转炉炼钢原理汇总
2.2 转炉炼钢的原理2.2.1 转炉炼钢原理简介：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。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。当磷于硫逐渐减少，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。如果空气是从炉低吹入，那就是低吹转炉。2.2.2 转炉冶炼的具体原理『（1）熔池元素氧化规律Si 的变化规律开吹时[ Si ]大量氧化,并结合为( 2 FeO ? SiO2 ),随石灰溶解转变为稳定化合物( 2CaO ? SiO2 ) Mn 的变化规律吹炼初期迅速氧化,中后期被[ C ]还原,后期由于渣中氧化性提高,[ Mn ]被再次氧化. C 的变化规律熔池中氧与碳生成CO ｝｛气泡上浮,[% C ]×[% O ]=m(常数0.002~0.0025),[ C ]与[ O ] 成反比.吹炼初期由于[ Si ]、[ Mn ]的氧化，脱碳速度小，中期脱碳速度最快，后期[ C ]浓度低，脱碳速度下降. P 的变化规律低温、适宜的高碱度、高氧化性利于脱[P],吹炼前期应使石灰快速成渣,将( 3FeO ? P2 O5 ) 、置换为( 3CaO ? P2 O5 )和（4CaO ? P2 O5 )稳定化合物,使[P]去除. S 的变化规律高温利于脱[ S ],渣中( CaO ) 活度大,利于脱[ S ],但转炉渣的氧化性高,因此转炉的脱[ S ] 效率低.』[1] （2）转炉中各种元素具体的反应机理1 ○ Si 的变化规律钢液中硅的氧化特点在任何一种炼钢方法中，硅的氧化反应都进行得很激烈。因为硅是易氧化元素，在所有的杂质元素中，硅和氧的亲和力最大，硅的氧化产物是只溶于炉渣的酸性氧化物SiO2 ，它的分解压力比碳、锰、磷的氧化物分解压力都低,从而使得生成的SiO2 很稳定。所以，硅极易被氧化，且氧化时放出大量的热量。在氧气转炉中开吹几分钟内硅即被氧化完毕；在超高功率电炉大量用氧的情况下，在熔化末期或氧化初期,硅几乎氧化完毕；在普通电炉中熔化期硅将被氧化掉70%,少量的残余硅在氧化初期也能降低到最低限度；硅的氧化反应的反应产物容易从反应区排出。硅的氧化反应（1）硅的氧化反应方程式当金属炉料未被炉渣覆盖,或氧流直接吹入金属熔池时,炉料中的硅被气态氧直接氧化[ Si ] + {O2 } = ( SiO2 ) + 740645 J （1）当炉渣形成后或金属液滴和气泡与渣接触时,硅的氧化主要在炉渣与金属界面上进行2( FeO) + [ Si ] = ( SiO2 ) + 2[ Fe] + 341224 J （2）金属液中的[Si]和[O]的反应[ Si ] + [O] = ( SiO 2 ) + 817448 J （3）注意：硅的氧化都是较强的放热反应。（2）硅的氧化产物是SiO2 Si 氧化时产生的( SiO2 )起初与( FeO )结合生成硅酸铁( 2 FeO ? SiO2 )：( SiO2 ) + 2( FeO) = (2 FeO ? SiO2 ) （4）在碱性渣炼钢操作中，随着石灰的逐渐熔化, ( 2 FeO ? SiO2 ) 中的FeO 被强碱性的CaO 所置换得到氧化产物硅酸钙：2( FeO ? SiO2 ) + 2(CaO) = (2CaO ? SiO2 ) + 2( FeO) （5）硅酸钙(2CaO·SiO2)很稳定,所以在碱性炼钢操作中，冶炼前期Si 几乎全部被氧化，不会再被还原。硅的还原在酸性炼钢操作中，当熔池温度升高到一定程度后，将发生硅的还原反应。( SiO2 ) + 2[C ] = [ Si ] + 2{CO} （6）从反应式可看出，当有产生CO 气泡核心的条件时,就有可能发生Si 的还原反应。影响硅的氧化和还原反应的因素主要因素是温度、炉渣成分、金属液成分和炉气氧分压。(1) 温度低有利于硅的氧化；(2) 增加CaO、FeO 含量，有利于硅的氧化。(3) 金属液中增加硅元素含量，有利于硅的氧化；(4) 炉气中氧分压越高，越有利于硅的氧化。硅的氧化对冶炼的
影响（1）硅的氧化有利于保持或提高钢液的温度。硅氧化是强放热反应。在转炉吹炼初期，由于硅大量氧化，熔池温度升高，进入碳氧化期。在钢液脱氧过程中，由于含硅脱氧剂的氧化，可补偿一些钢包的散热损失。（2）硅氧化反应的产物影响炉渣成分SiO2 降低了炉渣碱度，不利于钢液脱磷、脱硫，侵蚀炉衬耐火材料，降低炉渣氧化性，增加造渣的消耗。2 ○Mn 的变化规律钢液中锰的氧化情况锰的氧化反应也在冶炼初期进行的。锰的氧化激烈程度不及硅，锰被氧化成只溶于炉渣的弱碱性氧化物MnO，且其氧化过程所放出热较少，在电炉炼钢熔化期的料中锰约半数以上被氧化，而氧气转炉吹炼的铁水中约80%锰在开吹后几分钟被氧化掉了。锰的氧化反应式直接氧化[ Mn] + 1 / 2{O2 } = ( MnO) + 385186 J （7）被钢液中的氧氧化[ Mn] + [O ] = ( MnO) + 361623 J （8）在炉渣―金属界面上的氧化——锰氧化的主要反应[ Mn] + ( FeO ) = ( MnO ) + [ Fe] + 123511J （9）注意：锰的间接和直接氧化都是放热反应渣中的锰被还原的反应式( MnO) + [C ] = [ Mn] + {CO} （10）炼钢中Mn 的氧化程度也取决于其氧化产物MnO 在渣中的存在状态，碱性渣炼钢操作中渣中存在大量强碱性氧化物( CaO ),而显弱碱性的氧化锰大部分故以自由的( MnO )存在，故Mn 的氧化不如Si 氧化得彻底。氧气转炉吹炼后期熔池温度升高还会发生Mn 的还原。熔渣的碱度越高、( FeO )含量越底及池温越高，还原出的Mn 越多，在吹炼结束时钢液中残Mn 量（或“余锰”）就越高。影响锰的氧化和还原反应的因素主要因素有温度、炉渣和金属液成分、炉气氧分压。（1）温度低有利于锰的氧化。（2）炉渣碱度高，使( MnO )的活度提高，不利于锰的氧化。（3）炉渣氧化性强，则有利于锰的氧化。（4）炉气氧分压越高，越有利于锰的氧化。锰的氧化对冶炼的影响在转炉吹炼初期，锰氧化生成MnO 可帮助化渣，并减轻初期渣中SiO2 对炉衬耐火材料的侵蚀。锰的还原对冶炼的影响温度升高，在碱性转炉炼钢过程中，当脱碳反应激烈进行时，炉渣中( FeO )大量减少，这样使钢液中[ Mn ]回升，这就是产生所谓的锰还原。炼钢过程中，应尽量控制锰的氧化，以提高钢水残（余）锰量，发挥残锰的作用。『案例：转炉锰矿直接合金化可行性研究案例：案例简介锰矿直接合金化就是指直接用锰合金元素氧化物( 锰矿) 作为合金化添加剂, 加入炼钢转炉内,在一定的工艺条件下, 通过钢中元素或配加还原剂还原, 使锰矿中的锰在吹炼终点时尽可能进入钢液, 从而达到合金化的目的。它与传统的使用铁合金方法相比, 可省去专门炼制铁合金的设备和能源消耗, 降低钢的合金化成本。同时, 使用较低品位的锰矿资源和废弃矿渣, 对资源的综合利用, 也具有十分重要的意义。近年来在此基础上发展起来的锰烧结矿直接合金化是一项创新技术, 目前只在国外较先进的冶金企业如新日铁、JFE、POSCO 等钢厂进行了试验, 在国内还未见报道。（1）锰矿直接合金化原理锰矿还原原理锰矿中锰的存在形式随产地而不同, 主要有MnCO3 矿, MnO 矿, MnO2 矿, Mn 3+ 、Mn 4+ 混合矿等。锰的低价氧化物较高价氧化物稳定, 把锰矿加入到转炉内, 随着温度的升高和炉内CO 还原性气氛增加, 锰的高价氧化物逐级分解和被还原成低价MnO 。由于MnO 在高温下很稳定,不易分解, 也不能被CO 还原; 在转炉内不加入其他还原剂的情况下, MnO 只能被[ C ] 还原, 还原产物为锰和碳化锰。( MnO) + [C ] = [ Mn] + CO (11) 2( MnO) + 8 / 3[C ] = 2 / 3[ Mn3C ] + 2CO (12) ( 11) 式初始反应温度为1 420 ℃, (12) 式初始反应温度为1 226℃。可见( 12) 式开始反应温度低, 较( 11) 式更易进行。由于成的Mn3C 同样溶解于钢中, 故也增加钢中的锰含量。（2）影响锰矿还原效果的主要因素终点[ C ] 对锰收得率的影响由( 11)、( 12) 式看出, 提高终点[ C ] 含量有利于提高锰的收得率。锰矿还原试验表明: 当[ C ] <0. 08%时, 锰的还原程度受控于碳, 此时锰矿不能充分还原, 锰的收得率较低。渣中( FeO ) 对锰收得率的影响钢中残锰可用反应式表示为: [ Mn] + ( FeO) = [ Fe] + ( MnO) (13) ( 13) 式表明, 随着( FeO ) 含量增加, 会加速[ Mn ] 氧化, 使锰的收得率降低。渣量对锰收得率的影响在碱度相同的情况下, 渣量与收得率成反比,即渣量越大, 锰的收得率越低。因此, 实施少渣炼钢再配加锰矿合金化, 是降低消耗、提高锰收
得率的有效途径。』[2] 碳的氧化碳氧反应的意义碳氧反应是炼钢过程中最重要的一个反应。一方面，把钢液中的碳含量降到了所炼钢种的规格范围内。另一方面，碳氧反应时产生的大量CO 气泡从熔池中逸出时，引起熔池的剧烈沸腾和搅拌，对炼钢过程起到了极为重要的作用，具体如下：（1）加速了熔池内各种物理化学反应的进行；（2）强化了传热过程；（3）CO 气泡的上浮有利于钢中气体[H]、[N]和非金属夹杂物的去除；（4）促进了钢液和熔渣温度和成分的均匀，并大大加速成渣过程；（5）大量的CO 气泡通过渣层，有利于形成泡沫渣。碳的氧化反应氧气流股与金属液间的C—O 反应在氧气炼钢中，金属中一少部分碳可以受到直接氧化。[C] + 1 {O2} = {CO} +136000J 2 该反应放出大量的热，是转炉炼钢的重要热源。在氧射流的冲击区，氧气流股直接作用于钢液，发生此类反应。流股中的气体氧与钢液中的碳原子直接接触，反应生成气体产物一氧化碳，脱碳速度受供氧强度的直接影响，供氧强度越大，脱碳速度越快。金属熔池内部的C—O 反应金属熔池中大部分的碳是同溶解在金属中的氧相作用而被间接氧化。[C] + [O] = {CO} 该反应微弱放热反应，温度降低有利于反应的进行。在转炉和电炉炼钢吹氧脱碳时，气体氧会使熔池内的铁原子大量氧化成(Fe0), 或由加入矿石或氧化铁皮在钢、渣界面上还原形成(Fe0)，然后（FeO）扩散并溶解于钢中，钢中[C]溶解的[O]发生作用。金属液与渣液界面的C—O 反应当渣中（FeO）含量较高时，渣中的（FeO），一方面会向钢液中扩散，发生第二类反应，另一方面也会直接发生界面反应，如下：[C] +（FeO）= {CO} + [Fe] 3 ○ P 的变化规律在钢中磷是以[ Fe5 P ]或[ Fe2 P ]形式存在，为方便起见，均用[ P ] 表示。脱磷反应的步骤首先是[ P ]被氧化成（P2 O5 ），然后与（CaO ）结合成稳定的磷酸钙，并放出大量的热。脱磷的基本反应式：脱磷的基本反应式：2[ P ] + 5( FeO) + 3(CaO ) = (3CaO ? P2 O5 ) + 5[ Fe] （14）或2[ P ] + 5( FeO) + 4(CaO ) = (4CaO ? P2 O5 ) + 5[ Fe] （15）从热力学的角度来考虑,炉渣脱磷的基本条件是：高（FeO ）、高( CaO )和低温度。影响脱磷的主要因素影响脱磷反应的因素很多,根据脱磷反应的热力学条件和动力学条件,主要影响因素有炉渣组成、钢液成分和温度；此外炉渣粘度、渣量和炉料原始含磷量等也有一定的影响。1、炉渣成分的影响2、钢液成分的影响3、温度的影响4、炉料含磷量和渣量5、炉渣粘度结论：炉渣脱磷的基本条件是：高碱度、高氧化铁含量（氧化性）、良好流动性熔渣、充分的熔池搅动、适当的温度和大渣量。氧气转炉吹炼过程中磷的变化规律（1）吹炼初期熔池温度较低。硅,锰先氧化, 脱磷速度不大，此阶段应适当地提高枪位，以得到良好的成渣情况。（2）吹炼中期硅、锰的氧化已基本结束, 碳和磷进入激烈的氧化, 只要化渣良好,脱磷速度可以大于脱碳速度。但是注意随着熔池温度的逐渐升高,碳的氧化速度增大到峰值会消耗渣中的大量氧化铁，而易使炉渣会出现“返干”现象,甚至发生回磷。因此吹炼中期应适当提高枪位, 并控制熔池的温度,一般为1600～1630℃。（3）吹炼后期钢液中磷含量已较低,熔池温度已升高, 石灰充分溶解,熔渣碱度进一步提高，钢中的磷含量还会继续降低，但去磷速度却很低。此时终点钢液中的含磷量与停吹前熔渣的碱度, 渣中∑(FeO)的含量,熔池的温度,终渣的数量和是否倒渣等因素有关。回磷1、回磷现象回磷现象就是磷从熔渣中又返回到钢液中或成品钢中磷含量高于终点钢液的磷含量。熔渣碱度或氧化铁含量降低，或石灰化渣不好，或温度过高等均会引起回磷现象。出钢过程中由于脱氧合金加入不当，或出钢下渣，或合金中磷含量较高等因素，也会导致成品钢中磷高于终点[P]含量。2、回磷反应回磷反应主要是钢液中的金属元素与渣中的磷酸盐在钢渣界面上的反应。(4CaO ? P2 O5 ) + 5[ Mn] = 2[ P ] + 5( MnO) + 4(CaO) （16）2(4CaO ? P2 O5 ) + 5[ Si ] = 4[ P] + 5( SiO2 ) + 8(CaO) （17）3(4CaO ? P2 O5 ) + 10[ Al ] = 6[ P] + 5( Al 2 O3 ) + 8(CaO) （18）4 ○ S 的变化规律脱硫的基本反应在炼钢过程中,钢液的脱硫主要是通过两种途径来实现，即炉渣脱硫和气化脱硫。在一般炼钢操作条件下，炉渣脱硫占主导。但在氧气转炉或超高功率电炉甚至普通功率电炉吹氧的情况下气化脱硫也占有一定比例。1、熔渣
脱硫（1）熔渣脱硫反应的步骤第一步：硫由钢液向熔渣中扩散[ FeS ] = ( FeS ) （19）第二步：在熔渣中的硫与碱性氧化物化合形成稳定的化合物( FeS ) + (CaO ) = (CaS ) + ( FeO) （20）( FeS ) + ( MnO ) = ( MnS ) + ( FeO) （21）( FeS + ( MgO) = ( MgS ) + ( FeO) （22）（2）熔渣脱硫的总反应式( FeS + (CaO ) = (CaS ) + ( FeO) （23）由于碱性熔渣的主要成分是CaO,且各种硫化物中以CaS 稳定性最强,所以炼钢过程中的脱硫反应主要以此反应式来表示。2、气化脱硫的反应气化脱硫主要也是通过熔渣进行的，脱硫产物SO2 直接进入气相。一般有两种情况：（1）吹入的氧气与炉渣中的硫发生反应(CaS ) + 3 / 2{O2 } = ( SO2 ) + (CaO) （24）（2）通过熔渣进行(CaS + ( Fe2 O3 ) = {SO2 } + 6( FeO) + (CaO) （25）3、熔渣脱硫反应占主导地位实际冶炼中，脱硫主要是熔渣脱硫。影响脱硫的主要因素影响熔渣脱硫既有热力学方面的因素,又有动力学方面的因素。1、炼钢温度的影响2、炉渣碱度的影响3、炉渣中( FeO )的影响4、金属液成分的影响5、炉料原始含硫量和渣量的影响6、熔池搅拌结论：脱硫的基本条件：高温，高碱度，低（FeO ，好的流动性渣。硫在转炉炼钢中的变化规律（1）吹炼前期熔池温度较低，渣中∑（FeO ）含量高，石灰成渣尚少，所以熔渣脱硫能力很低。（2）吹炼中期是脱硫最好的时期。熔池温度已升高,石灰成渣也多,渣碱度显著提高；同时,碳氧反应激烈,熔池乳化现象加剧，使渣钢接触面积大大增加,并且渣中∑( FeO )有所降低，都有利否则渣出现“返干”,脱硫效果会于脱硫。但此时应控制好渣中∑( FeO )的含量不能过低，下降。（3）吹炼后期熔池含碳量大大降低,脱碳速度减慢,熔池搅拌程度减弱,但熔池温仍高,石灰溶解快, 熔渣碱度高且流动性良好,故仍有较强的脱硫能力。结论：根据上述硫的变化规律,在氧气转炉炼钢时,特别是吹炼高硫铁水或冶炼硫极低的钢种时,应采取一切措施提前造渣,即造好温度较高,碱度较高和流动性良好的前期渣,以减轻吹炼中期的脱硫负担,更有效的提高脱硫效率。
转炉炼钢关键技术
4.3.2 炼钢关键技术 4.3.2.1 转炉炼钢关键技术 ——2006～2010年推广和开发的技术 ●转炉少渣、溅渣相结合的冶炼技术 主要是铁水三脱，脱磷转炉操作后，脱碳转炉渣量将减少到50kg/t以下时，仍进行溅渣护炉的技术。包括新条件下炉渣改质技术、喷枪结构优化技术、与喷补结合技术、全留渣技术等。 ●转炉内熔融还原合金化冶炼技术 脱磷炉加锰矿，脱碳炉加铬矿等矿物直接还原合金化低成本冶炼技术。 ● 转炉长寿复吹技术 改进底吹透气元件结构小材质，优化工艺，100％复吹，高炉龄技术。 ●转炉冶炼特钢技术 在优化炉料质量基础上，实现过程、终点和精炼精确控制的转炉一精炼结合冶炼各类中高合金钢的高效优质生产技术，其中转炉不锈钢冶炼系统技术为开发重点。 ●转炉全方位信息检测与控制技术 包括转炉钢水成分温度连续直接测定(如激光或红外光导测定、直接测定传感器等)与转炉闭环控制技术；转炉冶炼过程与终点智能精确控制技术(含终点静态、副枪和炉气分析动态控制)；转炉声纳化渣检测技术；转炉下渣检测与控制技术 ● 转炉高强度供氧技术
供氧强度≥5 m3／min.t，供氧时间≤10min的系统工艺、装备技术。氧枪头结构优化与长寿是技术的关键，也要配合优化炉型。 ● 转炉煤气、蒸气大回收量技术 实现煤气回收≤100m3/t,蒸汽回收≥100kg/t，蒸汽完全满足钢厂各种需求(包括RH、VD的蒸汽)有余，供应其他厂。 ●转炉干法除尘技术 自主开发高效、易控、低成本的干法除尘技术 ● 转炉低排放控制技术 主要是水零排放、烟气全除尘(消灭无组织排放)、无渣与渣尘基本上全利用等系统技术。 其中转炉长寿复吹技术、转炉冶炼特钢技术、全方位信息检测与控制技术、转炉煤气与蒸汽大回收量技术、转炉干法除尘技术、转炉低排放控制技术是该阶段主导技术 ——2011~2020年开发技术 ●转炉高固体料(或全固体料)熔炼技术 适应废钢供应量充裕后，提高废钢比降低生产成本，比电炉更高效的系统技术。 ● 转炉"零排放"清洁生产技术 在低排放控制技术上，进一步做到气、水、固废完全无排放，高固体熔炼时，固废中可利用元素回收利用等系统技术。经济高效的厂房顶三级除尘装备与技术是研发的要点。 ●转炉全自动智能控制技术
转炉炼钢工艺流程
转炉炼钢工艺流程 转炉炼钢工艺流程 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。 电炉.转炉系统炼钢生产工艺流程简图 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 , Mn0,）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。如果空气是从炉低吹入，那就是低吹转炉。 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 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）；
转炉炼钢厂设计中的先进工艺及节能环保措施
转炉炼钢厂设计中的先进工艺及节能环保措施 发表时间：2018-12-13T10:01:27.253Z 来源：《红地产》2017年2月作者：罗圣[导读] 结合国内120t转炉炼钢厂的设计，简单介绍了转炉炼钢设计中“一罐制”铁水供应、副枪技术、干法除尘等国产化的先进工艺和流程。从而使得转炉炼钢厂工艺流程更加合理，技术更加先进，经济效益更加明显，使得转炉炼钢厂成为一个安全、环保、低能耗的绿色工厂。 引言 国内某钢厂为了响应国家钢铁产业发展的政策，确保钢铁工业升级和实现可持续发展，防止低水平重复建设，决定淘汰原来落后的小转炉炼钢车间，新建120t转炉炼钢车间。新建120t转炉以“先进、合理、安全、经济”为设计原则，立足于国内设计、制造，采用国内外大、中型转炉的成熟、先进的技术和合理工艺流程。 1 工艺流程及主要设备 1.1 工艺流程 本工程设计中采用的工艺流程为：铁水炉外脱硫→顶底复吹转炉→钢包吹氩→LF精炼炉→大矩形坯连铸机，转炉炼钢车间采用全连铸的生产工艺，连铸坯通过辊道热送至轧钢厂，使该车间达到国内外同行业的先进水平。 1.2 主要设备 本工程设计的主要工艺设备有：1座铁水倒罐站、1座单吹颗粒镁铁水脱硫站、1座120t顶底复吹转炉、1座吹氩站、1座LF精炼炉、一台R12m五机五流大矩形坯连铸机。主要设备采用国内外先进的技术和工艺，设计、制造全部在国内完成，有效的降低了工程造价。 2 设计特点 2.1 “一罐制”铁水供应制度铁水运输和供应有采用鱼雷罐车的，有在转炉炼钢厂设置混铁炉的、也有铁水罐配合倒罐站的。本次设计中采用铁水罐方式对转炉进行铁水供应，且高炉、转炉采用同一种铁水罐，即“一罐制”铁水供应工艺。这种铁水罐在140t标准铁水罐的基础上将出铁口适当加长，以便于铁水能兑入转炉。采用铁水供应“一罐制”及铁水倒罐站而取消了混铁炉由如下几个有点：(1)有效的简化了工艺流程，紧凑了总图布置；(2)降低了能耗、减少了铁损、减小了烟尘污染；(3)大大降低了工程投资；(4)高炉炼铁车间和转炉炼钢车间采用同一种铁水罐，有利于生产操作和生产管理。 2.2 转炉系统 转炉是转炉炼钢车间的主体设备，设计的好坏直接影响整个炼钢工序的流畅。 2.2.1转炉的特点 (1)采用顶底复吹的工艺，氧枪顶吹氧气，炉底透气元件吹入N2和Ar，促进转炉内冶金反应，抑制吹炼过程中的喷溅，缩短吹炼时间。 (2)设计中转炉的炉型采用锥球型，冶炼中有较好的动力学特性。 (3)转炉倾动机构按照全正力矩设计，抱闸松闸后转炉可以依靠其自重自行复位。 (4)转炉炉口、炉帽、托圈、耳轴均采用水冷结构，以便于提高这些关键部位的寿命，减少维修工作量。 (5)炉体采用整体结构，转炉修炉采用简易上修方式。新炉炉衬的重量不到350t，专业筑炉人员3~4天就能完成筑炉工作。较上修方式由如下几点优点：①省去1台修炉塔，减少了设备费用；②平台上不需要布置修炉塔的存放位置，简化了平台，减小了平台荷载，从而降低了工程造价；③汽化冷却烟道可以不设置移动段，省去了一台移动台车，减少了设备费用；④整个修炉工艺变得简单、快捷。 (6)采用炉腹风冷。设计中通过非传动侧旋转接头引一路空气进入托圈，通过托圈上设置环管及喷嘴对转炉本体和托圈之间的炉体本身进行强制风冷，以改善炉体的热变形，延长炉体的寿命。 2.3 副枪系统 为了进一步提高转炉冶炼终点目标命中率，实现自动化炼钢，同时减轻工人的劳动强度，缩短冶炼周期，提高转炉生产能力。我们在设计中配备了副枪装置，这套装置全部为我设计院在以往引进副枪的经验基础之上设计开发的。 2.3.1设备组成 副枪的主要组成部分：副枪本体、副枪提升系统、升降小车、导轨、旋转框架、副枪导向装置、探头自动安装装置、探头拆卸装置、探头收集槽、刮渣器及密封帽等。 2.3.2结构型式 本次设计的副枪为结构型式采用旋转式，副枪系统布置在氧枪对侧。有两个旋转支点，1点布置在散状原料高位料仓平台边缘，1点布置在平台梁侧面。 这种布置型式的优点：(1)采用旋转式，故探头装卸位和测试位分别布置在两个不同的位置，从而有效降低了副枪的设备高度。同时，副枪上支撑点在散状原料高位料仓平台上，也没有增加高跨厂房的高度。(2)副枪可以从探头装卸位旋转到测试位，当副枪在探头装卸位时给氧枪的运输留了足够的空间。(3)副枪旋转增加二次定位销，使副枪的定位更精确。 2.4 除尘系统 2.4.1一次除尘 一次除尘采用干法除尘。以前，国内转炉一次除尘主要以湿法除尘（OG法）为主，但随着对环境和能耗要求的越来越高，许多厂逐步采用干法除尘。干法除尘的主要由蒸发冷却器、静电除尘器、ID风机、切换站和放散烟囱、煤气冷却器和输灰系统等设备组成。干法除尘的流程如下：
转炉工作原理及结构设计要点
攀枝花学院本科课程设计 转炉工作原理及结构设计 学生姓名： 学生学号： 院（系）： 年级专业： 指导教师： 二〇一三年十二月
转炉工作原理及结构设计 1.1 前言 1964年，我国第一座30t氧气顶吹转炉炼钢车间在首钢建成投产。其后，上钢一厂三转炉车间、上钢三厂二转炉车间等相继将原侧吹转炉改为氧气顶吹转炉。20世纪60年代中后期，我国又自行设计、建设了攀枝花120t大型氧气顶吹转炉炼钢厂，并于1971年建成投产。进入20世纪80年代后，在改革开放方针策的指引下，我国氧气转炉炼钢进入大发展时期，由于氧气转炉炼钢和连铸的迅速发展，至1996年我国钢产量首次突破1亿t，成为世界第一产钢大国。 1.2 转炉概述 转炉（converter）炉体可转动，用于吹炼钢或吹炼锍的冶金炉。转炉炉体用钢板制成，呈圆筒形，内衬耐火材料，吹炼时靠化学反应热加热，不需外加热源，是最重要的炼钢设备，也可用于铜、镍冶炼。转炉按炉衬的耐火材料性质分为碱性（用镁砂或白云石为内衬）和酸性（用硅质材料为内衬）转炉；按气体吹入炉内的部位分为底吹、顶吹和侧吹转炉；按吹炼采用的气体，分为空气转炉和氧气转炉。转炉炼钢主要是以液态生铁为原料的炼钢方法。其主要特点是：靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分（如碳、锰、硅、磷等）与送入炉内的氧进行化学反应所产生的热量，使金属达到出钢要求的成分和温度。炉料主要为铁水和造渣料（如石灰、石英、萤石等），为调整温度，可加入废钢及少量的冷生铁块和矿石等。 1.2.1 转炉分类 1.2.1.1 炼钢转炉 早期的贝塞麦转炉炼钢法和托马斯转炉炼钢法都用空气通过底部风嘴鼓入钢水进行吹炼。侧吹转炉容量一般较小，从炉墙侧面吹入空气。炼钢转炉按不同需要用酸性或碱性耐火材料作炉衬。直立式圆筒形的炉体，通过托圈、耳轴架置于支座轴承上，操作时用机械倾动装置使炉体围绕横轴转动。 50年代发展起来的氧气转炉仍保持直立式圆筒形，随着技术改进，发展成顶吹喷氧枪供氧，因而得名氧气顶吹转炉，即L-D转炉（见氧气顶吹转炉炼钢）;用带吹冷却剂的炉底喷嘴的，称为氧气底吹转炉（见氧气底吹转炉炼钢）。
转炉炼钢设备
1 概述 1.1氧气顶吹转炉炼钢特点 氧气顶吹转炉炼钢又称 LD 炼钢法，通过近几十年的发展，目前已完全取代了平炉炼钢，其之所以能够迅速发展的原因，主要在于与其它炼钢方法相比，它具有一系列的优越性，较为更突出的几点如下： 1．生产效率高 一座容量为80 吨的氧气顶吹转炉连续生产24 小时，钢产量可达到日产3000 — 4000 吨，而一座 100 吨的平炉一昼夜只能炼钢 300 — 400 吨钢，平均小时产量相差甚远，而且从冶炼周期上看，转炉比平炉、电炉的冶炼周期要短得多。 2．投资少，成本低 建氧气顶吹转炉所需的基本建设的单位投资，比同规模的平炉节约30% 左右，另外投产后的经营管理费用，转炉比平炉要节省，而且随着转炉煤气回收技术的广泛推广和应用，利用转炉余热锅炉产生蒸气及转炉煤气发电，使转炉逐步走向“负能”炼钢。 3．原料适应性强 氧气顶吹转炉对原料情况的要求，与空气转炉相比并不那么严格，可以和平炉、电弧炉一样熔炼各种成分的铁水。 4．冶炼的钢质量好，品种多 氧气顶吹转炉所冶炼的钢种不但包括全部平炉钢，而且还包括相当大的一部分电弧炉钢，其质量与平炉钢基本相同甚至更优，氧气顶吹转炉钢的深冲性能和延展性好，适宜轧制板、管、丝、带等钢材。 1 / 35
5．适于高度机械化和自动化生产 由于冶炼时间短，生产效率高，再加转炉容量不断扩大，为准确控制冶炼过程，保证获得合格钢水成分和出钢温度，必须进行自动控制和检测，实现生产过程自动化。另外，在这种要求下，也只有实现高度机械化和自动化，才能减轻工人的劳动强度，改善劳动条件。 1.2 转炉炼钢机械设备系统 氧气顶吹转炉炼钢法，是将高压纯氧[压力为0.5~1.5MPa ，纯度99.5% 以上，（我厂为99.99% ）],借助氧枪从转炉顶部插入炉内向熔池吹氧,将铁水吹炼成钢。氧气顶吹转炉的主要设备有： 1．转炉本体系统： 包括转炉炉体及其支承系统——托圈、耳轴、耳轴轴承和支承座，以及倾动装置，其中倾动装置由电动机、一次减速机，二次减速机、扭矩缓冲平衡装置等组成。 2．氧枪及其升降、氧气装置及配套装置。 氧枪包括枪体、氧气软管及冷却水进出软管。 根据操作工艺要求氧枪必须随时升降，因此需要升降装置，为保证转炉连续生产，必须设有备用枪，即通过换枪装置，随时将备用枪移至工作位置，同时要求备用枪的氧气，进出水管路连接好。 3．散装料系统： 氧气顶吹转炉炼钢使用的原料有： （1）金属料——铁水、废铁、生铁块； （2）脱氧剂——锰铁、硅铁、硅锰、铝等； （3）造渣剂——石灰、萤石、白云石等；
《冶金工程概论》课程大纲
东北大学本科课程教学大纲 课程名称：冶金工程概论 开课单位：材料与冶金学院 制订时间：2004年3月 修订时间：2013年3月
《冶金工程概论》课程教学大纲一.课程基本信息
二.内容结构 基于《冶金工程概论》课程性质，依照东北大学冶金人才培养目标，设计《冶金工程概论》课程
内容，共6章、24学时（其中2学时“职业发展规划”内容，此处未列入），具体分配如下：第一章走进冶金行业（4学时），介绍冶金行业的特点及培养冶金人才知识结构，介绍钢铁生产的现状、最新前沿研究及热点问题，介绍冶金史、历史重要人物及事件。本章的主要内容结构为： 1.1 冶金专业的选择与设置 1.1.1我们为什么选择冶金专业 1.1.2 为何设置冶金专业 1.1.3 合格的冶金工程师是什么样 1.2 怎样走进冶金领域 1.2.1 我们怎样走进冶金领域 1.2.2 在冶金领域我们应该做什么 1.3 学习冶金的任务及目的 1.4 冶金史 1.4.1 冶金工艺的发展历史：过去、现在、将来 1.4.2 我国古代和当代钢铁冶金的地位 第二章钢铁冶金概述（5学时），介绍钢铁冶炼的基本原理、工艺流程、主要设备及新一代钢铁冶金流程。本章的主要内容结构为： 2.1 钢铁冶金流程概述 2.1.1 高炉炼铁-转炉炼钢流程 2.1.2 废钢电炉炼钢流程 2.1.3 非高炉-电炉炼钢流程 2.2 高炉炼铁 2.2.1 高炉炼铁基本任务 2.2.2 高炉炼铁系统 2.2.3 高炉内的主要物理化学过程 2.3 铁水预处理 2.3.1 铁水预处理基本任务 2.3.2 铁水预处理设备及处理剂 2.4 转炉炼钢 2.4.1 转炉炼钢基本任务 2.4.2 转炉内的主要物理化学过程 2.5 电炉炼钢
冶炼Q235B钢种氧枪枪位操作探索研究
冶炼Q235B钢种氧枪枪位操作探索研究 摘要：为了保证产品的质量，要在氧枪进炉的时候计算好炉内铁水的液面。在不吹氧时，要将氧枪提出炉外，并切断氧气供给。在吹炼结束后，要迅速提枪，将转炉炼钢氧枪提高到原点，等待下一炉次的开始。 关键词：炼钢；喷嘴；枪位 0. 前言 转炉炼钢（converter steelmaking）是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程，而氧枪枪位更是整个转炉炼钢过程中的重要程序之一，良好的氧枪操作能够提高转炉炼钢生产效率的目的。 1 .氧枪介绍 氧枪是将高压高纯度氧气以超音速速度吹入转炉内金属熔池上方，并带有高压水冷却保护系统的管状设备。又叫喷枪。它是氧气顶吹炼钢的重要设备。它由枪头(喷头)、枪体(枪身)和枪尾组成。喷头必须要使高压高纯度氧气对熔池产生一定的冲击力和冲击面积，从而快速而顺利的进行熔池中的各种反应。 1.1.喷头的类型及特点 1.1.1.单孔拉瓦尔喷嘴 单孔拉瓦尔喷嘴结构如图1a所示。拉瓦尔管喷嘴内型分为两段，即收缩段和扩张段。两段相交处为最小断面，其直径为临界直径又叫喉口，如图1b所示。
图1 单孔拉瓦尔喷嘴结构 1.1.2多孔拉瓦尔喷嘴 使用单孔拉瓦尔喷嘴时，氧射流对熔池的冲击能力强，冲击面积小，所以化渣速度较慢，喷溅较大。为了进一步提高供氧强度，提高转炉的生产能力，满足大吨位转炉生产的需要，出现了多孔喷嘴。 多孔喷嘴的优点是：提高了供氧强度和冶炼强度；增大了冲击面积，利于成渣，操作平稳不易喷溅。但是，多孔喷嘴端面的中心区域(俗称“鼻子尖”部位)冷却效果较差，吹炼过程中该区域气压较低，钢液和熔渣易被吸入并黏附到喷嘴上而被烧坏。为了加强这个区域的冷却，采用中心水冷喷嘴，可延长其使用寿命。 目前多使用四孔、五孔喷嘴。四孔、 五孔喷嘴的结构有两种形式，种是中心一孔，其余孔平均分布周围，中心孔与周围孔的孔径尺寸可以相同，也可以不同。另一种结构是各个孔平均分布在周围，中心无孔。五孔喷嘴的使用效果是令人满意的。五孔以上的喷嘴由于加工不便，应用较少。 为了便于加工，可将喷嘴分为几部分锻压加工后，焊接组合而成，能有效地改善喷孔之间的冷却效果，提高喷嘴寿命，见图2。
转炉炼钢工艺标准经过流程
转炉炼钢工艺流程 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。 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。如果空气是从炉低吹入，那就是低吹转炉。 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）； （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。 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3-5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：
冶金概论题库
冶金概论题库 一、填空题 1、从矿石中提取金属的方法可归结为三种：火法冶金、湿法冶金、电冶金，其中电冶金按电能形式分为电热冶金和电化学冶金。冶金分类：钢铁冶金和有色金属冶金。 2、炼钢原材料（高炉炼铁原料）主要由铁矿石、溶剂和燃料组成。 3、铁矿石入炉前处理步骤包括破碎和筛分、焙烧、混匀、选矿。选矿包括重选、磁选和浮选。 4、非高炉炼铁按工艺特征、产品类型及用途分为直接还原法和熔融还原法。 5、高炉炼铁常用铁矿石有赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿和菱铁矿。 6、高炉炼铁主要产品是生铁，副产品是炉渣、高炉煤气及其带出的炉尘。 7、高炉炼铁其主体设备除了高炉本体以外，还包括炉后供料和炉顶装料系统、送风系统、煤气除尘系统、渣铁处理系统和喷吹系统等。 8、转炉炼钢原材料按性质分类，可分为金属料、非金属料和气体。金属料包括铁水、废钢、铁合金、直接还原铁及碳化铁，非金属料包括石灰、白云石、萤石、合成造渣剂，气体包括氧气、氮气和氩气等。按用途分类，可分为金属料、造渣剂、化渣剂、氧化剂、冷却剂和增碳剂等。 9、火法炼铜主要工艺步骤包括四个主要步骤，即造镏熔炼、铜镏吹炼、火法精练和电解精练。 10、从矿石中提取氧化铝的方法分为酸法和碱法两大类，酸法未能在工业中应用，碱法分为拜耳法、碱石灰烧结法和拜耳-烧结联合法，其中以拜耳法为主。 11、冶金工业废气治理方法分为冷凝法、吸收法、吸附法、燃烧法和催化转化法。 12、冶金工业固体废物对人类环境造成的危害主要表现在：侵占土地、污染土壤、污染水体和污染大气。 二、简答题 1、高炉炉渣有什么作用，它是如何形成的？ ①渣铁之间进行合金元素的还原及脱硫反应，起着控制生铁成分的作用。比如，高碱度渣能促进脱硫反应，有利于锰的还原，从而提高生铁质量；SiO%含量高的炉渣促进Si的还原，从而控制生铁含Si量等。②炉渣的形成造成了高炉内的软熔带及滴落带，对炉内煤气流分布及炉料的下降都有很大的影响，因此，炉渣的性质和数量对高炉操作直接产生作用。③炉渣附着在炉墙上形成渣皮，起保护炉衬的作用。但是另一种情况下又可能侵蚀炉衬，起破坏性作用。因此，炉渣成分和性质直接影响高炉寿命。 形成原因：炼铁所用的铁矿石中金属铁的品位一般都不会太高，含有其它矿物，在炼铁的时候由于密度差异这些杂质会上浮，再通过渣铁分离，分离出的渣即为炉渣。
交流变频器在120吨转炉炼钢氧枪控制中的应用
交流变频器在120吨转炉炼钢氧枪控制中的应用 摘要：近年来，随着变频技术和控制技术的不断发展，变频技术以精度高、通用性强、工艺先进、操作方便以及公认的显著节能效果，被认为是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。随着电力电子和微型计算机价格的下降，变频控制应用更加普及，因此发展十分迅速，在工业领域尤其在冶金行业的应用日益广泛。氧枪升降的变频调速控制系统，是转炉炼钢控制系统中变频技术应用的技术含量最高的控制系统。氧枪升降是典型的位能负载，靠钢丝绳牵引，按照炼钢工艺专业的要求，氧枪在升降过程中要实现慢速到快速以及快速到慢速的转换，且其停经的工艺检测点较多，在各工艺点要求准确停车。尤其是在吹炼点，氧枪的枪位直接影响到炼钢的质量。因此，应用变频器控制氧枪升降是氧枪调速控制系统的理想之选。下面以本溪北营钢铁（集团）股份有限公司（下称北营公司）120吨转炉为例，设计以西门子6SE70系列变频器在氧枪升降设计中的应用以及在实际应用中出现的一些问题并提出改进措施。 关键词：交流变频器、控制、应用、改进 1.1工作原理 北营公司120吨转炉设备氧枪控制设计2套变频控制氧枪，在固定导轨升降，每台变频器都可以通过切换驱动两根氧枪,实现两套氧枪的灵活备用。每套氧枪升降系统由一台110kW交流电动机传动，在生产过程中当工作氧枪发生故障时，可快速通过横移换枪等操作，使用备用氧枪继续生产。氧枪系统有一套事故提升装置，不接入电网，由事故电池作为电源驱动事故电机升降，当氧枪系统停电时，可切换到事故电机将氧枪提起，氧枪停车时有抱闸系统实现。由于1台变频器通过切换可以分别驱动1#、2#氧枪,变频器需定义2套电机参数组MDS,通过P578、P579来选择。当变频器和氧枪对应时,B16(DigIn 4)=0选择第一套MDS,采用速度闭环控制;当变频器和氧枪交叉对应时,B16=1选择第二套MDS。通过P590来选择2套BICO参数组。[1] [1] 1.2通信及连锁 氧枪控制驱动系统选用2台6SE70矢量型变频器来分别驱动每套氧枪升降装置电动机。采用2种方法联系控制。一种是硬线控制，就是变频器本身的端子
转炉副枪测量与成分预报技术_左康林
作者简介:左康林(1973-),男,梅山钢铁股份有限公司炼钢厂,工程师,硕士,从事钢铁冶金工作。 转炉副枪测量与成分预报技术 左康林1,邹俊苏1,孙晓辉1,吴建中2,Marrten Spanjers 2 (1.梅山钢铁股份有限公司炼钢厂,江苏南京210039;2.上海贺利氏电测骑士有限公司,上海201900) 摘 要:梅钢炼钢厂采用贺利氏副枪新技术和自主开发成分预报模型相结合的办法,对转炉冶炼过程进行控制。结果表明,过程碳、终点碳含量的预测精度提高,误差分别降低到0.023%和0.006%,同时也使转炉模型预测终点磷含量精度的准确性提高到96.47%。关键词:副枪;测温;取样;碳;磷 中图分类号:TF 345.01 文献标识码:A 文章编号:100221043(2009)022******* Sub 2lance measuration and Composition Prediction in BOF Steelmaking ZUO Kang 2lin 1,ZOU J un 2su 1,SUN Xiao 2hui 1,WU Jian 2zhong 2,Marrten Spanjers 2(1.Steel 2making Plant ,Shanghai Meishan Iron &Steel CO.,Lt d.,Nangjing 210039, China ;2.Shanghai Heraeus Elect ro 2nite CO.Lt d.,Shanghai 201900,China )Abstract :In Meishan Steel 2making Plant t he newly developed Heraeus sub 2lance tech 2nology is used in connection wit h t he self developed compositions prediction model to control t he overall p rocess of t he converter refining.Result s show t hat t he prediction accuracy of t he p rocessing carbon content and end 2point carbon content has been im 2p roved and t heir p rediction deviation rates lowered down to 0.023%and 0.006%re 2spectively. K ey w ords :sub 2lance ;temperat ure measuring ;sample taking ;carbon ;p hosp horus 在转炉冶炼过程中,炉渣[1,2]的控制是非常重要的,及时了解炉渣的温度、氧含量及炉渣厚度是冶金工作者所希望的。但由于条件所限,传统方法无法及时地获得这些数据,一般只能通过倒炉取极少部分试样进行分析。随着对转炉生产能力和钢水质量要求的提高,需要转炉冶炼操作更加精确和高效。梅钢目前有两座公称容量为150t 转炉,入炉铁水成分(质量分数)C 为4.0%～ 4.5%、Si 为0.3%～0.7%、Mn 为0.3%、P 约0.19%,主要产品以低碳钢为主。梅钢利用自主 开发的成分预测技术和贺利氏公司开发的在线检测炉渣技术相结合,对转炉末期炉内状态进行测量,达到有效地调控转炉终点的效果。 1 系统组成 在转炉副枪系统上并联一台带有专用程序的MUL TI 2L AB III 仪表,将副枪枪位信号通过BCD 码接入副枪仪表,同时将仪表同二级计算机 (L EV EL 2)相连接,以获取冶炼试样的分析成分,测量数据也将输出到L EV EL 2系统中各种炼钢模型上,进行数据处理与反馈。系统组成结构见图1 。 图1 系统组成结构图 2 副枪测量与预测 传统副枪[3]在测量过程中,使用两种探头[4], ? 95?2009年 4月第25卷第2期炼 钢Steelmaking Ap r.2009 Vol.25 No.2
设计一座公称容量为3215;200t吨的氧气转炉炼钢车间毕业设计
设计一座公称容量为3×200t吨的氧气转炉炼钢车间毕业设计 目录 摘要.............................................. 错误!未定义书签。ABSTRACT ............................................ 错误!未定义书签。引言. (1) 1 设计方案的选择即确定 (2) 1.1车间生产规模、转炉容量及座数的确定 (2) 1.2车间各主要系统所用方案的比较及确定 (2) 1.2.1 转炉冶炼工艺及控制 (2) 1.2.2 铁水供应系统 (2) 1.2.3 铁水预处理系统 (3) 1.2.4 废钢供应系统 (4) 1.2.5 散装料供应系统 (4) 1.2.6 转炉烟气净化及回收工艺流程 (6) 1.2.7 铁合金供应系统 (7) 1.2.8 炉外精炼系统 (7) 1.2.9 钢水浇注系统 (8) 1.2.10 炉渣处理系统 (10) 1.3炼钢车间工艺布置 (11) 1.3.1 车间跨数的确定 (11) 1.3.2 各跨的工艺布置 (12) 1.4车间工艺流程简介 (12) 1.5原材料供应 (15) 1.5.1 铁水供应 (15) 1.5.2 废钢供应 (15) 1.5.3 散装料和铁合金供应 (15) 2设备计算 (16) 2.1转炉计算 (16)
2.1.2 转炉空炉重心及倾动力矩 (22) 2.2氧抢设计 (24) 2.2.1 技术说明 (24) 2.2.2 喷头设计 (25) 2.2.3 枪身设计 (27) 2.3净化及回收系统设计与计算 (33) 2.3.1吹炼条件 (33) 2.3.2参数计算 (34) 2.3.3流程简介 (36) 2.3.4 主要设备的设计和选择 (36) 2.3.5 计算资料综合 (39) 2.4炉外精练设备的选取及主要参数 (39) 2.4.1主要设计及其特点 (39) 2.4.2 主要工艺设备技术性能 (40) 3车间计算 (50) 3.1原材料供应系统 (50) 3.1.1 铁水供应系统 (50) 3.1.2 废钢场和废钢斗计算 (51) 3.1.3 散状料供应系统 (52) 3.1.4 合金料供应系统 (54) 3.2浇铸系统设备计算 (55) 3.2.1钢包及钢包车 (55) 3.2.2连铸机 (56) 3.3渣包的确定 (64) 3.4车间尺寸计算 (67) 3.4.1 炉子跨 (67) 3.4.2 其余各跨跨度 (62) 3.5天车 (63) 4 新技术和先进工艺、设备的应用 (64) 4.1铁水预处理脱硫 (64)
转炉炼钢原理汇总
2.2 转炉炼钢的原理2.2.1 转炉炼钢原理简介：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。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。当磷于硫逐渐减少，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。如果空气是从炉低吹入，那就是低吹转炉。2.2.2 转炉冶炼的具体原理『（1）熔池元素氧化规律Si 的变化规律开吹时[ Si ]大量氧化,并结合为( 2 FeO ? SiO2 ),随石灰溶解转变为稳定化合物( 2CaO ? SiO2 ) Mn 的变化规律吹炼初期迅速氧化,中后期被[ C ]还原,后期由于渣中氧化性提高,[ Mn ]被再次氧化. C 的变化规律熔池中氧与碳生成CO ｝｛气泡上浮,[% C ]×[% O ]=m(常数0.002~0.0025),[ C ]与[ O ] 成反比.吹炼初期由于[ Si ]、[ Mn ]的氧化，脱碳速度小，中期脱碳速度最快，后期[ C ]浓度低，脱碳速度下降. P 的变化规律低温、适宜的高碱度、高氧化性利于脱[P],吹炼前期应使石灰快速成渣,将( 3FeO ? P2 O5 ) 、置换为( 3CaO ? P2 O5 )和（4CaO ? P2 O5 )稳定化合物,使[P]去除. S 的变化规律高温利于脱[ S ],渣中( CaO ) 活度大,利于脱[ S ],但转炉渣的氧化性高,因此转炉的脱[ S ] 效率低.』[1] （2）转炉中各种元素具体的反应机理1 ○ Si 的变化规律钢液中硅的氧化特点在任何一种炼钢方法中，硅的氧化反应都进行得很激烈。因为硅是易氧化元素，在所有的杂质元素中，硅和氧的亲和力最大，硅的氧化产物是只溶于炉渣的酸性氧化物SiO2 ，它的分解压力比碳、锰、磷的氧化物分解压力都低,从而使得生成的SiO2 很稳定。所以，硅极易被氧化，且氧化时放出大量的热量。在氧气转炉中开吹几分钟内硅即被氧化完毕；在超高功率电炉大量用氧的情况下，在熔化末期或氧化初期,硅几乎氧化完毕；在普通电炉中熔化期硅将被氧化掉70%,少量的残余硅在氧化初期也能降低到最低限度；硅的氧化反应的反应产物容易从反应区排出。硅的氧化反应（1）硅的氧化反应方程式当金属炉料未被炉渣覆盖,或氧流直接吹入金属熔池时,炉料中的硅被气态氧直接氧化[ Si ] + {O2 } = ( SiO2 ) + 740645 J （1）当炉渣形成后或金属液滴和气泡与渣接触时,硅的氧化主要在炉渣与金属界面上进行2( FeO) + [ Si ] = ( SiO2 ) + 2[ Fe] + 341224 J （2）金属液中的[Si]和[O]的反应[ Si ] + [O] = ( SiO 2 ) + 817448 J （3）注意：硅的氧化都是较强的放热反应。（2）硅的氧化产物是SiO2 Si 氧化时产生的( SiO2 )起初与( FeO )结合生成硅酸铁( 2 FeO ? SiO2 )：( SiO2 ) + 2( FeO) = (2 FeO ? SiO2 ) （4）在碱性渣炼钢操作中，随着石灰的逐渐熔化, ( 2 FeO ? SiO2 ) 中的FeO 被强碱性的CaO 所置换得到氧化产物硅酸钙：2( FeO ? SiO2 ) + 2(CaO) = (2CaO ? SiO2 ) + 2( FeO) （5）硅酸钙(2CaO·SiO2)很稳定,所以在碱性炼钢操作中，冶炼前期Si 几乎全部被氧化，不会再被还原。硅的还原在酸性炼钢操作中，当熔池温度升高到一定程度后，将发生硅的还原反应。( SiO2 ) + 2[C ] = [ Si ] + 2{CO} （6）从反应式可看出，当有产生CO 气泡核心的条件时,就有可能发生Si 的还原反应。影响硅的氧化和还原反应的因素主要因素是温度、炉渣成分、金属液成分和炉气氧分压。(1) 温度低有利于硅的氧化；(2) 增加CaO、FeO 含量，有利于硅的氧化。(3) 金属液中增加硅元素含量，有利于硅的氧化；(4) 炉气中氧分压越高，越有利于硅的氧化。硅的氧化对冶炼的
转炉炼钢终点控制技术现状研究
转炉炼钢终点控制技术现状研究 摘要】在炼钢过程中，终点控制技术是一个相对重要的环节，该项工作的效率 会直接影响到转炉炼钢的整体效率。基于此，本文对转炉炼钢中的终点控制技术 进行了具体研究，以期从根本上把握终点的控制技术，充分发挥技术优势，在提 高技术专业化水准的同时，进一步提高转炉炼钢的生产效率，促使炼钢企业朝着 更好的方向发展。 【关键词】转炉炼钢；终点控制；技术应用 实施终点控制技术的作用在于控制炼钢时间，这是一项重要的操作程序，需 要在转炉炼钢后期进行，具体包括动态化控制、静态化控制、人工控制以及自动 化控制等四项技术。每种控制技术都有各自的优势，其所产生的应用效果也存在 差异。在今后的生产过程中，为了能够更好地利用该项技术，相关技术人员要根 据生产实际，并结合以往的实践经验，切实做好技术应用工作，本文就此展开论述。 一、终点控制技术的应用实践 （一）动态化控制技术 1、炉气动态分析终点控制 炉气动态分析终点控制主要是由根据炉口表的成分检测结果，计算钢铁熔池 脱碳的实际速率，该操作在吹炼的后期阶段进行，当确定了钢水的温度和成分后，方可实现转炉炼钢的终点动态化目标。该项技术通过连续性动作来提示钢水的实 际含碳量和温度，同时还能够利用动态化分析对控制系统加以校正，更加直观的 向工作人员展现钢水的 P、S 实际变化状况。就实际操作结果分析，笔者发现终点钢水的碳实际质量分数与其测量的精准度和命中率是成反比的。由此可见，炉气 动态分析终点技术在终点碳温的命中几率提升方面具有积极意义。 2、副枪动态分析终点控制 技术人员要在即将到达吹炼终点期时，将副枪插入熔池内，从而获取池内的 碳实际含量和相应的温度检测数值。根据最终检测结果，技术人员要对静态模型 进行客观分析，最终计算结果，并给予更正处理。此外，吹炼的终点需要加入足 量的副原料，当供氧量足够时，技术人员必须严格控制终点命中率，以此来保证 转炉冶炼的稳定性。在计算机技术的辅助作用下，得以实现高水平、高质量的转 炉冶炼动态化的控制目标。当钢中碳的质量分数较低时，技术人员要用结晶的定 碳技术去分析该项数据，获取到最精确的实时测量数据；而当该项数值处于较高 的分数时，技术人员是无法保证测量精准度的。因此副枪动态分析终点控制技术 多用于低、中型的碳钢生产企业。 （二）静态化控制技术 静态化控制技术的实际应用较为严格，需要技术人员把握好原材料的基础条 件和吹炼的钢种目标等因素，通过对各种材料的精准化分析，最终确定供氧量标准，其后方可进行下一步的操作。静态化控制技术对于吹炼操作期间的更改难度 提出了更高的要求，其终点命中率通常会受到多种客观因素的影响，因此在该项 技术的实际应用期间，技术人员需要结合以往的实践经验，牢牢控制终点控制标准，该种技术应用环境下的终点碳温实际命中几率大约为 80%。 （三）自动化控制技术 炉渣在线式检测专项技术是自动化控制技术中的典型，通过技术应用能够对 炉渣实际状态进行实时化的监控和探测，且在吹炼操作期间，该项技术还能够合
转炉炼钢副枪技术
转炉副枪简介 转炉自动炼钢技术是在转炉兑铁前，根据铁水的温度、重量以及计划钢种由二级计算机计算出炼钢过程需要的吹氧量、氧枪吹炼高度、底吹量以及熔剂加入量等静态炼钢模型数据，在吹炼后期，通过副枪或其它检测手段获得钢水温度、成分等信息，再由二级计算机做出动态炼钢模型调整数据，以确保炼钢终点达到由二级计算机设定的命中区，从而实现炼钢实时动态自动控制。该技术是集自动控制、冶金机理、生产工艺、数学模型、人工智能、数字仿真、计算机等多种技术于一体的高难度复杂技术。因为转炉炼钢是一个非常复杂的多元、多相、高温状态下进行的非特性的物理、化学反应过程，存在着许多不确定的因素，且难以用准确连续的在线检测仪表检测转炉吹炼过程中钢水的工艺参数，因此采用数学模型，而控制模型是全自动炼钢关键技术的基础，全自动炼钢技术应用主要分为两大类，一是采用副枪设备技术的自动炼钢；另一类是采用炉气分析技术的自动炼钢。目前国内应用的大部分采用副枪技术，一部分钢厂由于转炉炉口限制，无法使用副枪而采用后者，一般新建炼钢多采用副枪的自动炼钢技术。它的实现过程包括静态、动态数学模型的二级计算机控制系统及副枪数据处理系统，是理论计算、专家经验和先进检测手段相结合的采用计算机以及PLC进行控制的科学炼钢方法，是伴随着计算机网络技术和计算机信息技术，以及工业控制技术和工业控制网络的发展而逐步发展起来的，是目前转炉炼钢逐步走向成熟的一项关键技术。 转炉副枪自动化炼钢是现代炼钢厂先进性的重要标志之一和
发展趋势，国外先进的炼钢厂称量系转炉副枪自动化炼钢是现代炼钢厂先进性的重要标志之一和发展趋势，国外先进的炼钢厂在转炉上都配有副枪，可保持极高的碳含量及温度命中率，从而使90%-95%的炉次都能在停吹后立即出钢，无需检验化学成分，也无需补吹、核正，大大提高了转炉产量，实现了全自动化炼钢，同时炉衬浸蚀也明显降低。目前，国内新上的大中型转炉都直接配备了副枪系统，很多已建成炼钢厂也都在进行（或计划改造）增加副枪系统，向着全自动化炼钢的方向发展。 为实现科学炼钢，达到稳定操作、降低消耗、提高产品质量的目标，首钢国在首钢第一炼钢厂1号-3号210t转炉增上了副枪设施及SDM控制模型，实现了对转炉生产过程进行自动化控制；随后，在第二炼钢厂4号、5号210t转炉的设计中直接配备了2套副枪设施及SDM控制模型，实现了炼钢过程全自动化控制，开创了国内“一键式”炼钢的先河。首钢转炉副枪自动化炼钢系统完全自主开发的硬件和软件系统，是我国首家完全自主研发、自主设计的自动化炼钢技术，标志着我国转炉炼钢核心技术进入世界先进行列。 1 副枪组成及基本功能 1.1 副枪组成 副枪系统包括副枪本体设备和副枪自动化控制系统两部分。 副枪本体设备包括副枪枪体、副枪升降小车、副枪导向小车、副枪升降传动装置、副枪旋转传动装置、顶滑轮、副枪探头、副枪探头存贮装卸机构（APC）、副枪密封刮渣装置等。
设计一座年产150万吨良坯的转炉炼钢车间_毕业设计
江西理工大学应用科学学院毕业设计设计一座年产150万吨良坯的转炉炼钢车间 设计一座年产150万吨良坯的转炉炼钢车间 摘要 现代转炉炼钢要求采用大型、连续、高效设备先进生产工艺，布局合理、管理先进、节约能耗、减少污染、降低投资成本。 转炉是炼钢的主要设备。炼钢转炉是对于人类来说，最有用的生产工具之一，它提供了一种方法，使我们可以快速而有效的使废钢变废为宝，而生铁则是所有基础钢材生产的基本原料，它在所有国家的经济发展里，都是很重要的。钢产量的增加，甚至是工艺方法的一些改善，都可以带动一笔可观的利润。 本设计主要任务是设计一座年产150万吨良坯的转炉炼钢车间，建有三座60吨顶底复吹转炉，采用“三吹二”操作，为提高钢材质量和高效连铸的要求，车间建有CAS-OB 和RH真空处系统，本设计要求100%的连铸比。整个生产过程由计算机自动进行动态和静态控制。本设计主要内容包括：物料平衡和热平衡计算，转炉炉型及氧枪设计；主要经济技术指标的确定和生产流程的确定；车间设计及车间生产过程概述。 关键词：复吹转炉；氧枪；连铸；动态控制；静态控制
刘伟平：设计一座年产150万吨良坯的转炉炼钢车间 Design a an annual output of 1.5 million tons of good characterize the converter steelmaking workshop ABSTRACT With the rapid development of iron-steel industry now days, modern steel plants require adopting long-scale, continuous and high efficient equipment, advanced management. It should save energy, and make less pollution and reduce the investment cost. T he converter is the steelmaking equipment. Converter steel is one of the most useful for humans, one of the tools of production, it provides a way so that we can quickly and efficiently so that the scrap turning waste into wealth, while pig iron is the basic raw material of all basic steel production in all the country's economic development, it is very important. Increase in steel production, and even some improvement of the process method, can bring a substantial profit. This workshop is designed to produce 1,500 thousand tons qualities ingots. Three 60 tons BOF which are brown oxygen from their top adoption ―three blowing two‖. In the while, the refining equipment RH and CAS-OB are used for raising the steel quality and high efficient continuous casting of 100%. Computer being operated automatically control the technological process of whole plant dynamically and satirically .This design include: the balance of material and quantity of heat; the design of shape and equipment of the workshops. Key words: BOF of blowing air on the top and bottom; Equipment of blowing oxygen; Continuous casting;plant dynamically; plant satirically