转炉炼钢主要工艺介绍

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1、1,转炉炼钢主要工艺介绍 2015年1月28日,2,主要内容,一 炼钢的基本任务 二 转炉炼钢特点及工艺流程 三 炼钢用主要原材料 四 转炉炼钢主要工艺制度,3,一 、炼钢的基本任务,1.脱碳、脱磷、脱硫、脱氧； 2.去除有害气体和夹杂； 3.调整温度； 4.调整成分。 炼钢过程通过供氧、造渣、加合金、搅拌、升温等手段完成炼钢基本任务。 氧气顶吹转炉炼钢过程，主要是脱碳、升温、脱磷、脱硫以及脱氧和合金化等高温物理化学反应的过程，其工艺操作则是控制供氧、造渣、温度及加入合金材料等，以获得所要求的钢液，并浇成合格钢钢锭或铸坯。 归纳：四脱、二去、两调整,4,二、转炉炼钢特点及工艺流程,转炉炼钢特点

2、： 1.生产率高（吹氧时间在20分钟以内）； 2.质量好：气体含量少（因为CO的反应强搅拌，将N、 H除去）可以生产超纯净钢； 3.有害成份（S、P、N、H、O）100PPm； 4.冶炼成本低，耐火材料用量比平炉电炉用量低； 5.原材料适应性强，高P、低P都可以； 6.设备少，投资节省。,5,6,二 、转炉炼钢用主要原材料,原材料是炼钢的基础，原材料的质量对炼钢工艺和钢的质量有直接影响。倘若原材料质量不合技术要求，势必导致消耗增加，产品质量变差，有时还会出现废品，造成产品成本的增加。合格原料是实现冶炼过程顺行的先决条件，也是改善各项技术经济指标和提高经济效益的基础。 炼钢用原材料一般分为主原料

3、、辅料和各种铁合金。,7,1.金属料,1)铁水：占钢铁料的（75100%） 主要要求 成分：Si、Mn、P、S 温度： T,8,铁水成分及温度影响,Si影响 转炉炼钢重要发热元素，Si0.1%，废钢比1.0%。 铁水合适的Si0.3-0.5%。 Si 0.6%，渣量增加并引起喷溅；渣中（SiO2）。 石灰加入量=（2.14R Si ）1000 /（石灰CaO含量R石灰SiO2含量） 渣量=（石灰+镁球或熟白）（2-3）,9,铁水成分及温度影响,Mn的影响 锰是弱发热元素，铁水中Mn氧化后形成的(MnO)可促进石灰溶解，加快成渣；减少氧枪粘钢，终点钢中余锰高，能够减少合金用量，利于提高金属收得率

4、；锰在降低钢水硫含量和硫的危害方面起到有利作用。Mn/Si的比值为0.81.00时对转炉的冶炼操作控制最为有利。当前使用较多的为低锰铁水，一般铁水中Mn=0.200.40。,10,铁水成分及温度影响,P的影响 磷是强发热元素，磷会使钢产生“冷脆”现象，通常是冶炼过程要去除的有害元素。磷在高炉中是不可去除的，氧气顶吹转炉的脱磷效率在8595，铁水中磷含量越低，转炉工艺操作越简化，并有利于提高各项技术经济指标。 一般要求转炉铁水P 0.15%。,11,铁水成分及温度影响,S的影响 除了含硫易切钢(要求S=0.080.30)以外，绝大多数钢中硫是有害元素。 转炉中硫主要来自金属料和熔剂材料等，而其中

5、铁水的硫是主要来源。在转炉内氧化性气氛中脱硫是有限的，脱硫率只有2040。由于低硫 s0.010的优质钢需求量增长，因此用于转炉炼钢的铁水要求s 0.010。这种铁水很少，为此必须进行预处理，降低入炉铁水硫含量。,12,铁水成分及温度影响,温度影响 铁水温度的高低是带入转炉物理热多少的标志，铁水物理热约占转炉热收入的50。因此，铁水的温度不能过低，否则热量不足，影响熔池的温升速度和元素氧化过程，也影响化渣和去除杂质，还容易导致喷溅。入炉铁水温度应1250-1350 ，以利于转炉的热行，成渣迅速，减少喷溅。小型转炉和化学热量不富裕的铁水，保证铁水的高温入炉极为重要;转炉炼钢时入炉铁水的温度还要相

6、对稳定，如果相邻几炉的铁水入炉温度有大幅的变化，就需要在炉与炉之间对废钢比作较大的调整，这对生产管理和冶炼操作都会带来不利影响。,13,2)废钢,废钢是电弧炉炼钢的基本原料，用量约40100%；对氧气顶吹转炉炼钢，既是主原料之一，也是冷却效果稳定的冷却剂。通常占装入量的30以下，适当地增加废钢比，可以降低能源消耗。,14,废钢的分类,15,3）铁合金,吹炼终点脱除钢中多余的氧，并调整成分达到钢种要求，需加入铁合金以脱氧合金化。 炼钢常用的合金有Fe-Mn、Fe-Si、Mn-Si合金、Fe-Cr、BaCaSi合金、铝、复合脱氧剂等。其化学成分及质量均应符合国家标准规定。,16,2.辅助材料,1）

7、造渣剂,石灰（CaO）,萤石（CaF2）,生白云石（CaMg(CO3)2 ）,镁球（MgO）,轻烧白云石(CaO+MgO),锰矿石,石英砂（主要成分是SiO2 ）,17,石灰作用及要求,石灰作用 石灰是炼钢主要造渣材料，具有脱P、脱S能力，也是用量最多的造渣材料。其质量好坏对冶炼工艺操作，产品质量和炉衬寿命等有着重要影响。特别是转炉冶炼时间短，要在很短的时间内造渣去除磷、硫，保证各种钢的质量。,石灰质量要求 (1)有效CaO含量高，不小于85%。 (2) 硫含量低，不大于0.05%。 (3) 生过烧率低，不大于5%。 (4) 活性度高，大于330ml。 （5）粒度：5-50mm,18,镁球或轻

8、烧白云石要求,作用 其主要成分为MgO。保持渣中有一定的MgO含量，以减轻初期酸性渣对炉衬的侵蚀，提高炉衬寿命，也是溅渣护炉的调渣剂。,质量要求 镁球： MgO65%，SiO26%。 轻烧白云石：MgO30%，CaO45%，SiO28%。 粒度：5-50mm,19,萤石作用及要求,作用 造渣加入萤石可以加速石灰的溶解，萤石的助熔作用是在很短的时间内能够改善炉渣的流动性，但过多的萤石用量，会加剧炉衬的损坏，并污染环境。,质量要求 CaF275%，SiO223%，S0.20%，P0.08%，H2O3.0% 粒度：5-60mm,20,2) 冷却剂 氧气顶吹转炉炼钢过程热量有富余，因而根据热平衡计算加

9、入一定数量的冷却剂，以准确地命中终点温度。冷却剂包括:废钢 、生铁块 、铁矿石（高炉返矿、球团返矿）和氧化铁皮 、石灰石、生白云石等。,21,3）氧化剂,氧气,氧化铁皮,氧气是氧气转炉炼钢的主要氧化剂，要求含氧量达到99.5以上，并脱除水分。总管氧压达到1.2MPa以上。,氧化铁皮要求杂质含量少，不含油污和水分。,铁矿石,铁矿石要求含铁高，P和水分低；,22,4）增碳剂,转炉炼钢中冶炼中高碳钢时，一般使用含灰份少的石油焦做的低氮增碳剂（C96.0%，N300ppm）。 生产建材普通钢种时使用煅烧煤炭做的普通增碳剂（C93.0%）,23,三 氧气转炉炼钢工艺制度,1.转炉冶炼过程概述 2.转炉炼

10、钢工艺制度 3.溅渣护炉操作制度,24,1.转炉冶炼过程概述,从装料到出钢，溅渣护炉、倒渣，转炉一炉钢的冶炼过程包括装料、吹炼、脱氧出钢、溅渣护炉和倒渣几个阶段。 一炉钢的吹氧时间通常为11-18min，冶炼周期为22-35min左右。,25,冶炼过程概述,上炉钢出完钢后，溅渣护炉，倒净炉渣，堵出钢口，兑铁水和加废钢，降枪供氧，开始吹炼。 在送氧开吹的同时，加入第一批渣料，加入量相当于全炉总渣量的三分之二，开吹4-6分钟后，第一批渣料化好，再加入第二批渣料。如果炉内化渣不好，需加入第三批萤石渣料。 吹炼过程中的供氧强度： 小型转炉为2.5-4.5m3/(tmin)； 120t以上的转炉一般为2

11、.8-3.6m3/(tmin)。,26,冶炼过程概述, 开吹时氧枪枪位采用高枪位，目前是为了早化渣，多去磷，保护炉衬； 在吹炼过程中适当降低枪位的保证炉渣不“返干”，不喷溅，快速脱碳与脱硫，熔池均匀升温为原则； 在吹炼末期要降枪，主要目的是熔池钢水成分和温度均匀，加强熔池搅拌，稳定火焰，便于判断终点，同时使降低渣中Fe含量，减少铁损，达到溅渣的要求。 当吹炼到所炼钢种要求的终点碳范围时，即停吹，倒炉取样，测定钢水温度，取样快速分析C、S、P的含量，当温度和成分符合要求时，就出钢。 当钢水流出总量的四分之一时，向钢包中的脱氧合金化剂，进行脱氧，合金化，由此一炉钢冶炼完毕。,27,2、转炉炼钢生产

12、工艺制度,装料制度 造渣制度 供氧制度 温度制度 终点控制 脱氧及合金化,28,2.1装料制度,装料制度就是确定转炉合理的装入量和合适的铁水废钢比。装入量是由炉容比(V/T,m3/t)决定的。装入量过大，喷溅增加，冶炼时间延长。装入量小生产能力下降，通常炉容比为0.7-1.05。 定量装入 优点：便于稳定操作，自动控制，适合大型转炉。一定的物料量。缺点：前期熔池深，后期熔池浅，氧枪不易控制。 定深装入 优点：主要是熔池深度不变，氧枪操作稳定 缺点：装入量变化，辅料也变。 分阶段定量装入分阶段定量装入。150炉，51200炉，200炉以上，枪位每天要校正。交接班看枪位。,29,2.1装料制度：废

13、钢量的确定,热量来源于： 转炉炼钢不需要外来热源； 铁水物理热及元素氧化化学热。 铁水及废钢的合理配比须根据炉子的热平衡计算确定。 硅的作用 优点：因发热量大，增大废钢加入量，一般铁水中Si增加0.1%，废钢比增大1%。 缺点：增大渣量，侵蚀炉衬一般控制在0.30.5。,30,转炉兑铁水操作现场图示,31,2.2造渣制度,造渣制度就是确定合适的造渣方法、渣料加入量和时间，以及如何快速成渣。 炼钢就是炼渣。通过造渣，快速脱P、脱S，减少喷溅，保护炉衬，降低终点氧含量。 石灰的熔解： 开始吹氧时渣中主要是SiO2，MnO，FeO,是酸性渣，加石灰后，由2FeOSiO2CaOFeOSiO2 2CaO

14、SiO2 ，2CaOSiO2难熔渣，石灰溶解有些停滞，出现返干。 FeO,MnO,MgO加速石灰熔化是因为：形成低熔点化合物，破坏了2CaO*SiO2、 3CaO*SiO2的存在 。 加矿石，吹氧。,32,2.2造渣制度：炉渣要求,炉渣要求包括以下内容: 1.炉渣碱度和石灰加入量:碱度指渣中碱性氧化物/酸性氧化物，一般为2.53.5，高S、P铁水控制在3.03.5,石灰消耗3050kg/t。 2:炉渣氧化性:用(%FeO)表示,高利于成渣和脱P,但降低金属回收率.一般初期高,终点15%左右,C、P要求高时，控制在2030%。 3.渣中(MgO):为防止炉渣侵蚀炉衬,造渣时加入含镁材料,一般终渣

15、(MgO)为610%。 4.造渣方法:单渣法、双渣法、双渣留渣法.渣料分批加入,开吹时加入1/21/3,其余分批加入。,33,吹炼过程熔池渣的变化,34,2.3供氧制度,供氧制度就是氧气流股最合理的供给熔池，创造良好的物理化学条件。包括合理的喷嘴结构、供氧强度、氧压和枪位操作 。 氧气流量大小(Nm3/h)： 装入量，C、Mn、Si的含量，由物料平衡计算得到，50-60Nm3/t。 氧压(Mpa) 喷头的喉口及马赫数一定，P大，流量大,有一范围 0.751.1Mpa。 枪位，由冲击深度决定，1/3-1/2。 供氧强度(Nm3/t.min) 决定冶炼时间，但太大，喷溅可能性增大，一般3.0-4.

16、0。,35,氧 枪,氧枪是转炉供氧的主要设备，它是由喷头、枪身和尾部结构组成。 喷头是用导热性良好的紫铜经锻造和切割加工而成，也有用压力浇铸而成的。喷头的形状有拉瓦尔型、直筒型和螺旋型等。目前应用最多的是多孔的拉瓦尔型喷头。,36,多孔拉瓦尔喷嘴,37,2.3供氧制度：氧枪操作方式,氧枪操作就是调节氧压和枪位。 氧枪的操作方式： 恒枪变压 ：压力控制不稳定，阀门控制不好； 恒压变枪：压力不变，枪位变化。 软吹：低压、高枪位，吹入的氧在渣层中，渣中FeO升高、有利于脱磷。 硬吹：高压、低枪位(与软吹相反)，脱P不好，但脱C好，穿透能力强，脱C反应激烈。,38,软吹与硬吹对熔池的影响,39,在吹炼一炉钢的过程中，需要正确控制温度。温度制度主要是指炼钢过程温度控制和终点温度控制。 转炉吹炼过程的温度控制相对比较复杂，如何通过加冷却剂和调节枪位，使钢水的升温