[精选]炼钢工艺学519649.pptx

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1、第五章第五章 转炉炼钢工艺转炉炼钢工艺5.1 现代转炉炼钢发展趋势现代转炉炼钢发展趋势5.2 氧气转炉炼钢及设备特点氧气转炉炼钢及设备特点 5.3 转炉炼钢工艺制度转炉炼钢工艺制度 5.4 复吹转炉炼钢工艺复吹转炉炼钢工艺 5.5 转炉的其他冶炼工艺介绍转炉的其他冶炼工艺介绍 5.6 转炉典型钢种的冶炼及其质量转炉典型钢种的冶炼及其质量5.7 转炉炼钢过程自动控制转炉炼钢过程自动控制5.8 转炉溅渣护炉技术转炉溅渣护炉技术 自供热转炉的发展演变过程5.1 5.1 现代转炉炼钢发展趋势现代转炉炼钢发展趋势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

2、 转炉炼钢功能的发展和完善转炉炼钢功能的发展和完善 5.2 5.2 氧气顶吹转炉炼钢及设备特点氧气顶吹转炉炼钢及设备特点 q氧气转炉炼钢的特点氧气转炉炼钢的特点生产率高、钢中气体含量少，钢质量好；生产率高、钢中气体含量少，钢质量好；可炼品种多、原料适应性强；可炼品种多、原料适应性强；成本低、投资少、建厂快；成本低、投资少、建厂快；生产较均衡，利于与连铸配合，利于实现生产的自动控制；生产较均衡，利于与连铸配合，利于实现生产的自动控制；p氧气顶吹转炉设备氧气顶吹转炉设备炉体结构及倾动机构炉体结构及倾动机构供氧系统供氧系统供料系统供料系统废气处理系统废气处理系统 送往高炉利用送往高炉利用吸吸滤滤池池

3、渣渣罐罐水封逆止阀水封逆止阀进入煤气柜进入煤气柜不不回回收收时时放放空空洗洗涤涤塔塔炉顶料仓炉顶料仓带式运输机带式运输机电动机电动机传动机构传动机构振动给料器振动给料器电子称电子称实实心心轴轴风风机机烟烟道道支架支架溜溜槽槽文氏管文氏管脱水器脱水器密封料仓密封料仓转转炉炉氧氧枪枪氧气顶吹转炉及其附属设备示意图氧气顶吹转炉及其附属设备示意图回收煤气回收煤气汽包汽包沉淀池沉淀池转炉炉体结构及倾动机构转炉炉体结构及倾动机构 炉帽（锥形）：炉帽（锥形）：水冷炉口（顶部）水冷炉口（顶部）出钢口（炉帽与炉身交界处）出钢口（炉帽与炉身交界处）炉壳炉壳 档渣板（环形伞状）档渣板（环形伞状）炉身（圆筒形）炉身（

4、圆筒形）筒球型筒球型 炉底（球形）炉底（球形）锥球型锥球型 炉体金属结构炉体金属结构 托圈托圈 截锥型截锥型 耳轴耳轴 转炉转炉 轴承座轴承座 工作层工作层 炉衬炉衬炉膛内腔炉膛内腔 填充层填充层 永久层永久层 倾动机构倾动机构 电动机、减速装置（减速机、制动装置等）电动机、减速装置（减速机、制动装置等）倾动机构使转炉正反360度旋转的机械设备，以便进行兑铁水、加废钢和倒渣的工艺操作。倾动机构包括电动机、制动器和减速器。转炉炉体倾动的类型：（1）落地式（2）半悬挂式（3）悬挂式（4）液压倾动氧气顶吹转炉设备氧气顶吹转炉设备散状料供应系统主要设备组成及其作用散状料供应系统主要设备组成及其作用v主

5、主要要设设备备有有地地面面料料仓仓、提提升升运运输输设设备备、高高位位料料仓仓、称称量和加料设备。生产流程如下：量和加料设备。生产流程如下：散状料散状料地位料仓地位料仓皮带运输等皮带运输等斗式提升机斗式提升机高位料仓高位料仓电磁振动给料器电磁振动给料器自动称量漏斗自动称量漏斗汇总漏斗汇总漏斗溜槽溜槽转炉炉口转炉炉口皮带运输机（皮带走廊）皮带运输机（皮带走廊）氧气顶吹转炉设备氧气顶吹转炉设备废气处理系统废气处理系统转炉烟气净化及回收处理的意义转炉烟气净化及回收处理的意义防止环境污染、回收能源。防止环境污染、回收能源。烟气的处理方式有燃烧法与未燃法两种烟气的处理方式有燃烧法与未燃法两种烟尘的净化方

6、式也有两种，即湿式净化与干式净化。烟尘的净化方式也有两种，即湿式净化与干式净化。o目目前前绝绝大大多多数数顶顶吹吹转转炉炉的的烟烟气气是是采采用用未未燃燃法法（氮氮幕幕法法）、湿湿法净化回收系统，称法净化回收系统，称OGOG系统；系统；o有的也采用未燃、干式净化回收系统，又称有的也采用未燃、干式净化回收系统，又称LTLT系统。系统。o烟烟气气除除尘尘设设备备洗洗涤涤除除尘尘器器（文文氏氏管管）、静静电电除除尘尘器器、布布袋除尘器等。袋除尘器等。燃烧法与未燃法除尘特性比较燃烧法与未燃法除尘特性比较 项目项目 燃烧法燃烧法 未燃法未燃法空气燃烧系数空气燃烧系数1 1（1.2 1.2 或或3 34

7、4）1（=0.08）烟气烟气成分成分以以 COCO2 2、N N2 2 为主为主以以 CO（转炉煤气）为主（转炉煤气）为主烟尘烟尘成分成分以以 Fe Fe2 2O O3 3 为主，颗粒为主，颗粒细小细小以以 Fe O 为主，颗粒为主，颗粒较大较大冷却方式冷却方式废热锅炉法废热锅炉法（1.2 1.2）空空气冷却法气冷却法（3 34 4）汽化冷却汽化冷却控制控制的方法的方法活动烟罩活动烟罩活动烟罩和炉口压力调节法或活动烟罩和炉口压力调节法或氮幕法（氮幕法（OG法）法）优缺点优缺点操作简单，运行安全。处操作简单，运行安全。处理烟气量大（是未燃法的理烟气量大（是未燃法的46倍倍），系统设备庞大），系统

8、设备庞大基建投资高；颗粒细小，基建投资高；颗粒细小，除尘效率低。除尘效率低。烟气量烟气量(很小很小)，设备体积，设备体积小小，投资投资省省（仅为燃烧法的（仅为燃烧法的 5060）；且可）；且可回收煤气回收煤气；颗粒；颗粒较大，除尘效率较大，除尘效率高高；烟气成分；烟气成分以以 CO为主，系统运行安全性为主，系统运行安全性差差，易发生爆炸事故。故要求，易发生爆炸事故。故要求系统的系统的密封性密封性要要好好。趋势趋势采用该法除尘且采用该法除尘且回收煤气回收煤气 OG系统的流程：系统的流程：烟气烟气烟罩烟罩汽化冷却烟道汽化冷却烟道一级文氏管一级文氏管90度弯头脱水器度弯头脱水器二级文氏管二级文氏管

9、90度弯头脱水器度弯头脱水器丝网脱水器丝网脱水器 回收回收三通阀三通阀水封逆止阀水封逆止阀V形水封形水封煤气柜煤气柜 风机风机 放散放散旁通阀旁通阀放散烟囱放散烟囱测定孔测定孔一级文氏管一级文氏管放散烟囱放散烟囱煤气柜煤气柜V形水封形水封上部安全阀上部安全阀汽化冷却烟道汽化冷却烟道水封逆止阀水封逆止阀二级文氏管二级文氏管下部安全阀下部安全阀上烟罩上烟罩上烟罩上烟罩烟裙烟裙流流量量计计90度弯头脱水器度弯头脱水器风风机机旁旁通通阀阀三三通通阀阀丝网除雾气丝网除雾气 OG系统的流程示意图系统的流程示意图 LT法净化、回收系统工艺流程法净化、回收系统工艺流程LT法净化、回收系统工艺流程法净化、回收系

10、统工艺流程未燃烟气（未燃烟气（8001000 ）活动罩裙活动罩裙冷却烟道（或余热冷却烟道（或余热锅炉）锅炉）蒸发冷却器蒸发冷却器（蒸发冷却塔）（蒸发冷却塔）煤气冷却（煤气冷却（150200）、干燥（水雾蒸发）、除粗尘、干燥（水雾蒸发）、除粗尘 干粗尘干粗尘 回收回收三通阀三通阀冷却塔冷却塔煤气柜煤气柜电除尘器电除尘器（除细尘）（除细尘）风机风机（I D）切换站切换站 （73 ）干细尘干细尘 放散放散放散烟囱放散烟囱(氮气引射装置氮气引射装置)热压块设备热压块设备（压块）（压块）转炉转炉 静电除尘器的主要特点静电除尘器的主要特点:除除尘尘效效率率高高（净净化化效效率率高高），可可达达99.9，而

11、而且且稳稳定定，不不受受烟烟气气量量波波动动的的影影响响，最最适适宜宜捕捕集集小小于于1m的烟尘；的烟尘；处处理理烟烟气气量量大大，阻阻力力损损失失小小（一一般般在在30毫毫米米水水柱柱以以下），可用于高温烟气；下），可用于高温烟气；维护费用较低，使用寿命长。维护费用较低，使用寿命长。但但一一次次性性投投资资高高（设设备备投投资资费费用用大大），设设备备庞庞大大，占地面积大。占地面积大。需考虑设置增湿塔，降低烟尘电阻率后再进入静电需考虑设置增湿塔，降低烟尘电阻率后再进入静电除尘器，才能发挥其特性（电除尘器适宜烟尘电阻除尘器，才能发挥其特性（电除尘器适宜烟尘电阻率为率为1081011m）。）。布

12、袋布袋式除尘器工作原理式除尘器工作原理滤袋滤袋尘粒出口尘粒出口净气净气含尘气体含尘气体反吹风机反吹风机反吹管传动反吹管传动 布袋式除尘器布袋式除尘器布袋是由普通涤纶或高温布袋是由普通涤纶或高温纤维、或玻璃纤维制成的纤维、或玻璃纤维制成的编织袋。编织袋。布袋式除尘器是干式除尘布袋式除尘器是干式除尘设备设备，由许多单体布袋，由许多单体布袋组成。组成。工作原理工作原理如下：如下：含尘气体通过布袋过滤，含尘气体通过布袋过滤，尘埃附着于布袋表面，使尘埃附着于布袋表面，使气与尘分离，气得到净化。气与尘分离，气得到净化。附着于布袋表面的尘埃，附着于布袋表面的尘埃，定期通过反吹风使其脱落，定期通过反吹风使其脱

13、落，得到清理。得到清理。5.3 5.3 转炉炼钢工艺制度转炉炼钢工艺制度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转炉一炉钢的冶炼过程包括包括装料、吹炼、脱氧装料、吹炼、脱氧出钢、溅渣护炉和倒渣出钢、溅渣护炉和倒渣几个阶段。几个阶段。一一炉炉钢钢的的吹吹氧氧时时间间通通常常为为12-18min12-18min，冶冶炼炼周周期期为为30min30min左右左右。u上上炉炉钢钢出出完完钢钢后后，倒倒净净炉炉渣渣，堵堵出出钢钢口口，兑兑铁铁水水和和加加废废钢钢，降枪供氧降枪供氧，开始吹炼。，开始吹炼。u在在送送氧氧开开吹吹的的同同时时，加加入入第第一一批批渣渣

14、料料，加加入入量量相相当当于于全全炉炉总总渣渣量量的的三三分分之之二二，开开吹吹4-64-6分分钟钟后后，第第一一批批渣渣料料化化好好，再再加加入入第第二二批批渣渣料料。如如果果炉炉内内化化渣渣不不好好，需需加加入入第第三三批批萤石渣料。萤石渣料。u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2.5-4.52.5-4.5m m3 3/(t/(tmin)min)；120t 120t以上的转炉一般为以上的转炉一般为2.8-3.62.8-3.6m m3 3/(t/(tmin)min)。冶炼过程概述冶炼过程概述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，多去磷

15、，目前是为了早化渣，多去磷，保护炉衬；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”，不喷溅，不喷溅，快速脱碳与脱硫，熔池均匀升温为原则；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成分和温度均匀，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，同时使降低渣中加强熔池搅拌，稳定火焰，便于判断终点，同时使降低渣中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。当当吹吹炼炼到到所所炼炼钢钢种种要要求求的的终终点点碳碳范范围围时时，即即停停吹吹，倒倒炉炉取取样样

16、，测测定定钢钢水水温温度度，取取样样快快速速分分析析CC、SS、PP的的含含量量，当当温温度和成分符合要求时，就出钢度和成分符合要求时，就出钢。当当钢钢水水流流出出总总量量的的四四分分之之一一时时，向向钢钢包包中中的的脱脱氧氧合合金金化化剂剂，进行脱氧进行脱氧，合金化合金化，由此一炉钢冶炼完毕。，由此一炉钢冶炼完毕。冶炼过程概述冶炼过程概述 1 1、冶炼前的准备、冶炼前的准备p操作用具的准备操作用具的准备p补炉操作补炉操作p转炉溅渣护炉转炉溅渣护炉 2 2、冶炼操作、冶炼操作u摇炉进料操作摇炉进料操作u转炉冶炼特征演示转炉冶炼特征演示u转炉倒渣、出钢转炉倒渣、出钢u转炉操作全程演示转炉操作全程

17、演示冶炼工艺制度冶炼工艺制度炉 前 用 具炉 后 用 具炉前操作用具炉前操作用具取样瓢；补炉长瓢2；补炉短瓢；刮板；撬棒；竹片条；铝条；样模；铁锹；长钢管；测温枪；合金料桶或运料小车；吹氧管；鎯头把炉后用具示意图 炉后操作用具补炉长瓢(与炉前共用)；补炉短瓢(与炉前共用)；撬捧(与炉前共用)；长撬捧；泥塞棒；氧气皮管，氧气管(与炉前共用)；铁锹；鎯头(与炉前共用)；出钢口塞；挡渣球。转炉简介转炉解剖现场转炉炉内演示补炉操作程序请单击画面请单击画面转炉是炼钢的反应容器，它由炉帽、炉身和炉底组成。在炉帽和炉身的连接处安置一个出钢口转炉剖面图转炉炉内请单击画面请单击画面请单击画面请单击画面补炉操作程

18、序 补炉底补炉底 程序1）摇炉使转炉大炉口向下，2）倒净炉内的残钢、残渣。3）摇炉至补炉所需的工作位置。4）摇动炉子至加废钢位置往复 摇动炉子，一般不少于3次。5）降枪。开氧吹开补炉砂。6）烘烤 补大面程序补大面程序一般对前后大面(前后大面也叫作前墙和后墙)交叉补。1）摇炉使转炉大炉口向下，倒净炉内的残钢、残渣。2）摇炉至补炉所需的工作位置。3）倒砂 4）贴砖 5）喷补 6）烘烤 转炉溅渣护炉简介转炉溅渣护炉操作演示溅渣护炉工艺是在转炉出钢后，在炉内留有适当的炉渣，然后插入喷枪，籍以向炉内吹入高压氮气，使炉渣飞溅，覆盖到炉壁上，经冷却、凝固并形成具有一定耐火度的渣层，从而保护了原有炉衬，延长了

19、转炉寿命。转炉溅渣护炉操作演示请单击画面请单击画面 转炉摇炉进料注意事项转炉倾动机构简介转炉兑铁水操作程序转炉兑铁水操作现场图示转炉加废钢操作程序转炉加废钢、兑铁水现场操作摇炉进料注意事项1 1、摇炉进料时必须集中思想，向前或向后摇炉要到位。、摇炉进料时必须集中思想，向前或向后摇炉要到位。2 2、必须立即将摇炉手柄回复到零位，使转炉止动定位。、必须立即将摇炉手柄回复到零位，使转炉止动定位。3 3、兑铁水基本转倾角度为、兑铁水基本转倾角度为+60+60，进废钢基本转倾角，进废钢基本转倾角 度为度为+45+45，但兑铁水、进废钢的实际操作均需作必，但兑铁水、进废钢的实际操作均需作必 要调整。倾动角

20、度调整严格听从炉前指挥人员的指挥。要调整。倾动角度调整严格听从炉前指挥人员的指挥。4 4、进料前要进行检查，一般不采用留渣作业。、进料前要进行检查，一般不采用留渣作业。5 5、为确保安全，炉料进炉前要先按警铃，示意炉口正前、为确保安全，炉料进炉前要先按警铃，示意炉口正前 方平台上人员避让，特别是新开炉及补炉后第一炉。方平台上人员避让，特别是新开炉及补炉后第一炉。6 6、倒渣前必须要先按、倒渣前必须要先按“倒渣警铃倒渣警铃”，要求清渣组准备，要求清渣组准备 好渣包并通知炉下人员远离，以防人员烫伤。好渣包并通知炉下人员远离，以防人员烫伤。转炉兑铁水操作程序兑铁水兑铁水A A 准备工作准备工作 转炉

21、具备兑铁水条件或等待兑铁水时，将铁水包吊至转炉正前方，吊车放下副钩，炉前指挥人员将两只铁水包底环分别挂好钩。B B 兑铁水操作兑铁水操作1)炉前指挥人员站于转炉和转炉操作室中间近转炉的侧旁(如图所示)。指挥人员的站位必须能同时被摇炉工和吊车驾驶员看到，又不会被烫伤的位置。2)指挥吊车驾驶员开动大车和主、副钩将铁水包运至炉口正中和高度恰当的位置。3)指挥吊车驾驶员开小车将铁水包移近炉口位置，必要时指挥吊车对铁水包位置进行微调。4)指挥吊车上升副钩，开始兑铁水。5)随着铁水不断兑入炉内，要同时指挥炉口不断下降和吊车副钩的不断上升，使铁水流逐步加大，并使铁水流全部进入炉内，而铁水包和炉口互不相碰，铁

22、水不溅在炉外。6)兑完铁水指挥吊车离开，至此兑铁水完。转炉兑铁水操作现场图示A 准备工作准备工作 废钢在废钢跨装入废钢斗，由吊车吊起，送至废钢在废钢跨装入废钢斗，由吊车吊起，送至炉前平台，由炉前进料工将废钢斗尾部钢丝绳从炉前平台，由炉前进料工将废钢斗尾部钢丝绳从吊车主钩上松下，换钩在吊车副钩上待用。吊车主钩上松下，换钩在吊车副钩上待用。如如逢逢雨雨天天废废钢钢斗斗中中有有积积水水，可可在在炉炉前前平平台台起起吊吊废废钢钢斗斗时时将将废废钢钢斗斗后后部部稍稍稍稍抬抬高高或或在在兑兑铁铁水水前前进进废钢废钢。B 加废钢操作加废钢操作 炉炉前前指指挥挥人人员员站站立立于于转转炉炉和和转转炉炉操操作作

23、室室中中间间近近转转炉炉的的侧侧旁旁(同同兑兑铁铁水水位位置置)。待待兑兑铁铁水水吊吊车车开开走走后即指挥进废钢。后即指挥进废钢。1)指指挥挥摇摇炉炉工工将将炉炉子子倾倾动动向向前前(正正方方向向)至至进进废废钢位置。钢位置。2)指挥吊废钢的吊车工开吊车至炉口正中位置。指挥吊废钢的吊车工开吊车至炉口正中位置。3)指指挥挥吊吊车车移移动动大大、小小车车将将废废钢钢斗斗口口伸伸进进转转炉炉炉口。炉口。4)指指挥挥吊吊车车提提升升副副钩钩，将将废废钢钢倒倒入入炉炉内内。如如有有废废钢钢搭搭桥桥，轧轧死死等等，可可指指挥挥吊吊车车将将副副钩钩稍稍稍稍下下降降，再提起，让废钢松动一下，再倒入炉内。再提起

24、，让废钢松动一下，再倒入炉内。5)加加完完废废钢钢后后即即指指挥挥吊吊车车离离开开，指指挥挥转转炉炉摇摇正正，至此加废钢毕。至此加废钢毕。加废钢加废钢操作程序操作程序现场转炉兑铁水加废钢操作请单击画面请单击画面 5.3.1 5.3.1 原料装入制度原料装入制度u装装料料工工艺艺对对转转炉炉炼炼钢钢的的技技术术经经济济指指标标有有明明显显的的影响。影响。u对对使使用用废废钢钢的的转转炉炉，如如先先装装废废钢钢后后兑兑铁铁水水，为为了了保保护护炉炉衬衬不不被被废废钢钢击击伤伤，应应先先加加洁洁净净的的轻轻废废钢钢，再再加加中中型型和和重重型型废废钢钢。过过重重的的废废钢钢，最最好好在兑铁水后加入在

25、兑铁水后加入。u为为了了防防止止炉炉衬衬过过分分急急冷冷，装装完完废废钢钢后后应应立立即即兑兑入铁水。入铁水。u炉炉役役末末期期，以以及及废废钢钢装装入入量量很很大大的的转转炉炉，均均应应先兑铁水后加废钢先兑铁水后加废钢。5.3.1 5.3.1 原料装入制度原料装入制度p不不同同的的转转炉炉，以以及及同同一一转转炉炉在在不不同同的的生生产产条条件件下，都有其不同的合理的金属装入量。下，都有其不同的合理的金属装入量。p装装入入量量过过大大，喷喷溅溅增增加加，熔熔池池搅搅拌拌不不好好，造造渣渣困困难难，炉炉衬衬特特别别是是炉炉帽帽寿寿命命缩缩短短，供供氧氧强强度度也也因喷溅大而被迫降低。因喷溅大而

26、被迫降低。p装装入入量量过过小小，炉炉产产量量减减少少。因因熔熔池池过过浅浅，炉炉底底容容易易受受来来自自氧氧气气射射流流区区的的高高温温和和高高氧氧化化铁铁的的循循环流冲击，甚至损坏炉底。环流冲击，甚至损坏炉底。转炉控制装入量的三种方法定量装入定量装入在整个炉役期间，保持每炉的金属装入量不变。在整个炉役期间，保持每炉的金属装入量不变。优点是生产组织简便，对大型企业尤为突出。优点是生产组织简便，对大型企业尤为突出。缺缺点点是是容容易易造造成成炉炉役役前前期期装装入入量量偏偏大大而而熔熔池池偏偏深深，炉炉役役后后期期装入量又偏小而熔池偏浅。装入量又偏小而熔池偏浅。大型转炉可以采用。大型转炉可以采

27、用。定深装入定深装入在整个炉役期间，保持每炉的金属熔池深度不变。在整个炉役期间，保持每炉的金属熔池深度不变。优点是氧枪操作稳定，有利于提高供氧强度和减少喷溅，不优点是氧枪操作稳定，有利于提高供氧强度和减少喷溅，不必担心氧气射流冲击炉底，可以充分发挥转炉的生产能力。必担心氧气射流冲击炉底，可以充分发挥转炉的生产能力。缺点是装入量及出钢量变化极为频繁，采用模铸时铸锭很难缺点是装入量及出钢量变化极为频繁，采用模铸时铸锭很难配合。但对采用连铸的车间是有其优越性的。配合。但对采用连铸的车间是有其优越性的。分阶段定量装入分阶段定量装入整个炉役按炉膛扩大的程度划分为若干阶段，各阶段实行定整个炉役按炉膛扩大的

28、程度划分为若干阶段，各阶段实行定量装入。量装入。保持了比较适当的熔池深度及装入量的相对稳定性，既能满保持了比较适当的熔池深度及装入量的相对稳定性，既能满足吹炼工艺要求，也便于组织生产，为各厂普遍采用。足吹炼工艺要求，也便于组织生产，为各厂普遍采用。影响金属装入量的因素1)1)炉容比炉容比l炉炉容容比比是是指指转转炉炉内内部部自自由由空空间间的的容容积积(V)(V)与与金金属属装装入入量量(T)(T)之比，之比，V/TV/T。l转转炉炉喷喷溅溅和和生生产产率率均均与与其其炉炉容容比比密密切切相相关关。国国内内外外绝绝大大多多数转炉的数转炉的V/T=0.8V/T=0.81.01.0。l一一般般在在

29、转转炉炉容容量量小小、铁铁水水硅硅磷磷含含量量高高、供供氧氧强强度度大大、喷喷头头孔孔数数少少，用用铁铁矿矿石石和和氧氧化化铁铁皮皮冷冷却却时时，炉炉容容比比靠靠上上限限；反反之，则靠下限。之，则靠下限。l各阶段的金属装入量应能保证一定的炉容比。各阶段的金属装入量应能保证一定的炉容比。国内一些企业顶吹转炉的炉容比国内一些企业顶吹转炉的炉容比厂名厂名宝钢宝钢首钢首钢鞍钢鞍钢本钢本钢攀钢攀钢首钢首钢太钢太钢 吨位吨位/t/t30030021021018018012012012012080805050炉熔比炉熔比/m/m3 3t t-1-11.051.050.970.970.860.860.910.

30、910.900.900.840.840.970.97影响金属装入量的因素 氧气射流对熔池的穿透深度的近似计算公式氧气射流对熔池的穿透深度的近似计算公式：（2）l lK K K Kl l l l取取取取2.02.02.02.02.32.32.32.3。l l确定熔池深度后，便可根据炉役各阶段炉衬浸蚀情况估算确定熔池深度后，便可根据炉役各阶段炉衬浸蚀情况估算确定熔池深度后，便可根据炉役各阶段炉衬浸蚀情况估算确定熔池深度后，便可根据炉役各阶段炉衬浸蚀情况估算金属装入量。金属装入量。金属装入量。金属装入量。2)2)金属熔池深度金属熔池深度为保证生产安全和炉底寿命，熔池深度为保证生产安全和炉底寿命，熔池

31、深度(H(H熔熔)应大于氧气射应大于氧气射流对熔池的最大穿透深度流对熔池的最大穿透深度(hmax)(hmax)。或。或 H H熔熔=K=K1 1h hmaxmax （1 1）影响金属装入量的因素3)3)浇注钢锭的重量浇注钢锭的重量l模铸时，为了保证钢锭的适当浇高，减轻缩孔、疏松缺陷模铸时，为了保证钢锭的适当浇高，减轻缩孔、疏松缺陷和尽量减少浇余，装入量应与浇注钢锭的重量相配合，即：和尽量减少浇余，装入量应与浇注钢锭的重量相配合，即：p按按炉炉容容比比、熔熔池池深深度度和和浇浇注注钢钢锭锭的的重重量量算算出出的的装装入入量量不不相相同同时时，首首先先应应保保证证浇浇注注一一定定支支数数的的钢钢锭

32、锭，熔熔池池深深度度则则可可以以略略为为加加深而不应减浅，炉容比可以略大或略小。深而不应减浅，炉容比可以略大或略小。4)4)炉子附属设备炉子附属设备p应与钢包容量、浇注吊车起重能力、转炉倾动力矩大小、连应与钢包容量、浇注吊车起重能力、转炉倾动力矩大小、连铸机的操作等相适应。铸机的操作等相适应。5.3.2 5.3.2 供氧制度供氧制度u氧气转炉炼钢以氧气作为基本的氧化剂。氧气转炉炼钢以氧气作为基本的氧化剂。u转炉的供氧方法不同，炼钢过程的特点也不同。转炉的供氧方法不同，炼钢过程的特点也不同。u由于喷头的孔数、氧枪与熔池面的距离或其它供氧参数不同，由于喷头的孔数、氧枪与熔池面的距离或其它供氧参数不

33、同，也会带来不同的吹炼特点。也会带来不同的吹炼特点。u供氧在氧气转炉炼钢过程中起主导作用并影响全局，决定着供氧在氧气转炉炼钢过程中起主导作用并影响全局，决定着氧气射流与熔池的接触面积氧气射流与熔池的接触面积、一次反应区的位置和尺寸一次反应区的位置和尺寸、熔熔池的搅拌状况池的搅拌状况、元素的氧化速度元素的氧化速度、渣中氧化铁的含量渣中氧化铁的含量，因而，因而对化渣、喷溅、杂质的去除速度、终点碳和温度的控制以及对化渣、喷溅、杂质的去除速度、终点碳和温度的控制以及各项技术经济指标都有重大影响。各项技术经济指标都有重大影响。u供氧是根据原材料、所炼钢种、炉子容量和尺寸及氧源压力供氧是根据原材料、所炼钢

34、种、炉子容量和尺寸及氧源压力等条件确定氧枪的类型、结构和尺寸，吹炼过程中氧枪在熔等条件确定氧枪的类型、结构和尺寸，吹炼过程中氧枪在熔池面上的高度池面上的高度(枪位枪位)和工作氧压。和工作氧压。氧氧 枪枪请请 单单 击击 画画 面面氧枪氧枪是转炉供氧的是转炉供氧的主要设备，它是由主要设备，它是由喷头、枪身和尾部喷头、枪身和尾部结构组成。结构组成。喷头喷头是用导热性良是用导热性良好的紫铜经锻造和好的紫铜经锻造和切割加工而成，也切割加工而成，也有用压力浇铸而成有用压力浇铸而成的。喷头的形状有的。喷头的形状有拉瓦尔型、直筒型拉瓦尔型、直筒型和螺旋型等。目前和螺旋型等。目前应用最多的是多孔应用最多的是多

35、孔的拉瓦尔型喷头。的拉瓦尔型喷头。5.3.2 5.3.2 供氧制度供氧制度1 1、氧气从氧枪中的流出、氧气从氧枪中的流出l氧枪出口断面上的氧流参数是最重要的特性参数，它决定氧枪出口断面上的氧流参数是最重要的特性参数，它决定着氧气射流的基本特性。着氧气射流的基本特性。l顶吹氧气转炉都采用超音速氧枪。拉瓦尔型的氧枪喷头能顶吹氧气转炉都采用超音速氧枪。拉瓦尔型的氧枪喷头能够最大限度地把氧气的够最大限度地把氧气的压力能压力能转变为转变为动能动能，可以得到稳定，可以得到稳定的和最大流速的超音速射流。的和最大流速的超音速射流。氧枪喷孔的出口断面积 氧枪喷孔的临界断面积 F出口出口F临界临界为定值时，改变进

36、入喷孔前的氧气压力，不为定值时，改变进入喷孔前的氧气压力，不能改变氧流的出口速度，而只能改变氧气的流量。能改变氧流的出口速度，而只能改变氧气的流量。5.3.2 5.3.2 供氧制度供氧制度 2 2、转炉炉膛内氧气射流的特性、转炉炉膛内氧气射流的特性l氧气射流在顶吹转炉炉膛内的流动状况和特点大致如下：氧气射流在顶吹转炉炉膛内的流动状况和特点大致如下：l氧氧气气射射流流分分三三段段：射射流流轴轴心心速速度度仍仍保保持持等等于于出出口口的的速速度度，这这一一段段称称为为初初始始段段。射射流流轴轴心心速速度度逐逐渐渐降降低低到到音音速速，这这一一段段称称为为过渡段过渡段，过渡段以后的亚音速段称为，过渡

37、段以后的亚音速段称为基本段基本段。l在在转转炉炉炉炉膛膛内内，氧氧气气射射流流遭遭到到与与射射流流运运动动方方向向相相反反，以以COCO为为主的相遇气流的作用，使射流的衰减加速主的相遇气流的作用，使射流的衰减加速。l氧氧气气射射流流在在转转炉炉炉炉膛膛内内向向下下流流动动的的过过程程中中，将将从从周周围围抽抽吸吸烟烟尘尘、金金属属滴滴和和渣渣滴滴等等比比重重很很大大的的质质点点，使使射射流流的的速速度度降降低低，扩张角减小。扩张角减小。l炉膛内的氧气射流，因被加热膨胀，使射程和扩张角增大。炉膛内的氧气射流，因被加热膨胀，使射程和扩张角增大。l多多孔孔喷喷头头与与单单孔孔喷喷头头的的射射流流流流

38、动动状状况况有有重重要要区区别别。多多孔孔喷喷头头射流的速度衰减和全能衰减都较快，因而射程较短。射流的速度衰减和全能衰减都较快，因而射程较短。l氧氧枪枪出出口口处处的的氧氧气气射射流流，其其密密度度显显著著大大于于周周围围气气相相介介质质的的密密度，这应有利于射程的增大。度，这应有利于射程的增大。5.3.2 5.3.2 供氧制度供氧制度3 3、氧气射流对转炉熔池的作用、氧气射流对转炉熔池的作用l氧气射流对熔池的物理作用氧气射流对熔池的物理作用l射流的穿透深度、冲击面积和冲击点的分布射流的穿透深度、冲击面积和冲击点的分布考虑实际转炉吹炼特点的系数，等于40 枪位常数，对于低粘度的液体为40 在枪

39、位等于零在枪位等于零(H=0)时，时，在喷头和氧气流量一定的情况下，降低枪位增大穿透深度时，在喷头和氧气流量一定的情况下，降低枪位增大穿透深度时，冲击面积随之减小；相反，提枪增大冲击面积时，穿透深度随冲击面积随之减小；相反，提枪增大冲击面积时，穿透深度随之减小。因此，变化枪位是调节穿透深度和冲击面积的有效方之减小。因此，变化枪位是调节穿透深度和冲击面积的有效方法。法。5.3.2 5.3.2 供氧制度供氧制度l氧气射流对熔池的搅拌氧气射流对熔池的搅拌l在在氧氧气气射射流流与与熔熔池池相相遇遇处处，射射流流的的动动能能20%20%消消耗耗于于对对熔熔池池的的搅搅拌拌，5 510%10%消消耗耗于于

40、克克服服对对射射流流的的推推挤挤力力，707080%80%消消耗耗于于射射流流冲冲击击液液体体时时非非弹弹性碰撞的能量损失。性碰撞的能量损失。l沸沸腾腾对对熔熔池池搅搅拌拌起起着着主主要要作作用用。但但也也受受氧氧气气射射流流的的支支配配。如如减减小小氧氧气气射射流流的的穿穿透透深深度度而而增增大大冲冲击击面面积积，便便可可使使COCO气气体体沿沿熔熔池池横横断断面面分分散散析析出出；同同理理，增增多多喷喷孔孔数数和和增增大大喷喷孔孔倾倾角角，能能使使COCO气气体体呈呈多多股股的的形形式式在在不同的地点分散析出，因而显著改变熔池中液体循环的速度场。不同的地点分散析出，因而显著改变熔池中液体循

41、环的速度场。l“软吹软吹”（氧压很低或枪位很高）和（氧压很低或枪位很高）和“硬吹硬吹”（高氧压或枪位很低）（高氧压或枪位很低）5.3.2 5.3.2 供氧制度供氧制度l射流与熔池之间的相互破碎和乳化射流与熔池之间的相互破碎和乳化l在氧气射流及因射流而产生的在氧气射流及因射流而产生的COCO气体的共同作用下，引起射气体的共同作用下，引起射流与金属、炉渣之间的相互破碎，并形成金属流与金属、炉渣之间的相互破碎，并形成金属炉渣乳浊液。炉渣乳浊液。l气体射流中液滴的最小直径气体射流中液滴的最小直径d d滴滴minmin理论上可按下式计算：理论上可按下式计算：拉普拉斯准数 液滴表面处气流的速度 5050吨

42、吨转转炉炉在在吹吹炼炼中中期期，金金属属与与炉炉渣渣的的接接触触表表面面积积约约为为：5060=3000m5060=3000m2 2。计计算算虽虽粗粗略略，但但说说明明，在在顶顶吹吹氧氧气气转转炉炉吹吹炼炼过过程程中中，炉炉渣渣与与金金属属接接触触的的总总表表面面积积极极大大，有有利利于于渣渣-钢钢之间反应的迅速进行。之间反应的迅速进行。5.3.2 5.3.2 供氧制度供氧制度p氧气射流对熔池的化学作用氧气射流对熔池的化学作用进进入入熔熔池池的的高高速速氧氧气气射射流流，将将射射流流周周围围坑坑穴穴中中的的金金属属表表面面层层以以及及卷卷入入射射流流中中的的金金属属滴滴表表面面层层氧氧化化成成

43、FeFe2 2O O3 3。液液滴滴成成为为将将氧氧传传给给熔熔池池的的基基本本载载体体。载载氧氧液液滴滴参参与与熔熔池池的的循循环环运运动动，并并在在熔池中进行二次氧化，将氧传给金属。熔池中进行二次氧化，将氧传给金属。在在高高枪枪位位或或低低氧氧压压“软软吹吹”的的情情况况下下，射射流流穿穿透透深深度度小小，熔熔池池搅搅拌拌微微弱弱，载载氧氧液液滴滴中中的的FeFe2 2O O3 3向向熔熔池池传传氧氧较较慢慢而而上上浮浮路路程程较短，使炉渣的氧化性提高；较短，使炉渣的氧化性提高；在在低低枪枪位位或或高高氧氧压压“硬硬吹吹”的的情情况况下下，则则载载氧氧液液滴滴将将载载有有较较少的氧进入炉渣

44、，而使炉渣的氧化性降低。少的氧进入炉渣，而使炉渣的氧化性降低。部分氧直接与炉渣接触，将氧直接传给炉渣：部分氧直接与炉渣接触，将氧直接传给炉渣：1/20 1/202 2+2(FeO)=(Fe+2(FeO)=(Fe2 20 03 3)由于熔池搅拌，可迅速将氧传给金属和进行杂质的氧化反应。由于熔池搅拌，可迅速将氧传给金属和进行杂质的氧化反应。5.3.2 5.3.2 供氧制度供氧制度l氧氧气气射射流流直直接接与与金金属属接接触触氧氧化化金金属属中中杂杂质质的的机机理理有有三三种种不不同同的的观观点点。第第一一种种是是“直直接接氧氧化化”或或“一一步步氧氧化化”，认为金属中的杂质被气态氧直接氧化：认为金

45、属中的杂质被气态氧直接氧化：xR+y/2O xR+y/2O2 2=R=Rx xO Oy yl第第二二种种是是“间间接接氧氧化化”或或“二二步步氧氧化化”，认认为为氧氧气气与与金金属接触首先将铁元素氧化：属接触首先将铁元素氧化：2Fc+O 2Fc+O2 2=2(FeO)=2(FeO)(EeO)=FeO (EeO)=FeO yFeO+xR=yFeO+xR=（R Rx xO Oy y）+yFe+yFel第第三三种种观观点点实实际际上上是是上上述述两两种种观观点点的的综综合合，认认为为在在吹吹炼炼时既有直接氧化，也有间接氧化。时既有直接氧化，也有间接氧化。5.3.2 5.3.2 供氧制度供氧制度4 4

46、、顶吹氧气转炉的氧枪操作、顶吹氧气转炉的氧枪操作l变动枪位是目前控制吹炼过程的重要手段。变动枪位是目前控制吹炼过程的重要手段。射流对熔池的穿透深度和冲击面积射流对熔池的穿透深度和冲击面积控制化渣速度、喷溅的大小和熔池的升温速度控制化渣速度、喷溅的大小和熔池的升温速度变动枪位变动枪位渣中氧化铁的含量和杂质的去除速度渣中氧化铁的含量和杂质的去除速度枪位根据如下的因素确定：枪位根据如下的因素确定：l吹炼的不同时期吹炼的不同时期吹炼前期吹炼前期硅迅速氧化，渣中硅迅速氧化，渣中SiO2的浓度大和熔池温度不高。的浓度大和熔池温度不高。要求快速熔化石灰，尽快形成碱度要求快速熔化石灰，尽快形成碱度 1.51.

47、7的活跃的炉渣，的活跃的炉渣，以免酸性渣严重浸蚀炉衬和尽量增加前期的去磷率。以免酸性渣严重浸蚀炉衬和尽量增加前期的去磷率。温度正温度正常时，除适当加入萤石或常时，除适当加入萤石或FeO皮等助熔剂外，一般采用较高皮等助熔剂外，一般采用较高的枪位，使渣中的的枪位，使渣中的(FeO)稳定在稳定在2530%的水平的水平。氧枪操作氧枪操作吹吹炼炼中中期期强强烈烈脱脱碳碳。吹吹入入的的氧氧全全部部消消耗耗于于碳碳的的氧氧化化，且且渣渣中中的的氧氧化化铁铁也也消消耗耗于于脱脱碳碳。渣渣中中(FeO)(FeO)降降低低将将使使渣渣的的熔熔点点升升高高。渣渣中中(FeO)(FeO)降降低低过过多多时时会会使使炉

48、炉渣渣显显著著变变粘粘，影影响响磷磷、硫硫的的继继续续去去除除，甚甚至至发发生生回回磷磷。这这种种炉炉渣渣变变粘粘的的现现象象称称为为炉炉渣渣“返返干干”。为为防防止止中中期期炉炉渣渣“返返干干”而而又又不不产产生生喷喷溅溅，枪枪位位应应控控制制在在使使渣渣中中(FeO)(FeO)含含量量保保持持在在101015%15%的的范围内。范围内。吹吹炼炼后后期期进进一一步步调调整整好好炉炉渣渣的的氧氧化化性性和和流流动动性性，继继续续去去除除磷磷和和硫硫，准准确确控控制制终终点点。在在过过程程化化渣渣不不太太好好或或中中期期炉炉渣渣“返返干干”较较严严重重时时，后后期期应应首首先先适适当当提提枪枪化

49、化渣渣，而而在在接接近近终终点点时时，再再适适当当降降枪枪，以以加加强强熔熔池池搅搅拌拌，均均匀匀熔熔池池温温度度和和成成分分，降降低低镇镇静静钢钢和和低低碳碳软软钢钢的的终终渣渣(FeO)(FeO)含含量量，提提高高金金属和合金收得率并减轻对炉衬的浸蚀。属和合金收得率并减轻对炉衬的浸蚀。氧枪操作氧枪操作l熔池深度熔池深度l熔熔池池越越深深，相相应应渣渣层层越越厚厚，吹吹炼炼过过程程中中熔熔池池面面上上涨涨越越高高，故故枪枪位位也也应应在在不不致致引引起起喷喷溅溅的的条条件件下下相相应应提提高高，以以免免化化渣渣困困难难和枪龄缩短。和枪龄缩短。l在在其其它它条条件件不不变变时时，装装入入量量增

50、增多多，枪枪位位应应相相应应增增高高；随随着着炉炉龄龄的的增增长长，熔熔池池变变浅浅，枪枪位位应应相相应应降降低低；随随着着炉炉容容量量增增大大，熔池深度增加，枪位应相应增高。熔池深度增加，枪位应相应增高。l造渣材料加入量及其质量造渣材料加入量及其质量l铁铁水水中中磷磷、硫硫含含量量高高，或或吹吹炼炼低低硫硫钢钢，或或石石灰灰质质量量低低劣劣、加加入入量量很很大大时时，由由于于渣渣量量增增大大使使熔熔池池面面显显著著上上升升，化化渣渣困困难难，枪位应相应提高。枪位应相应提高。l铁铁水水中中硫硫、磷磷含含量量很很低低，加加入入的的渣渣料料很很少少，采采用用“软软烧烧”石石灰灰或或合合成成造造渣渣