转炉炼钢工艺及设备

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%，

北京科技大学转炉炼钢工艺2004

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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

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

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

9 电弧炉与炉外精炼设备

9．1概述

利用电能作为热源来熔炼金属的炉子即为电炉。电炉的型式有电弧炉、感应炉、电阻 炉、矿热炉、电子束炉、等离子炉等。本章主要介绍炼钢电弧炉设备。

按电弧加热方法，电弧炉有直接式、间接式和封闭式三种(图9—1a、b、c)。

图9--1 电弧炉简图

a一直接式；b一间接式；c一封闭式

在直接式电弧炉中，电弧燃于电极与金属料之间，用于冶炼黑色金属，熔炼时产生的 高温由垂直安放的电极遮挡，故电极有保护炉顶作用，此外便于电极升降。

间接式电弧炉，电弧燃于电极之间，与金属有一定距离，热量主要靠辐射传至金属料。 由于热量没有电极遮挡，故温度不能太高，否则会影响炉顶寿命。此法一般适用于冶炼低 熔点的轻金属。

封闭式电弧炉，电极埋在金属料中，由电弧和电流通过炉料而产生热量使金属熔化。此 法用于铁合金冶炼。

电弧炉可通过改变电流、电压大小来控制电弧。由于电炉具有温度高、易控制、热效 率高、能控制炉内气氛等优点，故较容易控制钢水成分和提高钢水质量，目前不但广泛应 用于冶炼合金钢和优质钢，而且在国外已用来冶炼普通钢种。

随着科学技术的日益发展，对钢的质量要求愈来愈高，因此，

炉炼钢生产过程操作优化

摘要

在世界各国的经济发展中,钢铁作为一种重要的基础原材料发挥着举足轻重的作用,已成为现代生产中应用最广的金属材料。我国钢产量已连续几年突破1亿吨,成为名副其实的钢铁生产大国。由于我国是发展中国家,缺乏废钢资源,因此,钢产量的迅速增加主要依赖于转炉炼钢技术的发展。

对问题一而言，本文针对铁水质量、废钢质量、下副枪时的钢水温度、下副枪时的钢水含碳量、吹氧量、各冷却剂和添加剂的质量等变量与钢水终点温度和含碳量之间的关系建立多元非线性回归方程组，首先将给出的89炉钢水的冶炼数据通过稳健估计量的方法进行处理，得到56炉钢水冶炼数据，再进行多元非线性回归，求得变量与钢水终点温度和含碳量之间的回归方程组。然后对多元非线性回归预测值与实际值进行误差分析，得到平均误差分别为0.1160、0.2112。发现钢水终点温度的预测值与实际值平均误差较大，因此对此误差进行修正，修正后误差减小为0.1107。最终得到数学模型为：

YC?-0.1595-1.1217x1?0.2705x2?0.1704x3?5.6323x4?2.3893x5?03144x6222?0.3518x7?0.1035x8?0.1833x9?0.8890x12?0.015x

转炉炼钢工定级试题 一、是非题

1、炼钢主要金属原料是指铁水、废钢、石灰 @@×

2、入炉铁皮除成分和粒度要求外，应干燥、清洁、无油污 @@?

3、冶金石灰的主要化学成分是碳酸钙（CaCO3）。 @@×

4、萤石化渣作用快，且不降低炉渣碱度，不影响炉龄。 @@×

5、生白云石的主要化学成分是碳酸钙（CaCO3）和碳酸镁（MgCO3） @@?

6、铁和钢都是铁碳合金，一般称碳含量大于2.00%叫铁，碳含量小于或等于2.00%的叫钢。 @@?

7、转炉炼钢主要是氧化反应。 @@?

8、转炉前期氧化主要是硅、锰、碳的氧化。 @@×

9、吹炼过程枪位控制的基本原则是化好渣、快脱碳，与炉温状况无关。 @@×

10、装入量过大会造成喷溅增加、化渣困难、炉帽寿命缩短。 @@?

11、氧气流股喷出氧枪喷头后，压力吁愈来愈小，气流速度也愈来愈小。 @@?

12、磷的氧化反应是放热反应，低温有利于磷的氧化。 @@?

13、单渣法是开吹时一次将造渣剂加入炉内的方法。 @@×

14、出钢合金化中锰的回收率大于硅的回收率。 @@×

15、转炉炼钢脱碳反应的重要意义仅在于把铁水碳降到所炼钢种的要求范围。 @@ ×

16、钢水温度过高，气体在钢中的溶解度就过大，对钢