转炉炼钢工艺页.pptx

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1、Tel:01-62332515，62332122，Email:Converter Steelmaking Process第1页/共121页1 转炉炼钢的发转炉炼钢的发展展 18551856年英国人亨利.贝塞麦(Henly)开发了酸性底吹空气转炉炼钢法；1878年英国人托马斯(S.G.Thomas)碱性底吹空气转炉炼钢法；1940年廉价获得氧气后，瑞士、奥地利开发了顶吹氧气转炉，1952年在奥地利林茨(Linz)和多纳维茨城(Donawitz)建成第一座30吨碱性顶吹氧气转炉(LD转炉)；或称BOF(Basic Oxygen Furnace)。1970年开发顶底复合吹炼转炉。我国的炼钢发展史。第

2、2页/共121页氧气转炉的种类氧气转炉的种类氧气顶吹转炉 氧气底吹转炉（或氧气侧吹转炉）氧气顶底复合转炉第3页/共121页转炉炼钢方法的发展演变转炉炼钢方法的发展演变 第4页/共121页顶吹氧气转炉炼钢顶吹氧气转炉炼钢工艺特工艺特点点完全依靠铁水氧化带来的化学热及物理热完全依靠铁水氧化带来的化学热及物理热;生产率高（冶炼时间在生产率高（冶炼时间在2020分钟以内）；分钟以内）；质质量量好好（*气气体体含含量量少少：（因因为为COCO的的反反应应搅搅拌拌，将将N N、H H除除去去）可可以以生生产产超超纯纯净净钢钢,有有害害成成份份（S S、P P、N N、H H、O O）80ppm80ppm；

3、冶冶炼炼成成本本低低，耐耐火火材材料料用用量量比比平平炉炉及及电电炉炉用用量量低；低；原材料适应性强，高原材料适应性强，高P P、低、低P P都可以。都可以。第5页/共121页转炉设备转炉设备1、转炉本体系统包括：转炉炉体及其支撑系统托圈、耳轴、耳轴轴承和支撑座，以及倾动装置。2.氧枪及其升降、换枪装置3.副枪装置4.散状料系统5.烟气净化系统第6页/共121页第7页/共121页转炉炉体及转炉倾动系转炉炉体及转炉倾动系统统第8页/共121页氧气顶吹转炉炉型设计炉型定义 如下图所示，转炉由炉帽、炉身和炉底三部分组成。按熔池形状来分，常见的氧气顶吹转炉炉型由筒球型、锥球型和截锥型三种。第9页/共1

4、21页炉型选择(1)筒球型：其熔池形状由一圆筒体和一球缺体组成。这种炉型衬砌筑简单，炉壳易于制作，其形状比较接近于金属流的循环轨迹。(2)锥球型：其熔池形状由一倒锥体和一球缺体组成，倒锥角度一般为1230。这种炉型的形状更符合钢渣环流的要求，炉衬蚀损后，其形状变化较小，对操作较为有利。(3)截锥型：该炉型的熔池形状为一倒锥体。在装入量和熔池直径相同的情况下，其熔池最深。因此不适应于大容量转炉。第10页/共121页炉型设计炉型设计的主要任务是确定所选炉型各部位的主要参数和尺寸，据此再绘制出工程图。氧气顶吹转炉的主要尺寸如下图：（1）熔池尺寸的确定：应根据装入量、供氧强度、喷嘴类型、冶炼动力学条件

5、以及对炉衬蚀损的影响综合考虑。（2）熔池直径D：熔池直径通常指熔池处于平静状态时金属液面的直径。它主要取决于金属装入量和吹氧时间。第11页/共121页转炉炉容比（转炉炉容比（V/TV/T）是指转炉腔内的自由空间的容积是指转炉腔内的自由空间的容积V(V(单位单位m m3 3)与金属装入量与金属装入量(铁水铁水+废钢废钢+生铁块生铁块 单位单位t)t)之比。之比。装入量过大，则炉容比相对就小，在吹炼过程中可能导致装入量过大，则炉容比相对就小，在吹炼过程中可能导致喷溅增加、金属损耗增加、易烧枪粘钢；喷溅增加、金属损耗增加、易烧枪粘钢；装入量过小，则熔池变浅，炉底会因氧气射流对金属液的装入量过小，则熔

6、池变浅，炉底会因氧气射流对金属液的强烈冲击而过早损坏，甚至造成漏钢，并会降低转炉的金强烈冲击而过早损坏，甚至造成漏钢，并会降低转炉的金属料种类等因素有关。属料种类等因素有关。大型转炉的炉容比一般在大型转炉的炉容比一般在0.90.91.051.05米米3 3/吨之间，而小型转吨之间，而小型转炉的炉容比在炉的炉容比在0.80.8米米3 3/吨左右。吨左右。通常当转炉容量小、或铁水含磷高、或供氧化强度大、喷通常当转炉容量小、或铁水含磷高、或供氧化强度大、喷孔数少、用铁矿石或氧化铁皮做冷却剂等情况，则炉容比孔数少、用铁矿石或氧化铁皮做冷却剂等情况，则炉容比应选取上限。反之则选取靠下限。应选取上限。反之

7、则选取靠下限。第12页/共121页转炉高径比转炉高径比（H/DH/D）是指转炉腔内的自由空间的高度是指转炉腔内的自由空间的高度(单位单位m)m)与熔与熔池直径比池直径比m m之比。之比。高径比一般为高径比一般为0.8-1.8;0.8-1.8;决定转炉氧枪的吹炼强度，冶炼时间等；决定转炉氧枪的吹炼强度，冶炼时间等；同时影响溅渣的好坏；同时影响溅渣的好坏；决定氧枪喷头的设计参数，如喷头的射流角等决定氧枪喷头的设计参数，如喷头的射流角等.第13页/共121页2 氧气射流及熔池搅拌氧气射流及熔池搅拌氧枪吹炼参数决定转炉的冶炼过程及冶炼结果氧枪心藏是氧枪喷头；有关氧枪及氧枪喷头设计有专门介绍 氧气射流属

8、于气体动力学的范畴。第14页/共121页氧气射流对熔池的物理作用氧气射流对熔池的物理作用 转转炉炉实实际际上上是是一一个个黑黑箱箱，对对炉炉内内的的运运动动状状态态是是冷态实验的分析结果。冷态实验的分析结果。氧流作用下熔池的循环运动，动量传递，氧压氧流作用下熔池的循环运动，动量传递，氧压或氧速越高，凹坑越深，搅拌加剧或氧速越高，凹坑越深，搅拌加剧。第15页/共121页 氧气射流对熔池的化学作用氧气射流对熔池的化学作用直直接接氧氧化化-氧氧气气射射流流直直接接与与杂杂质质元元素素产产生生氧化反应；氧化反应；间间接接氧氧化化-氧氧气气射射流流先先与与FeFe反反应应生生成成后后FeO FeO，Fe

9、OFeO传氧给杂质元素。传氧给杂质元素。是直接氧化还是间接氧化为主呢？是直接氧化还是间接氧化为主呢？是是间间接接氧氧化化为为主主，最最主主要要一一点点是是由由于于氧氧流流是是集集中中于于作作用用区区附附近近（4 4的的面面积积），而不是高度分散在熔池中。而不是高度分散在熔池中。第16页/共121页氧枪喷头的种类氧枪喷头的种类 直简型直简型 收缩型收缩型 拉瓦尔型拉瓦尔型 多多 孔孔 拉拉 瓦瓦 尔尔 型型。（马马赫赫数数控控制制在在1.8-2.11.8-2.1）第17页/共121页 多孔拉瓦尔喷嘴第18页/共121页氧枪喷头及氧枪氧枪喷头及氧枪第19页/共121页喷头设计需考虑的因喷头设计需考

10、虑的因素素主主要要根根据据炼炼钢钢车车间间生生产产能能力力大大小小、原原料料条条件件、供供氧氧能能力、水冷条件和炉气净化设备的能力来决定。力、水冷条件和炉气净化设备的能力来决定。考考虑虑到到转转炉炉的的炉炉膛膛高高度度、直直径径大大小小、熔熔池池深深度度等等参参数数确定其孔数、喷孔出口马赫数和氧流股直径。确定其孔数、喷孔出口马赫数和氧流股直径。对对于于原原料料中中废废钢钢比比高高、高高磷磷铁铁水水冶冶炼炼或或需需二二次次燃燃烧烧提提温等情况，则其氧枪喷头的设计就需特殊考虑。温等情况，则其氧枪喷头的设计就需特殊考虑。第20页/共121页 喉口直径的计算喉口直径的计算当当供供氧氧量量Q Q和和喷喷

11、嘴嘴前前氧氧压压确确定定后后，就就可可以以按按弗弗林林公公式式计算喉口直径，即：计算喉口直径，即：式中式中 T T0 0氧气滞止温度，氧气滞止温度，k k；A A喉口断面积，喉口断面积，cmcm2 2；P P0 0喷喷嘴嘴前前压压力力（吹吹损损时时允允许许正正偏偏离离20%20%），MpaMpa（绝对）。（绝对）。此此外外喷喷嘴嘴加加工工的的光光洁洁度度对对流流量量也也有有一一定定的的影影响响，因因粗糙表面必定增加附面层高度。粗糙表面必定增加附面层高度。第21页/共121页 枪位高度范围枪位高度范围枪枪位位高高低低，对对氧氧枪枪喷喷头头出出口口马马赫赫数数M M的的选选取取有有着直接影响。着直

12、接影响。在在一一定定的的氧氧射射流流出出口口速速度度下下，枪枪位位高高可可避避免免烧烧枪枪，但但为为保保持持射射流流对对熔熔化化的的搅搅拌拌能能力力，即即保保证证一定的冲击深度，需要降枪；一定的冲击深度，需要降枪；射流出口马赫数射流出口马赫数M M决定决定枪位。枪位。第22页/共121页喷枪高度的确定喷枪高度的确定根据所取的冲击深度和喷头设计得到的各项参数，就可根据所取的冲击深度和喷头设计得到的各项参数，就可以确定喷枪高度。以确定喷枪高度。现以计算三孔喷头为例，计算喷枪高度。由于现以计算三孔喷头为例，计算喷枪高度。由于P P0 0=8kg/cm=8kg/cm2 2，M M出出=1.845=1.

13、845，d d*=23.2mm=23.2mm，d d出出=28.4mm=28.4mm，T T0 0=303K=303K，设熔池深度为，设熔池深度为1000mm1000mm，假定取平均冲击深，假定取平均冲击深度为熔池深度的度为熔池深度的25%25%，则，则h=250mmh=250mm，喷枪高度喷枪高度H H为为 :1050mm:1050mm第23页/共121页熔池冲击深度熔池冲击深度 氧气射流深入熔池的深度（即冲击深度）对吹炼工艺氧气射流深入熔池的深度（即冲击深度）对吹炼工艺影响很大，必须保证氧流对熔池具有合适的冲击深度，影响很大，必须保证氧流对熔池具有合适的冲击深度，使熔池得到均匀而强烈的搅拌

14、，即有较大的脱碳速度，使熔池得到均匀而强烈的搅拌，即有较大的脱碳速度，同时又具有一定的化渣能力。同时又具有一定的化渣能力。当当L/h0.3L/h0.71/h0.7时，即冲击深度过深，有可能损坏炉底和金时，即冲击深度过深，有可能损坏炉底和金属喷溅严重属喷溅严重.第24页/共121页熔池冲击深度熔池冲击深度第25页/共121页冲击深度的确定冲击深度的确定在适合的炉容比情况下，如果熔池装入量过浅，在适合的炉容比情况下，如果熔池装入量过浅，可考虑将熔池砌成台阶形。可考虑将熔池砌成台阶形。对对于于单单孔孔喷喷头头，平平均均冲冲击击深深度度可可取取熔熔池池深深度度的的25-50%25-50%，而而最最大大

15、冲冲击击深深度度可可取取熔熔池池深深度度的的50-75%50-75%。对对于于三三孔孔或或四四孔孔喷喷枪枪，平平均均冲冲击击深深度度可可取取熔熔池池深深度度的的25-40%25-40%，最最大大冲冲击击深深度度可可取取熔熔池池深深度度的的60-60-70%70%。第26页/共121页射流熔池穿透深度计算射流熔池穿透深度计算用弗林公式计算最大穿透深度用弗林公式计算最大穿透深度 式中式中h h：穿透深度（：穿透深度（cmcm），），H H：枪位高度（：枪位高度（cmcm）d d：喷喷头头喉喉口口直直径径（cmcm），P P0 0：滞滞止止压压力（力（MPaMPa）本公式是经验式，最适合单孔射流氧枪

16、。本公式是经验式，最适合单孔射流氧枪。本公式是经验式，最适合单孔射流氧枪。本公式是经验式，最适合单孔射流氧枪。第27页/共121页氧枪的长度第28页/共121页氧枪的控制系统氧枪在吹炼过程中需要氧枪在吹炼过程中需要频繁升降，而且要求位频繁升降，而且要求位置准确，因此氧枪的升置准确，因此氧枪的升降机构是转炉上的重要降机构是转炉上的重要设备之一。氧枪的升降设备之一。氧枪的升降机构，更换装置，枪位机构，更换装置，枪位控制，安全联销，检测控制，安全联销，检测仪表等，应由炼钢专业仪表等，应由炼钢专业提出要求和提供必要的提出要求和提供必要的数据，而由有关专业来数据，而由有关专业来设计完成。设计完成。第29

17、页/共121页3 顶吹转炉的过程描述顶吹转炉的过程描述上上炉炉出出钢钢-倒倒完完炉炉渣渣(或或加加添添加加剂剂)-)-补补炉炉或或溅溅渣渣-堵堵出出钢钢口口-兑兑铁铁水水-装装废废钢钢-下下枪枪-加加渣渣料料（石石灰灰、铁铁皮皮）-点火点火-熔池升温熔池升温-脱脱P P、Si Si、Mn-Mn-降枪脱碳。降枪脱碳。看看炉炉口口的的火火，听听声声音音。看看火火亮亮度度-加加第第二二批批（渣渣料料）-提提枪化渣，控制枪化渣，控制“返干返干”。降枪控制终点（降枪控制终点（FeOFeO），倒炉取样测温，出钢。），倒炉取样测温，出钢。技技术术水水平平高高的的炉炉长长，一一次次命命中中率率高高。50%50

18、%。（宝宝钢钢是是付付枪枪）根据分析取样结果根据分析取样结果-决定出钢（或补吹）决定出钢（或补吹）-合金化合金化。不要补吹的就是通常说的一次命中。不要补吹的就是通常说的一次命中。第30页/共121页冶炼技巧冶炼技巧钢液碳的判断方法钢液碳的判断方法 取样分析、磨样、看火花、付枪。取样分析、磨样、看火花、付枪。钢液磷的判断方法钢液磷的判断方法 取样分析、渣的颜色及气孔；取样分析、渣的颜色及气孔；钢液温度判断方法钢液温度判断方法 接触热电偶、看炉口火焰、看钢液颜色、读秒表。接触热电偶、看炉口火焰、看钢液颜色、读秒表。钢液颜色：白亮、青色、浅兰、深兰、红色钢液颜色：白亮、青色、浅兰、深兰、红色第31页

19、/共121页冶炼过程渣、钢成份变化冶炼过程渣、钢成份变化第32页/共121页冶炼过程钢中冶炼过程钢中NO成份变成份变化化第33页/共121页4 4 炼钢用原辅材料炼钢用原辅材料 铁水：废钢：生铁块：烧结矿 第34页/共121页铁水成分：成分：70-85%(%C=4,%Si=0.4-1.0,%Mn=0.5,70-85%(%C=4,%Si=0.4-1.0,%Mn=0.5,%P=0.02-0.15,%S=0.001-0.050)%P=0.02-0.15,%S=0.001-0.050)铁水温度的高低是带入转炉物理热多少的标志，铁水温度的高低是带入转炉物理热多少的标志，这部分热量是转炉热量的重要来源之一

20、。因此，这部分热量是转炉热量的重要来源之一。因此，铁水温度不能过低，否则热量不足，影响熔池铁水温度不能过低，否则热量不足，影响熔池的温升速度和元素氧化过程，也影响化渣和去的温升速度和元素氧化过程，也影响化渣和去除杂质，还容易导致喷溅。要保证转炉铁水温除杂质，还容易导致喷溅。要保证转炉铁水温度大于度大于12501250。第35页/共121页废钢：废钢是转炉主要金属料之一，是冷却效果稳定的冷却剂。适当的增加废钢比，可以降低转炉炼钢成本、能耗、和炼钢辅助材料消耗。废钢主要来源于本厂的返回废钢和社会外购废钢。如铸坯的切头切尾；轧钢厂的切头切尾、轧后废品等；另外机械加工废品、车屑；钢管和钢板的切边等；以

21、及废旧设备。加入15-30%(厚度小于150mm，清洁)第36页/共121页生铁块及烧结矿（改性铁）生铁是调温及配碳烧结矿可提高金属收得率，造渣等铁合金：品种较多，但是生产成本高，因此要选用适当牌铁合金：品种较多，但是生产成本高，因此要选用适当牌号的铁合金，以降低钢的成本。转炉常用的铁合金有号的铁合金，以降低钢的成本。转炉常用的铁合金有Fe-Fe-MnMn、Fe-SiFe-Si、Mn-SiMn-Si合金、合金、Ca-SiCa-Si合金、铝、合金、铝、Fe-AlFe-Al、Ca-Al-Ca-Al-BaBa合金等。其化学成分及质量均应符合国家标准规定合金等。其化学成分及质量均应符合国家标准规定。第

22、37页/共121页4 4 炼钢用原辅材料炼钢用原辅材料辅助材料：石灰：有效CaO成分，块度，控制石灰吸水萤石：CaF2，能改善炉渣流动性生白云石：CaMg(CO3)2,造渣及护炉菱镁矿：MgCO3调渣剂铁合金、冷却剂及增碳剂第38页/共121页石灰石石灰灰是是转转炉炉炼炼钢钢用用量量最最大大的的廉廉价价造造渣渣材材料料，主主要要成成分分是是CaOCaO，具具有有很很强强的的脱脱磷磷、脱脱硫硫能能力力，不不损损害炉衬。害炉衬。石石灰灰的的渣渣化化速速度度是是转转炉炉炼炼钢钢成成渣渣速速度度的的关关键键，因因此此炼炼钢钢用用石石灰灰除除了了有有效效CaOCaO含含量量要要高高，SiOSiO2 2和

23、和S S含含量量低低，适适当当的的块块度度要要求求之之外外，对对其其活活性性度度也也要要提提出出要要求求。石石灰灰的的活活性性度度是是石石灰灰反反应应能能力力的的标标志志，也也是是衡衡量量石石灰灰质质量量的的重重要要参参数数。活活性性度度大大的的石石灰灰反应能力强，成渣速度快。反应能力强，成渣速度快。此此外外石石灰灰极极易易水水化化潮潮解解，生生成成CaCa（OHOH）2 2要要尽尽量量使使用用新新焙焙烧烧的的石石灰灰，同同时时对对石石灰灰的的贮贮存存的的时时间间应应加以限制。加以限制。第39页/共121页我国顶吹转炉用石灰标我国顶吹转炉用石灰标准准 项目化学成分w/活性度/mL块度/mm烧碱

24、 /%生（过）烧率/%CaOSiO2S指标9030.1300540 转炉生产消耗的能量时，实转炉生产消耗的能量时，实现了现了转炉工序转炉工序“负能炼钢负能炼钢”；当炉气回收的总热量；当炉气回收的总热量 炼钢厂生产消耗的总能量时，实现了炼钢厂炼钢厂生产消耗的总能量时，实现了炼钢厂“负负能炼钢能炼钢”。日本君津钢厂、我国宝钢、武钢三炼钢。日本君津钢厂、我国宝钢、武钢三炼钢厂均已实现厂均已实现炼钢厂炼钢厂“负能炼钢负能炼钢”。第82页/共121页转炉节能手段转炉节能手段 每生产每生产1 1吨钢需要产生吨钢需要产生20203232吨原材料，同时吨原材料，同时消耗大量的能源。我国钢铁工业能源消耗量，占全

25、消耗大量的能源。我国钢铁工业能源消耗量，占全国能耗的国能耗的9 9左右，比发达国家水平高左右，比发达国家水平高20-3020-30以上。以上。吨钢综合能耗吨钢综合能耗 生产计算中使用生产计算中使用“标准煤标准煤”作为能耗指标的单作为能耗指标的单位。位。每每1kg1kg标准煤的发热量为标准煤的发热量为29.31MJ29.31MJ。第83页/共121页中国钢铁能耗与主要产钢国比中国钢铁能耗与主要产钢国比较较第84页/共121页宝钢耗能情宝钢耗能情况况第85页/共121页8 8 转炉冶炼的自动控制转炉冶炼的自动控制在计算机时代，如何提高炼钢效率，降低炼在计算机时代，如何提高炼钢效率，降低炼钢成本，使

26、炼钢由经验向科学转化，钢成本，使炼钢由经验向科学转化，是炼钢是炼钢技术发展的必然。技术发展的必然。转炉吹炼的技术特点：转炉吹炼的技术特点：脱碳速度快，准确控制吹炼终点比较困难：脱碳速度快，准确控制吹炼终点比较困难：热效率高，升温速度快；热效率高，升温速度快；容易发生炉渣或金属喷溅；容易发生炉渣或金属喷溅；吹吹炼炼后后期期脱脱碳碳速速度度减减慢慢，金金属属炉炉渣渣之之间间远远离离平平衡衡，容易造成钢渣过氧化。容易造成钢渣过氧化。第86页/共121页转炉冶炼的自动控转炉冶炼的自动控制制1对氧气顶吹转炉控制的要求铁水质量稳定，能准确知道铁水成份和重量；废钢量稳定，有害残余元素含量低；石灰等其他造渣剂

27、的化学成份及块度稳定。2.控制方案 静态控制模型 动态控制模型 全自动控制模型第87页/共121页转炉自动化控制的具体要转炉自动化控制的具体要求求（1 1）能能实实现现远远程程预预报报，根根据据目目标标钢钢种种要要求求和和铁铁水条件，能确定基本命中终点的吹炼工艺方案；水条件，能确定基本命中终点的吹炼工艺方案；（2 2）能能精精确确命命中中吹吹炼炼终终点点，通通常常采采用用动动态态校校正正方方法法，修修正正计计算算误误差差，保保证证终终点点控控制制精精度度和和命命中率；中率；（3 3）具具备备容容错错性性，可可消消除除各各种种系系统统误误差差，随随机机误差和检测误差；误差和检测误差；（4 4）响

28、应迅速，系统安全可靠。）响应迅速，系统安全可靠。第88页/共121页静态控制模静态控制模型型 静静态态控控制制是是动动态态控控制制的的基基础础，根根据据物物料料平平衡衡和和热量平衡；热量平衡；静态控制的原理是：质量守恒；静态控制的原理是：质量守恒；先先确确定定出出终终点点的的目目标标成成份份和和温温度度及及出出钢钢量量，并并选择适当的操作条件，进行装入量的计算；选择适当的操作条件，进行装入量的计算；确定物料收支和热收支的关系输入计算机；确定物料收支和热收支的关系输入计算机；铁水、废钢、生铁块、铁皮、铁矿石等；铁水、废钢、生铁块、铁皮、铁矿石等；可可计计算算需需要要的的氧氧气气量量，在在单单位位

29、时时间间内内的的氧氧气气流流量，从所需的氧量可计算出所需要的冶炼时间；量，从所需的氧量可计算出所需要的冶炼时间；用热收支方面进行分析定论。用热收支方面进行分析定论。第89页/共121页 模型基础模型基础脱脱C C曲曲线线 1.1.第第一一阶阶段段：脱脱C C速速度度逐逐渐渐增增大大，SiSi、MnMn的的反反应应控控制制了了脱脱C C反应、先脱反应、先脱SiSi、MnMn，后脱，后脱C C。VcVcdC/dt=KdC/dt=K1 1t t2.2.第第二二阶阶段段：脱脱C C速速度度与与C C含含量量基基本本无无关关。如如Vc Vc 变变快快，说明脱说明脱C C速度随氧流量的变化而变化。速度随氧

30、流量的变化而变化。Vc=Vc=dC/dt=KdC/dt=K2 2k k2 2 Q QO2O2 K K2 2=(1.89Q=(1.89QO2O2-0.048h-0.048h枪位枪位-28.5)10-28.5)10-3-3(试验数据试验数据)3.3.第第三三阶阶段段：碳碳下下降降到到一一定定后后，碳碳的的传传质质成成了了限限制制环环节。节。VcVcdC/dt=KdC/dt=K3 3%C%C第90页/共121页脱碳速度与时间的关脱碳速度与时间的关系系第91页/共121页动态模型控制动态模型控制 是是在在运运行行途途中中对对轨轨道道进进行行计计算算和和检检测测。并并给给予修正的一种控制方法。予修正的一

31、种控制方法。钢钢液液中中的的CC和和温温度度测测定定，钢钢液液中中的的CC和和温温度度是随时间推移而变化的。是随时间推移而变化的。动态控制的条件：动态控制的条件：点测的条件点测的条件,部份连续检测部份连续检测能测定其轨道（途中测定钢液中能测定其轨道（途中测定钢液中CC和温度）；和温度）；途途中中测测定定时时，如如果果测测定定值值和和预预测测的的值值不不同同，采采取修正的手段。取修正的手段。第92页/共121页控制轨道修正手段控制轨道修正手段1 1、温度、碳合适，按原轨道控制；、温度、碳合适，按原轨道控制；2 2、温度低及碳低，脱碳升温、当温、温度低及碳低，脱碳升温、当温度合适，终点碳低，加增碳

32、剂；度合适，终点碳低，加增碳剂；3 3、温度高碳高，脱碳升温、当终点、温度高碳高，脱碳升温、当终点碳合适，终点温度太高，加冷却剂；碳合适，终点温度太高，加冷却剂；第93页/共121页动态控制采用的两种方法动态控制采用的两种方法副枪动态控制技术 在吹炼接近终点时（供O2量85左右），插入副枪测定熔池C和温度，校正静态模型的计算误差并计算达到终点所需的供O2量或冷却剂加入量。炉气分析动态控制技术 通过连续检测炉口逸出的炉气成分，计算熔池瞬时脱碳速度和Si、Mn、P氧化速度，进行动态连续校正，提高控制精度和命中率。第94页/共121页 动态控制技术未解决的问动态控制技术未解决的问题题不不能能对对吹吹

33、炼炼造造渣渣过过程程进进行行有有效效监监测测和和控控制制，不能降低转炉喷溅率；不能降低转炉喷溅率；不不能能对对终终点点SS、PP进进行行准准确确控控制制，由由于于SS、PP成分不合格，造成成分不合格，造成“后吹后吹”；不不能能实实现现计计算算机机对对整整个个吹吹炼炼过过程程进进行行闭闭环环在在线控制。线控制。第95页/共121页 转炉智能吹炼技术转炉智能吹炼技术 智能吹炼控制技术，通常包括以下控制模型：智能吹炼控制技术，通常包括以下控制模型：静态模型静态模型确定吹炼方案，保证基本命中终点；确定吹炼方案，保证基本命中终点；吹吹炼炼控控制制模模型型利利用用炉炉气气成成分分信信息息，校校正正吹吹炼炼

34、误误差差，全全程程预预报报熔熔池池成成分分（C C、SiSi、MnMn、P P、S S）和和炉炉渣渣成成分分变变化；化；造造渣渣控控制制模模型型利利用用炉炉渣渣检检测测信信息息，动动态态调调整整顶顶枪枪枪枪位位和和造造渣渣工工艺艺，避避免免吹吹炼炼过过程程“喷喷溅溅”和和“返返干干”。终终点点控控制制模模型型通通过过终终点点副副枪枪校校正正或或炉炉气气分分析析校校正正，精确控制终点，保证命中率。精确控制终点，保证命中率。第96页/共121页 转炉智能吹炼技术转炉智能吹炼技术人工智能技术的采人工智能技术的采用用人工智能技术是利用机器模仿人脑从事推理、人工智能技术是利用机器模仿人脑从事推理、规划、

35、设计、思考、学习等思维活动、解决需规划、设计、思考、学习等思维活动、解决需由专家才能处理好的复杂问题。由专家才能处理好的复杂问题。炼钢中常用：专家系统、模糊逻辑控制、神经炼钢中常用：专家系统、模糊逻辑控制、神经网络控制、分层递阶控制、遗传算法等。网络控制、分层递阶控制、遗传算法等。我国宝钢和武钢使用较好，其它钢铁企业的新我国宝钢和武钢使用较好，其它钢铁企业的新建车间也在引进。建车间也在引进。第97页/共121页过程控制示意过程控制示意图图第98页/共121页过程控制系统过程控制系统图图第99页/共121页智能吹炼控制技术的冶金效果智能吹炼控制技术的冶金效果提提高高了了终终点点控控制制精精度度，

36、对对低低碳碳钢钢（C0.06C0.06），控制精度为控制精度为0.0150.015；温度；温度1010，命中率，命中率9595。实实 现现 了了 对对 终终 点点 S S、P P、MnMn的的 准准 确确 预预 报报，精精 度度 为为：S0.0009S0.0009；P0.00l4P0.00l4；Mn0.009Mn0.009。对中、高碳钢冶炼，后吹率从对中、高碳钢冶炼，后吹率从6060下降到下降到3232；喷溅率从喷溅率从2929下降到下降到5.45.4；终点拉碳至出钢时间从终点拉碳至出钢时间从8.5min8.5min缩短到缩短到2.5min2.5min；铁铁收收得得率率提提高高0.490.49

37、，石石灰灰消消耗耗减减少少3kg/t3kg/t，炉炉龄龄提提高高30%30%。第100页/共121页模型控制方法概模型控制方法概括括第101页/共121页模型控制的精度第102页/共121页武钢转炉冶炼控制室武钢转炉冶炼控制室第103页/共121页9 9 顶底复合吹炼转顶底复合吹炼转炉炉工艺特点工艺特点 顶底复吹转炉结合了顶吹、底吹转炉的优点顶底复吹转炉结合了顶吹、底吹转炉的优点 反应速度快，热效率高，可实现炉内二次燃反应速度快，热效率高，可实现炉内二次燃烧烧 吹炼后期强化熔池搅拌，使钢渣反应接近平吹炼后期强化熔池搅拌，使钢渣反应接近平衡衡 保持顶吹转炉成渣速度快和底吹转炉吹炼平保持顶吹转炉成

38、渣速度快和底吹转炉吹炼平稳的双重优点稳的双重优点 进一步提高了熔池脱磷脱硫的冶金效果进一步提高了熔池脱磷脱硫的冶金效果 冶炼低碳钢（冶炼低碳钢（C=0.01C=0.010.02%0.02%），避免了钢渣），避免了钢渣过氧化过氧化第104页/共121页顶底复合吹炼技术技术特顶底复合吹炼技术技术特征征 顶吹顶吹100%100%氧气，可采氧气，可采用二次燃烧技术提高熔池用二次燃烧技术提高熔池热效率；热效率；底吹惰性气体搅拌，底吹惰性气体搅拌，前期吹前期吹N2N2气后期切换为气后期切换为ArAr气；气；供气强度波动在供气强度波动在0.030.030.12 Nm0.12 Nm3 3/t.min/t.mi

39、n范围。范围。第105页/共121页顶吹及底吹带人转炉内钢液的搅拌顶吹及底吹带人转炉内钢液的搅拌能能供给速度(W/t)可由下式给出；底吹：B(28.5QBT/W)lg(1+L1.48)顶吹：T=0.0453 QTd/(WX)u2(0,0)cos式中，QB底吹气体量，dm3/min；QT顶吹气体量，dm3/min；T绝对温度，K；W钢水质量，t；d顶吹喷枪喷孔直径，m；X距顶吹喷枪前端的距离，m；L钢浴深度，m；顶吹喷枪喷孔倾角，()；u(0,0)顶吹喷枪喷孔山口气体的线速度，m/s。第106页/共121页复吹转炉的技术关键复吹转炉的技术关键 底吹供气元底吹供气元件件第107页/共121页细金属

40、管多孔塞式供气元件 砖型供气元件（弥散透气砖）目前大量使目前大量使用的是细金属用的是细金属管多孔式供气管多孔式供气元件。元件。使用寿命是使用寿命是决定其使用效决定其使用效果的主要因素。果的主要因素。国内底砖寿国内底砖寿命相对较低。命相对较低。第108页/共121页复吹转炉的使用效果复吹转炉的使用效果 渣中含铁量降低渣中含铁量降低2.52.55.0%5.0%金属收得率提高金属收得率提高0.50.51.5%1.5%残锰提高残锰提高0.020.020.06%0.06%磷含量降低磷含量降低0.002%0.002%石灰消耗降低石灰消耗降低3 310kg/t10kg/t 氧气消耗减少氧气消耗减少4 46N

41、m3/t6Nm3/t 提高炉龄，减少耐火材料消耗提高炉龄，减少耐火材料消耗第109页/共121页10 10 转炉主要冶炼品种转炉主要冶炼品种氧气钢顶吹转炉炼钢工艺与铁水预处理及钢水氧气钢顶吹转炉炼钢工艺与铁水预处理及钢水炉外精炼相结合，可冶炼大部分原电炉钢，冶炉外精炼相结合，可冶炼大部分原电炉钢，冶炼品种炼品种400400个。个。目前转炉冶炼的主要品种有：目前转炉冶炼的主要品种有：型钢类：如重轨钢、钢筋钢型钢类：如重轨钢、钢筋钢 线材类：软线、硬线、焊线、冷墩线线材类：软线、硬线、焊线、冷墩线 钢板类：中厚板、薄板钢板类：中厚板、薄板(钢带、管线钢带、管线)、硅钢、硅钢第110页/共121页1

42、1 11 转炉的煤气回收及渣处转炉的煤气回收及渣处理理 转转炉炉吹吹炼炼过过程程中中，在在炉炉口口排排出出大大量量棕棕红红色色的的浓浓烟烟。烟烟气气的的温温度度很很高高，含含有有大大量量COCO和和少少量量COCO2 2及及微微量量其其它它成成分分的的气气体体，还还夹夹杂杂着着大大量量氧氧化化铁、金属铁粒和其它细小颗粒的固体尘埃。铁、金属铁粒和其它细小颗粒的固体尘埃。转转炉炉烟烟气气的的特特点点是是温温度度高高、气气量量多多、含含尘尘量量大大，气气体体具具有有毒毒性性和和爆爆炸炸性性，直直接接排排放放有有很很大大的的危危害害，必必须须净净化化、回回收收。转转炉炉煤煤气气正正是是烟烟气气中中的的

43、气气体体部部分分，因因此此要要回回收收煤煤气气必必须须首首先先对对烟气净化、除尘。烟气净化、除尘。第111页/共121页烟气的净化烟气的净化 烟气净化系统主要有三种：烟气净化系统主要有三种：采用未燃法回收煤气的文氏管湿法净化系统。采用未燃法回收煤气的文氏管湿法净化系统。采用燃烧法的文氏管湿法净化系统。采用燃烧法的文氏管湿法净化系统。采用静电除尘的干式净化系统。采用静电除尘的干式净化系统。其其中中，采采用用未未燃燃法法回回收收煤煤气气的的文文氏氏管管湿湿法法净净化系统的方法，既可以回收煤气又可以回收余热。化系统的方法，既可以回收煤气又可以回收余热。第112页/共121页未燃法回收煤气系未燃法回收

44、煤气系统统第113页/共121页转炉煤气回收利转炉煤气回收利用用 煤煤 气气 回回 收收 量量 通通 常常 为为 6060 110m110m3 3/t/t钢钢。热热 值值 为为 1400140018004.18KJ/m18004.18KJ/m3 3。COCO含量为含量为606090%90%左右。左右。转炉煤气可以做燃料或化工原料。转炉煤气可以做燃料或化工原料。转转炉炉煤煤气气的的含含氢氢量量少少，燃燃烧烧时时不不产产生生水水汽汽，而而且且煤煤气气中中不不含含硫硫，可可用用于于混混铁铁炉炉加加热热、钢钢包包及及铁铁合合金金的的烘烘烤烤、均均热热炉炉的的燃燃料料等等，同同时时也也可可送送入入厂厂区

45、区煤煤气气管管网网，作作为为生生活活煤煤气气使用。使用。转转炉炉煤煤气气中中可可以以合合成成化化工工原原料料。制制甲甲酸酸钠钠，甲甲酸酸钠钠是是染染料料工工业业中中生生产产保保险险粉粉的的一一种种重重要要原原料料，代代替替了了锌锌粉粉，节节约了金属。约了金属。制制合合成成氨氨。是是我我国国农农业业普普遍遍需需要要的的化化学学肥肥料料。转转炉炉煤煤气中气中COCO含量较高，所含含量较高，所含P P、S S等杂质少，利于生产合成氨。等杂质少，利于生产合成氨。第114页/共121页转炉的污泥及污水处转炉的污泥及污水处理理 在在烟烟气气净净化化过过程程中中，由由于于使使用用湿湿法法净净化化，形形成成了

46、了大大量量的的污污水水、污污泥泥。污污泥泥的的成成分分主主要要是是氧氧化化铁铁、氧氧化化钙钙、二二氧氧化化硅硅和和氧氧化化镁镁等等，是是转转炉炉造造渣渣的的原原料，可造球后返回使用。料，可造球后返回使用。在在全全湿湿净净化化系系统统中中形形成成的的大大量量污污水水，污污水水中中的的悬悬浮浮物物经经分分级级、浓浓缩缩沉沉淀淀、脱脱水水、干干燥燥后后将将烟烟尘尘回回收收利利用用。去去污污处处理理后后的的水水，还还含含有有细细小小悬悬浮浮物物，需处理澄清后再循环使用。需处理澄清后再循环使用。烟尘污泥量为：烟尘污泥量为：131315kg/t15kg/t钢钢新水补充量新水补充量6 610 m10 m3

47、3/t/t钢。钢。第115页/共121页转炉炉渣的利用转炉炉渣的利用钢水的钢水的111113%13%，120120150kg/t150kg/t钢；钢；可回收利用总渣量的可回收利用总渣量的80809090，100kg100kg左右；左右；其中约：其中约：3030，球团；，球团；3030，铺路；，铺路；3030，水泥；，水泥；1010，渣钢回用。，渣钢回用。第116页/共121页转炉核心技术 大型转炉（大型转炉（250t250t）的设计制造技术）的设计制造技术 水冷托圈与悬挂倾动水冷托圈与悬挂倾动传动装置传动装置 多孔拉瓦尔氧气喷枪多孔拉瓦尔氧气喷枪 OGOG法除尘与煤气回收技术法除尘与煤气回收技

48、术 镁碳砖生产工艺与制造技术镁碳砖生产工艺与制造技术 污水、污泥处理净化技术污水、污泥处理净化技术 综合砌炉与护炉工艺（喷补、挂粘渣等）综合砌炉与护炉工艺（喷补、挂粘渣等）吹炼静态模型控制技术吹炼静态模型控制技术 终点副枪动态控制技术终点副枪动态控制技术第117页/共121页转炉技术开发和推广（短期）转炉技术开发和推广（短期）转炉钢水成分温度直接测定与转炉闭环控制技术转炉钢水成分温度直接测定与转炉闭环控制技术转炉全方位信息检测技术转炉全方位信息检测技术转炉冶炼过程与终点智能精确控制技术转炉冶炼过程与终点智能精确控制技术转炉铁水三脱技术转炉铁水三脱技术转炉少渣溅渣相结合的冶炼技术转炉少渣溅渣相结合的冶炼技术转炉生产高合金比钢种技术转炉生产高合金比钢种技术转炉内熔融还原合金化冶炼技术转炉内熔融还原合金化冶炼技术转炉低排放控制技术转炉低排放控制技术第118页/共121页转炉技术开发和推广（中期）转炉技术开发和推广（中期）转炉高固体料（或全固体料）熔炼技术转炉高固体料（或全固体料）熔炼技术连续炼钢技术连续炼钢技术转炉转炉“零排放零排放”清洁生产技术清洁生产技术转炉全自动智能控制技术转炉全自动智能控制技术第119页/共121页End第120页/共121页感谢您的观看！第121页/共121页