大量的热量和气体。
由于在转炉炼钢过程中还需要添加其他的成分，例如除渣剂、合金元素等，因此其过程非常复杂。
不过总的来说，转炉脱氧的作用包括以下几个方面。
1. 降低钢中的氧含量
转炉脱氧的最主要的作用就是去除钢中的氧气。
这种氧气会使钢的韧性降低，从而导
致钢的性能下降。
脱氧后的钢能够减少氢气吸附，同时也能够提高钢的理化性能。
2. 提高钢的成分均匀性
转炉脱氧还能够有效的提高钢的成分均匀性。
由于脱氧的过程中会产生大量的气泡和
热量，这些气泡和热量能够很好的均匀地分布在钢中，从而减少了钢的成分偏差，提高了
钢的质量。
3. 改善钢的韧性和塑性
脱氧后的钢铁中的硫化物和氧化物被有效地去除，其中大部分是气泡、夹杂物和其他
的杂质。
这些杂质会降低钢的韧性和塑性，而脱氧后，钢的合金成分更加纯净，杂质含量
降低，从而提高了其韧性和塑性，增加了焊接和加工的容易性。
在转炉炼钢过程中，氢气会和钢铁反应，形成氢化物，从而降低钢的质量。
而脱氧后，钢中的氧含量降低，氢气的吸附量也相应减少，进而提高了钢的耐蚀性。
总的来说，转炉脱氧是钢铁冶炼过程中不可或缺的一环，主要作用是去除钢中的氧气，提高钢的成分均匀性，改善钢的韧性和塑性等，在现代化的钢铁工业中，转炉脱氧已逐渐
成为必须的技术。
转炉氧枪及供氧技术知识1．喷头设计需考虑哪些因素? 主要根据炼钢车间生产能力大小、原料条件、供氧能力、水冷条件和炉气净化设备的能力来决定。
同时考虑到转炉的炉膛高度、直径大小、熔池深度等参数确定其孔数、喷孔出口马赫数和氧流股直径。
对于原料中废钢比高、高磷铁水冶炼或需二次燃烧提温等情况，则其氧枪喷头的设计就需特殊考虑。
根据以上因素确定氧气流量(Nm3／h)、喷头马赫数、操作氧压(MPa)、喷头孔数、喉口直径(mm)、喷孔出口直径(mm)，喷孔夹角等。
2．转炉炉容比(V／T)的概念，及它对吹炼过程有何影响? 转炉炉容比(V／T)是指转炉炉腔内的自由空间的容积V(m3)与金属装入量(铁水+废钢+生铁块单位t)之比。
装入量过大，则炉容比相对就小，在吹炼过程中可能导致喷溅增加、金属损耗增加、易烧枪粘钢；装入量过小，则熔池变浅，炉底会因氧气射流对金属液的强烈冲击而过早损坏，甚至造成漏钢。
大型转炉的炉容比一般在0．9-1．05m3／t之间，而小型转炉的炉容比在0．8m3／t左右。
通常在转炉容量小、铁水含磷高、供氧强度大、喷孔数少，或用铁矿石或氧化铁皮做冷却剂等情况下，则炉容比应选取上限。
反之则选取下限。
3．如何选取熔池深度? 通常最大冲击深度L与熔池深度h之比选取L/h=0．4 — 0．7。
当L/h〈0．3时，即冲击深度过浅，则脱碳速度和氧的利用率会大为降低，还会导致出现终点成分及温度不均匀的现象；当L/h〉0．7时，即冲击深度过深，有可能损坏炉底和喷溅严重；在适合的炉容比情况下，如果熔池装入量过浅，可考虑将熔池砌成台阶形。
4．如何计算冲击反应区深度? 计算公式为： h/d 出 =（ρ出 /ρ钢 ）1/2·（β / H）1/2·V出 /g1/2 (4．1) 式中 h —冲击反应区深度m ρ出 —出口气体密度kg／m3； ρ钢 ——钢液密度kg／m3； β—常数，决定于射流的马赫数M，当M=0．5—3．0 时，距出口15×d出，β=6—9，M大，取上限； H —枪位m； V出—射流出口速度m／s； g——重力加速度m2／s。
转炉炼钢工艺转炉炼钢工艺绪论1、转炉炼钢法的分类转炉是以铁水为主要原料的现代炼钢方法。
该种炼钢炉由圆台型炉帽、圆柱型炉身和球缺型炉底组成。
炉身设有可绕之旋转的耳轴，以满足装料和出钢、倒渣操作，故而得名。
酸性空气底吹转炉——贝塞麦炉〔英国1856年〕空气转炉{ 碱性空气底吹转炉——托马斯炉〔德国1878年〕碱性空气侧吹转炉〔中国1952年〕转炉{ 氧气顶吹转炉——LD〔奥地利1952年〕氧气转炉{ 氧气底吹转炉——OBM〔德国1967年〕顶底复吹转炉〔法国1975年〕2、氧气顶吹转炉炼钢法简介(1) 诞生的布景及简称现代炼钢出产首先是一个氧化精炼过程，最初的贝氏炉和托马斯炉之所以采用空气吹炼正是操纵此中的氧。
二次世界大战以后，工业制氧机在美国问世，使操纵纯氧炼钢成为可能，但本来的底吹方式炉底及喷枪极易烧坏。
美国联合碳化物公司于1947年在尝试室进行氧气顶吹转炉的尝试并获成功，定名为BOF。
奥地利闻之即派有关专家前往参不雅学习，回来后于1949年在2吨的转炉长进行半工业性尝试并获成功，1952年、1953年30吨氧气顶吹转炉别离在Linz和Donawitz建成投产，故常简称LD。
1967年12月德国与加拿大合作缔造了氧气底吹转炉，使用双层套管喷嘴并通以气态碳氢化合物进行冷却。
1975年法国研发了顶底复吹转炉，综合了LD和OBM的长处，77年在世界年会上颁发。
(2) 氧气顶吹转炉的特点1〕长处氧气顶吹转炉一经问世就显示出了极大的优越性，世界各国竟相开展，目前成为最主要的炼钢法。
其长处主要暗示在：〔1〕熔炼速度快，出产率高〔一炉钢只需20分钟〕；〔2〕热效率高，冶炼中不需外来热源，且可配用10%～30%的废钢；〔3〕钢的品种多，质量好〔上下碳钢都能炼，S、P、H、N、O及夹杂含量低〕；〔4〕便于开展综合操纵和实现出产过程计算机控制。
2〕错误谬误当然，LD尚存在一些问题，如吹损较高〔10%，〕、所炼钢种仍受必然限制〔冶炼含大量难熔元素和易氧化元素的高合金钢有必然的困难〕等。
第一节转炉冶炼过程概述氧气顶吹转炉炼钢过程，主要是降碳、升温、脱磷、脱硫以及脱氧和合金化等高温物理化学反应的过程，其工艺操作则是控制装料、供氧、造渣、温度及加入合金材料等，以获得所要求的钢液，并浇成合格钢锭或铸坯。
从装料起到出完钢、倒完渣为止，转炉一炉钢的冶炼过程包括装料、吹炼、脱氧出钢、溅渣护炉、倒渣等几个阶段。
一炉钢的吹氧时间通常为l2～18min ，冶炼周期(相邻两炉之间的间隔时间，即从装料开始到装料开始或者从出钢毕到出钢毕)通常为30～40min。
表10—1为氧气顶吹转炉生产一炉钢的操作过程，图10—1为转炉吹炼一炉钢过程中金属和炉渣成分的变化。
吹炼的前l／3—1／4时间，硅、锰迅速氧化到很低的含量。
在碱性操作时，硅氧化较彻底，锰在吹炼后期有回升现象；当硅、锰氧化的同时，碳也被氧化。
当硅、锰氧化基本结束后，随着熔池温度升高，碳的氧化速度迅速提高。
碳含量<0.15％以后，脱碳速度又趋下降。
在开吹后不久，随着硅的降低，磷被大量氧化，但在吹炼中后期磷下降速度趋缓慢，甚至有回升现象。
硫在开吹后下降不明显，吹炼后期去除速度加快。
熔渣成分与钢中元素氧化、成渣情况有关。
渣中CaO含量、碱度随冶炼时间延长逐渐提高，中期提高速度稍慢些；渣中氧化铁含量前后期较高，中期随脱碳速度提高而降低；渣中Si02，Mn0，P205含量取决于钢中Si，Mn，P氧化的数量和熔渣中其他组分含量的变化。
在吹炼过程中金属熔池升温大致分三阶段：第一阶段升温速度很快，第二阶段升温速度趋缓慢，第三阶段升温速度又加快。
熔池中熔渣温度比金属温度约高20-1000C。
根据熔体成分和温度的变化，吹炼可分为三期：硅锰氧化期(吹炼前期)、碳氧化期(吹炼中期)、碳氧化末期(吹炼末期)。
表10— 1 氧气顶吹转炉一炉钢的操作吹炼时间 %图10—1 转炉吹炼一炉钢过程中金属和炉渣成分的变化第二节装入制度与装入操作一、装入量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。
