冶金概论3铁水预处理转炉炼钢54页BD.ppt

1铁水预处理工艺铁水预处理工艺p铁水预处理铁水预处理是指铁水进入炼钢炉之前对其进行是指铁水进入炼钢炉之前对其进行脱除杂质元素脱除杂质元素或从铁水中或从铁水中回收有价值元素回收有价值元素的一的一种工艺p铁水预处理可分为铁水预处理可分为普通铁水预处理普通铁水预处理和和特殊铁水特殊铁水预处理预处理，前者有，前者有脱硫、脱硅、脱磷脱硫、脱硅、脱磷或同时脱磷或同时脱磷脱硫；后者有铁水脱硫；后者有铁水提钒、提铌提钒、提铌等2006.10.13/08:41:0912炼 钢 铁水预处理4.1         铁水在进入转炉前，为除去某些有害元素的处理过程Ø 预脱硫：电石、石灰、金属镁等炉外脱硫剂Ø 预脱硅：铁水沟、盛铁水容器中喷吹氧化剂Ø 预脱磷：盛铁水容器中喷吹氧化剂       铁水预处理按需要可在铁水沟、盛铁水容器(铁水包、鱼雷罐)或转炉中时行                  简化炼钢过程，提高钢的质量简化炼钢过程，提高钢的质量简化炼钢过程，提高钢的质量简化炼钢过程，提高钢的质量易引起热脆，铁水脱硫条件比钢水脱硫优越减少转炉石灰消耗量，减少渣量和铁损；预脱磷的需要使钢产生冷脆性Hot Metal Pretreatment2006.10.13/08:41:0923p铁水预处理的化学冶金学意义铁水预处理的化学冶金学意义က 化学冶金学意义：                 创造最佳的冶金反应环境!钢铁冶金工艺优化：  高炉→分离脉石、还原铁矿石  铁水预处理→脱硅、脱磷、脱硫  转炉→脱碳、升温  钢水炉外精炼→去夹杂、合金化2006.10.13/08:41:1534p铁水预处理(脱硫)的优越性က (1) 满足用户对超低硫、磷钢的需求，发展高附加值钢种：如：船板钢、油井管钢：[S]、[P]<0.005 %管线钢、Z向钢、IF钢：[S] ≤0.002~0.004 % (2) 减轻高炉脱硫负担，放宽对硫的限制，提高产量，降低焦比；(3) 炼钢采用低硫铁水冶炼，可获得巨大的经济效益。

2006.10.13/08:41:1545铁水预脱硫方法铁水预脱硫方法p依据采用脱硫剂的种类及其搅拌方法，目前生产中依据采用脱硫剂的种类及其搅拌方法，目前生产中采用的炉外脱硫方法可分为四类：采用的炉外脱硫方法可分为四类：铁铁流流搅搅拌法、拌法、机械搅拌法、气体搅拌法和机械搅拌法、气体搅拌法和插入法插入法用得较多的用得较多的为机械搅拌法为机械搅拌法(KR法法)和气体搅拌法和气体搅拌法(顶部喷吹法顶部喷吹法) pKR法法:用用实实心旋心旋转转器器搅搅拌拌铁铁水，脱硫水，脱硫剂为剂为CaC2和和石灰粉加石灰粉加Na2CO3p顶部喷吹法顶部喷吹法:以以载载气（气（N2）将脱硫）将脱硫剂经顶剂经顶部部喷喷嘴嘴喷喷入入鱼鱼雷型混雷型混铁车铁车和和铁铁水包的水包的铁铁水中，脱硫水中，脱硫剂为剂为CaC2、、Na2CO32006.10.13/08:41:1556KR法法 1－脱硫剂；－脱硫剂；2－搅拌器；－搅拌器；3－至除尘－至除尘顶部喷吹法顶部喷吹法1－喷枪；－喷枪；2－脱硫剂；－脱硫剂；3－料仓；－料仓；4－称量料仓；－称量料仓；5－载气（－载气（N2））铁水预脱硫方法铁水预脱硫方法2006.10.13/08:41:1667铁水预脱硫工艺铁水预脱硫工艺2006.10.13/08:41:1678铁水预脱硫扒渣工艺铁水预脱硫扒渣工艺2006.10.13/08:41:16892006.10.13/08:41:179102006.10.13/08:41:1710112006.10.13/08:41:1711122006.10.13/08:41:1712132006.10.13/08:41:1713142006.10.13/08:41:171415p[Si]+2(FeO)=(SiO2)+2[Fe] —原理原理p脱硅剂主剂主要成分脱硅剂主剂主要成分是氧化剂，有氧气、是氧化剂，有氧气、铁矿石、烧结矿、轧铁矿石、烧结矿、轧钢皮等。

钢皮等p还加少量的副剂，主还加少量的副剂，主要有石灰、萤石等要有石灰、萤石等用于调节炉渣的碱度、用于调节炉渣的碱度、改善炉渣流动性等改善炉渣流动性等2006.10.13/08:41:1715162006.10.13/08:41:171617p固定剂固定剂2006.10.13/08:41:1717炼钢（炼钢（steelmaking））19主要内容主要内容3.1 炼钢的基本任务炼钢的基本任务3.2 炼钢炉渣炼钢炉渣(slag)3.3 炼钢过程的基本原理炼钢过程的基本原理3.4 炼钢用原材料炼钢用原材料(raw materials)3.5 转炉炼钢转炉炼钢2006.10.13/08:41:1719203.1  炼钢的基本任务炼钢的基本任务p四脱：四脱：C、、S、、P、、O；；p二去：气体、夹杂；二去：气体、夹杂；p二调整：温度、成分二调整：温度、成分2006.10.13/08:41:1720213.2 炼钢炉渣炼钢炉渣3.2.1 炼钢炉渣的作用炼钢炉渣的作用3.2.2 炼钢炉渣的来源及其组成炼钢炉渣的来源及其组成3.2.3 炼钢炉渣的主要性质炼钢炉渣的主要性质2006.10.13/08:41:1721223.2.1 炼钢炉渣的作用炼钢炉渣的作用p作用作用：：Ø通过对炉渣成分、性能及数量的调整，可通过对炉渣成分、性能及数量的调整，可以控制金属中各元素的氧化和还原过程；以控制金属中各元素的氧化和还原过程；Ø向钢中输送氧以氧化各种杂质；向钢中输送氧以氧化各种杂质；Ø吸收钢液中的非金属夹杂物，并防止钢液吸收钢液中的非金属夹杂物，并防止钢液吸气（吸气（H、、N）。

p副作用：侵蚀炉衬；降低金属收得率副作用：侵蚀炉衬；降低金属收得率2006.10.13/08:41:1722233.2.2 炼钢炉渣的来源及其组成炼钢炉渣的来源及其组成p炼钢炉渣的来源：炼钢炉渣的来源：Ø加入的各种造渣材料及被侵蚀炉衬；加入的各种造渣材料及被侵蚀炉衬；Ø炼钢中化学反应的产物：氧化物和硫化物；炼钢中化学反应的产物：氧化物和硫化物；Ø废钢带入得泥沙和铁锈；氧化物或冷却剂带废钢带入得泥沙和铁锈；氧化物或冷却剂带入的脉石入的脉石p炉渣的组成以各种炉渣的组成以各种金属氧化物金属氧化物为主，并含有为主，并含有少量少量硫化物硫化物和和氟化物氟化物p炼钢炉渣的基本体系是炼钢炉渣的基本体系是CaO-SiO2-FeO2006.10.13/08:41:1723243.2.3 炼钢炉渣的主要性质炼钢炉渣的主要性质p碱度碱度(basicity)：：    R＝＝1.3～～1.5，低碱度渣；，低碱度渣；    R＝＝1.8～～2.0，中碱度渣；，中碱度渣；    R≥2.5，，        高碱度渣；高碱度渣；p氧化性氧化性——炉渣向金属熔池传氧的能力炉渣向金属熔池传氧的能力，一般以，一般以渣中氧化铁（渣中氧化铁（ ％％∑ FeO）含量来表示。

含量来表示p炉渣的氧化能力是个综合的概念，其传氧能力还炉渣的氧化能力是个综合的概念，其传氧能力还受受炉渣粘度炉渣粘度、、熔池搅拌强度熔池搅拌强度、、供氧速度供氧速度等因素的等因素的影响2006.10.13/08:41:1724253.3 炼钢过程的基本原理炼钢过程的基本原理3.3.1 炼钢熔池中氧的来源及铁液中元素的氧化方式炼钢熔池中氧的来源及铁液中元素的氧化方式3.3.2 炼钢熔池中元素的氧化次序炼钢熔池中元素的氧化次序3.3.3 脱碳反应脱碳反应(decabonization)3.3.4 硅的氧化硅的氧化3.3.5 锰的氧化与还原锰的氧化与还原3.3.6 脱磷反应脱磷反应(dephosphorization)3.3.7 脱硫反应脱硫反应(desulphurization)3.3.8 钢的脱氧钢的脱氧(de-oxidation)3.3.9 脱气脱气(degassing)3.3.10 去除钢中夹杂物去除钢中夹杂物2006.10.13/08:41:1825263.3.1 炼钢熔池中氧的来源及铁液中元素的氧化方式炼钢熔池中氧的来源及铁液中元素的氧化方式p氧的来源：氧的来源：Ø直接向熔池中吹入工业纯氧（直接向熔池中吹入工业纯氧（>98％）；％）；Ø向熔池中加入富铁矿；向熔池中加入富铁矿；Ø炉气中的氧传入熔池。

炉气中的氧传入熔池p铁液中元素的氧化方式有两种：铁液中元素的氧化方式有两种：直接氧化直接氧化(direct oxidation)和和间接氧化间接氧化(indirect oxidation)2006.10.13/08:41:182627直接氧化方式直接氧化方式p直接氧化是指氧气直接与铁液中的元素产生氧化反直接氧化是指氧气直接与铁液中的元素产生氧化反应应p当向铁液中吹入氧气时，如果在铁液与气相界面有当向铁液中吹入氧气时，如果在铁液与气相界面有被溶解的元素如被溶解的元素如[Si]﹑[Mn]﹑[C],虽有大量的铁虽有大量的铁原子存在，但根据元素的氧化次序原子存在，但根据元素的氧化次序[Si]﹑[Mn]﹑[C]将优先于铁而被氧化将优先于铁而被氧化p反应可写为：反应可写为：[C]+1／／2｛｛O｝｝=｛｛CO｝　｝　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　                  [Si]+｛｛O2}=（（SiO2））                      [Mn]+1／／2｛｛O2｝＝（｝＝（MnO）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 在氧气转炉炼钢时氧气流股冲击铁液形成一个冲在氧气转炉炼钢时氧气流股冲击铁液形成一个冲击坑，氧气与铁液直接接触，易产生元素的直接击坑，氧气与铁液直接接触，易产生元素的直接氧化。

氧化2006.10.13/08:41:182728p吹入的氧气由于动力学的原因首先与铁液中的吹入的氧气由于动力学的原因首先与铁液中的Fe原子反应形成原子反应形成FeO进入炉渣同时使铁液中溶解氧进入炉渣同时使铁液中溶解氧[O]炉渣中的（炉渣中的（FeO）和溶解在铁液中的）和溶解在铁液中的[O]再与再与元素发生元素发生间接氧化间接氧化p其反应为：｛其反应为：｛O2｝｝+Fe=(FeO)                   (FeO)=Fe+［［O］］   如：如：         2［［O］］+[Si]=(SiO2) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　或或   2(FeO)+［［Si］］=2Fe+(SiO2)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　在渣在渣-金界面上往往产生元素的间接氧化反应。

金界面上往往产生元素的间接氧化反应间接氧化方式间接氧化方式2006.10.13/08:41:1828293.3.2 炼钢熔池中元素的氧化次序炼钢熔池中元素的氧化次序p溶解在铁液中的元素的氧化次序可以通过与溶解在铁液中的元素的氧化次序可以通过与1molO2的氧化反应的的氧化反应的标准吉布斯自由能变化标准吉布斯自由能变化来判断p在标准状态下，反应的在标准状态下，反应的ΔGo负值越多，该元素负值越多，该元素被氧化的趋势就越大，则该元素就优先被大量被氧化的趋势就越大，则该元素就优先被大量氧化p铁液中常规元素与氧反应的标准吉布斯自由能铁液中常规元素与氧反应的标准吉布斯自由能变化与温度的关系绘制成图变化与温度的关系绘制成图 2006.10.13/08:41:182930    1. Cu﹑Ni﹑Mo﹑W等元素氧化等元素氧化的的ΔGo线都都在Fe氧化氧化ΔGo线之上从热力学角度来说，在炼钢吹氧过从热力学角度来说，在炼钢吹氧过程中这些元素将受到程中这些元素将受到Fe的保护而不的保护而不氧化    2. Cr﹑Mn﹑V﹑Nb等元素的氧等元素的氧化程度随冶炼温度而定化程度随冶炼温度而定    3. Al﹑Ti﹑Si﹑B等元素氧化的等元素氧化的ΔGo线在图中位于较低的位置，它线在图中位于较低的位置，它们最易氧化。

在实际生产中，这些们最易氧化在实际生产中，这些元素作为强脱氧剂使用元素作为强脱氧剂使用　　注意：虽然在炼钢温度下，　　注意：虽然在炼钢温度下，Fe氧化的氧化的ΔGo线高于其它元素氧化的线高于其它元素氧化的ΔGo线，但由于铁液中大多数为线，但由于铁液中大多数为Fe原子，氧与原子，氧与Fe原子接触机会多，故原子接触机会多，故在实际上在实际上Fe还是会氧化还是会氧化2006.10.13/08:41:1830313.3.3 脱碳反应脱碳反应p炼钢的一个重要任务是炼钢的一个重要任务是利用氧化方法将铁液中过多利用氧化方法将铁液中过多的碳去除，称为脱碳的碳去除，称为脱碳脱碳反应是贯穿于冶炼过程脱碳反应是贯穿于冶炼过程p在高温下在高温下[C]主要氧化成为主要氧化成为COp[C]与氧的反应有：与氧的反应有：Ø在渣在渣-金界面上：金界面上：       ［［C］］+（（FeO））=｛｛CO｝｝+Fe       ［［C］］+［［O］］=｛｛CO｝｝Ø在气在气-金界面上：金界面上：       ［［C］］+1／／2｛｛O2｝｝=｛｛CO｝｝2006.10.13/08:41:183132脱碳反应的作用脱碳反应的作用p脱碳反应除了脱碳反应除了调整钢液碳含量调整钢液碳含量的作用外，的作用外，其反应产物其反应产物CO气体的上浮排除气体的上浮排除使得脱碳使得脱碳反应给炼钢带来独特的作用。

反应给炼钢带来独特的作用Ø促进熔池成分促进熔池成分﹑温度均匀；温度均匀；  Ø提高化学反应速度；提高化学反应速度；Ø降低钢液中的气体含量和夹杂物数量：降低钢液中的气体含量和夹杂物数量：Ø造成喷溅和溢出：造成喷溅和溢出：2006.10.13/08:41:1832333.3.4 硅的氧化硅的氧化p硅的直接氧化和间接氧化反应式硅的直接氧化和间接氧化反应式Ø在气在气-金界面上金界面上　　［　　［Si］］+O2=（（SiO2））Ø在渣在渣-金界面上金界面上 　　［　　［Si］］+2［［O］］=（（SiO2））　　［　　［Si］］+2（（FeO））=（（SiO2））+2Fe　　2006.10.13/08:41:1833343.3.5 锰的氧化与还原锰的氧化与还原p铁液中的锰反应铁液中的锰反应,形成在高温下是稳定的形成在高温下是稳定的MnOp[Mn]的氧化反应式为：的氧化反应式为：    在气在气-金界面上金界面上　　［　　［Mn］］+1/2O2=（（MnO）　　　　）　　　　    在渣在渣-金界面上金界面上　　［　　［Mn］］+［［O］］=（（MnO）　　　　　）　　　　　　　［　　［Mn］］+（（FeO））=（（MnO））+Fe　　2006.10.13/08:41:1934353.3.6 脱磷反应脱磷反应p氧化脱磷：氧化脱磷：Ø在炼钢温度下，在炼钢温度下，气化脱磷反应是不能进行气化脱磷反应是不能进行的的。

由于由于Fe优先于优先于[P]氧化，通过氧化，通过直接氧直接氧化反应的气化脱磷也是难以进行的化反应的气化脱磷也是难以进行的Ø通过加入石灰通过加入石灰造碱性渣可以将铁液中的磷造碱性渣可以将铁液中的磷脱出到炉渣中脱出到炉渣中这是由于这是由于P2O5时是酸性时是酸性氧化物，遇到碱性氧化物如氧化物，遇到碱性氧化物如CaO能生成能生成稳定的化合物而进入炉渣稳定的化合物而进入炉渣2006.10.13/08:41:193536p用碱性炉渣进行脱磷的反应为：用碱性炉渣进行脱磷的反应为：Ø在渣在渣-金界面金界面    3(CaO)+2[P]+5[O]=(3CaO·P2O5)　　　　   3(CaO)+2[P]+5(FeO)=(3CaO·P2O5)+5Fe   Ø在渣在渣-金金-气界面气界面    3(CaO)+2[P]+5/2O2=(3CaO·P2O5)　　　　脱磷反应式脱磷反应式2006.10.13/08:41:193637p炉渣脱硫的基本反应式炉渣脱硫的基本反应式p            [FeS]= (FeS)p+)    (CaO)+(FeS)=(CaS)+(FeO) p(CaO)+[FeS]=(CaS)+(FeO)      (吸热吸热)p    p    从反应式中可以看出，脱硫的基本条件是：从反应式中可以看出，脱硫的基本条件是：高碱度、高温、低氧化性。

高碱度、高温、低氧化性2006.10.13/08:41:193738p影响脱硫反应的基本条件分析影响脱硫反应的基本条件分析p    (1)炉渣碱度研究结果表明：炉渣碱度在炉渣碱度研究结果表明：炉渣碱度在3．．0～～3．．5之间之间最好，过高会使黏度增加，不利硫在钢最好，过高会使黏度增加，不利硫在钢—渣之间的扩散，过低渣之间的扩散，过低则不符合脱硫要求则不符合脱硫要求p    (2)氧化性炉渣氧化性对脱硫的影响较为复杂，从脱硫反应氧化性炉渣氧化性对脱硫的影响较为复杂，从脱硫反应式中可以看出，渣中的还原性越强，即式中可以看出，渣中的还原性越强，即∑(FeO)越低越有利于越低越有利于脱硫反应但实际生产中氧气转炉的氧化渣中也能去除一部分脱硫反应但实际生产中氧气转炉的氧化渣中也能去除一部分硫，其主要原因是：硫，其主要原因是：∑(FeO)的存在改善了渣的流动性，能促的存在改善了渣的流动性，能促进石灰的熔化，有利于高碱度渣的形成，从而部分改善了脱硫进石灰的熔化，有利于高碱度渣的形成，从而部分改善了脱硫条件p    尽管氧化渣中也能脱硫，但在其他条件如搅拌、温度、碱度尽管氧化渣中也能脱硫，但在其他条件如搅拌、温度、碱度等完全相同的条件下，氧化渣的去硫效果还是远远低于还原渣等完全相同的条件下，氧化渣的去硫效果还是远远低于还原渣的。

的p    (3)温度温度   高温有利于吸热反应的进行，即有利于去硫反应高温有利于吸热反应的进行，即有利于去硫反应的顺利进行的顺利进行p(4)钢钢—渣搅拌情况渣搅拌情况  去硫是钢去硫是钢—渣界面反应，加强钢渣界面反应，加强钢—渣搅拌渣搅拌扩大反应界面积有利于去硫例如电炉扩大反应界面积有利于去硫例如电炉(还原期还原期)出钢时，采用出钢时，采用钢钢—渣混出的方法，使钢液和炉渣强烈混合，钢渣混出的方法，使钢液和炉渣强烈混合，钢—渣界面大大渣界面大大增加，充分发挥了电炉还原渣的脱硫能力，使脱硫反应能够迅增加，充分发挥了电炉还原渣的脱硫能力，使脱硫反应能够迅速进行p    (5)渣量渣量  增加渣量可以减少增加渣量可以减少(CaS)的相对浓度，可促进去硫的相对浓度，可促进去硫反应2006.10.13/08:41:193839炉渣脱硫原理炉渣脱硫原理2006.10.13/08:41:193940气化脱硫气化脱硫p气化脱硫主要通过炉渣中硫的气化来实现气化脱硫主要通过炉渣中硫的气化来实现，即：，即：　　(S2-)+3/2{O2}={SO2}+(O2-)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　或写为：或写为：　　6(Fe3+)+(S2-)+2(O2-)=6(Fe2+)+{SO2}　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　6(Fe2+)+3/2O2=6(Fe3+)+3(O2-)　　Ø两个反应式表明，渣中的铁离子充当气化脱硫所需两个反应式表明，渣中的铁离子充当气化脱硫所需氧的媒介。

氧的媒介Ø需要明确的是，气化脱硫是以炉渣脱硫为基础的，需要明确的是，气化脱硫是以炉渣脱硫为基础的，首先硫从金属液被脱除到炉渣中，然后炉渣中的硫首先硫从金属液被脱除到炉渣中，然后炉渣中的硫再被气化脱除进入炉气中在转炉炼钢中，有约三再被气化脱除进入炉气中在转炉炼钢中，有约三分之一的硫是以气化脱硫的方式去除的分之一的硫是以气化脱硫的方式去除的 2006.10.13/08:41:1940413.3.8 钢的脱氧钢的脱氧p脱氧是向炼钢熔池或钢水中加入脱氧剂，脱氧脱氧是向炼钢熔池或钢水中加入脱氧剂，脱氧元素与氧反应，生成的脱氧产物或进入渣中元素与氧反应，生成的脱氧产物或进入渣中或成为气相排出或成为气相排出p脱氧剂应具有脱氧元素与氧的亲和力大、脱氧脱氧剂应具有脱氧元素与氧的亲和力大、脱氧产物易排除、成本低和来源广等的特点产物易排除、成本低和来源广等的特点p根据脱氧反应发生的地点不同，脱氧方法分为根据脱氧反应发生的地点不同，脱氧方法分为沉淀脱氧沉淀脱氧﹑扩散脱氧扩散脱氧和和真空脱氧真空脱氧钢种钢种轿车面板轿车面板不锈钢板不锈钢板轴承钢轴承钢管线钢管线钢轮胎钢丝轮胎钢丝[O]/％％0.0030.0040.00050.0020.0032006.10.13/08:41:194142p钢中氧的危害性主要表现在以下三个方面。

钢中氧的危害性主要表现在以下三个方面 p1．．  产生夹杂钢液凝固时，其中多余的氧与产生夹杂钢液凝固时，其中多余的氧与钢中其他元素结合生成非金属夹杂物，进而破钢中其他元素结合生成非金属夹杂物，进而破坏了钢基体的连续性，降低钢的强度极限、冲坏了钢基体的连续性，降低钢的强度极限、冲击韧性、伸长率等各种力学性能和导磁性能、击韧性、伸长率等各种力学性能和导磁性能、焊接性能等焊接性能等 p2．．  形成气泡钢液中的氧含量过高，在浇铸形成气泡钢液中的氧含量过高，在浇铸过程中会再次与钢中碳反应，产生过程中会再次与钢中碳反应，产生CO气体，从气体，从而会使钢锭（坯）产生气孔、疏松，甚至上涨而会使钢锭（坯）产生气孔、疏松，甚至上涨等缺陷，严重时会导致钢锭（坯）报废等缺陷，严重时会导致钢锭（坯）报废 p3．． 晶界上的晶界上的FeO和和FeS还会形成低熔点还会形成低熔点(910℃℃)物质，使钢在热加工时发生热脆物质，使钢在热加工时发生热脆 2006.10.13/08:41:194243沉淀脱氧沉淀脱氧p又叫又叫直接脱氧直接脱氧把块状脱氧剂加入到钢液把块状脱氧剂加入到钢液中，脱氧元素在钢液内部与钢中氧直接反中，脱氧元素在钢液内部与钢中氧直接反应，生成的脱氧产物上浮进入渣中的脱氧应，生成的脱氧产物上浮进入渣中的脱氧方法称为沉淀脱氧方法称为沉淀脱氧。

p出钢时向钢包中加入硅铁出钢时向钢包中加入硅铁﹑锰铁锰铁﹑铝铁或铝铁或铝块脱氧就是沉淀脱氧铝块脱氧就是沉淀脱氧2006.10.13/08:41:194344扩散脱氧扩散脱氧p又叫间接脱氧又叫间接脱氧它是将粉状的脱氧剂如它是将粉状的脱氧剂如C粉粉﹑Fe-Si粉粉﹑CaSi粉粉﹑Al粉加到炉渣中，降低粉加到炉渣中，降低炉渣中的氧含量，使钢液中的氧向炉渣中扩散，炉渣中的氧含量，使钢液中的氧向炉渣中扩散，从而达到降低钢液中氧含量的一种脱氧方法从而达到降低钢液中氧含量的一种脱氧方法p在电炉炼钢的还原期和炉外精炼过程向渣中加在电炉炼钢的还原期和炉外精炼过程向渣中加入粉状脱氧剂进行脱氧操作就是扩散脱氧入粉状脱氧剂进行脱氧操作就是扩散脱氧2006.10.13/08:41:194445p是利用降低系统的压力来降低钢液中氧含是利用降低系统的压力来降低钢液中氧含量的脱氧方法量的脱氧方法它只适用于脱氧产物为气它只适用于脱氧产物为气体的脱氧反应如体的脱氧反应如[C]-[O]反应p这种脱氧方法常用于炉外精炼中，如这种脱氧方法常用于炉外精炼中，如RH真真空处理空处理﹑VAD﹑VD等精炼方法都可实现钢液等精炼方法都可实现钢液的真空脱氧。

的真空脱氧真空脱氧真空脱氧2006.10.13/08:41:1945463.3.9 脱气脱气p钢中气体（钢中气体（H、、N）的来源：）的来源：Ø金属料如废钢和铁合金中含有的一定量的氢和氮金属料如废钢和铁合金中含有的一定量的氢和氮Ø潮湿的造渣剂，加入炉内后分解，也使钢中气体增加潮湿的造渣剂，加入炉内后分解，也使钢中气体增加Ø耐火材料用粘结剂含有耐火材料用粘结剂含有8%～～9%的氢Ø暴露在空气中的钢液，会从空气中吸收氢和氮暴露在空气中的钢液，会从空气中吸收氢和氮Ø如果炼钢采用的氧气不纯，也能造成钢的增氮如果炼钢采用的氧气不纯，也能造成钢的增氮p气体的溶解反应为：气体的溶解反应为：　　½{H2}=[H]        ½{N2}=[N]     2006.10.13/08:41:194647p氢对钢性能的影响氢对钢性能的影响p    氢在钢中基本上有害无利氢在钢中的不良影响主要有以下几氢在钢中基本上有害无利氢在钢中的不良影响主要有以下几方面：方面：p    1)使钢产生使钢产生“氢脆氢脆”氢能使钢的塑性和韧性明显降低，即产氢能使钢的塑性和韧性明显降低，即产生生“氢脆氢脆”现象对于高强度钢来讲，现象。

对于高强度钢来讲，“氢脆氢脆”的影响更严重的影响更严重p    钢中的钢中的“氢脆氢脆”属于滞后破坏表现在应力作用下，经过一段属于滞后破坏表现在应力作用下，经过一段时间钢突然发生脆断时间钢突然发生脆断p    2)使钢产生使钢产生“白点白点”所谓“白点白点”是指在钢材断面上呈银白是指在钢材断面上呈银白色的斑点其实质是一个有锯齿形边缘的微小气泡，又叫发裂色的斑点其实质是一个有锯齿形边缘的微小气泡，又叫发裂它的产生与氢脆不同，它是钢从高温冷却到室温时产生的它的产生与氢脆不同，它是钢从高温冷却到室温时产生的白白点点”也使钢的塑性和韧性明显降低也使钢的塑性和韧性明显降低p    3)产生石板断口其主要原因是：氢含量高的地方会出气泡，产生石板断口其主要原因是：氢含量高的地方会出气泡，在气泡的周围易出现在气泡的周围易出现C、、P、、S和夹杂物的偏析，这些缺陷在钢材和夹杂物的偏析，这些缺陷在钢材热加工时被拉长，但不能焊合，于是形成石板断口热加工时被拉长，但不能焊合，于是形成石板断口p    4)产生氢腐蚀在高温高压作用下，钢中的氢即高压氢会使钢产生氢腐蚀在高温高压作用下，钢中的氢即高压氢会使钢产生网络状裂纹，严重时还可以鼓泡，这种现象称氢腐蚀。

产生网络状裂纹，严重时还可以鼓泡，这种现象称氢腐蚀2006.10.13/08:41:194748p氮对钢的性能有利有弊氮对钢的不良影响是：氮对钢的性能有利有弊氮对钢的不良影响是：p   1)氮会使钢产生氮会使钢产生“蓝脆蓝脆”淬火钢在淬火钢在250～～400℃℃回火后，塑韧性不仅不增大，反而下降，这个温度范围回火后，塑韧性不仅不增大，反而下降，这个温度范围的钢呈蓝色，故叫的钢呈蓝色，故叫“蓝脆蓝脆”p    2)氮和氢综合作用使钢产生缺陷氮和氢的综合作氮和氢综合作用使钢产生缺陷氮和氢的综合作用会使镇静钢锭产生结疤和皮下气泡，使轧钢生产中出用会使镇静钢锭产生结疤和皮下气泡，使轧钢生产中出现裂纹和发纹，影响钢的质量现裂纹和发纹，影响钢的质量p    氮对钢有益的一面是：氮对钢有益的一面是：p    1)钢中的氮能和钢中的氮能和Al、、Ti等形成等形成AlN、、TiN等高熔点等高熔点的细小颗粒均匀弥散分布的的细小颗粒均匀弥散分布的AlN、、TiN等能细化晶粒，等能细化晶粒，从而提高钢的强度和塑性，对改善焊接性能也有良好作从而提高钢的强度和塑性，对改善焊接性能也有良好作用p    2)能提高钢的强度和耐磨性。

实际生产中常用渗氮能提高钢的强度和耐磨性实际生产中常用渗氮的方法来改善钢表面的耐磨性，同时也能使钢表面的抗的方法来改善钢表面的耐磨性，同时也能使钢表面的抗蚀性和疲劳强度有所改善蚀性和疲劳强度有所改善2006.10.13/08:41:194849降低钢中气体的措施降低钢中气体的措施p提高炼钢原材料质量如使用含气体量低的废钢提高炼钢原材料质量如使用含气体量低的废钢和铁合金；对含水分的原材料进行烘烤干燥，采和铁合金；对含水分的原材料进行烘烤干燥，采用高纯度的氧气等用高纯度的氧气等 p尽量降低出钢温度，减小气体在钢中的溶解度尽量降低出钢温度，减小气体在钢中的溶解度 p在冶炼过程，应充分利用脱碳反应产生的溶池沸在冶炼过程，应充分利用脱碳反应产生的溶池沸腾来降低钢水中的气体含量腾来降低钢水中的气体含量 p用炉外精炼技术，降低钢水中的气体含量如采用炉外精炼技术，降低钢水中的气体含量如采用钢包吹氩搅拌，真空精炼脱气，微气泡脱气等用钢包吹氩搅拌，真空精炼脱气，微气泡脱气等方法对钢水进行脱气处理方法对钢水进行脱气处理 p采用保护浇注技术，防止钢水从大气中吸收气体采用保护浇注技术，防止钢水从大气中吸收气体。

2006.10.13/08:41:2049503.3.10 去除钢中夹杂物去除钢中夹杂物p钢中夹杂物的来源钢中夹杂物的来源Ø钢中存在着硫钢中存在着硫﹑磷磷﹑氧氧﹑氮等杂质元素，这些氮等杂质元素，这些元素与钢中的合金元素如硅元素与钢中的合金元素如硅﹑锰锰﹑铝铝﹑钛钛﹑钒钒等形成非金属化合物，如氧化物等形成非金属化合物，如氧化物﹑硫化物硫化物﹑氮氮化物等钢中的这些非金属化合物，统称为化物等钢中的这些非金属化合物，统称为非非金属夹杂物，也称为内生夹杂金属夹杂物，也称为内生夹杂Ø在炼钢过程中，钢水与炉渣和炉衬接触，炉渣在炼钢过程中，钢水与炉渣和炉衬接触，炉渣炉衬中的化合物被卷入到钢水中，也会造成非炉衬中的化合物被卷入到钢水中，也会造成非金属夹杂物，也称为金属夹杂物，也称为外来夹杂外来夹杂2006.10.13/08:41:205051钢中夹杂物的分类钢中夹杂物的分类p按夹杂物的化学成分分：氧化物夹杂；硫化物按夹杂物的化学成分分：氧化物夹杂；硫化物夹杂；氮化物夹杂夹杂；氮化物夹杂p按加工变形后夹杂物的形态分：塑性夹杂；脆按加工变形后夹杂物的形态分：塑性夹杂；脆性夹杂；半塑性夹杂性夹杂；半塑性夹杂。

p按夹杂物的来源分：内生夹杂和外来夹杂按夹杂物的来源分：内生夹杂和外来夹杂2006.10.13/08:41:205152降低钢中夹杂物的措施降低钢中夹杂物的措施p在冶炼中采取各种手段降低钢中杂质元素在冶炼中采取各种手段降低钢中杂质元素[O]﹑[S]﹑[N]﹑[P]等的含量，提高钢的洁净度，从根等的含量，提高钢的洁净度，从根本上减少内生夹杂物本上减少内生夹杂物p提高耐火材料质量，提高其抗冲击和耐侵蚀的能力，减提高耐火材料质量，提高其抗冲击和耐侵蚀的能力，减少外来夹杂物数量少外来夹杂物数量 p采用合理的脱氧制度，使脱氧产物易于聚集上浮，从钢采用合理的脱氧制度，使脱氧产物易于聚集上浮，从钢液中排除液中排除 p应用钢包冶金如真空脱氧应用钢包冶金如真空脱氧﹑吹吹Ar搅拌搅拌﹑喷粉处理等和中喷粉处理等和中间包冶金如采用堰、坝间包冶金如采用堰、坝﹑导流板导流板﹑过滤器过滤器﹑湍流控制器湍流控制器等控流装置，去除钢水中的夹杂物等控流装置，去除钢水中的夹杂物 p采取保护浇注技术，防止钢水从周围大气环境中吸收氧采取保护浇注技术，防止钢水从周围大气环境中吸收氧﹑氢氢﹑氮  2006.10.13/08:41:2052533.4 炼钢用原材料炼钢用原材料3.4.1 金属料金属料p铁水；铁水；p废钢；废钢；p铁合金；铁合金；3.4.2 辅助材料辅助材料p造渣材料；造渣材料；p氧化剂；氧化剂；p冷却剂；冷却剂；p还原剂和增碳剂。

还原剂和增碳剂2006.10.13/08:41:2053543.4.1.1 铁水（或生铁块）铁水（或生铁块）p铁水是氧气转炉炼钢的基本原料，一般占金属铁水是氧气转炉炼钢的基本原料，一般占金属料的料的70～～100%p铁水成分铁水成分和和铁水温度铁水温度是否适当和稳定，对简化是否适当和稳定，对简化和稳定转炉操作并获和稳定转炉操作并获    得良好的技术经济指得良好的技术经济指    标非常重要标非常重要2006.10.13/08:41:205455铁水成分铁水成分pSi：发热元素，转炉热量来源根据：发热元素，转炉热量来源根据[P]，，[Si]一般在一般在0.4～～0.8％范围内％范围内pMn：有利元素有利元素[Mn]一般在一般在0.2～～0.4％左右％左右pP：有害元素，强发热元素有害元素，强发热元素P是高炉不能去除是高炉不能去除的元素，故只能要求的元素，故只能要求[P]稳定，采用铁水预处理稳定，采用铁水预处理脱磷或相应的炼钢方法来去除脱磷或相应的炼钢方法来去除pS：有害元素有害元素[S]<0.04％采用铁水预处理脱％采用铁水预处理脱硫，硫， [S]<0.015％2006.10.13/08:41:205556铁水温度铁水温度p铁水温度应铁水温度应>1200～～1300℃℃，且保持稳定，，且保持稳定，以利于炉子热行，迅以利于炉子热行，迅    速成渣。

速成渣p有铁水预处理工艺，有铁水预处理工艺，    铁水温度应适当提高铁水温度应适当提高2006.10.13/08:41:2056573.4.1.2 废钢废钢p废钢是废钢是电炉炼钢电炉炼钢的基本原料，用量占钢铁料的的基本原料，用量占钢铁料的70％～％～90％对转炉来说，％对转炉来说，既是金属料也是既是金属料也是冷却剂冷却剂p合金钢废钢应按所含合金分组堆放合金钢废钢应按所含合金分组堆放p应严防混入有害杂质和危险品，并减少带入的应严防混入有害杂质和危险品，并减少带入的泥沙、耐火材料和炉渣等泥沙、耐火材料和炉渣等p对外形尺寸和单重过大的对外形尺寸和单重过大的    废钢，应预先进行解体和废钢，应预先进行解体和    切割；对轻薄料要打包或切割；对轻薄料要打包或    压块，以缩短装料时间压块，以缩短装料时间2006.10.13/08:41:2057583.4.1.3 铁合金铁合金p炼钢中广泛使用的各种脱氧和合金化元素与铁炼钢中广泛使用的各种脱氧和合金化元素与铁的合金的合金如Fe-Mn、、Fe-Si、、Fe-Cr；以及复；以及复合脱氧剂，如硅锰合金、硅钙合金、硅锰铝合合脱氧剂，如硅锰合金、硅钙合金、硅锰铝合金；还有铝、锰、镍等金属。

金；还有铝、锰、镍等金属p铁合金应合理选用以降低成本，使用前应烘烤铁合金应合理选用以降低成本，使用前应烘烤以减少气体带入另外要纯净，不得混有其它以减少气体带入另外要纯净，不得混有其它夹杂物，块度要适当夹杂物，块度要适当2006.10.13/08:41:2058593.4.2辅助材料辅助材料3.4.2.1 造渣材料造渣材料p石灰石灰（（CaO）碱性炼钢方法的基本造渣材料，）碱性炼钢方法的基本造渣材料，有强的脱磷、脱硫能力，对炉衬危害小石灰要有强的脱磷、脱硫能力，对炉衬危害小石灰要求含有效求含有效CaO大于大于80～～85％，含％，含S和和SiO2低，低，块度小而均匀，且无细粉；生烧过烧率要小；不块度小而均匀，且无细粉；生烧过烧率要小；不能潮解，应保持干燥、新鲜能潮解，应保持干燥、新鲜p萤石萤石（（CaF2）熔点低（）熔点低（1418 ℃℃ ），能使），能使CaO熔点显著降低，加速化渣，改善渣的流动性萤熔点显著降低，加速化渣，改善渣的流动性萤石要求：石要求：CaF2>85%p白云石白云石（（MgO）增加渣中）增加渣中Mg含量，以减少炉衬含量，以减少炉衬中中MgO向炉渣中转移，且能促进前期化渣。

向炉渣中转移，且能促进前期化渣2006.10.13/08:41:2059603.4.2.2 氧化剂氧化剂p氧气氧气炼钢中氧的重要来源一般要求氧气纯炼钢中氧的重要来源一般要求氧气纯度应大于度应大于98％，冶炼低氮钢种时，应大于％，冶炼低氮钢种时，应大于99.5％还应脱除水分还应脱除水分p铁矿石、氧化铁皮铁矿石、氧化铁皮Ø铁矿石要求含铁高，铁矿石要求含铁高，SiO2、、P和水分少，使用和水分少，使用前要加热前要加热Ø氧化铁皮要求杂质少，不含油污和水分，使用氧化铁皮要求杂质少，不含油污和水分，使用前必须烘烤前必须烘烤2006.10.13/08:41:2060613.4.2.3 冷却剂冷却剂p废钢废钢冷却效果稳定、喷溅少，价格低冷却效果稳定、喷溅少，价格低p富铁矿、团矿、烧结矿和氧化铁皮富铁矿、团矿、烧结矿和氧化铁皮利用它们利用它们所含所含FexOy氧化金属中的杂质时，需要吸收大氧化金属中的杂质时，需要吸收大量的热而起到冷却的作用量的热而起到冷却的作用p石灰石石灰石缺少以上冷却剂时，可以使用，缺少以上冷却剂时，可以使用，CaCO3分解时吸收大量热量分解时吸收大量热量2006.10.13/08:41:2061623.4.2.4 还原剂和增碳剂还原剂和增碳剂p电炉炼钢使用的还原剂和增碳剂有石墨电极、电炉炼钢使用的还原剂和增碳剂有石墨电极、木炭、焦炭、电石、硅铁、硅钙、铝等。

木炭、焦炭、电石、硅铁、硅钙、铝等p氧气转炉冶炼中、高碳钢时，一般用含灰分很氧气转炉冶炼中、高碳钢时，一般用含灰分很少的石油焦作增碳剂少的石油焦作增碳剂2006.10.13/08:41:2062633.6 转炉炼钢转炉炼钢p3.6.1 氧气转炉炼钢的发展氧气转炉炼钢的发展p3.6.2 顶底复吹转炉炼钢的设备顶底复吹转炉炼钢的设备p3.6.3 复吹转炉吹炼工艺复吹转炉吹炼工艺2006.10.13/08:41:2063643.6.1 氧气转炉炼钢的发展氧气转炉炼钢的发展p现代转炉炼钢的发展大致分四个时期：现代转炉炼钢的发展大致分四个时期：Ø1）顶吹转炉炼钢技术的创立）顶吹转炉炼钢技术的创立(1948~1956)         标志性技术：拉瓦尔型超音速顶吹喷枪标志性技术：拉瓦尔型超音速顶吹喷枪Ø2）顶吹转炉炼钢技术的成熟与完善）顶吹转炉炼钢技术的成熟与完善(1956~1967)         标志性技术：标志性技术：转炉大型化；副枪动态控制技术转炉大型化；副枪动态控制技术Ø3）氧气炼钢技术的繁荣与发展）氧气炼钢技术的繁荣与发展(1967~1993)         标志性技术：标志性技术：氧气底吹转炉炼钢技术；氧气底吹转炉炼钢技术；                           转炉复合吹炼工艺技术转炉复合吹炼工艺技术Ø4）现代转炉炼钢技术）现代转炉炼钢技术(1993~)        标志性技术：标志性技术： 溅渣护炉工艺；溅渣护炉工艺；                           干法除尘与煤气回收技术干法除尘与煤气回收技术                           2006.10.13/08:41:206465顶底复吹转炉顶底复吹转炉¨ 转炉复合吹炼工艺最初是沿转炉复合吹炼工艺最初是沿袭顶吹和底吹两种吹炼工艺逐袭顶吹和底吹两种吹炼工艺逐步发展完善：即在步发展完善：即在顶吹转炉底顶吹转炉底部喷吹惰性气体和在底吹转炉部喷吹惰性气体和在底吹转炉上部安装顶吹氧枪上部安装顶吹氧枪。

¨ 实践证明，复吹转炉基本保实践证明，复吹转炉基本保留了顶吹转炉和底吹转炉的优留了顶吹转炉和底吹转炉的优点，避免各自的缺点，成为当点，避免各自的缺点，成为当代转炉的基本操作工艺代转炉的基本操作工艺2006.10.13/08:41:2065663.6.2 顶底复吹转炉炼钢的设备顶底复吹转炉炼钢的设备p顶底复吹转炉炼钢的设备由顶底复吹转炉炼钢的设备由4个系统组成，每个个系统组成，每个系统又由各自的设备组成系统又由各自的设备组成Ø炼钢容器的炼钢容器的炉子系统炉子系统；；Ø提供炼钢所需的氧气和底部搅拌气体的提供炼钢所需的氧气和底部搅拌气体的供气供气系统系统；；Ø提供炼钢所需的金属料和造渣材料的提供炼钢所需的金属料和造渣材料的供料系供料系统；统；Ø对高温含尘烟气进行降温除尘处理，并回收对高温含尘烟气进行降温除尘处理，并回收余热和煤气的余热和煤气的烟气处理系统烟气处理系统2006.10.13/08:41:2066673.6.2.1 3.6.2.1 炉子系统炉子系统p炉子系统由炉子系统由转炉转炉﹑托圈托圈﹑耳轴耳轴﹑倾动机构倾动机构组成，组成，是装入原料进行吹炼的容器它由圆台形是装入原料进行吹炼的容器。

它由圆台形炉帽炉帽﹑圆筒形圆筒形炉身炉身和球缺形或截锥形和球缺形或截锥形炉底炉底三部分组成在三部分组成在炉帽与炉身连接处炉帽与炉身连接处    有有出钢口2006.10.13/08:41:2067683.6.2.2 供气系统供气系统p供氧系统供氧系统由制氧机由制氧机﹑储气罐储气罐﹑压氧机压氧机﹑输气管输气管道及阀门、道及阀门、氧枪氧枪和和底部供气元件底部供气元件组成p氧枪氧枪是供氧设备中的关键部件由是供氧设备中的关键部件由枪身和喷头枪身和喷头组成Ø枪身枪身是由三种不同直径的是由三种不同直径的无缝钢管无缝钢管套装而成，套装而成，通水冷却通水冷却Ø喷头用导热良好的紫铜制成喷头用导热良好的紫铜制成，孔形状一般采用，孔形状一般采用拉瓦尔管拉瓦尔管的形状，大型转炉普遍应用了三孔的形状，大型转炉普遍应用了三孔﹑四孔四孔﹑五孔喷头五孔喷头2006.10.13/08:41:206869氧枪结构示意图氧枪结构示意图2006.10.13/08:41:206970p顶底复吹技术的关键部件是复吹转炉的底部供顶底复吹技术的关键部件是复吹转炉的底部供气元件p底部供气元件分为两大类，即底部供气元件分为两大类，即喷嘴型和砖型喷嘴型和砖型。

底部供气元件底部供气元件2006.10.13/08:41:2170713.6.2.3 供料系统供料系统    1）铁水供应）铁水供应2）废钢供应）废钢供应3）造渣剂供应）造渣剂供应2006.10.13/08:41:2171721）铁水供应）铁水供应p混铁车（鱼雷罐车）方式流程为：高炉铁水混铁车（鱼雷罐车）方式流程为：高炉铁水→→鱼鱼雷罐车雷罐车→→铁水罐铁水罐→→转炉p这种供应方式投资省这种供应方式投资省﹑铁水温降小和有较好的生铁水温降小和有较好的生产环境适合于大型高炉向大型转炉（产环境适合于大型高炉向大型转炉（100t以上）以上）供应铁水供应铁水2006.10.13/08:41:217273p向转炉供应废钢一般采用向转炉供应废钢一般采用废钢槽废钢槽方式p流程：磁盘吊车装槽流程：磁盘吊车装槽→→桥式吊车桥式吊车+废钢槽废钢槽→→转炉2）废钢供应）废钢供应2006.10.13/08:41:217374p转炉的造渣剂采用以下的供应方式：地下储料仓转炉的造渣剂采用以下的供应方式：地下储料仓→→胶带运输机胶带运输机→→高位料仓高位料仓→→称量漏斗称量漏斗→→汇总漏斗汇总漏斗→→溜槽溜槽    →→转炉。

转炉p下图还给出了下图还给出了    向钢包中加入向钢包中加入    铁合金的主要铁合金的主要    设备3）） 造渣剂供应造渣剂供应2006.10.13/08:41:2174753.6.2.4 烟气处理系统烟气处理系统p转炉炉内的气体称为炉气，炉气离开炉口进入烟转炉炉内的气体称为炉气，炉气离开炉口进入烟罩后称为罩后称为烟气烟气p氧气转炉在吹炼期间产生大量含尘炉气，其氧气转炉在吹炼期间产生大量含尘炉气，其温度温度高达高达1400~1600℃℃，炉气中含有大量，炉气中含有大量CO和含和含铁铁60％左右的粉尘％左右的粉尘p 转炉炉气的处理方法主要有燃烧法和未燃烧法转炉炉气的处理方法主要有燃烧法和未燃烧法Ø未燃法未燃法是在炉口上方采用可以升降的活动烟罩，是在炉口上方采用可以升降的活动烟罩，使炉气在收集过程中尽量不与空气接触，经降使炉气在收集过程中尽量不与空气接触，经降温除尘净化后，通过风机抽入煤气回收系统中温除尘净化后，通过风机抽入煤气回收系统中2006.10.13/08:41:217576转炉全湿法（转炉全湿法（OGOG法）烟气净化系统法）烟气净化系统氧气转炉煤气回收法氧气转炉煤气回收法(Oxygen Converter Gas Recovery)  2006.10.13/08:41:2176773.6.3 复吹转炉吹炼工艺复吹转炉吹炼工艺3.6.3.1 吹炼工艺流程吹炼工艺流程3.6.3.2 吹炼过程元素的变化吹炼过程元素的变化3.6.3.3 吹炼工艺制度吹炼工艺制度2006.10.13/08:41:2177782006.10.13/08:41:2178793.6.3.1 吹炼工艺流程吹炼工艺流程p一炉钢的冶炼过程是一炉钢的冶炼过程是指从装料到倒尽渣为指从装料到倒尽渣为止止。

顶底复吹转炉炼钢的顶底复吹转炉炼钢的冶炼周期一般是冶炼周期一般是30～～40min其中的纯吹氧时间约纯吹氧时间约15～～20min2006.10.13/08:41:2179802006.10.13/08:41:228081转炉操作进程转炉操作进程2006.10.13/08:41:2281823.6.3.2 吹炼过程元素的变化吹炼过程元素的变化p根据根据[C]的氧化速度不同，炼钢过程可分为三个的氧化速度不同，炼钢过程可分为三个时期p氧化初期，脱碳速度由小变大氧化初期，脱碳速度由小变大Ø由于氧化初期熔池温度低，由于氧化初期熔池温度低，Si﹑Mn氧化量氧化量多，消耗了大部分的氧，多，消耗了大部分的氧，[C]的氧化受到限的氧化受到限制Ø脱碳速度脱碳速度d[C]/dt=-k1t，与吹炼时间成正，与吹炼时间成正比Ø这一时期称吹炼初期，又叫硅这一时期称吹炼初期，又叫硅﹑锰氧化期，锰氧化期，时间从开吹到约时间从开吹到约4～～5min2006.10.13/08:41:2282p氧化中期氧化中期ØSi、、Mn氧化结束，熔池温度升高，供给的氧几氧化结束，熔池温度升高，供给的氧几乎全部用于脱碳乎全部用于脱碳。

Ø脱碳速度达到最大且几乎不变脱碳速度达到最大且几乎不变Ø这一时期称为吹炼中期，又叫碳氧化期，这一时期称为吹炼中期，又叫碳氧化期，w[c]=3.0%-3.5%时进入吹炼中期时进入吹炼中期p氧化后期氧化后期Ø随着碳含量下降，在钢液与气相的边界层中随着碳含量下降，在钢液与气相的边界层中,碳碳的浓度梯度逐渐下降，使得脱碳速度越来越小的浓度梯度逐渐下降，使得脱碳速度越来越小Ø脱碳速度由大变小这一时期称吹炼末期，又叫脱碳速度由大变小这一时期称吹炼末期，又叫碳氧化后期碳氧化后期Ø除碳外其他元素变化不大，主要进行终点操作除碳外其他元素变化不大，主要进行终点操作当当w[c]﹤0.3%-0.7%时，进入吹炼末期时，进入吹炼末期2006.10.13/08:41:2283843.6.3.3 吹炼工艺制度吹炼工艺制度 p顶底复吹转炉炼钢，根据底吹气体种类的顶底复吹转炉炼钢，根据底吹气体种类的不同，可分为不同，可分为底部吹入非氧化性气体的复底部吹入非氧化性气体的复吹工艺吹工艺和和底部吹入氧化性气体的复吹工艺底部吹入氧化性气体的复吹工艺p我国采用的是前一种工艺进行复吹转炉炼我国采用的是前一种工艺进行复吹转炉炼钢，即底部吹入氮气、氩气来搅拌熔池。

钢，即底部吹入氮气、氩气来搅拌熔池p氧气顶底复吹转炉炼钢工艺包括氧气顶底复吹转炉炼钢工艺包括装料装料﹑供供氧氧﹑底部供气、造渣底部供气、造渣﹑温度及终点控制温度及终点控制﹑脱氧及合金化脱氧及合金化等内容 2006.10.13/08:41:2284851 装料制度装料制度1）装料次序）装料次序p一般来说是先装废钢后兑铁水，防止加入铁水一般来说是先装废钢后兑铁水，防止加入铁水时造成喷溅时造成喷溅p到了炉役后期，或者废钢装入量比较多的转炉，到了炉役后期，或者废钢装入量比较多的转炉，可以先兑铁水，后加废钢可以先兑铁水，后加废钢2）装入量）装入量p不同吨位的转炉以及一座转炉在不同的生产条不同吨位的转炉以及一座转炉在不同的生产条件下，都有其不同的合理金属装入量件下，都有其不同的合理金属装入量p装入量过小，产量低，熔池浅，氧流易直接冲装入量过小，产量低，熔池浅，氧流易直接冲击炉底，造成炉底破坏装入量过大击炉底，造成炉底破坏装入量过大,熔池搅熔池搅拌不充分，吹炼时间增加，易造成喷溅拌不充分，吹炼时间增加，易造成喷溅2006.10.13/08:41:2285862 供氧制度供氧制度p当氧气射流作用在金属熔池上时，一部分氧气当氧气射流作用在金属熔池上时，一部分氧气被金属液吸收，参与炼钢反应，来不及反应的被金属液吸收，参与炼钢反应，来不及反应的氧气沿冲击坑表面产生反射流动，另外由氧气沿冲击坑表面产生反射流动，另外由[C]-[O]反应产生的反应产生的CO气体上升排除，使冲击坑壁气体上升排除，使冲击坑壁面附近的金属液向上运动，造成冲击坑四周的面附近的金属液向上运动，造成冲击坑四周的金属液不断向冲击金属液不断向冲击    坑底部补充，从而产坑底部补充，从而产    生了循环流动。

生了循环流动2006.10.13/08:41:228687p在实际吹炼中，喷头结构在实际吹炼中，喷头结构﹑氧气工作压力和流量通氧气工作压力和流量通常保持一定，所以可以通过控制枪位来控制吹炼常保持一定，所以可以通过控制枪位来控制吹炼过程向熔池中的供氧和熔池的搅拌过程向熔池中的供氧和熔池的搅拌p枪位指喷头到静止金属熔枪位指喷头到静止金属熔    池液面的距离池液面的距离高枪位指高枪位指    该距离大，低枪位指该距该距离大，低枪位指该距    离小p硬吹硬吹是氧枪枪位低或氧压是氧枪枪位低或氧压    高时的供氧方式高时的供氧方式p软吹软吹为枪位高或氧压低时为枪位高或氧压低时    的供氧方式的供氧方式2006.10.13/08:41:2287883 造渣制度造渣制度p造渣的要求造渣的要求Ø氧气转炉的冶炼周期短，必须做到氧气转炉的冶炼周期短，必须做到快速成渣快速成渣，，使炉渣尽快具有适当的碱度、氧化性和流动性，使炉渣尽快具有适当的碱度、氧化性和流动性，以便迅速把金属中的杂质去除以便迅速把金属中的杂质去除Ø避免炉渣溢出和喷溅避免炉渣溢出和喷溅，减少原材料的损失减少原材料的损失p在生产中，一般根据铁水成分和所炼钢种来确在生产中，一般根据铁水成分和所炼钢种来确定造渣方法，包括定造渣方法，包括单渣法、双渣法和双渣留渣单渣法、双渣法和双渣留渣法。

法 2006.10.13/08:41:2388894 温度控制温度控制p在吹炼过程中，升温应均衡，在前期和中期，在吹炼过程中，升温应均衡，在前期和中期，为了脱磷，温度可控制低些，但应保证炉渣中为了脱磷，温度可控制低些，但应保证炉渣中石灰的溶解，以形成具有一定碱度的炉渣石灰的溶解，以形成具有一定碱度的炉渣Ø前期结束时温度可控制在前期结束时温度可控制在1450~1550℃℃Ø中期控制在中期控制在1500~1600℃℃Ø到吹炼后期应均匀升温，达到钢种要求的出到吹炼后期应均匀升温，达到钢种要求的出钢温度2006.10.13/08:41:2389905 终点控制和出钢终点控制和出钢p终点控制内容包括钢水成分终点控制内容包括钢水成分[C]﹑[P]﹑[S]含含量应满足出钢要求，钢水温度应达到出钢温度量应满足出钢要求，钢水温度应达到出钢温度p在终点都要测温取样，如果两者之一不满足出在终点都要测温取样，如果两者之一不满足出钢要求，就要进行钢要求，就要进行补吹补吹p补吹会产生一些不良影响如铁损增加，气体含补吹会产生一些不良影响如铁损增加，气体含量增高，炉衬侵蚀严重量增高，炉衬侵蚀严重补吹应尽量避免补吹应尽量避免。

2006.10.13/08:41:239091p钢水成分和温度达到出钢钢水成分和温度达到出钢要求后，便可摇炉将钢要求后，便可摇炉将钢水通过出钢口倒入钢包中水通过出钢口倒入钢包中Ø为了减少转炉内的炉渣进入钢包，影响钢水成为了减少转炉内的炉渣进入钢包，影响钢水成分，应采用挡渣技术和在钢包中加入小粒石灰分，应采用挡渣技术和在钢包中加入小粒石灰基粉剂提高钢包顶渣碱度和降低渣中基粉剂提高钢包顶渣碱度和降低渣中FeO含量Ø常用的挡渣方法是用挡渣球挡渣和气动挡渣常用的挡渣方法是用挡渣球挡渣和气动挡渣Ø为了减少钢水进入钢包时的热量损失，降低出为了减少钢水进入钢包时的热量损失，降低出钢温度，应对钢包进行烘烤，达到钢温度，应对钢包进行烘烤，达到红包出钢红包出钢 出钢操作出钢操作2006.10.13/08:41:2391挡渣出钢挡渣出钢2006.10.13/08:41:239293脱氧和合金化脱氧和合金化p在转炉炼钢中，到达吹炼终点时，钢水含氧量在转炉炼钢中，到达吹炼终点时，钢水含氧量一般比较高（一般比较高（w[O]为为0.02%～～0.08%），为），为了保证钢的质量和顺利浇注，必须对钢水进行了保证钢的质量和顺利浇注，必须对钢水进行脱氧。

脱氧p为了使钢达到性能要求，还需向钢水中加入合为了使钢达到性能要求，还需向钢水中加入合金元素，即所谓金元素，即所谓合金化操作合金化操作   2006.10.13/08:41:2393946 溅渣护炉操作溅渣护炉操作p在出完钢后，利用高压在出完钢后，利用高压N2将转炉内的炉渣溅到将转炉内的炉渣溅到炉壁上，形成一定厚度的溅渣层，作为下一炉炉壁上，形成一定厚度的溅渣层，作为下一炉炼钢的炉衬，这一工艺称炼钢的炉衬，这一工艺称溅渣护炉溅渣护炉p采用这一工艺，减少了炉衬的侵蚀速度，大幅采用这一工艺，减少了炉衬的侵蚀速度，大幅度提高转炉炉龄度提高转炉炉龄p溅渣护炉工艺主要涉及到吹溅渣护炉工艺主要涉及到吹N2、炉渣和炉衬炉渣和炉衬p对溅渣护炉效果有重要影响的工艺参数有供对溅渣护炉效果有重要影响的工艺参数有供N2参数、炉渣性质及渣量和镁碳砖中的含碳量参数、炉渣性质及渣量和镁碳砖中的含碳量2006.10.13/08:41:239495复吹转炉枪位对溅渣影响模型图复吹转炉枪位对溅渣影响模型图 2006.10.13/08:41:2395962006.10.13/08:41:239697第三章第三章 小结小结p重点掌握内容：重点掌握内容：Ø炼钢的基本任务炼钢的基本任务Ø炉渣在炼钢中的作用，其来源及主要成分。

炉渣在炼钢中的作用，其来源及主要成分Ø脱碳反应的作用脱碳反应的作用Ø脱硫、脱磷的反应式脱硫、脱磷的反应式Ø脱氧的方法脱氧的方法Ø钢中气体来源及降低气体的措施钢中气体来源及降低气体的措施Ø非金属夹杂物的来源、组成及降低其措施非金属夹杂物的来源、组成及降低其措施Ø炼钢用原材料：铁水的要求；废钢、铁合金的作用；造渣材料的种类；炼钢用原材料：铁水的要求；废钢、铁合金的作用；造渣材料的种类；Ø铁水预处理工艺：概念；铁水预处理功能；铁水预处理脱硫的两种常铁水预处理工艺：概念；铁水预处理功能；铁水预处理脱硫的两种常用方法；脱硫反应；用方法；脱硫反应；Ø顶底复吹转炉炼钢的设备：顶底复吹转炉炼钢的设备：4个组成系统；炉衬组成；氧枪结构；个组成系统；炉衬组成；氧枪结构；Ø复吹转炉吹炼工艺：吹炼工艺流程；吹炼过程元素的变化（三期）；复吹转炉吹炼工艺：吹炼工艺流程；吹炼过程元素的变化（三期）；装料顺序；枪位、硬吹、软吹；底吹气体种类；终点控制；溅渣护炉装料顺序；枪位、硬吹、软吹；底吹气体种类；终点控制；溅渣护炉2006.10.13/08:41:2397。