冶金-氧气顶吹转炉炼钢工艺(编辑修改稿)

冶金-氧气顶吹转炉炼钢工艺(编辑修改稿)内容摘要：

ords: Converter。 Alloy。 Deaeration。 Oxygen gun。 Splattering 邢台职业技术学院 毕业论文（设计）引言 引 言 从 1855 年英国冶金学家亨利贝赛麦发明酸性底吹空气转炉炼钢方法至今，现代炼钢生产在 不断探索中发展了近一个半世纪。 设备的不断更新和工艺的不断改进，使钢的产量大幅提高，质量日益改善。 目前主要的炼钢方法有氧气转炉炼钢法和电弧炉炼钢法以及炉外精炼技术。 氧气转炉包括氧气顶吹转炉、氧气底吹转炉、氧气侧吹转炉及顶底复吹转炉等。 氧气顶吹转炉最早是由奥地利钢铁联合公司于 1952 年和 1953 年分别在 Linz和 Donawitz 两地建成并投入生产，故常间称为 LD。 氧气顶吹转炉炼钢的主要材料是铁水，同时可配 10%— 30%的废钢；生产中不需要外来热源，依靠吹入的氧气和铁水中的碳、硅、锰、磷等元素反应放出的热量使 熔池获得所需的冶炼温度。 其突出的优点是生产周期短、产量高；不足之处是生产的钢种有限，主要冶炼低碳钢和部分合金钢。 此外， 20 世纪 70 年代初诞生的顶底复吹转炉，近年来已有长足的发展，其中顶吹氧气底吹惰性气体搅拌已成为目前的主要炼钢方法。 终点控制是氧气顶吹转炉炼钢吹炼后期的重要操作，主要控制出钢温度及终点碳含量，如控制不当会影响后期工序的进行，影响产品质量及生产效益。 出钢使炼钢过程中的最后一个环节。 依照操作规程，合理地组织出钢对保证钢的质量、延长炉衬的使用寿命、提高炉子的生产率等都具有重要意义。 在氧气顶吹转 炉炼钢工艺中，不可避免的会碰到各种事故，如：喷溅、吹损、温度、成分的不合格及氧枪的沾钢、漏水 等。 本文结合实际论述了有关喷溅产生的原因和控制及预防和产生喷溅后应采取的措施，吹损的几种形式和几种常见的事故（温度、成分的不合格及氧枪的沾钢、漏水）产生的原因及处理，以及漏钢和冻钢的处理方法等。 邢台职业技术学院 毕业论文（设计）引言 1 氧气 转炉炼钢工艺流程简介 这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。 把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。 在氧化的过程中放出大量的热量 （含 1%的硅可使生铁的温度升高 200 摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。 因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。 氧气 顶吹转炉 炼钢工艺流程 转炉炼钢是在转炉里进行。 转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。 开始时，转炉处于水平，向内注入 1300 摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。 这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。 几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成 一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。 炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。 最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。 磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。 当磷与硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。 这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。 整个过程只需 15 分钟左右。 氧气 顶吹转炉 炼钢的操作组成 随着制氧技术的发展，现在已普遍使用氧气顶吹转炉 （也有侧吹转炉）。 这种转炉吹如的是高压工业纯氧，反应更为剧烈 ，能进一步提高生产效率和钢的质量。 转炉一炉钢的基本冶炼过程。 顶吹转炉冶炼一炉钢的操作过程主要由以下六步组成： 1）上炉出钢、倒渣，检查炉衬和倾动设备等并进行必要的修补和修理 2）倾炉，加废钢、兑铁水，摇正炉体（至垂直位置）； 3）降枪开吹，同时加入第一批渣料（起初炉内噪声较大，从炉口冒出赤色烟雾，随后喷出暗红的火焰； 3～ 5min 后硅锰氧接近结束，碳氧反应逐渐激烈，炉口的火焰变大，亮度随之提高；同时渣料熔化，噪声减弱）； 4） 3～ 5min 后加入第二批渣料继续吹炼（随吹炼进行钢中碳逐渐降低，约 12min后火焰微 弱，停吹）； 邢台职业技术学院 毕业论文（设计）引言 5）倒炉，测温、取样，并确定补吹时间或出钢； 6）出钢，同时（将计算好的合金加入钢包中）进行脱氧合金化。 氧气 顶吹转炉 炼钢 的注意事项 上炉钢出完钢后，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 35 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，则许加入第三批萤石渣料。 吹炼过程中的供氧强度： 小型转炉为 (tmin)； 120t 以上的转炉一般为 (tmin)。 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。 邢台职业技术学院 毕业论文（ 设计） 2 终点控制和出钢 终点控制：指终点温度和成分的控制 终点 熔池中金属的成分和温度达到所炼钢种要求时，称为终点 终点的条件 吹炼到达终点的具体条件是： 1） 含碳量进入所炼钢种的控制范围 2） 硫、磷含量低于规格下线 3） 温度达到出钢要求 终点控制方法 一次拉碳 转炉吹炼中将钢液含碳量脱至出钢要求时停止吹氧的控制方式称为一次拉碳法 . 准确拉碳，减少后吹，提高终点命中率是终点控制的基本要求 . 1） 主要优点： （ 1） 终渣的（ FeO）含量低，钢水收得率高，对炉衬侵蚀量小 （ 2） 钢水中有害气体少，不加增碳剂，钢水洁净 （ 3） 余锰高，合金消耗少 （ 4） 氧耗量小，节约增碳剂 2） 缺点： 终渣（ FeO）低，去 P 困难，中、高碳范围拉碳终点的命中率低，通常须等成分确定是否补吹 终点的判断 碳含量的判断 常用的判断仪器是热电偶结晶定碳仪，其特点是简单，准确，但速度慢 .有前途的是红外，光谱等快速分析仪 .生产中多凭经验对钢液含碳进行判断，常用的方法有看火花，看火焰，看供氧时间和耗氧量 邢台职业技术学院 毕业论文（ 设计） 1） 看火花：吹炼中会从炉口溅出 金属液滴，遇空气被氧化而爆裂形成火花并分叉，火花分叉越多，金属含碳越高，当含碳量小于 %时，爆裂的碳火花几乎不分叉，形成的是小火星 . 2） 看火焰：金属含碳量较高时，碳氧反应激烈，炉口的火焰白亮，有力，长且浓密，当含碳量降到 %左右时，炉口的火焰稀薄且收缩，发软，打晃 . 3） 看供氧时间和耗氧量：生产条件变化不大时，每炉钢的供氧时间和耗氧量也不会有太大的出入，因此，当吹氧时间及耗氧量与上炉接近时，本炉钢也基本到达终点 温度的判断 目前常用插入式热电偶测定钢液的温度，生产中还可以借倒炉的机会观察 炉内情况凭经验进行判断 若炉膛白亮，渣面上有火焰和气泡冒出，泡沫渣向外涌动，表明炉温较高；反之，若渣面暗红，没有火焰冒出，则炉温较低 . 挡渣出钢 目的： 减少出钢时的下渣量，提高合金元素的收得率，防止钢液回磷 方法： 挡渣球：挡渣球的密度要介于钢液与熔渣之间，通常为 — ㎝ 3,浸入钢液的深度为球的 1/3 左右，保证钢水流尽二又。