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炼钢方法的发展演变
平 炉 1865 年 英 国
复合吹炼，用各种成分的惰性 气体
LD 转 炉 1948 年 奥 地 利
生产率低，能源和耐火材料消耗 高
电炉1900年
生产率低，能源和耐火材料消耗高 酸性转炉1860年 碱性转炉1879年英 国
炉底寿命短 炉容小 钢水含氮高 喷溅 污染 废钢比低
OBM/Q-BOP 复 合 吹 炼 1977
炼钢技术—设备与工艺
提纲
1.炼钢原理 2.炼钢方法 3.炼钢方法的发展演变 4.转炉炼钢车间设备组成 5.转炉炼钢工艺 6.钢水炉外精炼技术
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炼钢原理
❖ 根据所炼钢种的要求把生铁中的含碳量去除到规定范围，并使其 它元素的含量减少或增加到规定范围的过程。
❖ 简单地说，是对生铁降碳、去硫、磷、调硅、锰含量的过程。这 一过程基本上是一个氧化过程，是用不同来源的氧(如空气中的氧、 纯氧气、铁矿石中的氧)来氧化铁水中的碳、硅、
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转炉炉型
❖ 炉型类型： 按金属熔池形状的不同，转炉炉型可分为筒球型、锥球型和截锥
型三种，
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转炉炉型
A 筒球型 熔池形状由一个球缺体和一个圆筒体组成。它的优点是炉型形
状简单，砌筑方便炉壳制造容易。熔池内型比较接近金属液循环流 动的轨迹，在熔池直径足够大时，能保证在较大的供氧强度下吹炼 而喷溅最小，也能保证有足够的熔池深度，使炉衬有较高的寿命。 大型转炉多采用这种炉型
2P+5FeO+3CaO—— 5Fe+Ca2(PO4)2(入渣)
❖ 在使碳等元素降到规定范围后，钢水中仍含有大量的氧，是有害 的杂质，使钢塑性变坏，轧制时易产生裂纹。故炼钢的最后阶段 必须加入脱氧剂(例如锰铁、硅铁和铝等)，以除去钢液中多余的 氧：
Mn＋FeO ——MnO＋Fe
Si＋2FeO—— SiO2＋2Βιβλιοθήκη e-8转炉炉型
❖ 转炉炉型：
指用耐火材料砌成的炉衬内形。转炉的炉型是否合理直接影响 着工艺操作、炉衬寿命、钢的产量与质量以及转炉的生产率.
❖ 合理炉型的要求：
( 1 ）要满足炼钢的物理化学反应和流体力学的要求，使熔池 有强烈而均匀的搅拌 ( 2 ）符合炉衬被侵蚀的形状以利干提高炉龄； ( 3 ）减轻喷溅和炉口结渣，改善劳动条件； ( 4 ）炉壳易于制造炉衬的砌筑和维修方便。
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转炉炉型
C 截锥型 截锥型熔池为上大下小的圆锥台。其特点是构造简单且平底熔池便
于修砌这种炉型基本上能满足炼钢反应的要求适用于小型转炉。我国 30t 以下的转炉多用这种炉型。国外转炉容量普遍较大故极少采用此 种形式。
此外，有些国家（如法国、比利时、卢森堡等）的转炉，为了吹炼高 磷铁水，在吹炼过程中用氧气向炉内喷入石灰粉。为此他们采用了所谓 大炉膛炉型，这种炉型的特点是：炉膛内壁倾斜，上大下小，炉帽的倾 角较小（约50 °）。因为炉膛上部的反应空间增大，故适应吹炼高磷 铁水时渣量大和泡沫化严重的特点。这种炉型的砌砖工艺比较复杂，炉 衬寿命也比其他炉型低，故一般很少采用。
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转炉炉型
B 锥球型 熔池由一个锥台体和一个球缺体组成。这种炉型与同容量的筒
球型转炉相比若熔池深度相同则熔池面积比筒球型大，有利于冶金 反应的进行，同时，随着炉衬的侵蚀熔池变化较小，对炼钢操作有 利。欧洲生铁含磷相对偏高的国家采用此种炉型的较多。我国20 ~80t 的转炉多采用锥球型
对筒球型与锥球型的适用性，看法尚不一致。有人认为锥球型适 用于大转炉（奥地利），有人却认为适用于小转炉（前苏联）。但 世界上已有的大型转炉多采用筒球型。
氧枪或侧吹喷嘴
全量铁水预处理 炼
转炉高效冶
生产率高 含氮量低 污染低 喷溅 渣钢不平衡 OBM/Q-BOP1968 年 西德
顶底复合吹氧+ 石灰粉 二次燃烧 高废钢比
KMS转炉1978西德 KS转炉1981西德
铁水Si<0.3% 吹炼时间<20min 顶吹弱供氧 少渣冶炼 底吹强搅拌 顶底复吹变流量操作 脱磷效率>90% 无补炉作业，炉龄 >10000炉 脱硫效率>60% 一座转炉生产体制
❖ 转炉炼钢广泛采用氧气顶吹转炉或顶底复吹转炉，生产速度快(1 座300吨的转炉吹炼时间不到20分钟，包括辅助时间不超过1小 时，而300吨平炉炼1炉钢要7个小时)，品种多、质量好，可炼 普通钢，也可炼合金钢。
❖ 电炉炼钢是用电能作热源进行冶炼。原料可以是废钢、也可以是 海绵铁，现代电弧炉甚至可以用大量铁水。主要用于冶炼特殊合 金钢。
锰等元素。
❖ 反应生成的一氧化碳很容易从铁水排至炉气中
而被除掉。生成的二氧化硅、氧化锰、氧化亚
铁互相作用成为炉渣浮在钢水面上。
❖ 化学反应主要有： 2FeO+Si ——2Fe+SiO2 FeO+Mn—— Fe+MnO
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❖ 生铁中硫、磷这两种元素在一般情况下对钢是有害的，在炼钢过 程中必须尽可能除去。在炼钢炉中加入石灰(CaO)，可以去除硫、 磷：
[C]>3.5%
生产率高
N、P、S、C、O
低
顶底复合吹氧+ 全量废钢
渣内FeO低
喷吹煤粉
大量高热值废
无喷溅
废钢预热
气
污染低
喷石灰粉
废钢比低
二次燃烧
全 低 吹 O2+ 石 灰
-很高废钢比
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粉
大量高热值废气
转炉炼钢车间设备组成
氧气顶吹转-炉总图
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转炉系统设备
❖ 炉型 ❖ 炉壳 ❖ 炉体支撑 ❖ 转炉倾动机构
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转炉炉型主要参数的确定
❖ 转炉的公称容量 ❖ 炉型主要参数
❖ 炉容比 ❖ 高宽比
❖ 炉型主要尺寸
❖ 熔池部分尺寸 ❖ 炉身部分尺寸 ❖ 炉帽部分尺寸 ❖ 出钢口部分尺寸 ❖ 炉衬部分
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转炉的公称容量
转炉的公称容量又称公称吨位，是炉型设计、计算的重要依据，但 其含义目前尚未统一，有以下三种表示方法： （1）用转炉的平均铁水装入量表示公称容量； （2）用转炉的平均出钢量表示公称容量； （3）用转炉年平均炉产良坯（锭）量表示公称容量
Al＋3FeO ——Al2O3＋3Fe
❖ 同时调整好钢液的成分和温度，达到要求可出钢，把钢水铸成连 铸坯或钢锭。
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炼钢方法
❖ 炼钢的方法主要有转炉、电炉和平炉三种。
❖ 平炉炼钢的主要特点是可搭用较多的废钢(可搭用钢铁料的20— 50％的废钢)，原料适应性强，所用的原料有废钢、废铁、铁矿 石和溶剂 （石灰石和生石灰）。反应所需的热量是由燃烧气体燃 料（高炉煤气，发生炉煤气）或液体燃料（重油）所提供。 但冶 炼时间长，已被淘汰。