《钢冶金学》_第5章氧气顶吹转炉炼钢工艺.pdf

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1、钢冶金学钢冶金学重庆科技学院重庆科技学院王王 宏宏 丹丹第五章第五章 氧气顶吹转炉炼钢工艺氧气顶吹转炉炼钢工艺 氧气转炉炼钢工艺概述氧气转炉炼钢工艺概述 装入制度装入制度 供氧制度供氧制度 造渣制度造渣制度 温度制度温度制度 终点控制和出钢终点控制和出钢 脱氧与合金化脱氧与合金化 吹损与喷溅吹损与喷溅5.1.1 吹炼过程吹炼过程操作工序操作工序5.1 氧气转炉炼钢工艺概述氧气转炉炼钢工艺概述5.1.2 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中金属成分金属成分的变化规律的变化规律5.1.3 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中熔渣成分熔渣成分的变化规律的变化规律5.1.4 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中熔池温度熔池温

2、度的变化规律的变化规律铁水预处理铁水预处理转炉炼钢转炉炼钢连续铸钢连续铸钢一炉钢的冶炼过程一炉钢的冶炼过程5.1.1 吹炼过程操作工序吹炼过程操作工序吹炼初期吹炼初期吹炼中期吹炼中期吹炼末期吹炼末期5.1.2 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中金属成分金属成分的变化规律的变化规律吹炼时间吹炼时间/%顶吹转炉炉内成分变化顶吹转炉炉内成分变化 硅硅的氧化规律的氧化规律 锰锰的氧化规律的氧化规律 碳碳的氧化规律的氧化规律 磷磷的氧化规律的氧化规律 硫硫的变化规律的变化规律 硅硅 Si 的氧化规律的氧化规律5.1.2 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中金属成分金属成分的变化规律的变化规律 硅硅 Si 的氧化规律的

3、氧化规律5.1.2 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中金属成分金属成分的变化规律的变化规律 钢水钢水 界面界面 熔渣熔渣 Si氧化反应为氧化反应为放热反应放热反应，在在吹炼初期吹炼初期就就大量氧化大量氧化；随着吹炼的进行随着吹炼的进行，石灰逐渐溶解石灰逐渐溶解，终因终因(CaO)与与(SiO2)结合为结合为稳定的稳定的2CaOSiO2，一直到吹炼终点一直到吹炼终点，也也不发生不发生硅的还原硅的还原；Si氧化可氧化可使熔池温度升高使熔池温度升高，加快冶炼初期成渣加快冶炼初期成渣；Si氧化后生成氧化后生成（SiO2），降低熔渣碱度降低熔渣碱度，不利于脱不利于脱P、脱脱S，同时还同时还侵蚀炉衬侵蚀炉衬，增

4、加渣料消耗增加渣料消耗；熔池中熔池中C的氧化反应只有到的氧化反应只有到 Si0.15%左右时左右时，才能才能激烈进行激烈进行。硅硅 Si 的氧化规律的氧化规律5.1.2 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中金属成分金属成分的变化规律的变化规律 锰锰 Mn 的氧化规律的氧化规律5.1.2 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中金属成分金属成分的变化规律的变化规律初期初期温度低温度低，渣中渣中MnO活度低活度低，大量大量Mn氧氧化化；中后期中后期温度升高温度升高、渣中渣中FeO含量降低含量降低，碱度提碱度提高高，炉渣中炉渣中部分部分MnO被被还原还原；末期末期炉渣炉渣FeO含量增含量增高高，Mn重新被氧化重新被氧化

5、。锰锰 Mn 的氧化规律的氧化规律5.1.2 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中金属成分金属成分的变化规律的变化规律 钢水钢水 界面界面 熔渣熔渣 Mn在在吹炼初期被迅速氧化吹炼初期被迅速氧化，但不如硅氧化得快但不如硅氧化得快；Mn 的氧化反应为的氧化反应为放热反应放热反应，低温低温有利于反应进行有利于反应进行；在吹炼初期在吹炼初期，锰氧化生成锰氧化生成MnO可可帮助化渣帮助化渣，减轻初期减轻初期酸性渣对炉衬的侵蚀酸性渣对炉衬的侵蚀；炉渣碱度升高炉渣碱度升高，大部分大部分(MnO)呈自由状态呈自由状态，吹炼后期吹炼后期炉温升高炉温升高，(MnO)被还原被还原；吹炼终了时吹炼终了时，钢中的锰含量称钢中

6、的锰含量称余锰余锰或或残锰残锰。残锰高残锰高，可以降低钢中硫的危害可以降低钢中硫的危害，减少合金用量减少合金用量。在炼钢过程中在炼钢过程中，应尽量控制锰的氧化应尽量控制锰的氧化，以以提高钢水残提高钢水残锰量锰量。5.1.2 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中金属成分金属成分的变化规律的变化规律 锰锰 Mn 的氧化规律的氧化规律 影响残锰量的因素有影响残锰量的因素有：炉温高炉温高有利于有利于(MnO)的还原的还原，残锰含量高残锰含量高；碱度升高碱度升高，可提高自由可提高自由(MnO)的浓度的浓度，残锰量增残锰量增加加；降低熔渣中降低熔渣中(FeO)含量含量，可提高残锰含量可提高残锰含量；铁水中锰含量高

7、铁水中锰含量高，单渣操作单渣操作，钢中残锰也会高钢中残锰也会高些些。5.1.2 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中金属成分金属成分的变化规律的变化规律 锰锰 Mn 的氧化规律的氧化规律 碳碳 C 的氧化规律的氧化规律5.1.2 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中金属成分金属成分的变化规律的变化规律 钢水钢水 界面界面 熔渣熔渣 C-O反应主要发反应主要发生在生在气泡和金属气泡和金属的界面的界面上上；C 的氧化规律的氧化规律主要表现为吹炼主要表现为吹炼过程中过程中碳的氧化碳的氧化速度速度。5.1.2 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中金属成分金属成分的变化规律的变化规律 碳碳 C 的氧化规律的氧化规律氧气顶吹转炉

8、氧气顶吹转炉CO气泡可能形成地点示意图气泡可能形成地点示意图1氧射流作用区氧射流作用区；2炉渣炉渣金属界面金属界面；3金属金属炉渣炉渣气体乳浊液气体乳浊液；4炉底和炉壁的粗糙表面炉底和炉壁的粗糙表面；5沸腾熔池的粗糙表面沸腾熔池的粗糙表面5.1.2 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中金属成分金属成分的变化规律的变化规律 碳碳 C 的氧化规律的氧化规律脱碳过程为三个阶段脱碳过程为三个阶段:1.吹炼初期吹炼初期以硅的氧化以硅的氧化为主为主，脱碳速度较脱碳速度较小小；2.吹炼中期吹炼中期，脱碳速度脱碳速度几乎为几乎为定值定值；3.吹炼后期吹炼后期，随金属中随金属中含碳量的减少含碳量的减少，脱碳脱碳速度速度

9、降低降低。碳氧化速度碳氧化速度比比中期低中期低，有利有利于于拉碳拉碳熔池搅拌熔池搅拌不如中期不如中期(FeO)增加增加C含量较低含量较低熔池温度高熔池温度高，大于大于1600后后期期碳氧化速度碳氧化速度高高熔池搅拌熔池搅拌强烈强烈，反反应区应区乳化乳化得较好得较好C氧化消耗较多氧化消耗较多的的(FeO)；熔渣中熔渣中(FeO)有所降低有所降低Si、Mn含量已含量已降低降低；P与氧的亲和力与氧的亲和力小于小于C与氧的亲和与氧的亲和力力熔池温度熔池温度高于高于1500，C与氧化与氧化合能力增加合能力增加中中期期碳氧化速度碳氧化速度比比中期慢中期慢，但但火火点处的碳氧化点处的碳氧化速度较快速度较快熔

10、池搅拌熔池搅拌不强烈不强烈(FeO)较高较高，化化渣和渣和脱碳消耗的脱碳消耗的(FeO)较少较少Si、Mn含量高含量高，Si、Mn与氧的亲与氧的亲和力均大于和力均大于C与氧与氧的亲和力的亲和力，不利于不利于C的氧化的氧化 熔池平均温度熔池平均温度14001500；在此温度下在此温度下C处处于于 非活性状态非活性状态，不利于不利于C的的氧化氧化前前期期熔池搅拌熔池搅拌(FeO)熔池金属成分熔池金属成分熔池温度熔池温度碳氧化速度碳氧化速度工艺影响因素工艺影响因素吹炼吹炼时期时期碳氧化速度的变化规律及其主要影响因素碳氧化速度的变化规律及其主要影响因素 磷磷 P 的氧化规律的氧化规律5.1.2 转炉吹

11、炼过程中转炉吹炼过程中金属成分金属成分的变化规律的变化规律 钢水钢水 界面界面 熔渣熔渣脱磷速度的变化规律及主要影响因素脱磷速度的变化规律及主要影响因素低于中期低于中期熔池搅拌熔池搅拌不不如中期如中期高高高高比中比中期低期低温度高温度高，有利于形成有利于形成高碱度炉渣高碱度炉渣后后期期熔渣碱度高熔渣碱度高搅拌强烈搅拌强烈，脱磷速度脱磷速度高高于初期于初期熔池搅拌熔池搅拌强强烈烈，反应区反应区乳化得较好乳化得较好有利于脱磷有利于脱磷较高较高(FeO)较较低低，不利于不利于化化渣渣、脱磷脱磷比前比前期低期低温度较高温度较高，在热力学在热力学上不利于脱磷上不利于脱磷，从动从动力学上看有利于形成力学上

12、看有利于形成高碱度炉渣高碱度炉渣中中期期低于中期低于中期熔池搅拌熔池搅拌不不强烈强烈低低(FeO)较较高高，有利于有利于化化渣渣、脱磷脱磷高高温度较低温度较低，在热力学在热力学上有利于脱磷上有利于脱磷，但不但不利于形成高碱度流动利于形成高碱度流动性良好的炉渣性良好的炉渣前前期期熔池搅拌熔池搅拌炉渣碱度炉渣碱度(FeO)P熔池温度熔池温度脱磷速度脱磷速度工艺影响因素工艺影响因素吹炼吹炼时期时期 吹炼各期不利脱磷的因素吹炼各期不利脱磷的因素：前期前期炉渣碱度较低炉渣碱度较低，要尽快形成要尽快形成碱度大于碱度大于2的的炉渣炉渣；中期中期是渣中是渣中(FeO)较低较低，要控制渣中要控制渣中(FeO)达

13、达1012，避免炉渣返干避免炉渣返干；后期后期是熔池温度高是熔池温度高，要要防止终点温度过高防止终点温度过高。5.1.2 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中金属成分金属成分的变化规律的变化规律 磷磷 P 的氧化规律的氧化规律在氧气顶吹转炉中在氧气顶吹转炉中，如何做好全程脱磷如何做好全程脱磷？氧气顶吹转炉中氧气顶吹转炉中，在冶炼低磷高碳钢种时在冶炼低磷高碳钢种时，如何保如何保证脱磷证脱磷？尽可能采用软吹尽可能采用软吹；使用活性石灰使用活性石灰，提高造渣速度提高造渣速度；使用合成渣料使用合成渣料；喷吹石灰粉喷吹石灰粉。5.1.2 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中金属成分金属成分的变化规律的变化规律 磷磷 P

14、 的氧化规律的氧化规律 回磷产生的原因有回磷产生的原因有：炉内炉渣返干炉内炉渣返干，渣中渣中(FeO)低低；温度过高温度过高，(FeO)过高使过高使炉渣碱度降低炉渣碱度降低；加入脱氧剂加入脱氧剂，使金属中使金属中O量降低量降低；钢水脱氧后在钢包内镇静时钢水脱氧后在钢包内镇静时，炉渣溶解酸性炉渣溶解酸性砖衬而砖衬而降低炉渣碱度降低炉渣碱度。5.1.2 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中金属成分金属成分的变化规律的变化规律 磷磷 P 的氧化规律的氧化规律 防止回磷的措施有防止回磷的措施有：防止出钢下渣防止出钢下渣，挡渣出钢挡渣出钢；出钢时向钢包内加入石灰出钢时向钢包内加入石灰，提高钢包内渣层提高钢包内渣

15、层的原始碱度的原始碱度；减少金属在钢包内的停留时间减少金属在钢包内的停留时间；用用碱性包衬碱性包衬；加入钢包渣改质剂加入钢包渣改质剂，一方面抵消硅铁脱氧后一方面抵消硅铁脱氧后引起炉渣碱度的降低引起炉渣碱度的降低，另一方面可以稀释熔另一方面可以稀释熔渣中磷的含量渣中磷的含量，以减弱回磷反应以减弱回磷反应。5.1.2 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中金属成分金属成分的变化规律的变化规律 磷磷 P 的氧化规律的氧化规律 硫硫 S 的变化规律的变化规律5.1.2 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中金属成分金属成分的变化规律的变化规律按熔渣离子理论按熔渣离子理论，脱硫反应为脱硫反应为：硫硫 S 的变化规律的变化规

16、律5.1.2 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中金属成分金属成分的变化规律的变化规律 钢液钢液气化脱硫气化脱硫的最大可能是钢液中的最大可能是钢液中 S 进入炉渣后进入炉渣后，再再被气化去除被气化去除，即即：在氧流冲击区在氧流冲击区，由于温度很高由于温度很高，硫以硫以S、S2、SO和和COS的形式挥发出去是可能的的形式挥发出去是可能的。即即从氧气转炉硫的衡算可得从氧气转炉硫的衡算可得：转炉炉渣脱硫占转炉炉渣脱硫占90%，气气化脱硫占化脱硫占10%左右左右。脱硫速度的变化规律及主要影响因素脱硫速度的变化规律及主要影响因素脱硫速度脱硫速度稍稍低于中期低于中期熔池搅拌熔池搅拌不不如中期如中期碱度碱度高高，流

17、动性好流动性好(FeO)回升回升比中期高比中期高比前比前、中期低中期低温度温度高高，接近接近出钢温度出钢温度后后期期脱硫的最好脱硫的最好时期时期，脱硫脱硫速度速度比前比前、后期高后期高熔池搅拌熔池搅拌强强烈烈，反应区反应区乳化得较好乳化得较好有利于脱硫有利于脱硫石灰大量石灰大量熔化熔化，碱碱度度升高升高(FeO)较低较低不利于化不利于化渣渣，有利于脱硫有利于脱硫比前期稍低比前期稍低温度逐渐温度逐渐升高升高中中期期脱硫能力较脱硫能力较低低，脱硫速脱硫速度度很慢很慢熔池搅拌熔池搅拌不不强烈强烈碱度碱度低低，流动性差流动性差(FeO)较高较高比中比中、后期高后期高温度温度较低较低前前期期熔池搅拌熔池

18、搅拌炉渣碱度炉渣碱度(FeO)S熔池温度熔池温度脱硫速度脱硫速度工艺影响因素工艺影响因素吹炼吹炼时期时期5.1.3 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中熔渣成分熔渣成分的变化规律的变化规律吹炼时间吹炼时间/%顶吹转炉炉内成分变化顶吹转炉炉内成分变化 炉渣碱度的变化规律取决于炉渣碱度的变化规律取决于石灰的熔解石灰的熔解、渣中渣中(SiO2)和和熔池温度熔池温度。吹炼初期吹炼初期，熔池温度不高熔池温度不高，渣料中石灰还未大量渣料中石灰还未大量熔化熔化，吹炼一开始吹炼一开始，Si迅速氧化迅速氧化，渣中渣中(SiO2)很很快提高快提高，有时可达到有时可达到30%。因此因此，初期炉渣碱度初期炉渣碱度不高不高，一

19、般为一般为1.8-2.3，平均为平均为2.0左右左右。炉渣碱度炉渣碱度的变化规律的变化规律5.1.3 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中熔渣成分熔渣成分的变化规律的变化规律 吹炼中期吹炼中期，熔池的温度比初期提高熔池的温度比初期提高，促进大量石灰促进大量石灰熔化熔化，熔池中熔池中Si已氧化完了已氧化完了，SiO2来源中断来源中断。中期中期脱磷速度和熔池搅拌均比前期强脱磷速度和熔池搅拌均比前期强，这些因素均有利这些因素均有利于形成于形成高碱度炉渣高碱度炉渣；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

20、碱度较在中期炉渣碱度较高的基础上高的基础上，吹炼后期吹炼后期，仍能得到仍能得到高碱度高碱度、流动性流动性良好的炉渣良好的炉渣。炉渣碱度炉渣碱度的变化规律的变化规律5.1.3 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中熔渣成分熔渣成分的变化规律的变化规律 炉渣中炉渣中FeO的变化取决于它的的变化取决于它的来源来源和和消耗消耗两方面两方面。(FeO)的来源主要与的来源主要与枪位枪位、加矿量加矿量有关有关，(FeO)的消耗主要与的消耗主要与脱脱碳速度碳速度有关有关。枪位枪位：枪位低时枪位低时，高压氧气流股冲击熔池高压氧气流股冲击熔池，熔池搅拌熔池搅拌剧烈剧烈，渣中金属液滴增多渣中金属液滴增多，形成渣形成渣-金乳浊

21、液金乳浊液，脱碳速脱碳速度加快度加快，消耗渣中消耗渣中(FeO)，(FeO)降低降低。枪位高时枪位高时，脱脱碳速度低碳速度低，渣中渣中(FeO)增高增高。矿石矿石：渣料中加的渣料中加的矿石多矿石多，则渣中则渣中(FeO)增高增高；脱碳速度脱碳速度：脱碳速度脱碳速度高高，渣中渣中(FeO)低低；脱碳速度脱碳速度低低，渣中渣中(FeO)高高。(FeO)的变化规律的变化规律5.1.3 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中熔渣成分熔渣成分的变化规律的变化规律5.1.3 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中熔渣成分熔渣成分的变化规律的变化规律氧气顶吹转炉通过氧气顶吹转炉通过改变枪位改变枪位可达到可达到化渣化渣、降碳降碳

22、的不同目的的不同目的，这是它与其他炼钢方法相比这是它与其他炼钢方法相比，具具有操作灵活的特点有操作灵活的特点。5.1.4 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中熔池温度熔池温度的变化规律的变化规律顶吹转炉炉内成分变化顶吹转炉炉内成分变化 熔池温度的变化与熔池的熔池温度的变化与熔池的热量来源热量来源和和热量消耗热量消耗有关有关。吹炼初期吹炼初期，兑入炉内的兑入炉内的铁水温度铁水温度一般为一般为1300左右左右，铁水温度越高铁水温度越高，带入炉内的热量就越高带入炉内的热量就越高，Si、Mn C、P等等元素氧化放热元素氧化放热，但但加入废钢可使兑入的铁加入废钢可使兑入的铁水温度降低水温度降低，加入的渣料在吹炼

23、初期大量吸热加入的渣料在吹炼初期大量吸热。综合综合作用的结果作用的结果，吹炼前期终了吹炼前期终了，熔池温度可升高至熔池温度可升高至1500-1550。5.1.4 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中熔池温度熔池温度的变化规律的变化规律 吹炼中期吹炼中期，熔池中熔池中C继续大量氧化放热继续大量氧化放热，P也继续氧也继续氧化放热化放热，均使熔池温度均使熔池温度提高提高，可达可达1500-1550以上以上。吹炼后期吹炼后期，熔池温度接近出钢温度熔池温度接近出钢温度，可达可达1650-1680左左右右，具体因钢种具体因钢种、炉子大小而异炉子大小而异。在整个一炉钢的吹炼过程中在整个一炉钢的吹炼过程中，熔池温度约

24、提高熔池温度约提高350左左右右。5.1.4 转炉吹炼过程中转炉吹炼过程中熔池温度熔池温度的变化规律的变化规律综上所述综上所述，顶吹氧气转炉开吹以顶吹氧气转炉开吹以后后，熔池温度熔池温度、炉渣成分炉渣成分、金属成分金属成分相继发生变化相继发生变化，它们各自的变化又它们各自的变化又彼彼此相互影响此相互影响，形成高温下多相形成高温下多相、多组多组元同时进行的极其复杂的物理化学变元同时进行的极其复杂的物理化学变化化。5.2.1 装入量的确定装入量的确定5.2 装入制度装入制度5.2.2 装入制度类型装入制度类型5.2.3 装料次序装料次序 装入制度装入制度指确定转炉合适的指确定转炉合适的装入量装入量

25、以及以及铁水废钢比铁水废钢比。装入量装入量指炼一炉钢时指炼一炉钢时铁水和废钢的装入数量铁水和废钢的装入数量。装入量中铁装入量中铁水和废钢配比是根据水和废钢配比是根据热平衡计算热平衡计算确定确定。确定转炉合理的装入量确定转炉合理的装入量，需考虑以下因素需考虑以下因素：炉容比炉容比：指转炉新砌砖后炉内自由空间的容积指转炉新砌砖后炉内自由空间的容积 V 与金与金属装入量属装入量 T 之比之比，以以V/T表示表示，单位为单位为m3/t。熔池深度熔池深度：熔池深度熔池深度 H 必须必须大于大于氧气射流对熔池的最氧气射流对熔池的最大穿透深度大穿透深度 h。炉子附属设备炉子附属设备：应与钢包容量应与钢包容量

26、、行车的起重能力行车的起重能力、转转炉的倾动力矩炉的倾动力矩、连铸机的操作连铸机的操作、模铸车间的锭型大小模铸车间的锭型大小等相适应等相适应。5.2.1 装入量的确定装入量的确定0.970.840.900.910.860.971.05炉容比炉容比/m3t-15080120120180210300吨位吨位/t太钢太钢首钢首钢攀钢攀钢本钢本钢鞍钢鞍钢首钢首钢宝钢宝钢厂名厂名80010501190125016501949熔池深度熔池深度/mm305080100210300公称吨位公称吨位/t顶吹转炉炉容比顶吹转炉炉容比不同公称吨位转炉的熔池深度不同公称吨位转炉的熔池深度 定量装入定量装入：指在整个炉

27、役指在整个炉役期期，每炉的装入量保持不每炉的装入量保持不变变。定深装入定深装入：指在整个炉役指在整个炉役期期，保持熔池深度不变保持熔池深度不变，即随着炉膛的不断扩大即随着炉膛的不断扩大，装入量逐渐增加装入量逐渐增加。分阶段定量装入分阶段定量装入：指在整指在整个炉役期个炉役期，根据炉膛的扩根据炉膛的扩大程度划分为几个阶段大程度划分为几个阶段，每个阶段定量装入铁水和每个阶段定量装入铁水和废钢废钢。5.2.2 装入制度类型装入制度类型 先兑铁水先兑铁水，后装废钢后装废钢，可以减轻废钢对炉衬的冲击可以减轻废钢对炉衬的冲击，但但炉内留有液态残渣时炉内留有液态残渣时，易发生喷溅易发生喷溅。先装废钢先装废钢

28、，后兑铁水后兑铁水，可以防止废钢有油污或水分而引可以防止废钢有油污或水分而引起的爆炸起的爆炸，但直接撞击炉衬但直接撞击炉衬，由于目前各钢厂普遍采用由于目前各钢厂普遍采用溅渣护炉技术溅渣护炉技术，大多采用此装料次序大多采用此装料次序。如采用如采用炉渣预热废钢炉渣预热废钢，则先加废钢则先加废钢，再倒渣再倒渣，然后然后兑铁水兑铁水；如采用如采用炉内留渣操作炉内留渣操作，则先加部分石灰则先加部分石灰，再装废钢再装废钢最后兑铁水最后兑铁水。开新炉时开新炉时，前三炉一般不加废钢前三炉一般不加废钢，全铁水炼钢全铁水炼钢。5.2.3 装料次序装料次序5.3.1 供氧制度的内容供氧制度的内容5.3 供氧制度供氧

29、制度5.3.2 氧枪氧枪5.3.3 供氧参数供氧参数5.3.4 供氧操作供氧操作 供氧制度的内容供氧制度的内容：包括包括选选择合理的喷头结构择合理的喷头结构、尺寸尺寸和类型和类型，确定合理的供氧确定合理的供氧强度强度、氧压和枪位氧压和枪位。供氧是保证供氧是保证杂质去除速度杂质去除速度熔池升温速度熔池升温速度、快速成渣快速成渣减少喷溅减少喷溅、去除钢中气体去除钢中气体与夹杂物与夹杂物的关键操作的关键操作，关关系到系到终点控制终点控制和和炉衬寿命炉衬寿命对一炉钢的对一炉钢的冶炼技术经济冶炼技术经济指标指标产生重要影响产生重要影响。5.3.1 供氧制度的内容供氧制度的内容5.3.2 氧枪氧枪 氧枪氧

30、枪是转炉供氧的主要设备是转炉供氧的主要设备，它它由由喷头喷头、枪身枪身和和尾部尾部结构组成结构组成。喷头喷头通常用导热性能良好的通常用导热性能良好的紫铜紫铜经锻造和切割加工而成经锻造和切割加工而成，有的也有的也用压力浇铸而成用压力浇铸而成。枪身枪身由由三层同心套管三层同心套管套配而成套配而成，中心管道通氧中心管道通氧，中间管是冷却水中间管是冷却水的进水通道的进水通道，外层管是出水通外层管是出水通道道，喷头与中心管焊接在一起成喷头与中心管焊接在一起成为氧枪为氧枪。枪尾部枪尾部接供氧管接供氧管，进水管和出水进水管和出水管管。5.3.2 氧枪氧枪 喷头喷头是氧枪的核心是氧枪的核心，氧气转炉对氧气转炉

31、对喷头的选择要求喷头的选择要求：应获得应获得超音速气流超音速气流，有利于有利于氧气利用率的提高氧气利用率的提高；合理的冲击面积合理的冲击面积，使熔池液使熔池液面化渣快面化渣快，对炉衬冲刷小对炉衬冲刷小；便于加工制造便于加工制造，有一定的使有一定的使用寿命用寿命。喷头的形状目前应用最多的是多喷头的形状目前应用最多的是多孔的孔的拉瓦尔型拉瓦尔型喷头喷头。5.3.2 氧枪氧枪拉瓦尔型喷孔示意图拉瓦尔型喷孔示意图氧气射流的数值模拟氧气射流的数值模拟 供氧制度中规定的供氧制度中规定的工作工作氧压氧压是指测定点的氧是指测定点的氧压压，以以P用用表示表示，是是氧气氧气进入喷枪前管道中的压进入喷枪前管道中的压

32、力力，不是喷头前压力不是喷头前压力，更不是氧气出口压力更不是氧气出口压力。测定点位于软管前的输测定点位于软管前的输氧管上氧管上，与喷头前有一与喷头前有一定的距离定的距离，有一定的压有一定的压力损失力损失。氧气压力氧气压力氧枪氧压测定点示意图氧枪氧压测定点示意图5.3.3 供氧参数供氧参数 氧气流量氧气流量是指单位时间内向熔池供氧的数量是指单位时间内向熔池供氧的数量（常用常用标准状态下的体积量度标准状态下的体积量度）。）。它的单位为它的单位为m3/min或或m3/h。氧气流量是根据氧气流量是根据吹炼每吨金属所需要的氧气量吹炼每吨金属所需要的氧气量、金金属装入量属装入量、供氧时间供氧时间等因素来确

33、定的等因素来确定的。氧气氧气流量和供氧强度流量和供氧强度5.3.3 供氧参数供氧参数吨钢耗氧量计算吨钢耗氧量计算吨钢耗氧量计算吨钢耗氧量计算 供氧强度供氧强度是指单位时间内每吨金属的氧耗量是指单位时间内每吨金属的氧耗量，它的它的单位是单位是m3/(mint)。供氧强度的大小供氧强度的大小根据根据转炉的公称吨位转炉的公称吨位、炉容比炉容比来确来确定定，主要取决于主要取决于炉内喷溅炉内喷溅情况情况，通常在不产生喷通常在不产生喷溅的情况下应控制在高限溅的情况下应控制在高限。氧气氧气流量和供氧强度流量和供氧强度5.3.3 供氧参数供氧参数 氧枪高度即氧枪高度即枪位枪位，是指是指氧枪喷头与静止熔池表氧枪

34、喷头与静止熔池表面之间的距离面之间的距离。枪位枪位氧气射流与凹坑形状氧气射流与凹坑形状5.3.3 供氧参数供氧参数 枪位枪位枪位高低对冶炼过程的影响枪位高低对冶炼过程的影响5.3.3 供氧参数供氧参数1325132727430.91120112525350.8101571515360.7氧枪枪位氧枪枪位/m12154121.5%)铁水铁水。由于由于终渣碱度高终渣碱度高，渣温高渣温高，(FeO)含量较高含量较高，流动流动性好性好，有助于下炉吹炼前期石灰熔化有助于下炉吹炼前期石灰熔化，加速初期渣加速初期渣的形成的形成，提高前期脱磷提高前期脱磷、脱硫率和炉子热效率脱硫率和炉子热效率；同同时还可以减少

35、石灰的消耗时还可以减少石灰的消耗、降低铁损和氧耗降低铁损和氧耗。双渣留渣法双渣留渣法5.4.6 造渣方法造渣方法 炉渣碱度确定炉渣碱度确定：碱度高低主要依据碱度高低主要依据铁水成分铁水成分而定而定。石灰加入量石灰加入量计算计算 若铁水若铁水 P0.3%若铁水若铁水 P0.3%使用铁矿石作冷却剂时使用铁矿石作冷却剂时，需补加石灰量需补加石灰量 半钢吹炼半钢吹炼。半钢中半钢中Si、P含量很低含量很低，石灰加入量由石灰加入量由铁水中铁水中S含量含量确定确定。石灰加入量的确定石灰加入量的确定石灰加入量主要根据石灰加入量主要根据铁水中铁水中Si、P含量含量和和炉渣碱度炉渣碱度确定确定。5.4.7 渣料加

36、入量计算渣料加入量计算 白云石加入量根据白云石加入量根据炉渣中所要求的炉渣中所要求的 MgO 含量含量来确来确定定，一般炉渣中一般炉渣中MgO含量控制在含量控制在68。炉渣中的炉渣中的 MgO 含量由含量由石灰石灰、白云石和炉衬侵蚀白云石和炉衬侵蚀所所带入带入，故在确定白云石加入量时要考虑它们的相互故在确定白云石加入量时要考虑它们的相互影响影响。白云石应加入量白云石应加入量W白白 白云石实际加入量白云石实际加入量W 白白=W白白-W灰灰-W衬衬 白云石加入量的确定白云石加入量的确定5.4.7 渣料加入量计算渣料加入量计算 转炉造渣中常用的助熔剂是转炉造渣中常用的助熔剂是氧化铁皮氧化铁皮、铁矿石

37、铁矿石和和萤石萤石。铁矿石铁矿石是主要的是主要的冷却剂冷却剂之一之一，主要利用它分解成渣时大主要利用它分解成渣时大量吸热而起冷却作用量吸热而起冷却作用，以控制熔池温度以控制熔池温度；亦利用它亦利用它提高提高炉渣的氧化性炉渣的氧化性，促进前期化渣促进前期化渣。氧化铁皮氧化铁皮也是一种也是一种冷却剂冷却剂，主要用于中主要用于中、后期后期调温和化调温和化渣渣，故用量由炉温和化渣情况而定故用量由炉温和化渣情况而定。目前目前，铁矿石和氧化铁皮加入量一般为装入量的铁矿石和氧化铁皮加入量一般为装入量的24。萤石萤石可可降低石灰的熔点降低石灰的熔点，促进化渣和改善炉渣的流动促进化渣和改善炉渣的流动性性，但它但

38、它对炉衬有侵蚀对炉衬有侵蚀作用作用，而且我国而且我国萤石资源短缺萤石资源短缺，价格较高价格较高，应尽量少用应尽量少用。规定萤石用量应小于规定萤石用量应小于4Kg/t铁铁水水。助熔剂加入量的确定助熔剂加入量的确定5.4.7 渣料加入量计算渣料加入量计算5.4.8 渣料加入时间渣料加入时间终点前终点前34min加入加入根据根据实际情况调整实际情况调整开吹开吹4min后开始分小批加入后开始分小批加入1/21/21/2几乎与降枪同时加入几乎与降枪同时加入2/21/21/21/2邯钢邯钢120终点前终点前3min加入加入根据实际情况调整根据实际情况调整开吹开吹36min时加入时加入1/302/31/31

39、/31/2开吹时加入开吹时加入2/33/31/31/31/22/3石钢石钢40生白云石生白云石铁皮铁皮萤石萤石矿石矿石石灰石灰加入时间加入时间渣料加入量渣料加入量批批数数炉容量炉容量/t转炉渣料加入时间和加入批数的关系转炉渣料加入时间和加入批数的关系 泡沫期与去泡沫期与去P 泡沫期与铁的损失泡沫期与铁的损失 泡沫期与脱泡沫期与脱N 泡沫期与热的利用泡沫期与热的利用 泡沫期与脱硫泡沫期与脱硫5.4.9 泡沫渣泡沫渣 泡沫渣在转炉炼钢中的作用泡沫渣在转炉炼钢中的作用 渣层的气泡特性和强度渣层的气泡特性和强度 炉渣的表面张力炉渣的表面张力 悬浮的固体颗粒悬浮的固体颗粒 气泡膜表面带有同符号电荷气泡膜

40、表面带有同符号电荷 炉渣温度炉渣温度 炉渣黏度炉渣黏度5.4.9 泡沫渣泡沫渣 影响炉渣泡沫化的因素影响炉渣泡沫化的因素 吹炼初期吹炼初期：噪音的消失噪音的消失、渣片的出现渣片的出现等现象可作为形等现象可作为形成泡沫渣的标志成泡沫渣的标志，在生产中也可以此作为初期渣形成在生产中也可以此作为初期渣形成的显著标志的显著标志。吹炼中期吹炼中期：因操作好坏和原料条件的不同因操作好坏和原料条件的不同，炉渣往往炉渣往往出现以下几种情况出现以下几种情况：正常的泡沫渣正常的泡沫渣，非正常的溢渣和非正常的溢渣和涌冲的过泡渣涌冲的过泡渣以及以及瘪渣瘪渣。吹炼末期吹炼末期：由于脱由于脱 C速度降低速度降低，温度较高

41、温度较高，一般正常一般正常操作下操作下，不会有严重泡沫渣的出现不会有严重泡沫渣的出现。5.4.9 泡沫渣泡沫渣 吹炼过程中泡沫渣的形成与变化吹炼过程中泡沫渣的形成与变化返干返干5.5.1 热量来源与热量支出热量来源与热量支出5.5 温度制度温度制度5.5.3 冷却剂的种类及其冷却效应冷却剂的种类及其冷却效应5.5.4 吹炼过程的温度控制吹炼过程的温度控制5.5.2 出钢温度的确定出钢温度的确定 温度制度包括温度制度包括过程温度控制过程温度控制和和终点温度控制终点温度控制。过程温度控制的目的过程温度控制的目的：使吹炼过程使吹炼过程均衡升温均衡升温，保证吹保证吹炼炼平稳平稳，准确达到终点温度准确达

42、到终点温度。终点温度控制的目的终点温度控制的目的：保证保证合适的出钢温度合适的出钢温度，吹炼任吹炼任何钢种对终点温度范围都有一定的要求何钢种对终点温度范围都有一定的要求。5.5 温度制度温度制度热平衡热平衡=热收入热收入-热支出热支出 氧气转炉炼钢的热量来源是氧气转炉炼钢的热量来源是铁水的物理热铁水的物理热和和化学热化学热。物理热物理热：指铁水带入的热量指铁水带入的热量，与铁水温度有直接关与铁水温度有直接关系系。化学热化学热：铁水中各元素氧化后放出的热量铁水中各元素氧化后放出的热量，它与铁水它与铁水化学成分直接相关化学成分直接相关。5.5.1 热量来源与热量支出热量来源与热量支出 热量来源热量

43、来源 转炉的热量支出包括两部分转炉的热量支出包括两部分：一部分直接用于炼钢的热量一部分直接用于炼钢的热量，即用于即用于加热钢水和加热钢水和熔渣的热量熔渣的热量；一部分未直接用于炼钢的热量一部分未直接用于炼钢的热量，包括包括废气废气、烟尘烟尘带走的热量带走的热量，冷却水带走的热量冷却水带走的热量，炉口炉壳的散炉口炉壳的散热损失热损失和和冷却剂的吸热冷却剂的吸热等等。5.5.1 热量来源与热量支出热量来源与热量支出 热量支出热量支出转炉炼钢的热量来源是铁水的物理转炉炼钢的热量来源是铁水的物理热和化学热热和化学热，该热量把熔池加热到出钢该热量把熔池加热到出钢温度仍有富余温度仍有富余，因此在转炉中可因

44、此在转炉中可加入冷加入冷却剂却剂，如废钢如废钢、氧化铁皮氧化铁皮、矿石等矿石等，可可通过热平衡来计算废钢的加入量通过热平衡来计算废钢的加入量。转炉转炉一般希望一般希望多加废钢多加废钢，这样这样可降低成本可降低成本，转炉废钢比的临界点一般为转炉废钢比的临界点一般为25%30%。5.5.1 热量来源与热量支出热量来源与热量支出5.5.2 出钢温度的确定出钢温度的确定钢水温度变化示意图钢水温度变化示意图钢种液相线温度钢种液相线温度中间包规定过热度中间包规定过热度+连续浇注温度连续浇注温度浇注期间中间包温降浇注期间中间包温降等待及浇注期间钢包温降等待及浇注期间钢包温降精炼结束精炼结束(出站出站)温度温

45、度精炼过程温降精炼过程温降精炼开始精炼开始(入站入站)温度温度出钢过程温降出钢过程温降出钢温度出钢温度镇静及等待温降镇静及等待温降+5.5.2 出钢温度的确定出钢温度的确定钢水从出钢到进入中间包经历钢水从出钢到进入中间包经历 5 个温降过程个温降过程，过过程总温降可用程总温降可用T总总表示表示。T总总=T1+T2+T3+T4+T5T1 出钢过程钢水的温降出钢过程钢水的温降；T2 从出钢完毕到钢水精炼开始之前的温降从出钢完毕到钢水精炼开始之前的温降；T3 钢水精炼过程的温降钢水精炼过程的温降；T4 钢水精炼完毕至钢包开浇之前的温降钢水精炼完毕至钢包开浇之前的温降；T5 钢水从钢包注入中间包的温降

46、钢水从钢包注入中间包的温降。5.5.2 出钢温度的确定出钢温度的确定根据钢种根据钢种、铸坯断面等确定了铸坯断面等确定了中间包钢水温度中间包钢水温度目标值目标值，再加上再加上钢水传递过程总温降钢水传递过程总温降T总总就可就可确定出钢温度确定出钢温度，即即：Tc 浇注温度浇注温度，；T总总 钢水传递过程总温降钢水传递过程总温降，。T出钢出钢=Tc+T总总5.5.2 出钢温度的确定出钢温度的确定浇注温度的确定浇注温度的确定Tc=TL+TTc 浇注温度浇注温度，；TL 钢液的液相线温度钢液的液相线温度（凝固温度凝固温度），），；T 中间包钢水过热度中间包钢水过热度，即超出凝固温度的数值即超出凝固温度的

47、数值。连铸浇注温度是指连铸浇注温度是指中间包内的钢水温度中间包内的钢水温度，通常一通常一炉钢水需在中间包内测温炉钢水需在中间包内测温 3 次次，即即开浇后开浇后 5 min、浇注中期浇注中期和和浇注结束前浇注结束前5 min，而这而这 3 次温度的平次温度的平均值被视为均值被视为平均浇注温度平均浇注温度。5.5.2 出钢温度的确定出钢温度的确定 液相线温度液相线温度TLTL=1536 78 C%+7.6 Si%+4.9 Mn%+34 P%+30 S%+5.0 Cu%+3.1 Ni%+1.3 Cr%+3.6 Al%+2.0 Mo%+2.0 V%+1.8 Ti%,钢水的钢水的液相线温度液相线温度，

48、即即钢水开始凝固的温度钢水开始凝固的温度，是确定是确定浇铸温度的基础浇铸温度的基础。它它与钢种的化学成分有关与钢种的化学成分有关，推荐计推荐计算公式算公式：5.5.2 出钢温度的确定出钢温度的确定 过热度过热度T+15 20+10 硅钢硅钢+20 30+15 20不锈钢不锈钢+25 30+15 20铝镇静钢铝镇静钢 低合金钢低合金钢+15 20+5 15合金结构钢合金结构钢+15 20+5 10高碳钢高碳钢高锰钢高锰钢小方坯小方坯板坯板坯大方坯大方坯浇注钢种浇注钢种中间包钢液过热度参考值中间包钢液过热度参考值5.5.3 冷却剂的种类及其冷却效应冷却剂的种类及其冷却效应 冷却剂的种类及其比较冷却

49、剂的种类及其比较 废钢废钢：杂质少杂质少，作冷却剂作冷却剂，渣量少渣量少，喷溅小喷溅小，冷却效冷却效应稳定应稳定，便于控制熔池温度便于控制熔池温度。但加废钢必须用专门设但加废钢必须用专门设备备，占用装料时间占用装料时间，不便于过程温度的调整不便于过程温度的调整。铁矿石铁矿石：不需要占用装料时间不需要占用装料时间，有利于快速成渣和脱有利于快速成渣和脱磷磷，并能降低氧气和钢铁料消耗并能降低氧气和钢铁料消耗，吹炼过程中调节温吹炼过程中调节温度也较方便度也较方便。但矿石中杂质含量多但矿石中杂质含量多，渣量大渣量大，操作不操作不当易引起喷溅当易引起喷溅，铁矿石的成分波动还会引起冷却效应铁矿石的成分波动还

50、会引起冷却效应的波动的波动。氧化铁皮氧化铁皮：成分稳定成分稳定，杂质少杂质少，冷却效果比较稳定冷却效果比较稳定。但氧化铁皮密度小但氧化铁皮密度小，在吹炼过程中容易被炉气带走在吹炼过程中容易被炉气带走。5.5.3 冷却剂的种类及其冷却效应冷却剂的种类及其冷却效应 冷却剂的冷却效应冷却剂的冷却效应28382024142034443040812降温效果降温效果/石灰石石灰石白云石白云石石灰石灰铁皮铁皮矿石矿石废钢废钢加入加入1冷却剂冷却剂加入加入1冷却剂时降温的经验数据冷却剂时降温的经验数据5.5.3 冷却剂的种类及其冷却效应冷却剂的种类及其冷却效应 冷却剂的冷却效应冷却剂的冷却效应5.5.4 吹炼