其原因是随着钢水含碳量的降低。冷却介
质分解产生的气体对[C]-[O]反应的影响大， 使[C]-[O]反应的平衡的CO分压低于0.1MPa。
吹炼终点：
[C] -[O] 平衡 相同的钢水 含氧量下， 与之相平衡 的钢水含碳 量，底吹转 炉比顶吹转 炉的要低。
吹炼终点：
[C] -[O] 平衡 相同的钢水 含氧量下， 与之相平衡 的钢水含碳 量，底吹转 炉比顶吹转 炉的要低。
2. 锰的变化规律 底吹氧气转炉熔池中[Mn]的变化 有两个特点：
1)吹炼终点钢水残[Mn]比顶吹转炉高;
2) [Mn]的氧化反应几乎达到平衡;
1)底吹 转炉吹 炼终点 钢水残
[Mn] 比顶吹 转炉高;
残[Mn]比顶吹转炉高的原因：
渣中(FeO)含量低于顶吹转炉，而且CO 分压(约0.04MPa)低于顶吹转炉0.12MPa， 顶吹转炉中的[O]活度高于底吹转炉2.5倍。
9.2 底吹氧气转炉炼钢法
氧气转炉炼钢车间
氧气转炉炼钢车间
氧气转炉炼钢车间
底吹转炉炼钢法的发展
1. 酸性底吹空气转炉炼钢法 贝塞麦发明的酸性底吹空气转
炉炼钢法只能脱碳，但不能脱磷、 脱硫。 2. 碱性底吹空气转炉
1878年，托马斯发明了碱性底 吹空气转炉，用石灰造渣，能较好 地进行脱磷，炉渣可做磷肥．
喷溅和返干时有发生，而且吹炼后期熔池的搅拌弱（主要
靠脱碳反应搅拌），钢渣间反应未达平衡，渣中的氧化亚 铁含量高而吹损高、脱氧剂消耗高。
9.2.1 底吹氧气转炉结构特点
一 氧气底吹转炉炉底结构
炉身和炉底可拆卸分开，在底吹上安装 吹氧喷嘴一般为6～22支。最常用的是炉底 和喷嘴垂直。喷嘴冷却剂可采用天然气、丙 烷、丁烷等碳氢化合物。为了提高脱磷、脱 硫效率，由喷嘴内管吹氧的同时吹碳粉和萤 石粉等造渣剂。根据不同的冶炼目的，内管 除吹氧外，还可吹氩或氮气。
炼钢熔池中[C]和[O]浓度的关系
将Pco取为一个大气压，则可简化为：
KC
1
%C•
%O.........[
%C]•[%O]
PCO KC
由于Kc随温度的变化不大，在炼钢温度范围内为 一定值，用M代表则可写出：
M =[%C]·[%O] (8—7)
M称为碳氧浓度积，它具有化学反应平衡常数的性 质，在一定温度和压力下应是一个常数。
(2) [C]-[O]平衡的理论含氧量 是在pCO=0.1MPa得出的。
而实际顶吹氧气转炉中 pCO≈0.12MPa
而实际顶底复吹转炉中 pCO≈0.07MPa
而实际底吹转炉中 pCO ≈ 0.04MPa
顶吹 顶底复吹 底吹
pCO≈0.12MPa pCO≈0.07MPa pCO ≈ 0.04MPa
其原因之一是:喷入炉内的氧 气产生了两倍的CO气体。
[C]+{O2} =2CO↑ 另一个原因是随着钢水含碳
量的降低。冷却介质分解产生的 气体对[C]-[O]反应的影响大，使 [C]-[O]反应的平衡的CO分压低 于总压。
如N2、Ar、H2气等
(1) [C]+[O] =CO ω[O] CO [Fe]+[O]=[FeO] ω[O] FeO
(3)由于氧气喷嘴埋在铁水下面，高温和面积较大 的反应区在炉底喷嘴出口处附近，反应产物需穿 过金属液后才能进入炉渣或炉气中，因此，上部 渣层对炉内反应的影响较小。
9.2.3 吹炼过程中各 成分的变化
一.Si .Mn.P.S.C.O.N 等的变化规律
1. [C] -[O]平衡
在钢水中ω [C]％>0.07时，底和顶吹的 [C]-[O]关系，都比较接近；但当钢水中ω[C] ％<0.07时，底吹氧气转炉内的[C]-[O]关系 低于PCO为0.IMPa时[C]-[O]平衡关系，这说 明在相同的钢水含氧量下，与之相平衡的钢 水含碳量，底吹转炉比顶吹转炉的要低。
ω[O] CO ＜ω[O] 实 ＜ω[O] FeO ω[O] 实—ωHale Waihona Puke O] CO=过剩氧临界含碳量
底吹转炉中由供氧速率的控制性 环节向钢水中的碳扩散成为控制性环节 转变的碳量要低。如230t底吹转炉为0.3 ％～0.6％，而180t顶吹转炉为0.5％～ 1.0％。因此，底吹转炉具有冶炼低碳钢 的特长。
底吹氧气转炉没有顶吹氧气转炉那样的 氧枪，不需要高厂房。
图9 氧气底 吹转炉炉型
图10 氧气底吹转炉 炉底结构示意图
l一炉壳；2一炉衬；3一环缝；4一炉底塞；5一套 管；6一炉底钢板；7一保护介质分配环；8一保 护介质；9一氧和石灰粉；10一氧和石灰粉分配
箱；11一舌状气袋
9.2.2．氧气底吹转炉吹炼反应特点．
3.富氧碱性底吹转炉 1950年前后，制氧技术有了大的突破，但底吹
转炉富氧量只用到40％，如再提高，喷嘴寿命就 会降低。（在喷嘴附近发生O2+[C]→2CO的放 热反应）。于是发明了
4 顶吹氧气转炉炼钢法 1952年奥地利开发，但不适于吹 炼高磷铁水， 又发明了。
5 石灰粉法(LD—AC法) 为吹炼高磷铁水，比利时和法国同时发明。
6 卡尔多(Kaldo)法（瑞典） 7 旋转转炉炼钢法（德国）。
4.碱性底吹氧气转炉
1965年加拿大研制了双层管氧气喷 嘴。内管通氧气，内外管间通碳氢化合 物。利用碳氢化合物裂解吸热和形成还 原性气幕冷却保护氧气喷嘴。 1967年德 国引进此喷嘴技术，成功开发了底吹氧 气转炉 (OBM法)。
CmHn=mC+n/2H2 (吸热反应)
氧气顶吹转炉的特点
1）优点 （1）熔炼速度快，生产率高（一炉钢只需20分钟）； （2）热效率高，冶炼中不需外来热源，且可配用10%～ 30%的废钢； （3）钢的品种多，质量好（高低碳钢都能炼Si，S、P、 H、N、O及夹杂含量低）； （4）便于开展综合利用和实现生产过程计算机控制。 2）缺点 如吹损较高（10%，）、所炼钢种仍受一定限制（冶炼含 大量难熔元素和易氧化元素的高合金钢有一定的困难）。
在底吹转炉冶炼中，氧气由分散在炉底上的数 支喷嘴由下而上吹入金属熔池
(1)熔池搅拌强度剧烈，其搅动力要高于顶吹法10 倍。即使在熔池含碳量降到很低时，由炉底吹入 的氧流仍在剧烈地搅动熔池。
(2)由于氧流分散而均匀地吹入熔池，同时又无较 强的反向气流作用，因此，吹炼过程平稳，炉内 反应迅速而均匀，渣-钢间反应更趋于平衡，渣中 氧化铁含量低，不喷溅，氧的利用率高。