当代炼钢工艺纵观

1、当代炼钢工艺纵观平炉钢：包括碳素钢和低合金钢。按炉衬材料不同又分酸性和碱性平炉钢两种。转炉钢：包括碳素钢和低合金钢。按吹氧位置不同又分底吹、侧吹和氧气顶吹转炉钢三种。电炉钢：主要是合金钢。按电炉种类不同又分电弧炉钢、感应电炉钢、真空感应电炉钢和电渣炉钢四种。沸腾钢、镇静钢和半镇静钢：按脱氧程度和浇注制度不同区分。按化学成分分类：碳素钢：是铁和碳的合金。据中除铁和碳之外，含有硅、锰、磷和硫等元素。按含碳量不同可分为低碳(C0.60%)钢三类。碳含量小于 0.04%的钢称工 业纯铁。普通低合金钢： 在低碳普碳钢的基础上加入少量合金元素 (如硅、钙、钛、铌、硼和稀土元素等，其总量不超过3%)。而获得较好综合性能的钢种。合金钢：是含有一种或多种适量合金元素的钢种，具有良好和特殊性能。按合金元素总含量不同可分为低合金（总量10%）钢三类。按用途分类：结构钢：按用途不同分建造用钢和机械用钢两类。建造用钢用于建造锅炉、船舶、桥梁、厂房和其他建筑物。机械用钢用于制造机器或机械零件。工具钢： 用于制造各种工具的高碳钢和中碳钢， 包括碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢等。特殊钢：具有特殊的物理和化学性能的

2、特殊用途钢类，包括不锈耐酸钢、耐热钢、电热合金和磁性材料等。按冶炼方法分类：平炉钢：包括碳素钢和低合金钢。按炉衬材料不同又分酸性和碱性平炉钢两种。转炉钢：包括碳素钢和低合金钢。按吹氧位置不同又分底吹、侧吹和氧气顶吹转炉钢三种。电炉钢：主要是合金钢。按电炉种类不同又分电弧炉钢、感应电炉钢、真空感应电炉钢和电渣炉钢四种。沸腾钢、镇静钢和半镇静钢：按脱氧程度和浇注制度不同区分。按化学成分分类：碳素钢：是铁和碳的合金。据中除铁和碳之外，含有硅、锰、磷和硫等元素。按含碳量不同可分为低碳（C0.60%）钢三类。碳含量小于 0.04%的钢称工 业纯铁。普通低合金钢： 在低碳普碳钢的基础上加入少量合金元素 （如硅、钙、钛、铌、硼和稀土元素等，其总量不超过3%）。而获得较好综合性能的钢种。合金钢：是含有一种或多种适量合金元素的钢种，具有良好和特殊性能。按合金元素总含量不同可分为低合金（总量10%）钢三类。按用途分类：结构钢：按用途不同分建造用钢和机械用钢两类。建造用钢用于建造锅炉、船舶、桥梁、厂房和其他建筑物。机械用钢用于制造机器或机械零件。工具钢： 用于制造各种工具的高碳钢和中碳钢， 包括碳素工具钢、

3、 合金工具钢和高速工具钢等。特殊钢：具有特殊的物理和化学性能的特殊用途钢类，包括不锈耐酸钢、耐热钢、电热合金和磁性材料等。常用冶炼方法转炉炼钢：一种不需外加热源、主要以液态生铁为原料的炼钢方法。其主要特点是靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分，如碳、锰、硅、磷等与送入炉内的氧气进行化学反应所产生的热量作冶炼热源来炼钢。炉料除铁水外，还有造渣料（石灰、石英、萤石等）；为了调整温度， 还可加入废钢以及少量的冷生铁和矿石等。 转炉按炉衬耐火材料性质分为碱性 （用镁砂或白云为内衬） 和酸性 （用硅质材料为内衬） ；按气体吹入炉内的部分分为底吹顶吹和侧吹； 按所采用的气体分为空气转炉和氧气转炉。 酸性转炉不能去除生铁中的硫和磷， 须用优质生铁，因而应用范围受到限制。碱性转炉适于用高磷生铁炼钢，曾在西欧获得较大发展。空气吹炼的转炉钢，因其含氮量高，且所用的原料有局限性，又不能多配废钢，未在世界范围内得到推广。 1952 年氧气顶吹转炉问世， 现已成为世界上的主要炼钢方法。 在氧气顶吹转炉炼钢法的基础上， 为吹炼高磷生铁， 又出现了喷吹石灰粉的氧气顶吹转炉炼钢法。随氧气底吹的风嘴技术的发展成功，

4、1967 年德国和法国分别建成氧气底吹转炉。 1971 年美国引进此项技术后又发展了底吹氧气喷石灰粉转炉，用于吹炼含磷生铁。 1975 年法国和卢森堡又开发成功顶底复合吹炼的转炉炼钢法。氧气顶吹转炉炼钢：用纯氧从转炉顶部吹炼铁水成钢的转炉炼钢方法，或称 LD法； 在美国通常称BOF法，也称BOPfeo它是现代炼钢的主要方法。炉子 是一个直立的坩埚状容器，用直立的水冷氧枪从顶部插入炉内供氧。炉身可倾动。炉料通常为铁水、废钢和造渣材料；也可加入少量冷生铁和铁矿石。 通过氧枪从熔池上面向下吹入高压的纯氧 （含 O299.5 以上），氧化去除铁水中的硅、锰、碳和磷等元素，并通过造渣进行脱磷和脱硫。各种元素氧化所产生的热量，加热了熔池的液态金属，使钢水达到现定的化学成分和温度。 它主要用于冶炼非合金钢和低合金钢；但通过精炼手段，也可用于冶炼不锈钢等合金钢。氧气底吹转炉炼钢：通过转炉底部的氧气喷嘴把氧气吹入炉内熔池，使铁水冶炼成钢的转炉炼钢方法。其特点是；炉子的高度与直径比较小；炉底较平并能快速拆卸和更换； 用风嘴、 分配器系统和炉身上的供氧系统代替氧气顶吹转炉的氧枪系统。由于吹炼平稳、喷溅少、烟

5、尘量少、渣中氧化铁含量低，因此氧气底吹转炉的金属收得率比氧气顶吹转炉的高1%2%;采用粉状造渣料，由于颗粒细、比表面大，增大了反应界面， 因此成渣快， 有利于脱硫和脱磷。 此法特别适用于吹炼中磷生铁，因此在西欧用得最广。连续炼钢：不分炉次地将原料（铁水、废钢）从炉子一端不断地加入，将成品（钢水）从炉子的另一端不断地流出的炼钢方法。连续炼钢工艺的设想早在 19 世纪就已出现。由于这种工艺具有设备小、工艺过程简单而且稳定等潜在优越性， 几十年来许多国家都作了各种各样方法的大量试验，其中主要有槽式法、喷雾法和泡沫法三类，但迄今为止都尚未投入工业化生产。混合炼钢：用一个炉子炼钢、另一个电炉炼还原渣或还原渣与合金，然后在一定的高度下进行冲混的炼钢方法。 用此法处理平炉、 转炉及电炉所炼钢水，可提高钢的质量。冲混可增加渣、钢间的接触面积，加速化学反应以及脱氧、脱硫，并有吸附和聚合气体及夹杂物的作用，从而提高钢的纯结度和质量。复合吹炼转炉炼钢：在顶吹和底吹氧气转炉炼钢法的基础上，综合两者的优点并克服两者的缺点而发展起来的新炼钢方法， 即在原有顶吹转炉底部吹入不同气体，以改善熔池搅拌。目前，世界上大多

6、数国家用这种炼钢法，并发展了多种类型的复吹转炉炼钢技术， 常见的如英国钢公司开发的以空气+N2或Ar2作底吹气体、以N2作冷却气体的熔池搅拌复吹转炉炼钢法一一BSCBAP，-，德国克勒克纳一一马克斯冶金厂开发 的用天然保护底枪、从底部向熔池分别喷入煤和氧的 KMSt、日本川崎钢铁公司开发的将占总氧量30%的氧气混合石灰粉一道从炉底吹入熔池的KBOPfe以及新日本钢铁公司开发的将占总氧量10%20%的氧气从底部吹入，并用丙烷或天然气冷却炉底喷嘴的LD-一。碓等。顶吹氧气平炉炼钢：从50年代中期开始，在平炉生产中采用15支水冷氧枪由炉顶插入熔炼室， 直接向熔池吹氧的炼钢方法。 该法改善了熔池反应的动力学条件， 使碳氧反应的热效应由原来的吸热变为放热， 并改善了热工条件；生产率大幅度地得到提高。电弧炉炼钢：利用电弧热效应熔炼金属和其他物料的一种炼钢方法。炼钢用三相交流电弧炉是最常见的直接加热电弧炉。 炼钢过程中， 由于炉内无可燃气体，可根据工艺要求，形成氧化性或还原性气氛和条件，故可以用于冶炼优质非合金钢和合金钢。 按电炉每吨炉容量的大小， 可将电弧炉分为普通功率电弧炉、 高功率电弧炉和超高

7、功率电弧炉。 电弧炉炼钢向高功率、 超高功率发展的目的是为了缩短冶炼时间、 降低电耗、提高生产率、降低成本。随着高功率和超高功率电炉的出现，电弧炉已成为熔化器， 一切精炼工艺都在精炼装置内进行。 近十年来直流电弧炉由于电极消耗低、 电压波动小和噪音小而得到迅速发展， 可用于冶炼优质钢和铁合金。STB法:原文为 SumitomoTopandBottomblowingprocess ， 由日本住友金属公司开发的顶底复吹转炉炼钢法。该法综合了氧气顶吹转炉炼钢法和氧气底吹转炉炼钢法两者的优点。用于吹炼低碳钢，脱磷效果好且成本下降显著。所用的底吹气体为 O2 CO2 N2等。在STB法基础上又 开发了从顶部喷吹粉末的STB-P法，进一步改善了高碳钢的脱磷条 件，并用于精炼不锈钢。RHte：又称循环法真空处理。由德国 Ruhrstahl/Heraeus 二公司共同开发。真空室下方装有两个导管，插入钢水，抽真空后钢水上升至一定高度，再在上升管吹入惰性气体Ar 、 Ar 上升带动钢液进入真空室接受真空处理， 随后经另一导管流回钢包。 真空室上装有加合金的加料系统。此法已成为大容量钢包（ 80t）的钢水

8、主要真空处理方法。RH OB：RH吹氧法。是在真空循环脱气（RHI法中加上吹氧操作 （OxygenBlowing）来升温。用于精炼不锈钢，是利用减压下可优先 进行脱碳反应； 用于精炼普通钢则可减轻转炉负荷。 也可采用加铝升OBMP S法:原文为OxygenBottomMaxhutte Scarp ，由德国Maxhutte-Klockner 厂发明的以天然气或丙烷作底吹氧枪冷却介质的氧气底吹转炉炼钢法。OBMKS是在OBMR气底吹转炉的炉帽上安装侧吹氧枪，底部氧枪吹煤气、天然气预热废钢，从而达到增加废钢比 的目的。NKF CB 法：原文为NKKCombinedBlowingSystem由日本钢管公司于1973年 建立的顶底复吹转炉炼钢法， 即在顶吹的同时， 从炉底吹入少量气体(Ar, CO2 N2),以加强钢渣的搅拌，并控制钢水中的 CO分压。该 法采用多孔砖喷嘴， 用于炼低碳钢可降低成本； 用于炼高碳钢则有利 于脱磷。该法应与铁水预处理工艺结合起来MVO：D在VAD1的设备上增设水冷氧枪，使之在真空下可吹氧脱碳的方 法，由于真空下脱碳为放热反应，可省去 VACfe的真空加热措施。操 作

9、过程与VOD1相同。LF 法：原文为 LadleFurnace ，是 1971 年日本特殊钢公司(大同钢特殊钢公司)开发的钢包炉精炼法。其设备和工艺由氩气搅拌、埋弧加热和合金加料系统组合而成。 这种工艺的优点是： 能精确地控制钢水化学成分和温度；降低夹杂物含量；合金元素收得率高。LF 炉已成为炼钢炉与连铸机之间不可缺少的一种炉外精炼设备。LD炼钢法：1952年奥钢联林茨 （Linz ） 厂与奥地利阿尔卑斯矿冶公司多纳维茨（ Donawitz ）厂最早在工业上开发成功的氧气顶吹转炉炼钢法，并以该两厂的第一个字母而命名。 该法问世后在全世界范围迅速得到推广。美国称此法为 BO成 BOPfe,即 BasicOxygenFurnace 或 Process的简称。详见氧气顶吹, 转炉。LD- OTB&:原文为LD OxgyenTopanBottomProcess， 由日本神户制钢公司加古川厂开发的顶底复合吹炼转炉炼钢工艺。 其特点是使用了专门的底吹单环缝形喷嘴（SA喷嘴），因而底吹气体能控制在很宽的范围内。底部吹入惰性气体。LD- HCfe:原文为LD HainautSaubreCRM， 系比利时开发的用于吹炼高磷铁水的顶底复合吹炼转炉炼钢法，即 LD糖吹氧，用

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