5-转炉冶炼超低氮钢的研究与实践

底吹和顶转炉吹炼过程中[P]的变化
从图可知： Q— BOP底吹脱磷并不 逊色于LD炉。其 原因在底吹喷嘴上 部气体中O2分压高， 产生强制氧化，P 生成PO(气)，并被 固体石灰粉迅速化 合为3CaO· 2O5。 P
B 高磷铁水条件下脱磷反应
可采用留渣法吹炼高磷铁水，将 前炉炉渣留在炉内一部分，前期吹人 石灰总量的35％左右，后期吹入65 %左右造渣，中期不吹石灰粉。前期 可脱去铁水含磷量的50％，吹炼末期 的炉渣为CaO所饱和，供下炉吹炼用。
3.富氧碱性底吹转炉 1950年前后，制氧技术有了大的突破，但底吹 转炉富氧量只用到40％，如再提高，喷嘴寿命就 会降低。（在喷嘴附近发生O2+[C]→2CO的放 热反应）。于是发明了 4 顶吹氧气转炉炼钢法 1952年奥地利开发，但不适于吹 炼高磷铁水， 又发明了。 5 石灰粉法(LD—AC法) 为吹炼高磷铁水，比利时和法国同时发明。 6 卡尔多(Kaldo)法（瑞典） 7 旋转转炉炼钢法（德国）。
4.碱性底吹氧气转炉
1965年加拿大研制了双层管氧气喷 嘴。内管通氧气，内外管间通碳氢化合 物。利用碳氢化合物裂解吸热和形成还 原性气幕冷却保护氧气喷嘴。 1967年德 国引进此喷嘴技术，成功开发了底吹氧 气转炉 (OBM法)。 CmHn=mC+n/2H2 (吸热反应)
氧气顶吹转炉的特点
1）优点 （1）熔炼速度快，生产率高（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（高低碳钢都能炼Si，S、P、 H、N、O及夹杂含量低）； （4）便于开展综合利用和实现生产过程计算机控制。 2）缺点 如吹损较高（10%，）、所炼钢种仍受一定限制（冶炼含 大量难熔元素和易氧化元素的高合金钢有一定的困难）。 喷溅和返干时有发生，而且吹炼后期熔池的搅拌弱（主要 靠脱碳反应搅拌），钢渣间反应未达平衡，渣中的氧化亚 铁含量高而吹损高、脱氧剂消耗高。

计算机控制炼钢的优点
较精确地计算吹炼参数 计算机控制炼钢计算模型是半机理半经验的模型,且可不 断优化,比经验炼钢的粗略计算精确得多,因此其吹炼所需 的氧量和造渣剂用量控制在最佳范围;
无倒炉出钢 计算机控制炼钢后吹率一般<8%,比经验炼钢少一半以上, 其炼钢时间缩短5~10min,合金和耐材消耗明显降低;
副枪动态模型
1. 副枪动态模型的任务： 在获得SL1副枪测定数据后，计算冶炼过程 后期应补吹的氧气量和冷却剂投入量。 在转炉冶炼后期开始补吹氧气之后，动态模 型实时计算当前补吹氧气量和冷却剂量条件 下，熔池的含碳量和温度。当补吹氧量和冷 却剂量等于整个动态过程的氧气量和冷却剂 量时，模型的计算结果就是其对转炉冶炼终 点成份和温度的估算值。
Hale Waihona Puke 静态模型静态模型是依据初始条件(如铁水的质量、成分和温度； 废钢的质量和分类)，要求的终点目标(如终点温度和终 点成分)，计算出本炉次的氧耗量，确定各种副原料的 加入量和吹炼过程中氧枪的高度 ；
静态模型的建模方法有很多种，包括基于物料平衡和 热平衡的理论模型、统计模型和经验型等；
目前应用较为广泛的是静态增量模型，即：辅以参考 炉次的参考数据，计算出本炉次的氧耗量，确定各种 副原料的加入量和吹炼过程中氧枪的高度。
转炉吹炼模型概述
转炉炼钢数学模型是用数学式来定量表达吹炼 过程所关心的主要参数,如化学元素和熔池温度 在吹炼过程中的变化规律,以及各种操作因素对 这些参数的影响;按建立数学模型所采用的方法, 数学模型可分为理论模型(机理模型)、统计模 型和经验模型等;按数学模型所描述的变量在过 程中的状态不同,数学模型又可分为静态模型和 动态模型,而静态模型和动态模型是目前在计算 机控制炼钢中普遍采用的较成熟的数学模型。

防止上缘卷 <20μm 边时裂纹
r >1.8-2.0
<100μm
防止光刻蚀 <5μm 边部不良
丸川雄净，大量生產規模にぉける不純物元素の精煉限界への挑戰，日本鉄鋼協會高溫フロ セス部會精煉フォラム，1997年3月，1
44
结晶器卷渣造成的大型非金属夹杂物
No. a b c d
Al2O3 5.42 75.74 19.00 3.59
日本IF钢目标： DP、TRIP高强度钢： 1980s：≤20ppm； 500~900MPa； 1990s：≤15ppm； DP已商业化应用。 2000s：≤10ppm。 超高强度钢：
热冲压成形； 局部热处理等。
9
低温退火用超低碳IF钢板（≤13ppm）
宝钢2＃RH2006年12月生产实绩：
满足低温退火工艺要求IF钢板(碳含量<13ppm)的比 率达到了70％。
18 14
[N]，ppm
15
13
10
5
0 第 1炉 第 2炉 第 3炉
国内某钢厂生产IF钢中间包钢水[N]含量
37
长水口密封
新日铁君津厂中间包密封结构
38
密封结构设计存在不足
密封垫内径偏小。
上水口插入深度不 足(60mm左右)
钢水“反灌”，造成长水口 结合面结冷钢，再使用前 必须烧氧。
39
合理的长水口密封结构
24
新日铁八幡厂各工序阶段的增碳量
1987 Steelmaking conference Proceedings, p381
25
减少增碳的措施
采用含碳量低的覆盖剂； 采用专用长水口、浸入式 水口； 采用低碳、无碳保护渣。

就是利用高MgO含量 的转炉炉渣,用高压氮气喷吹到转炉炉衬上 进而凝固到炉衬上,减缓炉衬砖的侵蚀速度, 从而提高转炉炉龄。 • 溅渣层对炉衬的保护作用是:对镁碳砖表面 脱碳层起到固化作用,减轻了高温炉渣对镁 碳砖表面的直接冲刷浸蚀,抑制了镁碳砖表 面的继续氧化。
溅渣护炉的负面影响
吹炼终点[%C] ·[%O]积随炉龄变化情 吹炼终点 积随炉龄变化情 况
关于经济炉龄的问题
生产率、 生产率、成本与炉龄关系
溅渣护炉的优点
大幅度降低耐材消耗； 大大提高转炉作业率，达到高效增产目的； 投资回报率高； 溅渣护炉综合效益每吨钢约为2~10元。
溅渣护炉的负面影响
底吹透气砖覆盖渣层厚度与吹炼终点[%C] ·[%O]积的关 底吹透气砖覆盖渣层厚度与吹炼终点 积的关 系
溅渣护炉的负面影响
底吹透气砖覆盖渣层厚度与吹炼终点[%C] ·[%O]积的关 底吹透气砖覆盖渣层厚度与吹炼终点 积的关 系
炉渣粘度的控制
过低的炉渣粘度有利溅渣的操作,即易溅起、挂 渣且均匀,但由于渣层过薄,会在摇炉时挂渣流 落； 而粘度过大,溅渣效果差,耳轴!渣线处不易溅到, 且炉底易上涨,炉膛变形,所以粘度需要根据实 际情况合理调整； 炉渣过热度增高,粘度下降。
溅渣操作参数控制
为了在尽可能短的时间内将炉渣均匀喷 敷在整个炉衬表面而形成有足够厚度的 致密溅渣层。必须控制好溅渣操作手段， 即根据炉形尺寸，来控制喷吹N2气压力 和流量、枪位和喷枪结构尺寸等喷溅参 数。
其它参数
喷溅时间：通常为2.5~4min； 喷枪夹角：许多厂家的经验表明采用12 度夹角比较理想。
需要采取的其它措施
炉衬材质不能因实行溅渣护炉技术而降 低，对使用镁碳砖而言，其碳含量应控 制为下限； 控制和降低终渣FeO含量； FeO 合理调整终渣MgO含量； 提高溅渣层熔化性温度，降低炉渣过热 度； 降低出钢温度。