氧气顶底复吹转炉炼钢.ppt

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1、 9.3 侧吹氧气转炉炼钢法侧吹氧气转炉炼钢法 1952年，唐山钢厂用碱性侧吹空气转年，唐山钢厂用碱性侧吹空气转炉吹炼中磷铁水炉吹炼中磷铁水(P%=0.2O.6)获获得成功。它是通过摇炉，调节熔池面与得成功。它是通过摇炉，调节熔池面与风眼的相对位置和吹炼深度，控制造渣，风眼的相对位置和吹炼深度，控制造渣，进行钢水脱碳和脱磷。进行钢水脱碳和脱磷。1958年普遍推广。年普遍推广。但空气侧吹风眼侵蚀严重，吹损大，热但空气侧吹风眼侵蚀严重，吹损大，热量不充裕等缺点。量不充裕等缺点。1973年，沈阳第一炼钢厂和东北工年，沈阳第一炼钢厂和东北工学院提出了转炉侧吹全氧炼钢法，并在学院提出了转炉侧吹全氧炼钢法

2、，并在3吨侧吹转炉上进行试验获得成功。吨侧吹转炉上进行试验获得成功。氧气侧吹氧气侧吹转炉炉型转炉炉型 9.3.1 全氧侧吹转炉炼钢法冶金过程全氧侧吹转炉炼钢法冶金过程 9.3.1 吹炼过程的基本控制和工艺吹炼过程的基本控制和工艺 国内国内38t全氧侧吹转炉，基本上保持空全氧侧吹转炉，基本上保持空气侧吹转炉摇炉控制制度，可通过控制装入气侧吹转炉摇炉控制制度，可通过控制装入角度和合理摇炉，实行对造渣和冶金过程的角度和合理摇炉，实行对造渣和冶金过程的灵活控制。图灵活控制。图1020为上钢一厂为上钢一厂8t全氧侧吹全氧侧吹转炉两炉钢的控制示例。转炉两炉钢的控制示例。全氧侧吹转炉吹全氧侧吹转炉吹炼过程中

3、熔池成分的变化规律基本上与碱性炼过程中熔池成分的变化规律基本上与碱性氧气顶吹转炉和平炉相似，可以进行前期脱氧气顶吹转炉和平炉相似，可以进行前期脱磷。图磷。图1021为转炉三种吹氧炼钢典型的熔为转炉三种吹氧炼钢典型的熔池成分变化规律。池成分变化规律。9.2.3 氧气底吹转炉与顶吹转炉的比较氧气底吹转炉与顶吹转炉的比较 9.4 顶底复合吹炼转炉炼钢法顶底复合吹炼转炉炼钢法 1978年年4月，法国钢铁研究院月，法国钢铁研究院(IRSID)在顶吹转在顶吹转炉上进行了底吹惰性气体搅拌的实验并获得成功炉上进行了底吹惰性气体搅拌的实验并获得成功;1979年年4月月,日本住友发表了转炉复合吹炼的日本住友发表了

4、转炉复合吹炼的报告。到报告。到1981年底，全世界采用复吹转炉达年底，全世界采用复吹转炉达81座。座。我国首钢、鞍钢分别在我国首钢、鞍钢分别在1980年和年和1981年开始进年开始进行复吹的实验研究，并于行复吹的实验研究，并于1983年分别在首钢年分别在首钢30吨吨转炉和鞍钢转炉和鞍钢180吨转炉上推广使用。吨转炉上推广使用。顶顶底底复复合合吹吹炼炼转转炉炉顶底复合吹炼法的冶金特点顶底复合吹炼法的冶金特点 (1)由于增加了底部供气，由于增加了底部供气，加强了熔池的搅拌力加强了熔池的搅拌力使熔池内使熔池内成分和温度成分和温度的不均匀性得到了改善。的不均匀性得到了改善。改善了渣改善了渣-金属间的平

5、衡条件，减少了钢和渣的金属间的平衡条件，减少了钢和渣的过氧化现象过氧化现象，提高了钢液中的残锰含量，提高了钢液中的残锰含量，降低了钢液中的磷含量，减少了喷溅。降低了钢液中的磷含量，减少了喷溅。金属中的碳氧更接近于平衡，对降低钢中的溶解金属中的碳氧更接近于平衡，对降低钢中的溶解氧有明显效果。这对冶炼低碳钢十分有利。氧有明显效果。这对冶炼低碳钢十分有利。(2)通过改变顶枪枪位和顶底吹制度，通过改变顶枪枪位和顶底吹制度，可以控制化可以控制化渣，渣，有利于充分发挥炉渣的作用。有利于充分发挥炉渣的作用。底部底部供气供气强度强度和熔和熔池混池混合时合时间的间的关系关系 图图30为各种复吹方法底部供气强度和

6、熔池混合为各种复吹方法底部供气强度和熔池混合时间的关系。由图可看出，底部仅吹惰性气体或中时间的关系。由图可看出，底部仅吹惰性气体或中性及弱氧化性气体搅拌时，供气强度一般小于或等性及弱氧化性气体搅拌时，供气强度一般小于或等于于0.5m3tmin；而使用氧气时其底吹强度较高。；而使用氧气时其底吹强度较高。由图由图30还可看出，采用底吹法时熔池混合时间还可看出，采用底吹法时熔池混合时间约约10秒左右；而顶吹法则需要秒左右；而顶吹法则需要100秒以上。说明顶秒以上。说明顶吹法对熔池缺乏足够的搅拌，而底吹对熔池起显著吹法对熔池缺乏足够的搅拌，而底吹对熔池起显著的搅拌作用。的搅拌作用。但是，顶底复合吹炼，

7、由于减少了但是，顶底复合吹炼，由于减少了Fe、Mn、C等元素的氧化放热，同时吹入的搅拌气体如等元素的氧化放热，同时吹入的搅拌气体如Ar、N2、CO2等要吸收熔池的显热，以及吹入的等要吸收熔池的显热，以及吹入的CO2代代替了部分工业氧，使熔池中放热量减少，因此，导替了部分工业氧，使熔池中放热量减少，因此，导致废钢装入量的减少，铁水用量增加。致废钢装入量的减少，铁水用量增加。9.4.1 顶底复吹转炉炼钢法的类型顶底复吹转炉炼钢法的类型 归纳起来主要有四类：归纳起来主要有四类：(1)底部搅拌型底部搅拌型 LDKG、顶部顶部100供氧气，底部吹炼前期供氮气，后期供氧气，底部吹炼前期供氮气，后期为氩气，

8、底部多使用集管式、多孔塞砖或多层环缝为氩气，底部多使用集管式、多孔塞砖或多层环缝管式供气元件。管式供气元件。(2)顶、底吹氧型顶、底吹氧型 LD一一OB、LDHC、顶部供氧比为顶部供氧比为6095，底部，底部405，底部中心管供氧，环管供底部中心管供氧，环管供冷却剂。冷却剂。(3)喷吹石灰型喷吹石灰型KBOP 在吹氧的同时，还可以喷吹石灰等熔剂。在吹氧的同时，还可以喷吹石灰等熔剂。4）喷吹燃料型）喷吹燃料型顶底侧三向以氧气作载流喷吹煤粉、燃油或燃气。顶底侧三向以氧气作载流喷吹煤粉、燃油或燃气。9.3.1 顶底复合吹炼法的种类及其特征顶底复合吹炼法的种类及其特征 顶底复合吹炼转炉按底部供气方式分

9、为两大类顶底复合吹炼转炉按底部供气方式分为两大类；(1)顶吹氧气、底吹惰性顶吹氧气、底吹惰性或中或中性或弱氧化性气体的转炉。此性或弱氧化性气体的转炉。此法除底部全程恒流量供气和顶法除底部全程恒流量供气和顶吹枪位适当提高外，冶炼工艺吹枪位适当提高外，冶炼工艺制度基本与顶制度基本与顶吹吹相同。底部供相同。底部供气强度属于弱搅拌型。由于底气强度属于弱搅拌型。由于底部供气的作用，强化了熔池搅部供气的作用，强化了熔池搅拌。图拌。图27a、b分别为顶吹和复分别为顶吹和复合吹炼转炉主要元素的浓度变合吹炼转炉主要元素的浓度变化。化。(2)顶、底均吹氧的转炉顶、底均吹氧的转炉。2040的氧由底部吹入熔池，的氧由

10、底部吹入熔池，其余的氧由顶枪吹入。其余的氧由顶枪吹入。9.4.2 顶底复吹转炉内的反应顶底复吹转炉内的反应 1 成渣速度成渣速度 复吹转炉与顶吹、底吹两种转炉相复吹转炉与顶吹、底吹两种转炉相比，熔池搅拌范围大，而且强烈，从底比，熔池搅拌范围大，而且强烈，从底部喷入石灰粉造渣，成渣速度快。通过部喷入石灰粉造渣，成渣速度快。通过调节氧枪枪位化渣，加上底部气体的搅调节氧枪枪位化渣，加上底部气体的搅动，形成高碱度、流动性良好和一定氧动，形成高碱度、流动性良好和一定氧化性的炉渣，需要的时间比顶吹转炉或化性的炉渣，需要的时间比顶吹转炉或底吹转炉的都短。底吹转炉的都短。复吹转炉渣复吹转炉渣中中(FeO)从吹

11、从吹炼初期开始到炼初期开始到中期逐渐降低，中期逐渐降低，中期变化平稳，中期变化平稳，后期又稍有升后期又稍有升高，其变化的高，其变化的曲线与顶吹转曲线与顶吹转炉有某些相似炉有某些相似之处。之处。2 复吹转炉渣中复吹转炉渣中(FeO)含量变化含量变化 就渣中就渣中(FeO)含量而含量而言，顶吹转言，顶吹转炉炉复吹转炉复吹转炉底吹转炉。底吹转炉。2 顶吹顶吹.复吹复吹.底吹转炉渣中底吹转炉渣中(FeO)比较比较1)从底部吹入的氧，生成的从底部吹入的氧，生成的FeO在熔池在熔池的上升过程中被消耗掉；的上升过程中被消耗掉；2)有底吹气体搅拌，渣中有底吹气体搅拌，渣中(FeO)低，低，也能化渣，不需要高的

12、也能化渣，不需要高的(FeO)；3)上部有顶枪吹氧，所以它的上部有顶枪吹氧，所以它的(FeO)含量含量比底吹氧气的还是要高。比底吹氧气的还是要高。复吹转炉渣复吹转炉渣(FeO)低于顶吹原因低于顶吹原因3 钢水中的碳钢水中的碳 复吹转炉钢水的脱碳速度高而且比复吹转炉钢水的脱碳速度高而且比较均匀，原因是从顶部吹入大部分氧。较均匀，原因是从顶部吹入大部分氧。从底部吹入少量氧，供氧比较均匀，脱从底部吹入少量氧，供氧比较均匀，脱碳反应也就比较均匀，使渣中碳反应也就比较均匀，使渣中(FeO)含量始终不高。在熔池底部生成的含量始终不高。在熔池底部生成的FeO与与C有更多的机会反应，有更多的机会反应，FeO不

13、易聚集，不易聚集，从而很少产生喷溅。从而很少产生喷溅。复吹转炉的复吹转炉的C-O关系线低于关系线低于顶吹转炉，比较顶吹转炉，比较接近底吹转炉的接近底吹转炉的C-O关系线。关系线。在相同含碳量下。在相同含碳量下。复吹转炉金属收复吹转炉金属收得率高于顶吹转得率高于顶吹转炉。炉。复吹复吹.顶吹顶吹.底吹转炉吹炼终点底吹转炉吹炼终点C和和O 吹入惰性气体吹入惰性气体后，钢水中后，钢水中C-O的关系线下移，的关系线下移，原因是吹入熔池原因是吹入熔池中的中的N或或Ar气泡降气泡降低低CO的分压，为的分压，为脱碳反应提供场脱碳反应提供场所。因此，在相所。因此，在相同含碳量时，复同含碳量时，复吹含氧量低于顶吹

14、含氧量低于顶吹。吹。复吹底部吹惰性气体后钢水中复吹底部吹惰性气体后钢水中O-O关系关系复吹复吹(FeO)低，低，吹炼初期，钢吹炼初期，钢水中的水中的Mn只只有有30%40被氧化，待温被氧化，待温度升高后，在度升高后，在吹炼中后期，吹炼中后期，又开始回锰又开始回锰,残残锰较顶吹高。锰较顶吹高。4 钢水中的锰钢水中的锰 从炉底吹入氧气，从炉底吹入氧气，可与金属液反应生成可与金属液反应生成FeO，FeO与与P反应，反应，氧也有可能直接氧化氧也有可能直接氧化 P生成生成P2O5。从反应。从反应的动力学看，强有力的的动力学看，强有力的搅拌有利脱磷，在吹炼搅拌有利脱磷，在吹炼初期脱磷率可达初期脱磷率可达4

15、0%60%，以后保持平，以后保持平稳，吹炼后期脱磷加稳，吹炼后期脱磷加快。复吹磷的分配系数快。复吹磷的分配系数相当于底吹，而比顶吹相当于底吹，而比顶吹高。高。5 钢水中的磷钢水中的磷6 钢水中的硫钢水中的硫 复吹脱硫条件较好，原因有四个方面：复吹脱硫条件较好，原因有四个方面：1)底喷石灰粉、顶吹氧，形成高碱炉渣；底喷石灰粉、顶吹氧，形成高碱炉渣；2)渣中渣中(FeO)比顶吹低；比顶吹低；3)底喷石灰粉，改善脱硫反应动力学条底喷石灰粉，改善脱硫反应动力学条件；件；4)熔池搅拌好，反应界面大，脱硫动力熔池搅拌好，反应界面大，脱硫动力学条件好。学条件好。顶底复吹转炉的特点顶底复吹转炉的特点 复吹转炉

16、石灰单耗低复吹转炉石灰单耗低；渣量少渣量少；单耗相当于底吹转炉；单耗相当于底吹转炉；氧耗介于顶吹与底吹之间氧耗介于顶吹与底吹之间；复吹能形成高碱度氧化性炉渣，提前复吹能形成高碱度氧化性炉渣，提前脱磷脱磷；直接拉碳，生产低碳钢种。直接拉碳，生产低碳钢种。氧气转炉炼氧气转炉炼钢技术发展钢技术发展转炉大型化转炉大型化少渣冶炼少渣冶炼铁水预处理铁水预处理长寿转炉长寿转炉负能炼钢负能炼钢全自动吹炼全自动吹炼9.4.3 顶底复合吹少渣冶炼技术顶底复合吹少渣冶炼技术 铁水经预脱硅、预脱磷和预脱硫处理后，铁水经预脱硅、预脱磷和预脱硫处理后，转炉内只进行脱碳和升温操作。这就是转炉转炉内只进行脱碳和升温操作。这就

17、是转炉少渣冶炼的基本含义。少渣冶炼的基本含义。SMP法法1979年，新日铁室兰厂开发了年，新日铁室兰厂开发了脱脱硅硅铁水在转炉内的小渣量冶炼法。铁水在转炉内的小渣量冶炼法。ORP法在上基础上，新日铁君津厂法在上基础上，新日铁君津厂1982年采用石灰熔剂年采用石灰熔剂脱磷、脱硫脱磷、脱硫预处理方法。预处理方法。SARP法同年，日本住友金属也投产采用法同年，日本住友金属也投产采用了了苏打苏打粉进行水预处理方法。粉进行水预处理方法。OLTPS法法1983年，神户制钢开发了石灰年，神户制钢开发了石灰和和苏打苏打粉联合预处理铁水方法。粉联合预处理铁水方法。1.复吹转炉少渣冶炼的冶金特性：复吹转炉少渣冶炼

18、的冶金特性：(1)还原性功能还原性功能渣量少，复吹转炉渣量少，复吹转炉(FeO)低，底部吹低，底部吹Ar或或N，使，使渣、钢的氧分压都降低，具有还原性功能。吹入的渣、钢的氧分压都降低，具有还原性功能。吹入的锰矿粉锰矿粉MnO直接还原，提高钢液锰含量。直接还原，提高钢液锰含量。(2)钢中的氢明显减少钢中的氢明显减少 由于散装料及铁合金消耗量减少，少渣精炼时由于散装料及铁合金消耗量减少，少渣精炼时钢水和炉渣的氢含量明显减少，可以稳定地得到终钢水和炉渣的氢含量明显减少，可以稳定地得到终点点H2.010-6的钢水。的钢水。(3)铁损明显减少铁损明显减少 由于渣量减少，渣带走的铁损少。但渣层薄，由于渣量

19、减少，渣带走的铁损少。但渣层薄，烟气带走的烟尘量增多。烟气带走的烟尘量增多。9.4.4 铁水预处理技术铁水预处理技术定义：定义：铁水在兑入转炉之铁水在兑入转炉之前进行的脱硫、脱磷或脱前进行的脱硫、脱磷或脱硅操作叫做铁水预处理。硅操作叫做铁水预处理。目的：目的：减轻高炉、转炉的减轻高炉、转炉的负担，提高生产率。负担，提高生产率。一一 对铁水的质量要求对铁水的质量要求1）温度）温度1250而且稳定而且稳定一般应保证入炉时仍在一般应保证入炉时仍在12501300以上。以上。2）成分合适而且波动小）成分合适而且波动小 （1）国标规定铁水的含磷量小于国标规定铁水的含磷量小于0.4%。（2）因此国标规定铁

20、水含硫量因此国标规定铁水含硫量0.07%。（3）含硅量高于含硅量高于0.8%应进行预脱硅处理。应进行预脱硅处理。（4）我国铁水含锰都不高，多为我国铁水含锰都不高，多为0.2%0.4%。（5）3.5%的含碳量即可满足冶炼要求，而通的含碳量即可满足冶炼要求，而通常铁水含碳常铁水含碳4%左右，故一般不做要求。左右，故一般不做要求。3）带渣量）带渣量0.5%高炉渣含有大量高炉渣含有大量S、SiO2，带渣量不得超，带渣量不得超0.5%。铁铁 种种炼炼 钢钢 用用 生生 铁铁铁铁 号号牌号牌号炼炼04炼炼08炼炼10代号代号L04L08L10 炼钢炼钢用生用生铁化铁化学成学成分标分标准准（GB71782）

21、C3.50Si0.450.450.850.851.25Mn一一组组0.30二二组组0.300.50三三组组0.50P一一级级0.15二二级级0.150.25三三级级0.250.40特特类类0.02S一一类类0.020.03二二类类0.030.05三三类类0.050.07厂厂 家家化化 学学 成成 分分 /%入炉温入炉温度度/SiMnPSV首首 钢钢0.200.400.400.500.101250)武武钢钢二二炼炼0.670.300.0150.02412201310包包 钢钢0.721.730.5800.0471200攀攀 钢钢0.0640.0520.0500.323宝宝 钢钢0.400.800.400.1200.040表表1-2 我国一些钢厂用铁水成分我国一些钢厂用铁水成分国家或厂名国家或厂名化化 学学 成成 分分 /%SiMnPS美国美国0.801.200.601.000.150.030日本大分厂日本大分厂0.550.600.0970.1050.0200.023英国托英国托尔尔伯特伯特厂厂0.650.750.08%的钢种时,采取吹到0.05-0.06%停吹,然后按所炼钢种的规格,在钢包内增碳。