氧气顶吹转炉炼钢工艺

教案

第四章 氧气顶吹转炉炼钢工艺

内容提要

一炉钢的吹炼过程 装入制度 供氧制度 造渣制度 温度制度 终点控制和出钢 脱氧合金化 吹损与喷溅 操作事故及处理 转炉炼钢仿真操作训练

§4—1 一炉钢的吹炼过程

一.钢与铁的区别及炼钢的任务 1.钢与铁的性能比较

钢和铁都是铁碳合金，同属于黑色金属，但它们的性质有明显不同。生铁硬而脆，焊接性差。钢具有很好的物理化学性能与力学性能，可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，其用途十分广泛；

用途不同对钢的性能要求也不同，从而对钢的生产也提出了不同的要求。

2.钢与铁性能差别的原因：

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教案

碳和其它合金元素的含量不同。在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体，随着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲击韧性降低。 钢和生铁含碳量的界限通常是： 生铁： [C]=1.7～4.5％ 钢： [C]≤ 1.7％

生铁和钢的化学成分

材料

化学成分％ C

Si

Mn

P

S

炼钢生铁 3.5～4.0 0.6～1.6 0.2～0.8 0.0～0.4 0.03～0.07 碳素镇 静钢 沸腾钢

0.061.50 0.050.27

氧气转炉炼钢工艺与设备 55 问

1、氧气转炉炼钢的特点：①供氧强度大，②脱碳反应激烈、速度快。③④⑤ 2、氧气转炉炼钢的主要任务是：“四脱”：脱碳、脱磷、脱硫、脱氧； “二去”：去气、去杂质；“二调整”：调整温度、调整化学成分。 3、氧气转炉炼钢的“五大制度”：

装入制度、供氧制度、造渣制度、温度制度、终点控制及脱氧合金化制度。 4、转炉炼钢所用的原材料主要有金属料（铁水、废钢、铁合金）， 辅助原料：造渣材料（石灰、萤石、生白云石、火砖块）， 冷却剂（废钢、铁矿石、氧化铁皮）， 氧化剂（氧气、铁矿石、氧化铁皮），

增碳剂（石油焦、碳化硅、无烟煤粉、木炭粉、沥青焦） 5、顶吹氧气转炉炼钢常用的铁合金有哪些？

答：锰铁、硅铁、硅锰合金、硅铝合金、硅钙合金、硅钙钡、钒铁。

6、炉容比是指转炉新砌砖后炉内自由空间的容积V与金属装入量T之比。

7、 氧气转炉炼钢在确定合理装入量时应考虑的因素是：合适的炉容比，合适的熔池深度，与连铸相匹配。

8、废钢比：废钢的加入量和金属料总装入量之比。

9、顶吹氧气转炉炼钢过程中向熔池供氧的主要设备是氧枪。 10、氧气转炉炼钢对氧气有什么要求？

答：氧气转炉炼钢对氧气的要求有：(1)要求氧气纯度≥99.5%，

50吨氧气顶吹转炉炉体设计

1 氧气顶吹转炉炼钢的发展概况

氧气顶吹转炉炼钢法是20世纪50年代产生和发展起来的炼钢技术，但从起出现至今已有100多年的历史。早在1856年英国人亨利·贝塞麦就研究开发了酸性底吹转炉炼钢法，以铁水为原料，从转炉底部通入空气氧化去除杂质冶炼成钢。第一次实现了液态钢冶炼的规模生产，从此进入了现代钢铁工业生产阶段。1878年德国尼·托马斯研究发明的碱性底吹转炉炼钢法，以碱性耐火材料砌筑炉衬，吹炼过程中可加入石灰造渣，能够脱除铁水中的P、S，解决了高磷铁水冶炼技术问题。由于转炉炼钢法有生产率高、成本低、设备简单等优点，在欧洲得到迅速的发展，并成为当时主要的炼钢方法。

第二次世界大战之后，从空气中分离氧气技术的成功，提供了大量廉价的工业纯氧，使贝塞麦的氧气炼钢设想得以实现。由于氧气顶吹转炉炼钢首先在林茨和多那维茨两城投入生产，所以取这两个城市名称的第一个字母L-D（LD）作为氧气顶吹转炉炼钢法的代称。

LD炼钢法具有反应速度快，热效率高，又可使用约30%的废钢为原料；并克服了底吹转炉钢质量差，品种少的缺点；因而一经问世就显示出巨大的优越性和生命力。进入20世纪70年代以后，顶吹转炉炼钢技术趋于完善。转炉的最大公称吨位达3

50吨氧气顶吹转炉炉体设计

1 氧气顶吹转炉炼钢的发展概况

氧气顶吹转炉炼钢法是20世纪50年代产生和发展起来的炼钢技术，但从起出现至今已有100多年的历史。早在1856年英国人亨利·贝塞麦就研究开发了酸性底吹转炉炼钢法，以铁水为原料，从转炉底部通入空气氧化去除杂质冶炼成钢。第一次实现了液态钢冶炼的规模生产，从此进入了现代钢铁工业生产阶段。1878年德国尼·托马斯研究发明的碱性底吹转炉炼钢法，以碱性耐火材料砌筑炉衬，吹炼过程中可加入石灰造渣，能够脱除铁水中的P、S，解决了高磷铁水冶炼技术问题。由于转炉炼钢法有生产率高、成本低、设备简单等优点，在欧洲得到迅速的发展，并成为当时主要的炼钢方法。

第二次世界大战之后，从空气中分离氧气技术的成功，提供了大量廉价的工业纯氧，使贝塞麦的氧气炼钢设想得以实现。由于氧气顶吹转炉炼钢首先在林茨和多那维茨两城投入生产，所以取这两个城市名称的第一个字母L-D（LD）作为氧气顶吹转炉炼钢法的代称。

LD炼钢法具有反应速度快，热效率高，又可使用约30%的废钢为原料；并克服了底吹转炉钢质量差，品种少的缺点；因而一经问世就显示出巨大的优越性和生命力。进入20世纪70年代以后，顶吹转炉炼钢技术趋于完善。转炉的最大公称吨位达3

北京科技大学转炉炼钢工艺2004

炼钢工艺授课内容转炉炼钢工艺(4学时 转炉炼钢工艺 学时) 学时 铁水预处理工艺(2学时 铁水预处理工艺 学时) 学时 电炉炼钢工艺(4学时 电炉炼钢工艺 学时) 学时 钢水炉外精炼工艺(2学时 钢水炉外精炼工艺 学时) 学时参考书：钢铁冶金学(陈家祥) 参考书：钢铁冶金学(陈家祥) 转炉炼钢学(徐文派) ,现代电弧炉炼钢(李士琦) 转炉炼钢学(徐文派) 现代电弧炉炼钢(李士琦) 现代电弧炉炼钢 王雅贞), 氧气转炉炼钢工艺与设备 (王雅贞 ，特殊钢炉外精炼 (知 王雅贞 知 水)

北京科技大学转炉炼钢工艺2004

Converter Steelmaking Process

朱 荣Tel:01-62332515,62332122, , , Email:zhurong@http://www.77cn.com.cn

北京科技大学转炉炼钢工艺2004

1 转炉炼钢的发展1855-1856年英国人亨利 贝塞麦 - 年英国人亨利.贝塞麦 年英国人亨利 贝塞麦(Henly)开发了酸性 开发了酸性 底吹空气转炉炼钢法； 底吹空气转炉炼钢法； 1878年英国人托马斯 年英国人托马斯(S.G.Thomas)碱性底吹空气转 年英国人托马斯

转炉炼钢工艺流程

这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量 （含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。

转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。

当磷与硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果空气是从炉低吹

第一章 绪论

燕山大学

毕业设计（论文）

120T氧气顶吹转炉主体设备

及倾动结构设计

学 院 里仁学院 年级专业 08冶炼1班 学生姓名 田 廷 稳 指导教师 许志强

1

燕山大学本科生毕业设计（论文）

目录

摘要22222222222222222222222222222222222222222Ⅰ Abstract22222222222222222222222222222222222222Ⅱ 第一章 绪论222222222222222222222222222222222221

1.1氧气顶吹转炉主体概述2222222222222222222222222222221 1.2 120T氧气顶吹转炉主体设备设计总体说明22222222222221

第二章 转炉炉型的设计2222222222222222222222223

2.1根据原始数据对转炉炉腔类型进行选择及计算22222222223

2.2对转炉炉体进行计算（炉衬、炉壳厚度、炉帽、炉身、炉底尺寸）22222222222222222222222222222222222222222222222

转炉炼钢工艺流程介绍

---- 冶金自动化系列专题

【导读】：转炉炼钢是把氧气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量 （含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。归纳为：“四脱”（碳、氧、磷和硫），“二去”（去气和去夹杂），“二调整”（成分和温度）。采用的主要技术手段为：供氧，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作。本专题将详细介绍转炉炼钢生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。由于时间的仓促和编辑水平有限，专题中难免出现遗漏或错误的地方，欢迎大家补充指正。 【发表建议】

转炉冶炼目的： 将生铁里的碳及其它杂质（如：硅、锰）等氧化，产出比铁的物理、化学性能与力学性能更好的钢。

【相关信息】 钢与生铁的区别：首先是碳的含量，理论上一般把碳含量小于2.11%称之钢，它的熔点在1450-1500℃，而生铁的熔点在1100-1200℃。在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体，随着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲击韧性降低。钢具有很好的物理、

冶金设备与工艺

转炉炼钢工艺流程

这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量 （含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。

转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。

当磷与硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果空气是从炉低吹

第三章 转炉炼钢第一节 炼钢用原材料 第二节 氧气转炉炼钢 第三节 底吹氧气转炉炼钢法

第四节 顶底复合吹炼转炉炼钢法

第一节 炼钢用原材料原材料是炼钢的基础，原材料的质量和 供应条件对炼钢生产的各项技术经济指 标产生重要影响。对炼钢原料的基本要求：既要保证原料 具有一定的质量和相对稳定的成分，又 要因地制宜充分利用本地区的原料资源， 不宜苛求。炼钢原料分为金属料，非金 属料和气体。

● 金属料：铁水、废钢、合金钢● 非金属料：造渣剂(石灰、萤石、铁矿石)、

冷却剂(废钢、铁矿石、氧化铁、烧结矿、球团矿)、增碳剂和燃料(焦炭、石墨籽、煤块、

重油)● 氧化剂：氧气、铁矿石、氧化铁皮

入炉原料结构是炼钢进程及各项指标结构产生重要影响:◆钢铁料结构，即铁水和废钢及废钢种类的合理分配； ◆造渣料结构，即石灰、白云石、萤石、铁矿石等的配

比制度；◆充分发挥各种炼钢原料的功能使用效果，即钢铁料和

选渣料的合理利用。

一、金属料1、铁 水铁水是转炉炼钢的主要原 材 料 ， 一 般 占 装 入 量 的 70%100%。是转炉炼钢的主要热源。 对铁水要求有：

(1)成分；(2)带渣量； (3)温度。

1)硅(Si)是重要的发热元素，铁水中含Si量高，炉内的化

学热增加，铁水中Si量