4 转炉炼钢工艺转炉炼钢冶炼工艺分为五大制度如下：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。

4.1 装入制度4.1.1 装人制度内容及依据装入制度就是确定转炉合理的装入量，合适的铁水废钢比。

转炉的装入量是指主原料的装入数量，它包括铁水和废钢。

每座转炉都必须有个合适的装入量，若装人量过大，将导致吹炼过程的严重喷溅，造渣困难，延长冶炼时间，吹损增加，炉衬寿命降低。

装入量过小时，不仅产量下降，由于装入量少，熔池变浅，控制不当，炉底容易受氧气流股的冲击作用而过早损坏，甚至使炉底烧穿，进而造成漏钢事故，对钢的质量也有不良影响。

在确定合理的装入量时，必须考虑以下因素：(1)要有合适的炉容比。

新转炉砌砖后的容积称为转炉的工作容积，它与装入量的比值V／T(m3／t)称之为炉容比。

一定公称吨的转炉，要有一个合适的炉容比，即保证炉内有足够的冶炼空间。

转炉建成后，炉容比就已经确定了，冶炼过程应根据铁水的成分、使用冷却剂的种类、氧枪喷嘴的结构等因素适当调整装入量，保持合适的炉容比，达到良好的综合指标。

例如，铁水中Si、P含量较高时，吹炼过程渣量大，炉容比应该相应大些，否则就会导致喷溅的增加。

以废钢做冷却剂的转炉炉容比，比用以铁矿石(或氧化铁皮)为主做冷却剂的炉容比，可以小0.1—0.2m3／t。

大转炉的炉容比可以小些，小转炉的炉容比要稍大些。

(2)合适的熔池深度。

确定装入量时，除了考虑转炉要有一个合适的炉容比外，还应保持合适的熔池深度。

以保证炉底不受氧气流股的冲击，熔池的深度必须大于氧气流股对熔池最大穿透深度。

(3)对于模铸车间，装入量应与锭型配合好。

装入量减去吹损及浇注必要损失后的钢水量应是各种锭型的整数倍，尽量减少注余钢水量。

装入量可按下列公式进行计算。

式2—l中有关单位采用t。

对连铸工艺，转炉装入量可根据实际情况在一定范围内波动。

此外，确定装入量时，还要受到钢包的容积、转炉的倾动机构能力、浇注吊车的超重能力等因素的制约。

所以在制定装入制度时，既要发挥现有设备潜力，又要防止片面的不顾实际的盲目超装，以免造成浪费和事故。

4.1.2 装人制度类型氧气顶吹转护的装入制度有：定量装入制度、定深装入制度和分阶段定量装入制度。

其中定深装入制度即每妒熔池深度保持不变，由于生产组织困难，现已很少使用。

定量装入制度相分阶段定量装入制度在国内外得到广泛应用。

4.1.2.1 定量装入制度定量装入制度就是在整个炉役期间，每炉的装入量保持不变，这种装入制度的优点是：便于生产组织，操作稳定，有利于实现过程自动控制，但炉役前期熔池深、后期熔池变浅，只适合大吨位转炉。

国内外大型转炉已广泛采用定量装入制度。

4.1.2.2 分阶段定量装入制度在一个炉役期间，按炉膛扩大程度划分为几个阶段，每个阶段定量装入。

这样既大体上保持了整个炉役中具有比较合适的熔池深度，又保持了各个阶段中装入量的相对稳定，既能增加装入量，又便于组织生产。

这是适应性较强的一种装入制度。

我国各中、小转炉炼钢厂普遍采用这种装入制度。

4.1.2 装人操作4.1.2.1 铁水、废钢的装入顺序A 先兑铁水后装废钢这种装入顺序可以避免废钢直接撞击炉衬，但炉内留有液态残渣时，兑铁易发生喷溅。

B 先装废钢后兑铁水这种装入顺序废钢直接撞击炉衬，但目前国内各钢厂普遍采用溅渣护炉技术，运用此法可防止兑铁喷溅，但补炉后的第一炉钢可采用前法。

4.2 供氧制度供氧制度就是使氧气流股最合理地供给熔池，创造良好的物理化学反应条件。

因此，供氧制度的内容包括确定合理的喷嘴结构、供氧强度、氧压和枪位操作。

4.2.1 喷嘴的类型及特点熔池供氧的主要设备是氧枪。

氧枪由喷嘴和枪身两部分组成，并通水冷却。

喷嘴也叫喷头，它的结构有整体式的，也有组合式的。

大多数喷嘴是用紫铜锻造后切削加工而成，也有直接铸造成型的。

枪身是无缝钢管。

喷嘴与枪身通过焊接连接。

马赫数Ma是指气体的流速V与音速a之比。

即马赫数Ma＝V／a。

当马赫数Ma＜1时，为亚音速气流；马赫数Ma＝1时，气流速度为音速，超音速气流的马赫数Ma＞1。

高压氧气在输送管道中的流动速度较低，在60m／s以下。

氧气流通过喷嘴后，形成流速为450m／s以上的超音速的氧气射流，其流速为音速的2倍左右，即Ma≈2。

射流是指高压气体从喷嘴喷出后所形成的定向流股。

显然，喷嘴就是压力一速度的能量转换器，也就是将高压低速氧气流转化为低压高速的氧射流。

由于流股的动能与速度的平方成正比，因此，超音速氧射流具有很大的动能。

由此可见，合理的喷嘴结构应使压力能最大限度地转换成速度能，同时喷出的氧流应该满足吹炼的要求。

在工艺操作上的反映是化渣速度快，不喷溅，不粘枪，不烧枪，枪位稳定，便于控制。

所以选择合理的喷嘴结构是氧气顶吹转炉炼钢的关键之一。

目前所用氧枪喷嘴都是拉瓦尔管型结构。

拉瓦尔型喷嘴能够把压力能(势能)最大限度地转换成速度能(动能)，获得最大流速的氧射流，因而被广泛应用。

根据喷嘴的孔数可以分为单孔喷嘴和多孔喷嘴。

多孔喷嘴有三孔、四孔、五孔、六孔、八孔等类型。

单孔拉瓦尔型喷嘴，在转炉炼钢已经很少使用，除了少数小转炉采用三孔喷嘴，80t以上中、大型转炉均采用四孔、五孔及五孔以上喷嘴。

4.2.1.1 单孔拉瓦尔型喷嘴拉瓦尔管喷嘴内型分为两段，即收缩段和扩张段。

两段相交处为最小断面，其直径为临界直径，又叫喉口。

使用单孔拉瓦尔喷嘴时，氧射流对熔他的冲击能力强，冲击面积小，所以化渣速度较慢，喷溅较大。

4.2.1.2 多孔拉瓦尔型喷嘴为了进一步提高供氧强度，提高转炉的生产能力，满足大吨位转炉生产的需要，出现了三孔、四孔、五孔乃至五孔以上的喷嘴。

多孔喷嘴的优点是：提高了供氧强度和冶炼强度；增大了冲击面积．化渣好；操作平稳，不易喷溅。

4.2.2 枪位对吹炼过程的影响A.枪位与熔池搅拌的关系当氧流与熔池液面接触时，必然对熔池液面有一个冲击力，将液面挤开，形成一个凹坑，通常称这个凹坑的深度为冲击深度。

转炉炼钢吹炼有两种模式：即硬吹和软吹。

硬吹是指枪位低或氧压高的吹炼模式。

当采用硬吹时，氧气流股对熔池的冲击力大，形成的冲击深度较深，冲击面积较小；此外，硬吹时产生的小液滴和气泡的数量也多，气一熔渣一金属乳化充分，炉内的化学反应速度快，特别是脱碳速度加快，大量的CO气体排出，使熔池得到充分的搅动，同时降低了熔渣的TFe含量。

也就是说，枪位越低，熔池内部搅动得越充分。

软吹是指枪位较高或氧压较低的吹炼模式。

在软吹时，氧气流股对熔池的冲击力减小，冲击深度变浅，反射流股的数量多，冲击面积加大，对于熔池液面搅动有所增强。

脱碳速度降低，因而对熔池内部的搅动相应减弱，熔渣中的TFe含量有所增加。

如果枪位过高，或者氧压很低时，氧气流股的动能低到根本不能吹开熔池液面，只是从表面掠过，这时反射氧流也起不到搅拌液面作用，这种操作叫“吊欢”。

长时间吊欢是有很大危害的，应该避免。

如果短时间内采用高低枪位交替操作，还有利于消除炉内液面上可能出现的“死角”。

所以，在炉投后期，成渣速度慢时，可采用高低枪位交替操作，能够消除渣料结蛇，加快化渣。

B.枪位与渣中TFe含量的关系FeO是比较特殊的氧化物，它不是全部进入熔渣，还可以溶于金属液，氧化si 、Mn 、P 、C 等元素，使其本身还原。

吹炼过程中，不断向炉内供氧，FeO 不断地生成，它从熔池上浮过程中也不断消耗，只有来不及与其他元素反应的FeO 才能保留在熔渣中，因而FeO 成为氧的“传递者”。

枪位不仅影响着Fe0的生成速度，同时也关系着FeO 的消耗速度。

在低枪位操作时，炉内各元素的氧化反应激烈地进行着，但低枪位操作一段时间后，FeO 的消耗速度大大增加。

当枪位低到一定的程度，或长时间使用某一低枪位吹炼时，FeO 的消耗速度可能超过其生成速度，因此熔渣中TFe 的含量不仅不会增加，反而会减少。

当采用高枪位操作时，由于氧气流股对熔池作用的动能减少，熔池内的化学反应速度缓慢了，FeO 的消耗速度减少得比较明显．这时才有可能使FeO 在熔渣中聚积起来，起到提高TFe 含量的作用。

3235.1O Fe FeO FeO +=∑321601127256O Fe FeO TFe += C.枪位与熔池温度的关系枪位对熔池温度的影响，是通过炉内化学反应速度来体现的。

采用低枪位操作，氧气、熔渣、金属液接触密切，化学反应速度快，结果熔池升温速度加快，吹炼时间短，热损失部分减少，炉温较高。

枪位高，反应速度缓慢,因而熔池升温速度缓慢，吹炼时间延长，热损失部分增多，温度偏低。

因此，当铁水温度偏低时，开吹时可采用低枪位操作，能加快熔池升温速度。

4.2.2 供氧制度中的几个工艺参数4.2.2.1 氧气流量与供氧强度A 氧气流量氧气流量Q 是指在单位时间t 内向熔池供氧的数量V(常用标淮状态下的体积量度)。

氧气流量是根据吹炼每吨金属料所需要的氧气量、金属装入量、供氧时间等因素来确定的，即：TV Q = Q — 氧气流量(标态)，m 3／min 或m 3／h ；V — 一炉钢的氧耗量(标态),m 3；t — 一炉钢吹炼时间，min 或h 。

一般供氧时间为14—22min ，大转炉吹氧时间稍长些。

例1 转炉装入量l32t ，吹炼15mm ，氧耗量（标态）为6068m 3，求此时氧气流量为多少?解：V ＝6068m 3，t ＝15minh m m T V Q /24272min /53.40415606833==== 答：此时氧气流量(标态)为24272m 3/h 。

B 供氧强度供氧强度I 是单位时间内每吨金属氧耗量TQ I = I ——供氧强度(标态)，m 3/t ·minQ ——氧气流量(标态)，m 3／minT ——一炉钢的金属装入量，t例2 根据例1条件，求此时的供氧强度，若供氧强度(标态) 提至3.6m 3/t ·min ，每炉钢吹炼时间可缩短多少？解；V ＝6068m 3，T ＝132t,t ＝15min 供氧强度min /06.31321560683∙=⨯=⨯==t m T t V T Q I 若I ＝3.6m 3/t ·min 时， 冶炼时间min 769.121326.36068=⨯=⨯=T I V t 每炉吹炼时间缩短值，△t ＝15—12.769＝2.231min ＝2minl4s答:供氧强度(标态)为3.06m 3/t ·min ，提高供氧强度后，每炉吹炼时间可缩短2minl4s 。

I 值不可过高，否则不易化渣，且氧枪容易粘钢而损坏。

大型转炉冲击面积占熔他面积比例小，供氧强度可低些，保证化渣良好。

C 吨金属氧耗量吹炼lt 金属料所需要的氧气量，可以通过计算求出来。

其步骤是：首先计算出熔池各元素氧化所需氧气量和其他氧耗量，然后再减去铁矿石或氧化铁皮带给熔池的氧里。