1、轉(zhuǎn)爐煉鋼類轉(zhuǎn)爐鐵水主要原料現(xiàn)代煉鋼該種煉鋼爐由圓臺型爐帽、圓柱型爐身球缺型爐底組爐身設(shè)繞旋轉(zhuǎn)耳軸滿足裝料鋼、倒渣操作故名酸性空氣底吹轉(zhuǎn)爐——貝塞麥爐（英1856） 空氣轉(zhuǎn)爐{堿性空氣底吹轉(zhuǎn)爐——托馬斯爐（德1878） 堿性空氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐（1952）轉(zhuǎn)爐{ 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐——LD（奧利1952） 氧氣轉(zhuǎn)爐{氧氣底吹轉(zhuǎn)爐——OBM（德1967） 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐（1975）2、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼簡介(1)誕背景及簡稱現(xiàn)代煉鋼產(chǎn)首先氧化精煉程初貝氏爐托馬斯爐所采用空氣吹煉利用其氧二世界戰(zhàn)工業(yè)制氧機美問世使利用純氧煉鋼能原底吹式爐底及噴槍極易燒壞美聯(lián)合碳化物公司于1947實驗室進行氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐實驗并獲功命名BOF奧利聞即派關(guān)專家前往參觀習于19492噸轉(zhuǎn)爐進行半工業(yè)性實驗并獲功1952、195330噸氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐別LinzDonawitz建投產(chǎn)故簡稱LD196712月德與加拿合作發(fā)明氧氣底吹轉(zhuǎn)爐使用雙層套管噴嘴并通氣態(tài)碳氫化合物進行冷卻1975研發(fā)頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐綜合LDOBM優(yōu)點77世界發(fā)表(2)氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐特點1）優(yōu)點氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐經(jīng)問世顯示極優(yōu)越性世界各竟相發(fā)展目前主要煉鋼其優(yōu)點主要表現(xiàn)：（1）熔煉速度快產(chǎn)率高（爐鋼需20鐘）；（2）熱效率高冶煉需外熱源且配用10%～30%廢鋼；（3）鋼品種質(zhì)量（高低碳鋼都能煉S、P、H、N、O及夾雜含量低）；（4）便于展綜合利用實現(xiàn)產(chǎn)程計算機控制2）缺點LD尚存些問題吹損較高（10%）、所煉鋼種仍受定限制（冶煉含量難熔元素易氧化元素高合金鋼定困難）等3氧氣轉(zhuǎn)爐發(fā)展趨勢于氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐推廣普及首推本迅速且引導(dǎo)LD發(fā)展趨勢：（1）容量型化（相投資較）；（2）配加爐外精煉增加品種提高質(zhì)量（理論煉任何鋼種）；（3）引入底吹技術(shù)實施復(fù)合吹煉（減少噴濺降低吹損）；（5）實現(xiàn)冶煉程計算機控制1轉(zhuǎn)爐煉鋼原材料引言轉(zhuǎn)爐煉鋼所用原材料金屬料非金屬料兩類原材料質(zhì)量壞僅關(guān)系吹煉操作難易且影響鋼產(chǎn)量、質(zhì)量產(chǎn)本1.1金屬料轉(zhuǎn)爐煉鋼金屬料主要鐵水、廢鋼鐵合金1.1.1鐵水1作用：轉(zhuǎn)爐煉鋼主原料般占裝入量70%2要求鐵水應(yīng)符合定要求簡化穩(wěn)定操作并獲良技術(shù)經(jīng)濟指標1）溫度≥1250℃且穩(wěn)定鐵水溫度高低標志著其物理熱少較高鐵水溫度僅能保證轉(zhuǎn)爐吹煉順利進行同能增加廢鋼配加量降低產(chǎn)本希望鐵水溫度盡量高些般應(yīng)保證入爐仍1250℃～1300℃另外希望鐵水溫度相穩(wěn)定利于冶煉操作產(chǎn)調(diào)度2）合適且波 轉(zhuǎn)爐煉鋼適應(yīng)性較強各種鐵水吹煉鋼便轉(zhuǎn)爐操作及降低產(chǎn)本鐵水應(yīng)該合適穩(wěn)定（1）鐵水含磷量≤0.4%：磷使鋼產(chǎn)冷脆現(xiàn)象鋼害元素轉(zhuǎn)爐單渣冶煉脫磷效85%～95%普碳鋼含磷量通要求≤0.04%,標規(guī)定鐵水含磷量于0.4%需要指高爐內(nèi)能磷鐵水含磷量超0.4%,或者吹煉低磷鋼則需采用雙渣冶煉或鐵水進行預(yù)脫磷處理（2）鐵水含硫量≤0.07%：硫使鋼產(chǎn)熱脆現(xiàn)象鋼害元素轉(zhuǎn)爐脫硫效理想單渣冶煉脫硫率僅30%～35%通要求鋼液含硫量0.05%標規(guī)定鐵水含硫量≤0.07%鐵水含硫量超0.07%或吹煉低硫鋼則需采用雙渣冶煉或鐵水進行預(yù)脫硫處理（3）鐵水含硅量：鐵水硅轉(zhuǎn)爐煉鋼主要發(fā)熱元素含硅量每增加0.1%廢鋼比增加1.3%～1.5%于、型轉(zhuǎn)爐鐵水含硅量0.5%～0.8%宜型轉(zhuǎn)爐熱損較鐵水含硅量高些若含硅量低于0.5%,鐵水化熱足,導(dǎo)致廢鋼比降,容量轉(zhuǎn)爐甚至能吹煉；反鐵水含硅量高于0.8%,僅增加造渣材料消耗且使爐內(nèi)渣量偏渣量容易引起噴濺增加金屬損失另外鐵水含硅量高初期渣堿度低爐襯侵蝕作用加??；同初期渣二氧化硅含量高使渣FeO、MnO含量相降低容易石灰塊表面層熔點2130℃2CaO•SiO2外殼阻礙石灰熔化降低渣速度利于早期磷應(yīng)該指些鋼廠鐵水含硅量超1.2%別甚至達1.5%應(yīng)進行預(yù)脫硅處理減輕轉(zhuǎn)爐負擔（4）鐵水含錳量：鐵水錳種益元素主要體現(xiàn)錳氧化氧化錳能促使石灰溶解利于提高爐齡減輕氧槍粘鋼我數(shù)鋼鐵廠所用鐵水含錳量都高0.2%～0.4%提高鐵水含錳量主要向高爐原料配加錳礦石使煉鐵產(chǎn)焦比升高高爐產(chǎn)率降于鐵水增錳合理性需要做詳細技術(shù)經(jīng)濟比目前鐵水含錳量提硬性要求（5）鐵水含碳量：碳轉(zhuǎn)爐煉鋼主要發(fā)熱元素≥3.5%含碳量即滿足冶煉要求通鐵水含碳4%左右故般做要求內(nèi)些轉(zhuǎn)爐煉鋼廠鐵水控制見表（6）1-13）帶渣量≤0.5%高爐渣含量S、SiO2希望兌入轉(zhuǎn)爐鐵水盡量少帶渣減輕脫硫任務(wù)減少渣量通要求帶渣量超0.5%3鐵水預(yù)處理定義：鐵水兌入轉(zhuǎn)爐前進行脫硫、脫磷或脫硅操作叫做鐵水預(yù)處理目：減輕高爐、轉(zhuǎn)爐負擔提高產(chǎn)率1）鐵水爐外脫硫鐵水脫硫條件比鋼水優(yōu)越（鐵水碳、硅、磷等元素含量高硫度系數(shù)同鐵水氧含量低）脫硫效率比鋼水脫硫高4～6倍經(jīng)濟比轉(zhuǎn)爐雙渣合算鐵水預(yù)脫硫技術(shù)已內(nèi)外廣泛采用基本思路：向鐵水加入脫硫劑使化合入渣（1）脫硫劑及其特點：目前用鐵水預(yù)脫硫劑主要四種①電石粉（CaC2）脫硫反應(yīng)：CaC2（S）+[S]=CaS(S)+2[C]特點：脫硫能力強脫硫程少量COC2H2逸并帶電石粉污染環(huán)境必須安裝除塵裝置；價格較貴②石灰粉（CaO）脫硫反應(yīng)：2CaO(S)+[S]+1/2[Si]=CaS(S)+1/22CaO•SiO2（S）特點：價格便宜脫硫本低單獨使用脫硫能力差且石灰表面現(xiàn)C2S阻礙脫硫反應(yīng)繼續(xù)進行降低脫硫速度效率配加適量鋁或蘇打粉避免C2S：CaO(S)+[S]+2/3[Al]=CaS(S)+1/3Al2O3（S）使脫硫速度效率明顯提高8圖1-1③蘇打粉（Na2CO3）脫硫反應(yīng)：Na2CO3（l）+[S]+[Si]=Na2S(l)+SiO2(S)+{CO}特點：脫硫能力強且產(chǎn)氣體具攪拌作用脫硫速度快價格貴且污染嚴重現(xiàn)已少使用與其粉劑配復(fù)合脫硫劑④金屬鎂脫硫反應(yīng)：金屬鎂沸點僅1107℃鐵水溫度氣體故脫硫反應(yīng)：{Mg}+[S]=MgS(S)特點：金屬鎂直接加入鐵水發(fā)爆發(fā)式氣化反應(yīng)僅導(dǎo)致鎂利用率降低且引起鐵水噴濺造事故能單獨使用與其粉劑組復(fù)合脫硫劑相同鐵水條件各脫硫劑能力強弱順序：Na2CO3、CaC2、Mg、CaO見9表1-3脫硫劑單獨使用幾種配合使用電石粉+石灰粉、金屬鎂+電石粉、石灰粉+蘇打粉、金屬鎂+石灰粉等其脫硫能力較差別（2）脫硫及效：鐵水預(yù)脫硫基本工藝向鐵水加入脫硫劑并使混合發(fā)脫硫反應(yīng)目前使用廣泛機械攪拌噴吹①機械攪拌混合式：脫硫劑加入鐵水罐用耐火材料制攪拌器插入鐵水攪拌使與脫硫劑充混合特點：脫硫效與攪拌器轉(zhuǎn)速及脫硫劑種類關(guān)見（10）圖1-3、1-4種形式具代表性本KR（電石粉主）武鋼二煉79引進經(jīng)消化改造使用石灰粉主脫硫劑②噴吹混合式：空氣或惰性氣體載體利用噴槍粉狀脫硫劑噴射鐵水使鐵水與脫硫劑充混合寶鋼80代由本引進叫DTS噴吹電石粉各種脫硫劑噴射應(yīng)用效見圖1-6實際產(chǎn)各廠應(yīng)根據(jù)要求達脫硫程度、鐵水熱損鐵損、脫硫設(shè)備費用、環(huán)境污染等問題選用適合脫硫劑脫硫2）鐵水預(yù)脫硅基本思路：向鐵水加入氧化性脫硅劑使氧化SiO2進入爐渣（1）脫硅劑：用脫硅劑氧化鐵皮燒結(jié)礦粉主配加少量石灰螢石降低渣黏度各廠家所用配比完全：本福山 氧化鐵皮70～100%石灰0～20%螢石0～10%；本水島 燒結(jié)礦粉75%石灰25%脫硅劑用量約15～30kg/t（2）脫硅：用爐外脫硅投入頂噴兩種投入高爐鐵脫硅劑投鐵水溝借助鐵水流入鐵水罐沖擊攪拌作用使充混合、反應(yīng)早種脫硅效率較低通50%左右頂噴用0.2～0.3MPa壓力空氣通噴槍（鐵溝或流入鐵水灌鐵水流）鐵水液面定高度脫硅劑噴入使混合、反應(yīng)由于該式使鐵水與脫硅劑兩混合所脫硅效率高達70～80%鐵水含硅達0.1～0.15%3）鐵水預(yù)脫磷轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷效率較高雙渣冶煉尤其增加造渣材料消耗并延冶煉間產(chǎn)本增近鐵水爐外脫磷研究較發(fā)展已用于工業(yè)產(chǎn)基本思路：向鐵水加入脫磷劑使其磷氧化并固定渣（1）脫磷劑：目前廣泛使用蘇打系石灰系兩類蘇打系脫磷劑：2[P]+5[O]+3Na2CO3(S)=(Na2O•P2O5)+3{CO}石灰系脫磷劑：2[P]+5[O]+4CaO(S)=(4CaO•P2O5)其配定氧化鐵皮或燒結(jié)礦粉螢石粉助熔劑（2）脫硅處理：由于磷與氧親力于硅與氧親力且鐵水總含定硅欲要脫磷需先進行脫硅處理使用蘇打系脫磷要求[Si]＜0.1%使用石灰系處理要求[Si]＜0.15%（3）鐵水爐外脫磷及效：目前鐵水脫磷主要噴吹氣體作載體脫磷劑噴吹鐵水包使充混合快速脫磷本新鐵氬氣噴吹45kg/t間20min脫磷率達90%左右3）鐵水同脫硫脫磷所述蘇打石灰既脫硫劑脫磷劑鐵水同進行脫硫脫磷僅本低且產(chǎn)率高目前已工業(yè)應(yīng)用同脫工藝兩種（1）SARP：即本住友堿性精煉工藝鐵水首先進行脫硅處理[Si]＜0.1%扒爐渣噴吹19kg/t蘇打粉脫硫率達96%脫磷率達95%該特點脫硫磷效率高處理本高、耐火材料侵蝕嚴重同氣體（CO）污染（2）ORP：先進行脫硅處理[Si]＜0.15%扒爐渣噴吹52kg/t石灰基粉料脫硫率達80%脫磷率達88%該特點處理本低渣量鐵損（TFe=20～30%）1.1.2廢鋼1作用：廢鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼另種金屬爐料其作用冷卻熔池氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼主原料鐵水物理熱化熱足熔池溫度1250℃～1300℃加熱1600℃左右煉鋼溫度且富余熱量廢鋼用消耗些富余熱量調(diào)控熔池溫度2要求（1）清潔、少銹混雜含色金屬；（2）度超爐口直徑二截面積要于爐口面積五3廢鋼加工預(yù)熱1）廢鋼加工轉(zhuǎn)爐煉鋼所用廢鋼外購廢鋼其源廣泛懸殊外形各異且混雜應(yīng)針所購廢鋼特點進行相應(yīng)加工處理切割、打包、火燒、挑揀、水洗等滿足轉(zhuǎn)爐煉鋼入爐廢鋼基本要求2）廢鋼預(yù)熱目：提高廢鋼比（見17表1-8）降低產(chǎn)本及效：利用鐵水罐余熱燃料燃燒加熱（首鋼）廢鋼裝入鐵水罐置于煤氣烘烤器烘烤30～40min接鐵水并倒入轉(zhuǎn)爐廢鋼比提高10%1.1.3鐵合金作用：脫氧劑、合金劑種類：主要Fe-Si、Fe-Mn、Mn-Si及Al根據(jù)煉鋼種同能Fe-Cr、Fe-W、Fe-Mo、Ni等合金要求：準確、塊度合適（5～40mm）、用前烘烤思考題1簡述氧氣轉(zhuǎn)爐發(fā)展趨勢2轉(zhuǎn)爐煉鋼鐵水哪些要求3用脫硫劑哪些脫硫能力何4鐵水爐外預(yù)脫硫哪些影響機械攪拌脫硫效素5簡述SARP同脫硫脫磷工藝程6煉鋼用石灰應(yīng)滿足哪些要求2.2底吹氣體射流2.2.1底吹氣體行森美等冶金家實驗用氮氣底部吹入水或水銀并用高速攝影機拍攝其流情況發(fā)現(xiàn)氣體通浸沒式噴嘴流熔池行兩種：（1）鼓泡流速較氣體噴嘴口鼓起形氣泡并逐漸氣泡定程度（浮力于粘滯力）則脫離孔口浮現(xiàn)象稱鼓泡（2）形射流流速較氣體孔口形連續(xù)氣流射入液體種現(xiàn)象稱浸沒式射流實驗發(fā)現(xiàn)由流量計算表觀馬赫數(shù)Ma/增加1噴嘴流氣體由鼓泡轉(zhuǎn)變射流即表觀馬赫數(shù)Ma/等于1速度臨界流速（32）圖2-12表觀馬赫數(shù)Ma/用2-9式計算：Ma/=υ/a=Q/aA式 υ——氣體口速度m/s；a——室溫音速m/s；A——噴嘴截面積m2；Q——氣體流量m3/s
備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。