轉(zhuǎn)爐煉鋼的資料

轉(zhuǎn)爐煉鋼的資料第1頁/共69頁CompanyLogo發(fā)展?fàn)顩r1底吹轉(zhuǎn)爐設(shè)備2熔池內(nèi)反應(yīng)基本特點(diǎn)3操作工藝45-1氧氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼概述頂吹和底吹比較工藝5單元1觀看錄像5-1氧氣底吹轉(zhuǎn)爐第2頁/共69頁1965年加拿大液化空氣公司成功研制了雙層管氧氣噴咀1967年西德馬克西米利安公司引進(jìn)了此噴咀技術(shù)，成功開發(fā)了底吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)，稱之為OBM法（OxygenBottomBlowingMaxhutfe）。與此同時，比利時，法國研制成功與OBM相似的方法，法國命名為LWS法（采用液態(tài)的燃料油作為氧氣氧氣噴嘴的冷卻介質(zhì)）1971年美國合眾鋼鐵公司引進(jìn)了OBM法，成功采用噴石灰粉吹煉高磷鐵水，命名為Q－BOP法（Quiet-BOP），如圖5－1所示。目前國外底吹氧氣轉(zhuǎn)爐最大容量為250t（日本川崎鋼鐵公司千葉廠），供氧強(qiáng)度達(dá)3.6m3/(t.min)。5-1-1氧氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼發(fā)展?fàn)顩r第3頁/共69頁氧氣底吹轉(zhuǎn)爐的爐體結(jié)構(gòu)與氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐相似，其差別在于前者裝有帶噴嘴的活動爐底。另外耳軸結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，是空心的，如圖5－2所示。爐身和爐底可差拆卸分開，不同噸位的爐子，在底吹上安裝不同數(shù)目的吹氧噴咀，一般為6-22支。氧氣底吹轉(zhuǎn)爐爐底包括爐底鋼板、爐底塞、噴嘴、爐底固定件等，如圖5－3所示。噴咀在爐底上的布置，最常用的是爐底和噴咀垂直。有三種布置形式5-1-2氧氣底吹轉(zhuǎn)爐設(shè)備第4頁/共69頁5-1-3熔池反應(yīng)的基本特點(diǎn)吹煉初期，鐵水中[Si]、[Mn]優(yōu)先氧化，但[Mn]的氧化只有30～40％，這與LD轉(zhuǎn)爐吹煉初期有70％以上錳氧化不同。吹煉中期，鐵水中碳大量氧化，氧的脫碳利用率幾乎100％，而且鐵礦石、鐵皮分解出來的氧，也被脫碳發(fā)應(yīng)消耗了，這體現(xiàn)了底吹氧氣轉(zhuǎn)爐比頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐具有熔池攪拌良好的特點(diǎn)。冶煉時間縮短5～9min。由于良好的熔池攪拌貫穿渣中（FeO）含量低于LD轉(zhuǎn)爐，鐵合金收得率高。5-1-3-1成分的變化圖5－4氧氣底吹轉(zhuǎn)爐吹煉高磷鐵水成分的變化a——不噴吹石灰，b——噴吹石灰第5頁/共69頁A[C]-[O]平衡在鋼水中[％C]>0.07時，底吹氧氣轉(zhuǎn)爐和頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐的[C]-[O]關(guān)系，都比較接近pCO=1atm，1600℃時[C]-[O]平衡關(guān)系。當(dāng)鋼水中[％C]<0.07時，底吹氧氣轉(zhuǎn)爐內(nèi)的[C]-[O]關(guān)系低于pCO=1atm時[C]-[O]平衡關(guān)系。底吹氧氣轉(zhuǎn)爐和頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐在相同的鋼水含氧量下，與之相平衡的鋼水含碳量，底吹轉(zhuǎn)爐比頂吹轉(zhuǎn)爐的要低。

第6頁/共69頁B錳的變化規(guī)律底吹氧氣轉(zhuǎn)爐熔池中[Mn]的變化有兩個特點(diǎn)：（1）吹煉終點(diǎn)鋼水殘[Mn]比頂吹轉(zhuǎn)爐高；（2）[Mn]的氧化發(fā)應(yīng)幾乎達(dá)到平衡。底吹氧氣轉(zhuǎn)爐渣中（FeO）含量低于頂吹；

CO分壓（約0.4atm）低于頂吹轉(zhuǎn)爐的1atm；噴咀上部的氧壓高，Si氣化為SiO并被石灰粉中CaO所固定，這樣MnO的活度增大。

第7頁/共69頁C鐵的氧化和脫磷反應(yīng)底吹氧氣轉(zhuǎn)爐渣中（FeO）含量低于頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐，這樣不僅限制了底吹氧氣轉(zhuǎn)爐不得不以吹煉低碳鋼為主，而且也使脫磷反應(yīng)比頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐滯后進(jìn)行。渣中（FeO）含量低，金屬的收得率就高。在低碳范圍內(nèi)，底吹氧氣轉(zhuǎn)爐的脫磷并不遜色LD爐。Q-BOP和LD爐內(nèi)渣中（FeO）第8頁/共69頁Q-BOP和LD轉(zhuǎn)爐吹煉過程中[P]的變化為了提供底吹氧轉(zhuǎn)爐高碳區(qū)的脫磷能力，通過爐底噴入鐵礦石粉或返回渣和石灰粉的混合料，已取得明顯的效果?？刹捎昧粼ù禑捀吡阻F水，將前爐爐渣留在爐內(nèi)一部分，前期吹入石灰總量的35％左右，后期吹入65％左右造渣，中期不吹石灰粉。前期可脫去鐵水含磷量的50％，吹煉末期的爐渣為CaO所飽和，供下爐吹煉用。第9頁/共69頁D脫硫230t底吹轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，當(dāng)熔池中的碳達(dá)到0.8％左右時，[S]達(dá)到最低值，說明吹煉初期固體CaO粉末有一定的直接脫硫能力。隨著爐渣氧化性的提高，熔池一定回硫，吹煉后期隨著流動性的改善，熔池中[S]又降低。與頂吹相比，底吹氧轉(zhuǎn)爐具有較強(qiáng)的脫硫能力，特別是爐渣堿度為2.5以上時表現(xiàn)得更明顯。

渣鋼間硫分配比與爐渣堿度的關(guān)系第10頁/共69頁E鋼中的[H]和[N]底吹氧轉(zhuǎn)爐鋼中[H]比頂吹轉(zhuǎn)爐的高，其原因是底吹轉(zhuǎn)爐用碳?xì)浠衔镒鳛槔鋮s劑，分解出來的氫被鋼水吸收。如某廠頂吹氧轉(zhuǎn)爐鋼水中平均含[H]量為2.6ppm，而底吹氧轉(zhuǎn)爐平均為4.5ppm。

底吹轉(zhuǎn)爐鋼水的含［N］量，尤其是在低碳時比頂吹轉(zhuǎn)爐的低，原因是底吹轉(zhuǎn)爐的熔池攪拌一直持續(xù)到脫碳后期，有利于脫氣。吹煉終點(diǎn)[C]與[N]的關(guān)系第11頁/共69頁環(huán)境監(jiān)測說課稿黃蘭粉5-1-4工藝操作裝料供氧壓力與供氧強(qiáng)度氧氣消耗造渣供氧時間冷卻介質(zhì)壓力工藝環(huán)節(jié)與氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐基本相似

第12頁/共69頁A裝料氧氣底吹轉(zhuǎn)爐的裝料制度與頂吹轉(zhuǎn)爐相當(dāng)，裝料次序一般是先加石灰，然后兌鐵水，最后加廢鋼。爐容比比頂吹轉(zhuǎn)爐小些。B供氧壓力與供氧強(qiáng)度底吹轉(zhuǎn)爐的供氧壓力一般為0.6～1.0Mpa。底吹轉(zhuǎn)爐的供氧強(qiáng)度通?？刂圃?～6m3/tmin。C冷卻介質(zhì)壓力控制采用燃料油作冷卻介質(zhì)時，油壓控制在0.2～0.6MPa。D氧氣消耗氧氣消耗較少。吹煉低磷鐵水時，氧耗為40～50m3/t；吹煉高磷鐵水時氧耗為50～60m3/t。E供氧時間正常情況下，供氧時間為9～13min，其供氧時間的控制可以根據(jù)全爐鋼水吹煉過程耗氧量來確定。F造渣底吹轉(zhuǎn)爐的造渣有加石灰塊和噴吹石灰粉兩種工藝。工藝操作的具體內(nèi)容第13頁/共69頁5-1-5底吹轉(zhuǎn)爐與頂吹轉(zhuǎn)爐的比較

優(yōu)點(diǎn)鐵收得率高；Fe-Mn、Al等合金消耗降低；脫氧劑和石灰降低；氧氣耗降低；煙塵少，是頂吹的1/2～1/3，噴濺少；脫碳速度快，冶煉周期短，生產(chǎn)率高；廢鋼比增加；攪拌能力大，氮含量低。

缺點(diǎn)

爐齡較低；∑（FeO）少，化渣比較困難，脫磷不如LD

鋼種[H]含量較高；氧氣消耗增加；鋼渣反應(yīng)不平衡，后期鋼渣過氧化。第14頁/共69頁底吹轉(zhuǎn)爐設(shè)備氧氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼概述發(fā)展?fàn)顩r反應(yīng)基本特點(diǎn)操作工藝

小結(jié)頂吹與底吹比較第15頁/共69頁CompanyLogo5-2頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐的冶金特點(diǎn)

各國概況我國概況種類特征冶金特點(diǎn)第16頁/共69頁前言

底吹轉(zhuǎn)爐克服了頂吹轉(zhuǎn)爐吹煉不平穩(wěn)，后期鋼渣反應(yīng)遠(yuǎn)離平衡的主要缺點(diǎn)，但其本身也存在著熔池?zé)嵝实停ㄈ狈Χ稳紵щy（需采用噴粉工藝）和爐底噴槍燒損嚴(yán)重、壽命低的缺點(diǎn)。進(jìn)一步解決上述問題發(fā)明了氧氣轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉工藝。轉(zhuǎn)爐復(fù)合吹煉工藝最初是沿襲頂吹和底吹兩種吹煉工藝逐步發(fā)展完善：即在頂吹轉(zhuǎn)爐底部噴吹惰性氣體和在底吹轉(zhuǎn)爐上部安裝頂吹氧槍。實踐證明，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐基本保留了頂吹轉(zhuǎn)爐和底吹轉(zhuǎn)爐的優(yōu)點(diǎn)，避免各自的缺點(diǎn)，成為當(dāng)代轉(zhuǎn)爐的基本操作工藝。第17頁/共69頁5-2-1各國頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù)概況自1973年奧地利人伊杜瓦德（Dr.Eduard）等研試轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹氧煉鋼后，世界各國普遍開始了對轉(zhuǎn)爐復(fù)吹的研究工作，出現(xiàn)了各種類型的復(fù)合吹煉法。1978年4月法國鋼鐵研究院(IRSID)在頂吹轉(zhuǎn)爐上進(jìn)行了底吹惰性氣體攪拌的實驗并獲得成功，1979年4月日本住友金屬發(fā)表了轉(zhuǎn)爐復(fù)合吹煉的報告，從而加速了各國對LD轉(zhuǎn)爐的改造.到1981年底，全世界采用復(fù)吹的轉(zhuǎn)爐達(dá)81座。氧氣轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹冶煉法可以說是頂吹轉(zhuǎn)爐和底吹轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)不斷發(fā)展的必然結(jié)果。早在50年代后半期，歐洲就開始研究從爐底吹入輔助氣體以改善氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法的冶金特性。第18頁/共69頁5-2-2我國頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù)的發(fā)展概況我國首鋼及鞍鋼分別在1980年和1981年開始進(jìn)行復(fù)吹的實驗研究，并于1983年分別在首鋼30噸轉(zhuǎn)爐及鞍鋼180噸轉(zhuǎn)爐上推廣使用。到目前為止全國大部分轉(zhuǎn)爐鋼廠都不同程度的采用了復(fù)合吹煉技術(shù)，設(shè)備不斷完善，工藝不斷改進(jìn)，復(fù)合吹煉鋼種已有200多個，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果不斷提高。

1）底部供氣元件。雙層套管→環(huán)縫→透氣磚。2）底吹氣源。一般采用前期吹N2，后期用Ar切換或者是用CO2切換工藝。

3）復(fù)吹工藝的完善和提高。我國氧氣轉(zhuǎn)爐復(fù)合吹煉技術(shù)如后攪拌工藝，爐內(nèi)二次燃燒技術(shù)，特種生鐵冶煉技術(shù)，底吹氧和石灰粉技術(shù)及噴吹煤粉技術(shù)等正在完善和提高。

第19頁/共69頁（1）頂吹氧、底吹惰性氣體的復(fù)吹工藝（100％的頂吹氧＋5％～10％的底吹氣體）。其代表方法有LBE、LD-KG、LD-OTB、NK-CB、LD-AB等，底部供氣強(qiáng)度在0.03～0.12m3/（t·min）。這種類型是以加強(qiáng)熔池攪拌，改善冶金反應(yīng)動力學(xué)條件為主要目的。

LBE法：是1975年由法國鋼鐵研究院與盧森堡阿爾貝德公司共同開發(fā)的復(fù)吹技術(shù)，使用縫隙式透氣元件，底部供氣管路十分復(fù)雜繁瑣。LD-CB法：1984年日本引進(jìn)、改造、簡化LBE法技術(shù)，形成LB－CB復(fù)吹法。NK－CB法：是日本鋼管公司開發(fā)的，1981年投入工業(yè)生產(chǎn)，使用集管式透氣元件，早期曾用CO2為底部氣源，后改用氬氣；我國臺灣基隆鋼廠和韓國浦項鋼廠都使用了這種技術(shù)。

LD－KGC法：是日本川崎開發(fā)的并用于工業(yè)生產(chǎn)，其底部供氣流量可在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，供氣壓力高達(dá)4.3MPa；英國鋼鐵公司的BAP法、德國蒂森公司的TBM法、日本住友金屬公司的STB法、神戶制鋼公司的OTB法等都屬于弱攪拌型復(fù)吹技術(shù)，基本上只局限于本公司使用。5-2-3頂?shù)讖?fù)合吹煉法的種類及其特征第20頁/共69頁（2）頂、底復(fù)合吹氧工藝（60～95％的頂吹氧＋5～40％的底吹氧）

。其代表方法有BSC-BAP、LD-OB、LD-HC、STB、STB-P等。頂部供氧比為60％～95％，底部供氧比為40％～5％，底部的供氧強(qiáng)度在0.2～2.5m3/（t·min）范圍，屬于強(qiáng)攪拌類型。增大供氧強(qiáng)度，強(qiáng)化冶煉為目的底部供氣元件是使用套管式噴嘴，中心供給氧氣，環(huán)管供給天然氣，或液化石油氣或油作為冷卻介質(zhì)。LD－HC法：比利時冶金研究中心開發(fā)應(yīng)用的LD－OB法：新日鐵公司開發(fā)的K－OBM法：加拿大多發(fā)斯科鋼廠1987年投產(chǎn)的300t轉(zhuǎn)爐采用此法（3）底吹氧噴熔劑工藝（70％～80％的頂吹氧＋20～30％的底吹氧＋底吹石灰粉）

這種類型是以加速造渣、強(qiáng)化去除磷硫為主要目的。其典型代表有K-BOP。（4）噴吹燃料型（60～80％的底吹氧＋底吹石灰粉＋20～40％的頂吹氧＋噴吹（油／天然氣）預(yù)熱廢鋼、100％的底吹氧＋底吹石灰粉＋附加氧＋頂部或底部噴吹煤粉是以補(bǔ)充轉(zhuǎn)爐熱源，增加轉(zhuǎn)爐廢鋼加入量為目的。第21頁/共69頁CompanyLogo鋼液中的氧爐渣中的氧化鐵

鋼液中的殘錳量

脫磷脫硫

富余熱復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的冶金特點(diǎn)5-2-4噴濺

第22頁/共69頁鋼液中的氧和爐渣氧化性的控制對于復(fù)吹轉(zhuǎn)爐，適當(dāng)控制吹煉槍位和底吹攪拌強(qiáng)度，可實現(xiàn)對終渣FeO的控制：隨著底吹氣體流量的增加，終渣FeO含量降低；底吹攪拌強(qiáng)度對降低終渣FeO含量有明顯的影響，而底吹氣體種類（O2、N2或Ar）的影響不明顯；采用吹煉參數(shù)BOC可以控制復(fù)吹轉(zhuǎn)爐終渣FeO的含量。圖5－9底吹A(chǔ)r時終點(diǎn)[C]與自由氧的關(guān)系

圖5－10底吹氧時終點(diǎn)[C]與自由氧的關(guān)系

第23頁/共69頁碳氧平衡

頂吹與復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的終點(diǎn)[C]-[O]關(guān)系對比

由圖中可以看出，隨著碳含量降低，鋼水氧含量逐漸升高。復(fù)吹與頂吹相比，氧含量平均降低約10010-6。鋼水[C][O]積平均為0.0023（σ：0.0016），平均比頂吹轉(zhuǎn)爐降低23%。第24頁/共69頁

結(jié)論：

頂?shù)讖?fù)吹的渣中（％FeO）比單純頂吹要少得多，渣中（％FeO）是影響氧氣轉(zhuǎn)爐金屬收得率的最主要因素之一。復(fù)合吹煉渣中（％FeO）比頂吹轉(zhuǎn)爐顯著低的原因是：復(fù)吹加強(qiáng)了渣鋼之間的攪拌，使?fàn)t渣與金屬非常接近平衡，在很大的程度上消除了頂吹轉(zhuǎn)爐渣中的氧位顯著高于金屬的不平衡狀況。

圖

5－11倒?fàn)t時熔池中的[C]與渣中（FeO）的關(guān)系——頂吹氧；―――頂吹氧底吹惰性氣體；———頂?shù)锥即笛醯?5頁/共69頁鋼中殘錳控制

采用復(fù)吹工藝加強(qiáng)了轉(zhuǎn)爐熔池攪拌，使鋼渣反應(yīng)接近平衡，有利于提高終點(diǎn)鋼水殘錳含量。如圖所示，頂吹轉(zhuǎn)爐由于鋼渣反應(yīng)不平衡，鋼中殘錳含量與終點(diǎn)碳含量基本沒有關(guān)系。采用復(fù)吹工藝后，鋼中殘錳與終點(diǎn)碳含量呈強(qiáng)相關(guān)關(guān)系?？刂平K點(diǎn)碳含量大于0.04%，鋼殘錳量高于0.08%。圖復(fù)吹與頂吹轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[Mn]-[C]關(guān)系第26頁/共69頁脫硫、脫磷

采用復(fù)吹工藝后，鋼中氧含量與爐渣氧化鐵降低，削弱了脫磷的熱力學(xué)條件，但又促進(jìn)了脫硫反應(yīng)的進(jìn)行。從總體冶金效果看，脫磷效果與頂吹轉(zhuǎn)爐基本相當(dāng)，而脫硫效果略優(yōu)于頂吹轉(zhuǎn)爐。從終點(diǎn)控制的穩(wěn)定性分析，終點(diǎn)磷、硫的穩(wěn)定性有所提高。如圖所示。圖終點(diǎn)硫含量的控制圖終點(diǎn)磷含量的控制第27頁/共69頁

采用復(fù)吹工藝后，由于渣中氧化鐵含量的降低，不利于轉(zhuǎn)爐脫磷。如圖所示，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)磷含量平均值比頂吹轉(zhuǎn)爐升高了24×10-6。圖終點(diǎn)鋼水[P]含量分布

鋼水質(zhì)量[P]含量第28頁/共69頁脫磷脫磷的熱力學(xué)條件：

低溫高堿度渣高氧化性渣大渣量煉鋼過程的脫磷反應(yīng)在渣—金屬間進(jìn)行，渣中(CaO)高的堿性操作可以脫磷。據(jù)此脫磷反應(yīng)可以按下式進(jìn)行：（1）分子論形式的表達(dá)式2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO·P2O5)+5Fe(l)2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO·P2O5)+5Fe(l)（2）離子形式表達(dá)式

2[P]+5[O]+3(O2-)=2(PO3-4)脫磷反應(yīng)平衡常數(shù)KP可以簡化為：

KP=(aP2O5)/([aP]2[aO]5)lgKP=36850/T-29.07渣中磷的活度aP2o5=P2o5NP2o5第29頁/共69頁爐渣的脫磷能力不同渣系下，渣—鋼間磷的平衡分配系數(shù)FeO對爐渣脫磷能力的影響第30頁/共69頁傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐脫磷理論頂吹鐵水脫磷工藝(SRP法)傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐脫磷理論是根據(jù)爐渣傳氧模型提出的。根據(jù)該理論，脫磷反應(yīng)的基本條件是保證渣中有足夠高的氧勢向熔池傳氧，實現(xiàn)磷的氧化。根據(jù)這一原理，轉(zhuǎn)爐脫磷的條件是：低溫；高堿度、高FeO爐渣；大渣量。上述脫磷理論無法解釋轉(zhuǎn)爐在低FeO條件下實現(xiàn)鐵水脫磷的現(xiàn)象。底吹噴粉鐵水脫磷工藝第31頁/共69頁現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐脫磷理論根據(jù)復(fù)吹轉(zhuǎn)爐氧的傳遞規(guī)律，提出現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐脫磷理論：在一定的溫度和濃度范圍內(nèi)，磷的氧化優(yōu)先于碳的氧化；控制反應(yīng)溫度，在反應(yīng)區(qū)(火點(diǎn))內(nèi)發(fā)生磷的氧化反應(yīng)：2[P]+5/2{O2}=(P2O5)；反應(yīng)產(chǎn)物通過對流向熔池內(nèi)部和渣鋼界面轉(zhuǎn)移，在渣鋼界面完成脫磷反應(yīng)：(P2O5)+(CaO)=(CaO·P2O5)。根據(jù)這一理論，轉(zhuǎn)爐脫磷的條件是：低溫、強(qiáng)攪拌和適當(dāng)?shù)膲A度。圖5－13磷分配系數(shù)與爐渣中（FeO）的關(guān)系———頂吹氧；―――頂吹氧底吹惰性氣體；

———頂?shù)锥即笛醯?2頁/共69頁復(fù)吹工藝對終點(diǎn)磷的影響底吹攪拌強(qiáng)度對脫磷效果的影響石灰加入方法對脫磷的影響攪拌與加入方法對石灰熔化速度的影響轉(zhuǎn)爐脫磷的技術(shù)關(guān)鍵：低溫，降低溫度對脫磷有明顯好處；強(qiáng)攪拌，提高熔池動力學(xué)條件，有利于脫磷；渣中氧化鐵含量13~15%脫磷效果最佳；渣堿度≥2.5。第33頁/共69頁

采用復(fù)吹工藝提高了轉(zhuǎn)爐脫硫效率。如圖所示，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)硫含量平均值比頂吹轉(zhuǎn)爐降低了9×10-6。圖終點(diǎn)鋼水[S]含量分布鋼水質(zhì)量［S］含量第34頁/共69頁

由于煉鋼廠采用全量鐵水脫硫預(yù)處理工藝，入爐鐵水硫平均含量0.0068%。故整個轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，表現(xiàn)為熔池增硫。圖11、12給出碳含量與溫度對熔池增硫率的影響。從圖中可以看出，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的增硫率（平均131.4%）小于頂吹轉(zhuǎn)爐（178.6%），隨著終點(diǎn)碳含量的降低，熔池增硫的傾向增大；而適當(dāng)提高終點(diǎn)溫度，可防止增硫。圖終點(diǎn)增硫率與T的關(guān)系圖終點(diǎn)增硫率與[C]的關(guān)系脫硫反應(yīng)第35頁/共69頁

由于復(fù)吹工藝根據(jù)鋼種特點(diǎn)及時進(jìn)行氮?dú)迩袚Q，使煉鋼終點(diǎn)鋼水氮含量與頂吹轉(zhuǎn)爐基本相同。如圖所示，隨終點(diǎn)碳含量升高，鋼水氮含量降低。終點(diǎn)鋼水氮含量與碳含量的經(jīng)驗關(guān)系為：

[N]=-35.27[%C]+24.45(×10-6)圖復(fù)吹轉(zhuǎn)爐鋼水氮含量鋼水質(zhì)量[N]含量第36頁/共69頁減少噴濺

由于復(fù)吹轉(zhuǎn)爐鋼渣反應(yīng)接近平衡，吹煉平穩(wěn)，使噴濺明顯減少。如圖所示，本鋼煉鋼廠每百爐噴濺次數(shù)由5-6次降至2.5次。由于噴濺減少，氧槍粘槍次數(shù)明顯降低（如圖所示），減少了處理粘槍次數(shù)，減輕了工人勞動強(qiáng)度。

圖噴濺次數(shù)變化曲線圖處理粘槍頻率變化曲線第37頁/共69頁熔池富余熱量

復(fù)吹減少了Fe、Mn、C等元素的氧化放熱，許多復(fù)合吹煉法吹入的攪拌氣體，如Ar、N2、CO2等要吸收熔池的顯熱，吹入的CO2代替部分工業(yè)氧使熔池中元素氧化，也要減少元素的氧化放熱量。所有這些因素的作用超過了因少加熔劑和少蒸發(fā)鐵元素而使熔池?zé)崃肯臏p少的作用。因此，將頂吹改為頂?shù)讖?fù)吹后，如果不采取專門增加熔池?zé)崃渴杖氲拇胧瑢?dǎo)致增加鐵水用量，減少廢鋼裝入量或其它冷卻劑的用量。第38頁/共69頁復(fù)吹冶金效果縮短供氧時間與冶煉周期：提高供氧強(qiáng)度，加快熔池脫碳速度，使供氧時間明顯降低。如本鋼轉(zhuǎn)爐供氧時間由改造前的23min降低到目前的16min。提高一次出鋼率：轉(zhuǎn)爐一次出鋼率（又稱不倒?fàn)t直接出鋼率）是指轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)不經(jīng)過倒?fàn)t取樣測溫，直接出鋼的爐數(shù)占生產(chǎn)總爐數(shù)的比例。一次出鋼率越高，說明轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制水平越高，轉(zhuǎn)爐冶煉周期越短，生產(chǎn)效率越高。如本鋼轉(zhuǎn)爐采用復(fù)吹工藝后，一次出鋼率比頂吹轉(zhuǎn)爐提高12.14%?？s短冶煉周期，提高生產(chǎn)效率：提高生產(chǎn)能力：如本鋼煉鋼廠經(jīng)過復(fù)吹轉(zhuǎn)爐強(qiáng)化冶煉技術(shù)改造后，2003年鋼產(chǎn)量比改造前最高年產(chǎn)量（2000年330萬噸）提高了100萬噸。噴濺減少：綜上所述第39頁/共69頁

小結(jié)主要內(nèi)容各國頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù)概況頂?shù)讖?fù)合吹煉法的種類及其特征我國頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù)的發(fā)展概況

頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐的冶金特點(diǎn)

第40頁/共69頁

●復(fù)合吹煉底部供氣元件的類型及特點(diǎn)

●復(fù)吹的底吹氣體

5-3復(fù)合吹煉底部供氣

第41頁/共69頁5-3-1底部供氣元件的類型及特點(diǎn)

底部供氣元件是復(fù)吹技術(shù)的核心，目前有噴咀型、磚型和細(xì)金屬管多孔塞型三類。供氣要求:滿足分散、細(xì)流、均勻、穩(wěn)定的。噴咀供氣元件有單管、雙層套管、環(huán)縫管或雙槽式等。單管式適用用于噴吹不需要冷卻劑保護(hù)的那些氣體，如氮?dú)狻鍤?、二氧化碳、天然氣等氣體。雙層套管噴嘴：由兩層同心圓鋼管組成，兩管之間形成環(huán)縫。材質(zhì)為不銹鋼、或耐熱鋼不銹鋼、或碳素鋼無縫鋼管。雙層套管式中心管通氧氣，內(nèi)外管間環(huán)縫通碳?xì)浠衔锉Ｗo(hù)介質(zhì)，或者內(nèi)管和環(huán)縫均通惰性氣體。環(huán)縫管噴嘴：將雙層套管的中心管用泥料堵死，環(huán)縫通氣，就形成環(huán)縫管噴嘴?？p的寬度一般在0.5～5mm.底部供氣強(qiáng)度（標(biāo)態(tài)）可在0.01～0.10m3/(t.min)較寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。中心管氣體的出口壓力p0應(yīng)大于周圍環(huán)境壓力pe，供氣壓力在106pa時，應(yīng)使1＜p0/pe≤2.5環(huán)縫噴嘴壓力必須滿足p0,環(huán)/pe＞1.89，若p0,環(huán)/pe＜1.89時，為亞音速，易“喘氣）第42頁/共69頁圖4－9為雙層套管構(gòu)造圖1—內(nèi)管2—環(huán)縫圖4－10雙層套管噴嘴復(fù)吹法

(1)噴嘴型供氣元件

早期使用的是單管式噴嘴型供氣元件。再出現(xiàn)雙層套管噴嘴。但其外層不是引入冷卻介質(zhì)，而是吹入速度較高的氣流，以防止內(nèi)管的粘結(jié)堵塞。實踐表明，采用雙層套管噴嘴，可有效地防止內(nèi)管粘結(jié)。

第43頁/共69頁由于冷卻介質(zhì)流量不足、冷卻過度、噴管堵塞和氣流的“后坐”現(xiàn)象等，噴咀型供氣元件有時存在燒結(jié)和結(jié)瘤現(xiàn)象，需要以冷卻介質(zhì)工藝參數(shù)方面加以改進(jìn)。使用碳?xì)浠衔镒鲊娋椎睦鋮s介質(zhì)，在噴咀出口周圍可以形成蘑茹頭（爐渣與金屬的凝結(jié)層，其中有放射氣孔帶）對噴咀有保護(hù)作用。蘑茹頭大小取決于所吹氣體的冷卻能力及流量。

爐底槍蘑菇頭第44頁/共69頁

最初的磚內(nèi)為許多呈彌散分布的微孔，稱為彌散型透氣磚，壽命低。后又研制出磚縫組合型供氣元件（也稱鋼板包殼磚），由多塊耐火磚以不同形式拼湊成各種磚縫并外包不銹鋼板而組成的.同時，又出現(xiàn)了直孔型透氣磚，磚內(nèi)分布很多貫通的直孔道。

（2）磚型供氣元件種類：磚縫型透氣磚（彌散型）、直孔型透氣磚和細(xì)金屬管、多孔塞型供氣元件三類。圖5－11磚縫式供氣元件圖5－12直孔型透氣磚

第45頁/共69頁

特點(diǎn)最早的多孔塞型供氣元件（MutipleHolePlug，簡稱MHP）是由日本鋼管公司研制成功的。是鋼管型與磚型供氣元件兩者的結(jié)合。它是由埋設(shè)在母體耐火材料中的許多細(xì)不銹鋼管組成。每塊供氣元件中埋設(shè)的細(xì)金屬管數(shù)為10～150根。調(diào)節(jié)氣量幅度比較大在供氣的均勻性、穩(wěn)定性和使用壽命方面都比較好（3）細(xì)金屬管多孔塞式供氣元件圖5－13MHP供氣元件1—母體耐火材料；2—細(xì)金屬管；3—集氣箱；4—進(jìn)氣箱圖5－14MHP—D型金屬磚結(jié)構(gòu)

圖5－15新的類環(huán)縫管式細(xì)金型供氣元件第46頁/共69頁5-3-2復(fù)吹的底吹氣體A氣源的選擇:在選擇氣源時應(yīng)考慮其冶金行為、操作性能、制取的難易、價格是否便宜等因素；同時還要求對鋼質(zhì)量無害、安全、冶金行為良好、并有一定的冷卻效應(yīng)、對爐底耐火材料無強(qiáng)烈影響等。目前作為底部氣源的有N2、Ar、CO2

、O2

和CO，也有采用空氣的。B氣源的應(yīng)用

底吹氣體的冶金行為主要表現(xiàn)在三個方面：強(qiáng)化熔池攪拌，使鋼水成分和溫度均勻；加速爐內(nèi)反應(yīng)，使鋼渣反應(yīng)界面增大，元素間化學(xué)反應(yīng)和傳質(zhì)過程更加趨于平衡；冷卻保護(hù)供氣元件，使供氣元件使用壽命延長。5-3-2-1底吹氣體的種類底吹氣體：氧氣、二氧化碳、氮?dú)?、氬氣、一氧化碳和天然氣等氣體第47頁/共69頁底吹氣體BA氮?dú)鈿鍤庖谎趸伎諝釫CD二氧化碳第48頁/共69頁氮?dú)猓菏嵌栊詺怏w，是制氧的副產(chǎn)品，也是惰性氣體中唯一價格最低廉又最容易制取的氣體。底吹氮?dú)夤庠Y(jié)構(gòu)簡單，對爐底耐火材料蝕損影響也最小，是目前被廣泛采用的氣源之一。若采用全程吹氮，即使供氮強(qiáng)度很小，鋼中也會增氮0.0030％～0.0050％。氬氣：是最為理想的氣體，不僅能達(dá)到攪拌效果，而且對鋼質(zhì)無害。制取氬氣設(shè)備費(fèi)用昂貴，所以氬氣耗量對鋼的成本影響很大。二氧化碳（CO2）：無色無味的氣體，在相應(yīng)條件下，它可以呈氣、液、固三種狀態(tài)存在。CO2氣體作為底部氣源，其冷卻效應(yīng)包括兩部分一氧化碳（CO）：無色無味的氣體，比空氣輕。CO的物理冷卻效應(yīng)良好，熱容熱傳導(dǎo)系數(shù)均優(yōu)于氬氣，也比二氧化碳?xì)夂?。氧氣（O2）：作為復(fù)吹工藝的底部供氣氣源，其氧氣用量一般不應(yīng)超過總供氧量的10％。空氣：供氣元件也需要惰性氣體遮蓋保護(hù)，同樣有使鋼水增氮的危險。底吹氣體簡介第49頁/共69頁復(fù)吹轉(zhuǎn)爐高壓中壓總管的氣壓在3.0MPa，我國和日本大多采用中壓復(fù)吹技術(shù)，底部供氣總管壓力在2.5～3.0MPa范圍。底部供氣氣壓在5.0MPa級的為高壓復(fù)吹技術(shù)，吹煉效果好，但設(shè)備費(fèi)用與運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較LD－CB法要高。低壓

已淘汰5-3-2-2底吹氣體的供氣壓力第50頁/共69頁

底吹惰性氣體的供氣流量≤0.15m3／min·t鋼。底吹氧時其流量為0.2～2.5m3／min·t鋼。底吹氧同時吹石灰粉其流量為0.7～1.3m3／min·t鋼。

我國多數(shù)復(fù)吹轉(zhuǎn)爐長期處于小流量且元件半通半不通狀態(tài)。目前最有效的辦法是向底吹氣體中滲入一定濃度的氧氣，通過控制引入氧的時機(jī)和摻氧濃度，可有效的控制供氣元件的透氣性能，也可消除爐底上漲和渣殼的影響。南京鋼廠在復(fù)吹轉(zhuǎn)爐上開發(fā)出導(dǎo)入空氣法除堵技術(shù)，較好地解決了元件的透氣性問題。生產(chǎn)實踐表明，只要元件沒有完全堵死，導(dǎo)入空氣后，煉一爐鋼便可完全恢復(fù)元件的透氣性。

5-3-2-3底吹氣體的流量

第51頁/共69頁CompanyLogo裝入制度1供氧制度2底部供氣3造渣制度45-4頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐冶煉工藝脫氧合金化操作5少渣冶煉工藝6觀看錄像5-2第52頁/共69頁

頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐與頂吹轉(zhuǎn)爐相比，前者爐容比小，頂吹槍位高，低部吹氣攪拌，化渣容易。因此冶煉工藝也有所區(qū)別。

頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐的轉(zhuǎn)入制度與頂吹轉(zhuǎn)爐相同，常用的是分階段定量裝入制度。新爐襯開吹時也要烘爐，開新爐時可用少量底吹氣體，以利爐底燒結(jié)和不發(fā)生噴孔堵塞。我國幾個復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的裝入制度見表5－7。5-4-1裝入制度總述

爐齡裝入量,t開新爐～50~200>200>500鞍鋼150t武鋼50t首鋼30t南京15t160503218175±57336.520185±5754122.5195±5784325200±58046

表5－7復(fù)吹轉(zhuǎn)爐分階段定量轉(zhuǎn)入制度第53頁/共69頁5-4-2供氧制度

頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐的熔池攪拌主要靠底部吹氣和CO氣體產(chǎn)生的攪拌能來實現(xiàn)，因此其頂吹氧槍的供氧壓力有所降低，槍位有所提高。就目前國內(nèi)大多數(shù)頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐來說，屬于底吹少量氣體的攪拌型復(fù)吹轉(zhuǎn)爐，仍然采用恒壓變槍操作，在一個爐役期內(nèi)氧壓變化不大。國內(nèi)幾個復(fù)吹轉(zhuǎn)爐供氧壓力變化見表5－8所示。爐齡

開新爐～50~500>500鞍鋼150t武鋼50t首鋼30t南京15t0.750.800.700.650.801.000.750.750.901.05880.900.901.050.95

表5－8復(fù)吹轉(zhuǎn)爐供氧壓力(MPa)第54頁/共69頁

在吹煉過程中，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的氧槍槍位比頂吹轉(zhuǎn)爐提高100～300毫米。如按鋼150t復(fù)吹轉(zhuǎn)爐氧槍槍位變化在1.4～1.8m，武鋼50t復(fù)吹轉(zhuǎn)爐槍位變化在1.2～1.6m，首鋼30t復(fù)吹轉(zhuǎn)爐槍位變化在0.8～1.2m，南京鋼鐵廠15t復(fù)吹轉(zhuǎn)爐槍位變化在0.7～1.1m。圖5－1650t復(fù)吹轉(zhuǎn)爐（a）和30t（b）復(fù)吹轉(zhuǎn)爐槍位變化——復(fù)吹；－－－頂吹第55頁/共69頁

5-4-3底部供氣

復(fù)吹轉(zhuǎn)爐低部供氣，首先應(yīng)保證低部供氣元件暢通無阻。因此無論采用那種供氣元件，都必須使底吹供氣壓力大于爐底噴孔所受到的鋼水靜壓和噴孔阻力損失的最低壓力。冶煉中底氣管路中的工作壓力達(dá)0.5Mpa以上。

底部供氣的供氣強(qiáng)度視各類復(fù)吹工藝不同而異，攪拌型復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的底吹供氣強(qiáng)度≤0.15m3／min.t，而復(fù)合吹氧型復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的底吹供氣強(qiáng)度≥0.20m3/min.t。A底部供氣的原則

在設(shè)備已經(jīng)確定的基礎(chǔ)上，根據(jù)鋼種冶煉的要求，確定合理的供氣模式。通?？偸且越K點(diǎn)渣TFe含量的降低水平，作為評價復(fù)吹冶金效果的條件之一。所以，底部供氣制度關(guān)鍵是控制終點(diǎn)渣中TFe含量。第56頁/共69頁

通常，轉(zhuǎn)爐底吹供氣強(qiáng)度決定了熔池混勻時間。隨著底吹攪拌強(qiáng)度的增加，熔池混勻時間逐漸減小。為了保證超低碳鋼的冶煉，通常取熔池混勻時間小于50sec，則底吹最大供氣強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到0.10Nm3/t.min以上。熔池混勻時間與底吹供氣強(qiáng)度的關(guān)系第57頁/共69頁

爐渣氧化性的控制：對于復(fù)吹轉(zhuǎn)爐，適當(dāng)控制吹煉槍位和底吹攪拌強(qiáng)度，可實現(xiàn)對終渣FeO的控制：隨著底吹氣體流量的增加，終渣FeO含量降低；底吹攪拌強(qiáng)度對降低終渣FeO含量有明顯的影響，而底吹氣體種類（O2、N2或Ar）的影響不明顯；

頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐根據(jù)吹煉過程調(diào)節(jié)底吹供氣強(qiáng)度：鐵水含磷量高，在冶煉前期為了化渣去磷，宜采用較小底吹供氣強(qiáng)度；若鐵水含磷、硫低，可采用少渣冶煉，宜采用較大底吹供氣強(qiáng)度，加快脫碳進(jìn)行。若鐵水含硫高，前期宜采用較大底吹供氣強(qiáng)度，以快速升溫和化渣，待爐渣化好后，宜增大底吹供氣強(qiáng)度，強(qiáng)化脫硫。在頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐中，加入渣料需要化渣時，底吹采用較小強(qiáng)度供氣，以保證渣中有一定量的（FeO）存在。

總的來說，底吹供氣強(qiáng)度小，則熔池攪拌強(qiáng)度弱，渣中（FeO）較高，化渣容易；底吹供氣強(qiáng)度大，則熔池攪拌強(qiáng)，脫碳速度快，渣中（FeO）低，升溫快。第58頁/共69頁B底部供氣模式表5—9上海寶鋼300t轉(zhuǎn)爐復(fù)吹供氣模式第59頁/共69頁

（1）建立轉(zhuǎn)爐底吹管理檔案。（2）開爐初期采用粘渣涂敷爐底，快速形成“渣-金屬”蘑菇頭保護(hù)底吹供氣元件。（3）轉(zhuǎn)爐在濺渣、吹槍及吹煉后，盡快傾斜轉(zhuǎn)爐，并將轉(zhuǎn)爐內(nèi)渣倒出，避免粘渣滯留爐底。（4）連續(xù)十爐看不見底部供氣元件，則進(jìn)行洗爐底操作。（5）轉(zhuǎn)爐爐底上漲幅度控制在50-100mm左右。（6）合理地布置底吹透氣元件位置，防止濺渣后殘留渣對底部透氣元件的堵塞。（7）每爐記錄底吹供氣元件的壓力-流量關(guān)系，當(dāng)出現(xiàn)堵塞傾向時，及時采取加大底吹氣量及采用頂槍吹掃爐底。C防止供氣元件堵塞及維護(hù)工藝措施第60頁/共69頁底吹供氣元件的維護(hù)效果

在復(fù)吹冶煉技術(shù)應(yīng)用中，做到了爐底透氣元件全爐役可見，確保了爐底透氣元件的