1、第三章第三章 转炉炼钢转炉炼钢第一节第一节 炼钢用原材料炼钢用原材料第二节第二节 氧气转炉炼钢氧气转炉炼钢第三节第三节 底吹氧气转炉炼钢法底吹氧气转炉炼钢法第四节第四节 顶底复合吹炼转炉炼钢法顶底复合吹炼转炉炼钢法第一节第一节 炼钢用原材料炼钢用原材料 原材料原材料是是炼钢的基础，原材料的质量和炼钢的基础，原材料的质量和供应条件对炼钢生产的各项技术经济指供应条件对炼钢生产的各项技术经济指标产生重要影响。标产生重要影响。对对炼钢原料的基本要求炼钢原料的基本要求：既要保证原料既要保证原料具有一定的质量和相对稳定的成分具有一定的质量和相对稳定的成分，又，又要因地制宜充分利用本地区的原料资源，要因地制
2、宜充分利用本地区的原料资源，不宜苛求。不宜苛求。炼钢原料分为金属料，非金炼钢原料分为金属料，非金属料和气体属料和气体。金属料金属料：铁水、废钢、合金钢：铁水、废钢、合金钢 非金属料非金属料：造渣剂造渣剂（石灰、萤石、铁矿石）、（石灰、萤石、铁矿石）、冷却剂冷却剂（废钢、铁矿石、氧化铁、烧结矿、球（废钢、铁矿石、氧化铁、烧结矿、球团矿）、团矿）、增碳剂和燃料增碳剂和燃料（焦炭、石墨籽、煤块、（焦炭、石墨籽、煤块、重油）重油）氧化剂氧化剂：氧气、铁矿石、氧化铁皮：氧气、铁矿石、氧化铁皮 入炉原料结构入炉原料结构是炼钢进程及各项指标结构产生重要影响是炼钢进程及各项指标结构产生重要影响:钢铁料结构钢铁
3、料结构，即铁水和废钢及废钢种类的合理分配；，即铁水和废钢及废钢种类的合理分配；造渣料结构造渣料结构，即石灰、白云石、萤石、铁矿石等的配，即石灰、白云石、萤石、铁矿石等的配 比制度；比制度；充分发挥各种充分发挥各种炼钢原料的功能使用效果炼钢原料的功能使用效果，即钢铁料和，即钢铁料和 选渣料的合理利用。选渣料的合理利用。一、金属料一、金属料 1 1、铁、铁 水水 铁水铁水是转炉炼钢的主要原是转炉炼钢的主要原材料，一般占装入量的材料，一般占装入量的70%-70%-100%100%。是转炉炼钢的主要热源。是转炉炼钢的主要热源。对铁水要求有：对铁水要求有：（1 1）成分；）成分；（2 2）带渣量；）带渣
4、量；（3 3）温度。）温度。1 1）硅（）硅（SiSi）是重要的发热元素是重要的发热元素，铁水中含，铁水中含SiSi量高，炉内的化量高，炉内的化学热增加，铁水中学热增加，铁水中SiSi量增加量增加0.10%0.10%，废钢的加入量可提，废钢的加入量可提高高1.3%-1.5%1.3%-1.5%。铁水含铁水含SiSi量高量高，渣量增加，渣量增加，有利于脱磷、脱硫有利于脱磷、脱硫。硅含量过高硅含量过高会使会使渣料和消耗增加渣料和消耗增加，易引起，易引起喷溅喷溅，金属收得率降低金属收得率降低，同时渣中过量的，同时渣中过量的SiOSiO2 2，也会，也会加剧对加剧对炉衬的侵蚀炉衬的侵蚀，影响石灰渣化速度
5、影响石灰渣化速度，延长吹炼时间延长吹炼时间。通常通常铁水中的硅含量为铁水中的硅含量为0.30%-0.60%0.30%-0.60%为宜为宜。2）锰（锰（MnMn）锰是发热元素锰是发热元素，铁水中，铁水中MnMn氧化后形成的氧化后形成的MnOMnO能有能有效效促进石灰溶解促进石灰溶解，加快成渣加快成渣，减少助熔剂的用量和减少助熔剂的用量和炉衬侵蚀炉衬侵蚀。同时铁水含同时铁水含MnMn高，终点钢中余锰高，从而可以高，终点钢中余锰高，从而可以减少合金化时所需的锰铁合金，有利提高钢水纯净减少合金化时所需的锰铁合金，有利提高钢水纯净度。度。转炉用铁水对锰与硅比值要求为转炉用铁水对锰与硅比值要求为0.8-1
6、.00.8-1.0，目前，目前使用较多的为低锰铁水，使用较多的为低锰铁水，锰的含量为锰的含量为0.20%-0.80%0.20%-0.80%。3 3）磷（）磷（P P）磷是高发热元素，对一般钢种来说是有害元素，因此磷是高发热元素，对一般钢种来说是有害元素，因此要求铁水磷含量越低越好，一般要求铁水要求铁水磷含量越低越好，一般要求铁水P0.20%P0.20%。4 4）硫（）硫（S S）除了含硫易切削以外，绝大多数钢种要求去除硫这一除了含硫易切削以外，绝大多数钢种要求去除硫这一有害元素。氧气转炉单渣操作的脱硫效率只有有害元素。氧气转炉单渣操作的脱硫效率只有30%-40%30%-40%。我国炼钢技术规程
7、要求入炉铁水的我国炼钢技术规程要求入炉铁水的硫含量不超过硫含量不超过0.05%0.05%。对铁水带渣量的要求对铁水带渣量的要求：高炉渣中含硫、高炉渣中含硫、SiOSiO2 2、和、和AlAl2 2O O3 3量较高，过多量较高，过多的高炉渣进入转炉内会导致转炉钢渣量大，石灰的高炉渣进入转炉内会导致转炉钢渣量大，石灰消耗增加，造成喷溅，降低炉衬寿命，因此，消耗增加，造成喷溅，降低炉衬寿命，因此，进进入转炉的铁水要求带渣量不得超过入转炉的铁水要求带渣量不得超过0.5%0.5%。对铁水温度的要求对铁水温度的要求：铁水温度是铁水含物理量多少的标志，铁水温度是铁水含物理量多少的标志，铁水物理热得占转炉热
8、收入的铁水物理热得占转炉热收入的50%50%。应努力。应努力保证入炉铁水的温度，保证炉内热源充足和保证入炉铁水的温度，保证炉内热源充足和成渣迅速。我国炼钢规定成渣迅速。我国炼钢规定入炉铁水温度应大入炉铁水温度应大于于12501250，并且要相对稳定。，并且要相对稳定。2 2、废钢、废钢 转炉和电炉炼钢均转炉和电炉炼钢均使用废钢，氧气顶吹转使用废钢，氧气顶吹转炉用废钢量一般是总装炉用废钢量一般是总装入量的入量的10%-30%10%-30%。废钢。废钢分为一般废钢、轧辊、分为一般废钢、轧辊、次废铁、车等。次废铁、车等。转炉炼钢对废钢的要求：转炉炼钢对废钢的要求：1)1)废钢的外形尺寸和块度废钢的外
9、形尺寸和块度 应保证能从炉口顺利加入转炉。应保证能从炉口顺利加入转炉。废钢的长废钢的长度度应小于应小于转炉口直径的转炉口直径的1/21/2，废钢单重废钢单重一般不一般不应超过应超过300kg300kg。国标要求废钢的长度不大于。国标要求废钢的长度不大于1000mm1000mm，最大单件重量不大于，最大单件重量不大于800kg800kg。2 2）废钢中不得混有铁合金）废钢中不得混有铁合金 严禁混入铜、锌、铅、锡等有色金属和橡严禁混入铜、锌、铅、锡等有色金属和橡胶，不得混有封闭器皿、爆炸物和易燃易爆品胶，不得混有封闭器皿、爆炸物和易燃易爆品以及有毒物品。废钢的硫、磷含量均不大于以及有毒物品。废钢的
10、硫、磷含量均不大于0.050%0.050%。3 3）废钢应清洁干燥）废钢应清洁干燥 不得混有泥沙，水泥，耐火材料，油物等。不得混有泥沙，水泥，耐火材料，油物等。4 4）不同性质的废钢分类存放）不同性质的废钢分类存放 非合金钢、低合金钢废钢可混放在一起，非合金钢、低合金钢废钢可混放在一起，不得混有合金废钢和生铁。合金废钢要单独存不得混有合金废钢和生铁。合金废钢要单独存放，以免造成冶炼困难，产生熔炼废品或造成放，以免造成冶炼困难，产生熔炼废品或造成贵重合金元素的浪费。贵重合金元素的浪费。3 3、生铁、生铁 主要在主要在电炉炼钢中使用电炉炼钢中使用，其主要目的在于其主要目的在于提高炉料或钢中的碳含量
11、提高炉料或钢中的碳含量，并，并解决废钢或重料解决废钢或重料来源不足的困难来源不足的困难。由于生铁中含碳及杂质较高，。由于生铁中含碳及杂质较高，因此电炉钢炉料中因此电炉钢炉料中生铁配比通常为生铁配比通常为10%-25%10%-25%，最高不超过最高不超过30%30%。电炉炼钢对生铁的质量要求较高，一般电炉炼钢对生铁的质量要求较高，一般S S、P P含量要低，含量要低，MnMn不能高于不能高于2.5%2.5%，SiSi不能高于不能高于1.2%1.2%。4 4、海绵铁、海绵铁 海绵铁是用海绵铁是用氢气氢气或其他还原性气体或其他还原性气体还原精还原精铁矿铁矿而得。而得。一般是将铁矿石装入反应器中，通入
12、氢气一般是将铁矿石装入反应器中，通入氢气或或COCO气体或使用固体还原剂，在低于铁矿石软气体或使用固体还原剂，在低于铁矿石软化点以下的温度范围内反应，化点以下的温度范围内反应，不生成铁水不生成铁水，也也没有熔渣没有熔渣，仅把氧化铁中的氧脱掉仅把氧化铁中的氧脱掉，从而获得，从而获得多孔性的金属铁即海绵铁多孔性的金属铁即海绵铁。海绵铁中海绵铁中金属铁含量较高金属铁含量较高，S S、P P含量较低，含量较低，杂质较少。杂质较少。电炉炼钢直接采用海绵铁代替废钢铁料，电炉炼钢直接采用海绵铁代替废钢铁料，不仅可以解决钢铁料供应不足的困难，而且可不仅可以解决钢铁料供应不足的困难，而且可以大大缩短冶炼时间，提
13、高电炉钢的生产率。以大大缩短冶炼时间，提高电炉钢的生产率。此外，此外，以海绵铁为炉料还可以减少钢中的非金以海绵铁为炉料还可以减少钢中的非金属夹杂物及氮含量属夹杂物及氮含量。由于海绵铁具有较强的吸。由于海绵铁具有较强的吸水能力，因此水能力，因此使用前须保持干燥或以红热状态使用前须保持干燥或以红热状态入炉入炉。5 5、铁合金、铁合金 常用的常用的铁合金种类铁合金种类：简单合金：简单合金：Fe-MnFe-Mn，Fe-SiFe-Si，Fe-CrFe-Cr，Fe-VFe-V，Fe-TiFe-Ti，Fe-MoFe-Mo，Fe-WFe-W等等 复合脱氧剂复合脱氧剂：Ca-SiCa-Si合金，合金，Al-Mn
14、-SiAl-Mn-Si合金，合金，Mn-SiMn-Si合金，合金，Cr-SiCr-Si合金，合金，Ba-Ca-SiBa-Ca-Si合金，合金，Ba-Al-SiBa-Al-Si合金等合金等 纯金属纯金属：MnMn、TiTi（海绵（海绵TiTi）、）、NiNi、AlAl。1 1）对块要求）对块要求 加入钢包中的尺寸为加入钢包中的尺寸为5-50mm5-50mm，加入炉中的，加入炉中的尺寸为尺寸为30-200mm30-200mm。往电炉中加。往电炉中加AlAl时常将其化成时常将其化成铝饼，用铁杆穿入插入钢液。铝饼，用铁杆穿入插入钢液。2 2）烘烤温度）烘烤温度 锰铁、铬铁、硅铁锰铁、铬铁、硅铁应应80
15、0800，烘烤时间应，烘烤时间应2 2小时；小时；钛铁、钒铁、钨铁钛铁、钒铁、钨铁加热近加热近200200 ，时间大于时间大于1 1小时。小时。二、非金属料二、非金属料1 1、造渣剂造渣剂 （1 1）石灰）石灰 碱性炼钢方法的造渣料，主要成分为碱性炼钢方法的造渣料，主要成分为CaOCaO，由石，由石灰石煅烧而成，是脱灰石煅烧而成，是脱P P、脱、脱S S不可缺少的材料，用量不可缺少的材料，用量比较大。比较大。其质量好坏对吹炼工艺、产品质量和炉衬寿命其质量好坏对吹炼工艺、产品质量和炉衬寿命等产生主要影响。因此，等产生主要影响。因此，石灰石灰CaOCaO含量高，含量高，SiOSiO2 2和和S S
16、 含量低，生过烧率低，活性高，块度适中，此外，含量低，生过烧率低，活性高，块度适中，此外，石灰还应保持清洁、干燥和新鲜石灰还应保持清洁、干燥和新鲜。对石灰的具体要求：对石灰的具体要求：对转炉石灰块度为对转炉石灰块度为20-50mm20-50mm，电炉为，电炉为20-60mm20-60mm。%.3.0%,15.0%,3%,523232OHSOAlOFeMgO）电炉%2(%0.3%,852SiOCaO石灰的活度石灰的活度 也称也称水活度水活度是石灰反应能力的标志，也是衡量石灰质是石灰反应能力的标志，也是衡量石灰质量的重要参数。量的重要参数。常用常用盐酸滴定法盐酸滴定法来测量水活性，来测量水活性，当
17、盐酸消耗大于当盐酸消耗大于300ml300ml时才属时才属优质活性石灰优质活性石灰。通常把在。通常把在1050-11501050-1150温度下焙烧的温度下焙烧的石灰，具有高反应能力的体积密度小，气孔率高，比表面石灰，具有高反应能力的体积密度小，气孔率高，比表面积大，晶粒细小的优质石灰叫积大，晶粒细小的优质石灰叫活性石灰，也称软性石灰活性石灰，也称软性石灰。活性石灰的水活性度大于活性石灰的水活性度大于310310mlml，体积密度，体积密度1.7-2.01.7-2.0g/g/3 3，气孔率高达，气孔率高达40%40%，比表面积为，比表面积为0.5-1.30.5-1.3cmcm2 2/g/g。活
18、性石灰能减少石灰、萤石消耗量和转炉渣量，有利活性石灰能减少石灰、萤石消耗量和转炉渣量，有利于提高脱于提高脱S S，脱，脱P P效果，减少转炉热损失和对炉衬的侵蚀。效果，减少转炉热损失和对炉衬的侵蚀。（2 2）萤石）萤石 萤石的主要成分是萤石的主要成分是 CaFCaF2 2，焙烧约，焙烧约930930。萤石能使萤石能使CaOCaO和阻碍石灰溶解的和阻碍石灰溶解的2CaO.SiO2CaO.SiO2 2外外壳的熔点显著降低壳的熔点显著降低，生成低熔点生成低熔点3CaOCaF3CaOCaF2 22SiO2SiO2 2（熔点（熔点13621362），），加速石灰溶加速石灰溶解，迅速改善炉渣动性。解，迅速
19、改善炉渣动性。萤石助熔的特点是作用快，时间短。但大量萤石助熔的特点是作用快，时间短。但大量使用萤石会增加使用萤石会增加喷溅喷溅，加剧，加剧炉衬侵蚀炉衬侵蚀，污染环境污染环境。转炉用萤石要求转炉用萤石要求:块度在块度在5-50mm5-50mm，且要干燥，清洁。，且要干燥，清洁。近年来，萤石供应不足，各钢厂从环保角近年来，萤石供应不足，各钢厂从环保角度考虑，使用多种萤石代用品，如铁锰矿石，度考虑，使用多种萤石代用品，如铁锰矿石，氧化铁皮，转炉烟尘，铁矾土等氧化铁皮，转炉烟尘，铁矾土等。%,06.0%,10.0%,0.5%,8522PSSiOCaF（3 3）白云石）白云石 白云石白云石的主要成分的主
20、要成分CaCOCaCO3 3.MgCOMgCO3 3。经焙烧可成为。经焙烧可成为轻烧轻烧白云石白云石，其主要成分为，其主要成分为CaOCaO.MgOMgO。转炉采用转炉采用生白云石或轻烧白云石代替部分石灰造渣生白云石或轻烧白云石代替部分石灰造渣。可减轻炉渣对炉衬的侵蚀，提高炉衬寿命具有明显效果。可减轻炉渣对炉衬的侵蚀，提高炉衬寿命具有明显效果。溅渣护炉操作溅渣护炉操作时，通过加入适量的生白云石或轻烧时，通过加入适量的生白云石或轻烧白云石保持渣中的白云石保持渣中的MgOMgO含量达到饱和或过饱和，使终渣含量达到饱和或过饱和，使终渣能够做黏，出钢后达到溅渣的要求。能够做黏，出钢后达到溅渣的要求。对
21、生白云石的要求对生白云石的要求:。，块度为烧结mmSiOCaOMgO405%47%,0.2%,29%,202（4 4）火砖块）火砖块 火砖块是浇铸系统的废弃品火砖块是浇铸系统的废弃品，它的作用是，它的作用是改善熔改善熔渣的流动性渣的流动性，特别是对含，特别是对含MgOMgO高的熔渣，稀释作用优于高的熔渣，稀释作用优于萤石。萤石。火砖块中火砖块中含有约含有约30%30%的的AlAl2 2O O3 3，易使熔渣起泡并具，易使熔渣起泡并具有良好的透气性。但火砖块中有良好的透气性。但火砖块中还含有还含有55%70%55%70%的的SiOSiO2 2，能大大降低熔渣的碱度及氧化能力，对脱磷、脱硫极能大大
22、降低熔渣的碱度及氧化能力，对脱磷、脱硫极为不利。为不利。因此，因此，在电炉炼钢的氧化期应绝对禁用在电炉炼钢的氧化期应绝对禁用。在还原。在还原期要适量少用，只用在冶炼不锈钢或高硫钢时才稍用期要适量少用，只用在冶炼不锈钢或高硫钢时才稍用多一些。多一些。（5 5）合成造渣剂）合成造渣剂 合成造渣剂是用合成造渣剂是用石灰石灰加入适量的加入适量的氧化铁皮氧化铁皮、萤石萤石、氧化锰氧化锰或其他氧化物等熔剂，或其他氧化物等熔剂，在低温下在低温下预制成型预制成型。合成渣剂熔点低、碱度高、成分均匀、粒合成渣剂熔点低、碱度高、成分均匀、粒度小，且在高温下易碎裂，成渣速度快，因而度小，且在高温下易碎裂，成渣速度快，
23、因而改善了冶金效果，减轻了转炉造渣负荷。改善了冶金效果，减轻了转炉造渣负荷。高碱度烧结矿或球团矿高碱度烧结矿或球团矿也可做合成造渣剂也可做合成造渣剂使用，其化学成分和物理性能稳定，造渣效果使用，其化学成分和物理性能稳定，造渣效果良好。良好。2 2、增碳剂增碳剂 在冶炼过程中，由于配料或装料不当以及脱碳过量在冶炼过程中，由于配料或装料不当以及脱碳过量等原因，有时造成钢中等原因，有时造成钢中碳含量没有达到预期的要求碳含量没有达到预期的要求，这，这时要时要向钢液中增碳向钢液中增碳。常用的增碳剂有。常用的增碳剂有增碳生铁增碳生铁、电极粉电极粉、石油焦粉石油焦粉、木炭粉木炭粉和和焦炭粉焦炭粉。转炉冶炼中
24、，转炉冶炼中，高碳钢种高碳钢种时，使用含杂质很少的时，使用含杂质很少的石油石油焦作为增碳剂焦作为增碳剂。对顶吹转炉炼钢用增碳剂的要求是固定。对顶吹转炉炼钢用增碳剂的要求是固定碳要高，灰分，挥发分和硫，磷，氮等杂质含量要低，碳要高，灰分，挥发分和硫，磷，氮等杂质含量要低，且干燥，干净，粒度适中。其固定碳且干燥，干净，粒度适中。其固定碳C96%C96%，挥发分，挥发分1.0%1.0%，S0.5%S0.5%，水分，水分0.5%0.5%，粒度在，粒度在1-5mm1-5mm。3 3、氧化剂、氧化剂氧气氧气是转炉炼钢的主要氧化剂，其纯度达到或超过是转炉炼钢的主要氧化剂，其纯度达到或超过99.5%99.5%
25、，氧气压力要稳定，并脱除水分。氧气压力要稳定，并脱除水分。铁矿石铁矿石中铁的氧化物存在形式是中铁的氧化物存在形式是FeFe2 2O O3 3、FeFe3 3O O4 4和和FeOFeO其氧含量其氧含量分别是分别是30.06%30.06%，27.64%27.64%和和22.28%22.28%。在炼钢温度下，。在炼钢温度下，FeFe2 2O O3 3不不稳定，在转炉中较少使用。铁矿石作为氧化剂使用要求高稳定，在转炉中较少使用。铁矿石作为氧化剂使用要求高（全铁（全铁56%56%），杂质量少，块度合适。），杂质量少，块度合适。氧化铁氧化铁亦称亦称铁磷铁磷，是钢坯加热，轧制和连铸过程中产生的氧，是钢坯加
26、热，轧制和连铸过程中产生的氧化壳层，化壳层，铁量约占铁量约占70%-75%70%-75%。氧化铁皮还有助于化渣和冷却。氧化铁皮还有助于化渣和冷却作用，作用，使用时应加热烘烤，保持干燥使用时应加热烘烤，保持干燥。思 考 题 1 1、转炉和电炉炼钢用的原材料各有哪些？、转炉和电炉炼钢用的原材料各有哪些？2 2、转炉炼钢对铁水成分和温度有何要求？、转炉炼钢对铁水成分和温度有何要求？3 3、什么是活性石灰，它有哪些特点？、什么是活性石灰，它有哪些特点？4 4、萤石在炼钢中起什么作用？、萤石在炼钢中起什么作用？5 5、什么是合成造渣剂？它有何作用？、什么是合成造渣剂？它有何作用？第二节第二节 氧气转炉炼
27、钢氧气转炉炼钢 按按炉衬耐火材料炉衬耐火材料性质性质碱性转炉碱性转炉和和酸性转炉酸性转炉;按按供入氧化性气体供入氧化性气体种类种类空气空气和和氧气转炉氧气转炉;按按供气部位供气部位顶吹顶吹、底吹底吹、侧吹侧吹及及复合吹复合吹转转 炉炉;按按热量来源热量来源自供热自供热和和外加热燃料外加热燃料转炉。转炉。自自贝塞麦贝塞麦发明发明酸性空气酸性空气底吹转炉炼钢法底吹转炉炼钢法起，开始了转起，开始了转炉大量生产钢水的历史。上世炉大量生产钢水的历史。上世纪纪5050年代用氧气代替空气年代用氧气代替空气炼钢炼钢是炼钢史上的一次重大变革，是炼钢史上的一次重大变革，7070年代出现的氧气底吹转炉和年代出现的氧
28、气底吹转炉和顶吹复合转炉顶吹复合转炉，是氧气转炉在，是氧气转炉在发展和完善通路上取得的丰硕发展和完善通路上取得的丰硕成果。成果。贝塞麦转炉贝塞麦转炉 贝塞麦肖像贝塞麦肖像 自供热转炉的发展演变过程自供热转炉的发展演变过程 由传统供热向外加燃料联合供热转炉的发展演变过程由传统供热向外加燃料联合供热转炉的发展演变过程 转炉炼钢功能的发展和完善转炉炼钢功能的发展和完善 一、一、吹炼过程元素的氧化规律吹炼过程元素的氧化规律 1 1、冶炼过程概述、冶炼过程概述 从从装料装料到到出钢出钢，倒渣倒渣，转炉一炉钢的冶炼过程包括转炉一炉钢的冶炼过程包括装料、吹炼、脱氧出钢、溅装料、吹炼、脱氧出钢、溅渣护炉和倒渣
29、渣护炉和倒渣几个阶段。几个阶段。一炉钢的一炉钢的吹氧时间吹氧时间通常通常为为12-18min，冶炼周期冶炼周期为为30min左右左右。吹炼一炉钢过程中金属、炉渣成分的变化吹炼一炉钢过程中金属、炉渣成分的变化 上炉钢出完钢后，上炉钢出完钢后，倒净炉渣倒净炉渣，堵出钢口堵出钢口，兑铁水兑铁水和和加废钢加废钢，降枪供氧降枪供氧，开始吹炼。，开始吹炼。在送氧开吹的同时，加入第一批渣料，加在送氧开吹的同时，加入第一批渣料，加入量相当于全炉总渣量的入量相当于全炉总渣量的三分之二三分之二，开吹，开吹4-64-6分钟后，第一批渣料化好，再加入第二批渣料。分钟后，第一批渣料化好，再加入第二批渣料。如果炉内化渣不
30、好，则许加入第三批萤石渣料。如果炉内化渣不好，则许加入第三批萤石渣料。吹炼过程中的吹炼过程中的供氧强度供氧强度：小型转炉为小型转炉为2.5-4.5m3/(tmin)；120t120t以上的转炉一般为以上的转炉一般为2.8-3.6m3/(tmin)。开吹时开吹时氧枪枪位采用氧枪枪位采用高枪位高枪位，目前是为了早化渣，多去，目前是为了早化渣，多去磷，保护炉衬；磷，保护炉衬；在在吹炼过程中吹炼过程中适当适当降低枪位降低枪位的保证炉渣不的保证炉渣不“返干返干”，不，不喷溅，快速脱碳与脱硫，熔池均匀升温为原则；喷溅，快速脱碳与脱硫，熔池均匀升温为原则；在在吹炼末期吹炼末期要要降枪降枪，主要目的是熔池钢水
31、成分和温度均，主要目的是熔池钢水成分和温度均匀，加强熔池搅拌，稳定火焰，便于判断终点，同时使匀，加强熔池搅拌，稳定火焰，便于判断终点，同时使降低渣中降低渣中FeFe含量，减少铁损，达到溅渣的要求。含量，减少铁损，达到溅渣的要求。当吹炼到所炼钢种要求的当吹炼到所炼钢种要求的终点碳范围终点碳范围时，即时，即停停吹吹，倒炉取样倒炉取样，测定钢水温度测定钢水温度，取样，取样快速分析快速分析CC、SS、PP的含量，的含量，当温度和成分符合要当温度和成分符合要求时，就出钢求时，就出钢。当当钢水流出总量的四分之一时钢水流出总量的四分之一时，向钢包中的脱，向钢包中的脱氧合金化剂，氧合金化剂，进行脱氧进行脱氧，
32、合金化合金化，由此一炉钢，由此一炉钢冶炼完毕。冶炼完毕。（1 1）硅的氧化规律）硅的氧化规律 在吹炼初期，铁水中的在吹炼初期，铁水中的SiSi和氧的亲和力大，而和氧的亲和力大，而且且SiSi氧化反应为放热反应，低温下有利于此反应的氧化反应为放热反应，低温下有利于此反应的进行，因此，进行，因此，SiSi在吹炼初期就大量氧化。在吹炼初期就大量氧化。Si+OSi+O2 2=(SiO=(SiO2 2)()(氧气直接氧化氧气直接氧化)Si+2O=(SiO Si+2O=(SiO2 2)()(熔池内反应熔池内反应)Si+(FeO)=(SiO Si+(FeO)=(SiO2 2)+2Fe ()+2Fe (界面反
33、应界面反应)2(FeO)+(SiO 2(FeO)+(SiO2 2)=(2FeO.SiO)=(2FeO.SiO2 2)随着吹炼的进行石灰逐渐溶解，随着吹炼的进行石灰逐渐溶解，2FeO.SiO2FeO.SiO2 2转变为转变为2CaO.SiO2CaO.SiO2 2，即，即SiOSiO2 2与与CaOCaO牢固的结合为稳定的化合物，牢固的结合为稳定的化合物，SiOSiO2 2活度很低，活度很低，在碱性渣中在碱性渣中FeOFeO的活度较高，的活度较高，这样这样不仅不仅使使SiSi被氧化到很低程度被氧化到很低程度，而且在碳剧烈氧化时，也而且在碳剧烈氧化时，也不会被还原不会被还原，即使温度超过，即使温度超
34、过15301530，CC与与OO的亲和的亲和力也超过力也超过SiSi与与OO的亲和力，终因（的亲和力，终因（CaOCaO）与（）与（SiOSiO2 2）结合为稳定的结合为稳定的2CaO.SiO2CaO.SiO2 2，CC也不能还原（也不能还原（SiOSiO2 2）。）。硅的氧化对熔池温度，熔渣碱度和其他元素的氧化产硅的氧化对熔池温度，熔渣碱度和其他元素的氧化产生影响：生影响：SiSi氧化可使熔池温度升高；氧化可使熔池温度升高；SiSi氧化后生成（氧化后生成（SiOSiO2 2），降低熔渣碱度，熔渣碱），降低熔渣碱度，熔渣碱 度影响脱磷，脱硫；度影响脱磷，脱硫；熔池中熔池中CC的氧化反应只有到的
35、氧化反应只有到%Si0.15%Si0.15时，才能时，才能 激烈进行。激烈进行。影响硅氧化规律的主要因素影响硅氧化规律的主要因素：SiSi与与OO的亲和力，熔的亲和力，熔池温度，熔渣碱度和池温度，熔渣碱度和FeOFeO活度。活度。（2 2）锰的氧化规律）锰的氧化规律 在吹炼初期，在吹炼初期，MnMn也迅速氧化，但不如也迅速氧化，但不如SiSi氧氧化的快。其反应式可表示为：化的快。其反应式可表示为：Mn+O=(MnO)Mn+O=(MnO)（熔池内反应）（熔池内反应）Mn+OMn+O2 2=(MnO)=(MnO)（氧气直接氧化反应）（氧气直接氧化反应）Mn+(FeO)=(MnO)+Fe(Mn+(F
36、eO)=(MnO)+Fe(界面反应界面反应)(SiO (SiO2 2)+(MnO)=MnO.SiO)+(MnO)=MnO.SiO2 2余锰或残锰余锰或残锰 锰的氧化产物是碱性氧化物，在吹炼前期形成锰的氧化产物是碱性氧化物，在吹炼前期形成(MnO.SiO(MnO.SiO2 2)。但随着吹炼的进行和渣中。但随着吹炼的进行和渣中CaOCaO含量的增加，含量的增加，会发生会发生 （MnO.SiOMnO.SiO2 2)+2)+2（CaOCaO）=（2CaO.SiO2CaO.SiO2 2）+（MnOMnO）（MnOMnO）呈自由状态，吹炼后期炉温升高后，（）呈自由状态，吹炼后期炉温升高后，（MnOMnO）
37、被还原，即被还原，即 （MnOMnO）+C=Mn+CO+C=Mn+CO 或（或（MnOMnO）+Fe=+Fe=（FeOFeO）+Mn+Mn 吹炼终了时，钢中的锰含量也称吹炼终了时，钢中的锰含量也称余锰或残锰余锰或残锰。残锰高，可以降低钢中硫的危害，但冶炼工业纯铁，残锰高，可以降低钢中硫的危害，但冶炼工业纯铁，则要求残锰越低越好。则要求残锰越低越好。影响残锰的因素影响残锰的因素：炉温高有利于（炉温高有利于（MnOMnO）的还原，残锰量高；）的还原，残锰量高；碱度升高，可提高自由碱度升高，可提高自由(MnO)(MnO)浓度，残锰量增加；浓度，残锰量增加；降低熔渣中（降低熔渣中（FeOFeO）含量，
38、可提高残锰含量）含量，可提高残锰含量;铁水中锰含量高，单渣操作，钢水残锰也会高些。铁水中锰含量高，单渣操作，钢水残锰也会高些。（3 3）碳的氧化规律）碳的氧化规律 影响碳氧化速度影响碳氧化速度的变化规律的主要因素有：的变化规律的主要因素有：熔池温度熔池温度、熔池金属成分熔池金属成分、熔渣中、熔渣中(FeO)(FeO)和炉内和炉内搅拌强度搅拌强度。在吹。在吹炼的前、中、后期，这些因素是在不断发生变化，从炼的前、中、后期，这些因素是在不断发生变化，从而体现出吹炼各期不同的碳氧化速度。而体现出吹炼各期不同的碳氧化速度。吹炼前期吹炼前期：熔池平均：熔池平均温度低于温度低于1400-15001400-1
39、500，SiSi、MnMn含量高且与含量高且与OO亲和力均大于亲和力均大于C-OC-O的亲和力，的亲和力，(FeO)(FeO)较高较高，但化渣、脱碳消耗的，但化渣、脱碳消耗的(FeO)(FeO)较少，较少，熔池熔池搅拌、碳的氧化速度不如中期高搅拌、碳的氧化速度不如中期高。吹炼中期吹炼中期：熔池：熔池温度高于温度高于15001500 ，SiSi、MnMn含量含量降低，降低，P-OP-O亲和力小于亲和力小于C-OC-O亲和力，碳氧化消亲和力，碳氧化消耗较多的（耗较多的（FeOFeO），），熔渣中熔渣中(FeO)(FeO)有所降低有所降低，熔池搅熔池搅拌强烈拌强烈，反应区乳化较好反应区乳化较好，结果
40、此期的，结果此期的碳氧化速度高碳氧化速度高。吹炼后期吹炼后期，熔池温度很高，熔池温度很高，超过超过16001600，CC含量较含量较低，低，(FeO)(FeO)增加增加，熔池搅拌不如中期熔池搅拌不如中期，碳氧化速度碳氧化速度比中期低比中期低。转炉内碳氧反应速度变化转炉内碳氧反应速度变化（4 4）磷的变化规律）磷的变化规律 磷的变化规律主要表现为吹炼过程中的磷的变化规律主要表现为吹炼过程中的脱磷速度脱磷速度。脱磷速度的变化规律，主要受脱磷速度的变化规律，主要受熔熔池温度池温度，熔池中金属熔池中金属PP含量含量，熔渣中熔渣中(FeO)(FeO)，熔渣碱度熔渣碱度，熔池的搅拌强度熔池的搅拌强度或脱或
41、脱碳速率的影响。碳速率的影响。顶吹转炉吹炼各期的特点顶吹转炉吹炼各期的特点 FeO%因素因素时期时期熔池温度熔池温度炉渣碱度炉渣碱度降碳速度降碳速度前期前期较低较低较高较高低低低于中期低于中期中期中期较高较高较低较低较高较高高于初期高于初期后期后期高高高高高高低于中期低于中期前期不利于脱磷的因素前期不利于脱磷的因素是是炉渣碱度比较低炉渣碱度比较低，因此，因此，为及早形成碱度较高的炉渣，是前期脱磷的关键。为及早形成碱度较高的炉渣，是前期脱磷的关键。中期不利于脱磷的因素中期不利于脱磷的因素是是（FeOFeO）较低）较低，因此，如，因此，如何控制渣中何控制渣中(FeO)FeO)达达10%-20%10
42、%-20%，避免炉渣，避免炉渣“返干返干”是是中期脱磷的关键。中期脱磷的关键。后期不利于脱磷的热力学因素后期不利于脱磷的热力学因素是是熔池温度高熔池温度高。（5 5）硫的变化规律）硫的变化规律 硫的变化规律也主要表现在吹炼过程硫的变化规律也主要表现在吹炼过程中的脱硫速度中的脱硫速度，脱硫速度变化规律的主要，脱硫速度变化规律的主要影响因素与脱磷的类似。影响因素与脱磷的类似。不同时期，其表不同时期，其表现是不相同现是不相同。吹炼前期吹炼前期，由于温度和碱度较低，（，由于温度和碱度较低，（FeOFeO）较高，渣的）较高，渣的流动性差，因此流动性差，因此脱硫能力较低脱硫能力较低，脱硫速度很慢；，脱硫速
43、度很慢；吹炼中期吹炼中期，熔池温度逐渐升高，（，熔池温度逐渐升高，（FeOFeO）比前期有所降）比前期有所降低，碱度因大量石灰熔化而增大，熔池乳化比较好，低，碱度因大量石灰熔化而增大，熔池乳化比较好，是是脱硫的最好时期脱硫的最好时期；吹炼后期吹炼后期，熔池温度已升至出钢温度，（，熔池温度已升至出钢温度，（FeOFeO）回升，）回升，比中期高，碱度高熔池搅拌不如中期，因此，比中期高，碱度高熔池搅拌不如中期，因此，脱硫速脱硫速度低于或稍低于中期度低于或稍低于中期。炉渣成分和温度的变化规律炉渣成分和温度的变化规律 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中熔池内的炉渣成分和温熔池内的炉渣成分和温度影响着元素的氧化
44、和脱除规律度影响着元素的氧化和脱除规律，而，而元素的元素的氧化和脱除又影响着炉渣成分和熔池温度的氧化和脱除又影响着炉渣成分和熔池温度的变化变化。2 2、炉渣中、炉渣中(FeO)(FeO)的变化规律的变化规律 炉渣中（炉渣中（FeOFeO）的变化）的变化取决于它的来源取决于它的来源和和消耗消耗两方面。两方面。（FeOFeO）的来源）的来源主要主要与枪位与枪位、加矿量加矿量有关有关，（FeOFeO）的消耗）的消耗主要与主要与脱碳速度脱碳速度有关。有关。枪位枪位：枪位低枪位低时，高压氧气流股冲击熔池，熔池搅时，高压氧气流股冲击熔池，熔池搅拌剧烈，渣中金属液滴增多，形成渣、金乳浊液，拌剧烈，渣中金属液
45、滴增多，形成渣、金乳浊液，脱碳速度加快脱碳速度加快，消耗渣中，消耗渣中（FeOFeO）降低）降低。枪位高枪位高时，时，脱碳速度低脱碳速度低，渣中，渣中（FeOFeO）增高）增高。矿石矿石：渣料中：渣料中加矿石多加矿石多，则渣中，则渣中（FeOFeO）增高）增高。脱碳速度脱碳速度：脱碳速度高脱碳速度高，渣中（渣中（FeOFeO）低）低；脱碳速；脱碳速度低，渣中（度低，渣中（FeOFeO）高。）高。氧气顶吹转炉通过改变枪位氧气顶吹转炉通过改变枪位可达到化渣、可达到化渣、降碳的不同目的，这是它与其他炼钢方法相降碳的不同目的，这是它与其他炼钢方法相比，比，具有操作灵活的特点具有操作灵活的特点。3 3、
46、炉渣碱度的变化规律、炉渣碱度的变化规律 炉渣碱度的变化规律取决于石灰的熔解炉渣碱度的变化规律取决于石灰的熔解、渣中渣中(SiO(SiO2 2)和熔池温度和熔池温度。吹炼初期吹炼初期，熔池温度不高熔池温度不高，渣料中石灰还渣料中石灰还未大量熔化未大量熔化。吹炼一开始，。吹炼一开始，SiSi迅速氧化，渣迅速氧化，渣中中(SiO(SiO2 2)很快提高，有时可达到很快提高，有时可达到30%30%。因此，初。因此，初期期炉渣碱度不高炉渣碱度不高，一般为，一般为1.8-2.3，平均为，平均为2.0左左右。右。吹炼中期吹炼中期，熔池的温度比初期提高，促进大量石熔池的温度比初期提高，促进大量石灰熔化灰熔化，
47、熔池中，熔池中SiSi已氧化完了，已氧化完了，SiOSiO2 2来源中断。中来源中断。中期期脱磷速度，熔池搅拌均比前期强脱磷速度，熔池搅拌均比前期强，这些因素均有利，这些因素均有利于于形成高碱度炉渣形成高碱度炉渣。吹炼后期吹炼后期,熔池的温度比中期进一步提高熔池的温度比中期进一步提高,接近出接近出钢温度钢温度,有利于石灰渣料熔化有利于石灰渣料熔化,在中期炉渣碱度较高的在中期炉渣碱度较高的基础上基础上,吹炼后期吹炼后期,仍能得到高碱度仍能得到高碱度,流动性良好发炉渣。流动性良好发炉渣。4 4、熔池温度的变化规律、熔池温度的变化规律 熔池温度的变化与熔池温度的变化与熔池的热量来源熔池的热量来源和和
48、热量消耗热量消耗有关。有关。吹炼初期吹炼初期，兑入炉内的铁水温度一般为，兑入炉内的铁水温度一般为13001300左左右，铁水温度越高，带入炉内的热量就越高，右，铁水温度越高，带入炉内的热量就越高，SiSi、MnMn、CC、PP等元素氧化放热，但加入废钢可使兑等元素氧化放热，但加入废钢可使兑入的铁水温度降低，加入的渣料在吹炼初期大量吸热。入的铁水温度降低，加入的渣料在吹炼初期大量吸热。综合作用的结果，综合作用的结果，吹炼前期终了，熔池温度可升高至吹炼前期终了，熔池温度可升高至1500左右左右。吹炼中期吹炼中期，熔池中，熔池中CC继续大量氧化放热，继续大量氧化放热，PP也也继续氧化放热，均使熔池温
49、度提高，可达继续氧化放热，均使熔池温度提高，可达1500-1550以上。以上。吹炼后期吹炼后期，熔池温度接近出钢温度，可达，熔池温度接近出钢温度，可达1650-1680左右，具体因钢种、炉子大小而异。左右，具体因钢种、炉子大小而异。在整个一炉钢的吹炼过程中，熔池温度约提高在整个一炉钢的吹炼过程中，熔池温度约提高350左右。左右。综上所述，顶吹氧气转炉开吹以后，熔综上所述，顶吹氧气转炉开吹以后，熔池温度、炉渣成分、金属成分相继发生变化，池温度、炉渣成分、金属成分相继发生变化，它们各自的变化又彼此相互影响，它们各自的变化又彼此相互影响，形成高温形成高温下多相、多组元同时进行的极其复杂的物理下多相、
50、多组元同时进行的极其复杂的物理化学变化化学变化。二、装料制度二、装料制度 1 1、装料次序、装料次序 对使用废钢的转炉，对使用废钢的转炉，一般先装废钢后一般先装废钢后装铁装铁水水。先加洁净的轻废钢，再加入中型和重型废钢，。先加洁净的轻废钢，再加入中型和重型废钢，以保护炉衬不被大块废钢撞伤，而且以保护炉衬不被大块废钢撞伤，而且过重的废钢过重的废钢最好在兑铁水后装入最好在兑铁水后装入。为了防止炉衬过分急冷，装完废钢后，应立为了防止炉衬过分急冷，装完废钢后，应立即兑入铁水。炉役末期即兑入铁水。炉役末期,以及废钢装入量比较多的以及废钢装入量比较多的转炉也可以转炉也可以先兑铁水先兑铁水,后加废钢后加废钢
