钢铁冶金复习资料

第一章概论

钢铁生产技术经济指标

焦比：高炉每炼一吨生铁的焦炭消耗量。矿铁比：高炉冶炼吨铁的铁矿石消耗量。

铁钢比：每炼一吨钢的生铁消耗量。铸铁比：铸造铁产量与生铁总产量之比。

废钢比：废钢消耗量和钢铁料总消耗量之比。合金比：合金钢产量与钢总产量之比。

连铸比：连铸坯产量与炼钢厂钢总产量之比。钢材比：钢材产量与钢总产量之比。

板管比：钢板、带钢、钢管的合金产量与钢材总产量之比。

第二章炼钢的任务、原材料和耐火材料

一、炼钢的任务（“四脱”（碳、氧、磷和硫）；“二去”（去气和去夹杂）；“二调整”（成分和温度）。

三、夹杂物分类

1. 按来源可以分成外来夹杂和内生夹杂

2. 根据成分不同，夹杂物可分为：氧化物，硅酸盐，硫化物，氮化物。

3. 按加工性能，夹杂物可分为：塑性夹杂，脆性夹杂，点状不变形夹杂，

4. ISO4967-79（参考ASTM分类）规定：钢中夹杂物分为A、B、C、D四大类，分别为：硫化物、氧化铝、硅酸盐和球状氧化物。

铁水的要求：

（1）成分；（2）带渣量：不得超过0.5%（高炉渣中S、SiO2、Al2O3量较高）。

（3）温度：入炉铁水应大于1250℃（物理热），并且要相对稳定。

2. 废钢分类、要求：

根据来源分为：返回废钢；加工废钢；折旧废钢。

要求：

1)外形尺寸和块度：应保证能从炉口顺利加入转炉。废钢的长度＜转炉口直径的1/2，废钢单重一般≤300kg。

2）废钢中不得混有铁合金、属和橡胶、封闭器皿、爆炸物和易燃易爆品以及有毒物品。

3）废钢的硫、磷含量均不大于0.050%

4）废钢应清洁干燥

5）不同性质的废钢分类存放（合金废钢）

5. 石灰的作用、要求、活性石灰

作用：主要用于造渣、脱P、脱S，用量比较大；能减少石灰、萤石消耗量和转炉渣量，有利于提高脱S，脱P效果，减少转炉热损失和对炉衬的侵蚀。

要求：石灰CaO含量高，SiO2和S含量低；

生过烧率低，活性高；块度适中；保持清洁、干燥和新鲜；粒度要求：转炉20-50mm，电炉20-60mm。

活性石灰：通常把在1050-1150℃温度下焙烧的具有高反应能力的体积密度小，气孔率高，比表面积大，晶粒细小的优质石灰叫活性石灰，也称软性石灰。

6. 萤石作用；白云石作用；合成造渣剂：

萤石（CaF2）作用：助熔作用——加速石灰溶解，迅速改善炉渣流动性。但大量使用萤石增加喷。

白云石（CaCO3.MgCO3）作用：转炉中代替部分石灰造渣→减轻炉渣对炉衬的侵蚀，提高炉衬寿命。

溅渣护炉操作中调整渣中的MgO含量。

合成造渣剂：是用石灰加入适量的氧化铁皮、萤石、氧化锰或其他氧化物等熔剂，在

低温下预制成型。

特点：熔点低、碱度高、成分均匀、粒度小，且在高温下易碎裂，成渣速度快。

五、耐火材料

1. 耐火材料：凡是耐火度高于1580℃，能在一定程度上抵抗温度骤、炉渣侵蚀和承受高温荷重作用的无机非金属材料。

4.主要耐材使用部位：

硅酸铝系的粘土砖在混铁炉、鱼雷罐车和铸锭系统大量使用。

硅酸铝系的高铝砖在许多重要部位使用，电炉炉顶、钢包内衬、滑动水口、浸入式水口等。

碱性耐火材料中：

（1）镁砂及白云石砂的烧结：电炉和转炉的炉壁；

（2）镁砖、镁铬砖、镁铝砖：电炉的炉墙、炉底及炉外精炼；

（3）白云石砖、镁白云石砖：早期转炉炉衬，炉外精炼；

（4）镁碳砖：转炉炉衬及炉外精炼重要部位。

5. 耐材损毁原因：（1）溶渣的浸蚀（2）耐火材料在高温高真空下的损毁（3）耐火材料的剥落

第三章钢生产的理论基础

一、熔渣的作用、来源、分类与特点、组成

1. 熔渣的作用：控制钢液的氧化还原反应；脱除杂质（S、P），吸收夹杂物；防止钢液的吸气；防止钢液的散热；稳定电弧燃烧（对EAF和LF）；防止钢液的二次氧化（钢包/中包覆盖剂、结晶器保护渣）；炉渣是电阻发热体（对电渣重熔）。

熔渣的不利作用：钢液混渣，降低钢质；侵蚀耐火材料，降低炉衬寿命；夹带金属及金属氧化物，降低了金属的回收率。

2. 熔渣的来源：加入的造渣材料，如石灰、石灰石、萤石、硅石、铁矾土及火砖块。氧化产物，Si、Mn、P、Fe等元素的氧化产物。被侵蚀的炉衬等耐火材料。

3. 熔渣的分类、特点及组成

熔渣分为碱性氧化渣、碱性还原渣（白渣）

特点：碱性氧化渣：[C],[Si],[Mn]迅速氧化；能较好脱P；能脱去50%的S；钢水中[O]较高。

碱性还原渣（白渣）：脱S能力强；脱氧能力强；钢水易增碳；钢水易回磷；钢水中[H]增加；钢水中[N]增加。

熔渣的氧化性：也称熔渣的氧化能力，是指在一定的温度下，单位时间内熔渣向钢液供氧的数量。

对炼钢的影响：（体现在熔渣自身、对钢水和对炼钢操作工艺影响三个方面）

熔渣的氧化性决定了脱磷、脱碳以及夹杂物的去除等。

影响化渣速度，影响熔渣粘度，影响熔渣向熔池传氧；影响钢水含氧量[O]，影响钢水脱磷，影响铁合金收得率，影响炉衬寿命，影响金属收得率

四、氧的来源、直接氧化、间接氧化

1. 氧的来源：直接向熔池中吹入工业纯氧（>98％）；向熔池中加入富铁矿；炉气中的氧传入熔池。

2. 两种氧化方式：铁液中元素的氧化方式有两种：直接氧化和间接氧化。

直接氧化：是指氧气直接与铁液中的元素产生氧化反应。（往往发生于铁液与气相界面上）

间接氧化：吹入的氧气由于动力学的原因首先与铁液中的Fe原子反应形成FeO进入

炉渣同时使铁液中溶解氧[O]，炉渣中的（FeO ）和溶解在铁液中的[O]再与元素发生间接

氧化。（往往发生于渣——金界面）

五、硅、锰氧化反应及影响因素、残锰的作用

1. 硅氧化反应及影响因素：

硅的氧化：

气——金界面上［Si ］+O2=（SiO2）

渣——金界面上（为主）

［Si ］+2［O ］=（SiO2） ［Si ］+2（FeO ）=（SiO2）+2Fe

［Si ］+2（FeO ）+2（CaO ）=（Ca2SiO4）+2Fe

硅的氧化和还原反应的影响因素：

温度低有利于硅的氧化；

炉渣中降低SiO2的成分含量或增加CaO 、FeO 含量，有利于硅的氧化，炉渣氧化能

力越强，越有利硅的氧化；

金属液成分金属液中增加硅元素含量，有利于硅的氧化；

炉气氧分压越高，越有利于硅的氧化。

2. 锰氧化反应及影响因素：

锰的氧化： 锰反应，形成在高温下是稳定的MnO

在气-金界面上［Mn ］+1/2O2=（MnO ）

在渣-金界面上

［Mn ］+［O ］=（MnO ）

［Mn ］+（FeO ）=（MnO ）+Fe

锰的还原∶（MnO ）+［C ］=[MnO]+{CO}

影响锰的氧化和还原反应的因素有：

温度低有利于锰的氧化；

炉渣碱度高，使(MnO)的活度提高，在大多数情况下，（MnO ）基本以游离态存在；

如果a(MnO)>1.0，则不利于锰的氧化。炉渣氧化性强，则有利于锰的氧化；

能增加Mn 元素活度的元素，其含量增加，有利于锰的氧化；

炉气氧分压越高，越有利于锰的氧化。

3．残锰的作用：

防止钢水的过氧化，或避免钢水中含过多的过剩氧，以提高脱氧合金的收得率，降低

钢中氧化物夹杂；可作为钢液温度高低的标态，炉温高有利于（MnO ）的还原，残锰含

量高；能确定脱氧后钢水的含锰量达到所炼钢种的规格，并节约Fe-Mn 用量。

六、脱碳反应及作用、碳氧浓度积、过剩氧及其出现原因

1. 脱碳反应及作用：

利用氧化方法将铁液中过多的碳去除，称为脱碳。

作用：碳氧反应不仅完成脱碳任务；加大钢—渣界面，加速反应的进行；均匀熔池中

成分和温度；有利于熔渣的形成；有利于非金属夹杂的上浮和有害气体的排出；放热升温。

2. 碳氧浓度积：

温度一定，K 是定值，若令m=[%C] ·[%O]， fC.fO=1，则m=1/k, 1600℃时，K=400，

m=0.0025，m 即为碳氧浓度积。当达到平衡时，m 为一常数。

3. 过剩氧及出现原因：

过剩氧：将炼钢熔池中实际的含氧量与碳氧平衡的理论含氧量之间的差距，称之为过

][][.O C CO a a P K =][%][%11][][O C f f a a K o c O C ???==

剩氧。

出现过剩氧，m值高于理论值的原因：

与脱碳速度有关，脱碳速度大，过剩氧小;

理论含氧量的条件为Pco=1atm，而实际炉中Pco大于或小于1atm。

含碳量处于低碳时，[%O]实还受aFeO和温度的影响。当钢水中含碳量一定时，含氧量随温度的增加而略有增加。

七、脱磷反应及其影响因素、回磷现象及避免措施

1. 脱磷反应及影响因素：

脱磷反应：是在金属液与熔渣界面进行的，首先是[P]被氧化成（P2O5），而后与（CaO）结合成稳定的磷酸钙：

2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO·P2O5)+5[Fe]、2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO·P2O5)+5[Fe] 影响因素：

炼钢温度的影响：脱磷反应是强放热反应，温度降低，脱磷反应的平衡常数KP增大，LP增大，因此，从热力学观点，低温脱磷比较有利。但是，低温不利于获得流动性良好的高碱度炉渣。

炉渣成分的影响：主要表现为炉渣碱度和炉渣氧化性的影响。碱度越高，渣中CaO的有效浓度越高，LP越大，脱磷越完全；随着炉渣(FeO)含量增加，LP增大，促进了脱磷。

金属成分的影响：钢液中与氧结合能力高的元素含量降低时，脱磷才能顺利进行。

渣护炉技术：渣中MgO含量较高，要注意调整好熔渣流动性，否则对脱磷产生不利影响。

2. 回磷现象及避免措施：

回磷现象：回磷现象就是磷从熔渣中又返回到钢中；成品钢中磷含量高于终点磷含量也属回磷现象。

避免回磷的措施：挡渣出钢，尽量避免下渣；适当提高脱氧前的炉渣碱度；

出钢后向钢包渣面加一定量石灰，增加炉渣碱度；

尽可能采取钢包脱氧，而不采取炉内脱氧；加入钢包改质剂。

八、炉渣脱硫反应及影响因素、气化脱硫反应、提高脱硫速率的措施

脱硫主要通过炉渣脱硫和气化脱硫两种途径来实现，炉渣脱硫占主导。

1.炉渣脱硫反应及影响因素：

炉渣脱硫反应：（ [S]+（O2-）=（S2-）+[O]）

影响因素：炼钢温度的影响：属于吸热反应，高温有利于脱硫反应进行。高温能促进石灰溶解和提高炉渣流动性。

炉渣碱度的影响：炉渣碱度高，游离CaO多，或（O2-）增大，有利于脱硫。但过高的碱度，常出现炉渣粘度增加，反而降低脱硫效果。

炉渣中(FeO)的影响：从热力学看(FeO)高不利于脱硫。当炉渣碱度高时、流动性差时，炉渣中有一定量的(FeO)，可助熔化渣。

金属液成分的影响： [C]、[Si]能增加硫的活度系数f[S]，降低氧活度，有利于脱硫。

脱硫的有利条件：高温，高碱度，低（FeO），好流动性。

2.气化脱硫反应：

金属液中[S]以气态SO2的方式被去除，反应式可表示为：[S]+2[O2-]= {SO2}

气化脱硫的最大可能是钢水中[S]进入炉渣后，再被气化去除：[S2-]+2/3 O2== SO2↑+( O2-)

S2+2CO=2COS SO2+3CO=2CO2+COS

3.提高脱硫速率的措施：

反应界面积A越大，脱硫速率就越快。熔池沸腾程度，渣钢间的乳化状况，喷吹搅拌的程度等均对渣、钢界面的大小产生影响。

炉渣粘度低、熔池活跃、钢水和炉渣的含硫量差值大时，km、ks大，脱硫速率快。

炉渣碱度、炉渣氧化性和熔池温度等操作工艺条件均在Ls产生影响，一切旨在提高Ls的措施均可促进脱硫反应。

十、脱氧方式及特点；脱氧能力、脱氧反应机理；合金化操作原则

1．脱氧方式及特点：

按脱氧原理，脱氧方法分为：

沉淀脱氧法：又叫直接脱氧。把块状脱氧剂加入到钢液中，脱氧元素在钢液内部与钢中氧直接反应，生成的脱氧产物上浮进入渣中的脱氧方法称为沉淀脱氧。特点：在钢液内部进行，脱氧速度快；但生成的脱氧产物有可能难以完全上浮而成为钢中非金属夹杂。

扩散脱氧法：又叫间接脱氧。将粉状的脱氧剂如C粉﹑Fe-Si粉﹑CaSi粉﹑Al粉加到炉渣中，降低炉渣中的氧含量，使钢液中的氧向炉渣中扩散，从而达到降低钢液中氧含量的一种脱氧方法。特点：在渣中进行，钢液中的氧需要向渣中转移，故脱氧速度慢，脱氧时间长；但脱氧产物在渣相内形成，不在钢中生成非金属夹杂物。

真空脱氧法：是利用降低系统的压力来降低钢液中氧含量的脱氧方法。只适用于脱氧产物为气体的脱氧反应如[C]----[O]反应。（常用于炉外精炼）特点：脱氧产物为气体，易于排除，不会对钢造成非金属夹杂的污染，故这种脱氧方法的钢液洁净度高；但需要有专门的真空设备。

镇静钢的脱氧可分为两种类型：包内脱氧；炉内预脱氧，钢包内终脱氧。

脱氧能力：可用同一条件下与相同含量的脱氧元素相平衡的残余氧量来表示。

Al的脱氧能力最大，Si的脱氧能力次之，常用于终脱氧和镇静钢脱氧。Mn的脱氧能力最小，常用于预脱氧和沸腾钢脱氧。

3氧反应机理：

分以下几个步骤： 1)脱氧剂加热熔化，溶解到钢水； 2)脱氧元素[Me]和钢水中[O]反应生成脱氧产物，有时在渣-钢界面和渣中（O）反应生成；3)脱氧产物上浮至渣中。

4.合金化操作原则：脱氧元素先加，合金化元素后加；脱氧能力比较强，而且比较贵重的合金，应在钢水脱氧良好的情况下加入；熔点高，不易氧化的元素，可加在炉内。

降低钢中气体的措施：

提高炼钢原材料质量。如使用含气体量低的废钢和铁合金；对含水分的原材料进行烘烤干燥，采用高纯度的氧气等。尽量降低出钢温度，减小气体在钢中的溶解度。在冶炼过程，应充分利用脱碳反应产生的溶池沸腾来降低钢水中的气体含量。用炉外精炼技术，降低钢水中的气体含量。如采用钢包吹氩搅拌，真空精炼脱气，微气泡脱气等方法对钢水进行脱气处理。采用保护浇注技术，防止钢水从大气中吸收气体。

3.降低钢中夹杂物的措施：

在冶炼中采取各种手段降低钢中杂质元素[O]﹑[S]﹑[N]﹑[P]等的含量，提高钢的洁净度，从根本上减少内生夹杂物。

提高耐火材料质量，提高其抗冲击和耐侵蚀的能力，减少外来夹杂物数量。

采用合理的脱氧制度，使脱氧产物易于聚集上浮，从钢液中排除。

应用钢包冶金如真空脱氧﹑吹Ar搅拌﹑喷粉处理等和中间包冶金如采用堰、坝﹑导流板﹑过滤器﹑湍流控制器等控流装置，去除钢水中的夹杂物。

采取保护浇注技术，防止钢水从周围大气环境中吸收氧﹑氢﹑氮。

第四章转炉炼钢

软吹：飞溅“软吹”，（氧压很低或枪位很高，氧气射流冲击速度小）

硬吹：穿透“硬吹”（氧压很低或枪位很高，氧气射流冲击速度小）

一炉钢的冶炼过程：从装料到出钢，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。

1.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。

2.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，则许加入第三批萤石渣料。

3.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。

4.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。

1.装料次序：

对使用废钢的转炉，一般先装废钢后装铁水。先加洁净的轻废钢，再加入中型和重型废钢，以保护炉衬不被大块废钢撞伤，而且过重的废钢最好在兑铁水后装入。

为了防止炉衬过分急冷，装完废钢后，应立即兑入铁水。

炉役末期,以及废钢装入量比较多的转炉也可以先兑铁水,后加废钢。

目前国内各厂普遍采用溅渣护炉技术，因而多为先加废钢后兑铁水，可避免兑铁喷溅。但补炉后的第一炉钢应先兑铁水再加废钢。

四、氧枪喷头材质及形状；供氧操作及其方法

氧枪喷头材质及形状：

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。

供氧操作及其方法：

供氧操作：是指调节氧压或枪位，达到调节氧气流量、喷头出口气流压力及射流与熔池的相互作用程度，以控制化学反应进程的操作。

供氧操作分为恒压变枪、恒枪变压和分阶段恒压变枪几种方法。

五、冶炼各期对炉渣的要求；成渣过程；造渣方法；泡沫渣及冶炼各期渣的泡沫化状况、影响渣泡沫化的因素；渣料分批加入的目的及单渣法操作、加入时间

1.冶炼各期对炉渣的要求：

冶炼各期，都要求炉渣具有一定的碱度，合适的氧化性和流动性，适度的泡沫化。

吹炼初期，要保持炉渣具有较高的氧化性，以促进石灰熔化，迅速提高炉渣碱度，尽量提高前期去磷去硫率和避免酸性渣侵蚀炉衬；

吹炼中期，炉渣的氧化性不得过低，以避免炉渣返干；

吹炼末期，要保证去除P、S所需的炉渣高碱度，同时控制好终渣氧化性，需避免终渣氧化性过弱或过强。

炉渣粘度和泡沫化程度也应满足冶炼进程需要。前期要防止炉渣过稀，中期渣粘度要适宜，末期渣要化透作黏。

2.成渣过程：

吹炼初期，炉渣主要来自铁水中Si、Mn、Fe的氧化产物。入炉石灰块表面形成冷凝外壳，造成熔化滞止期。炉内温度升高，促进了石灰熔化，炉渣的碱度逐渐提高。

初期渣，主要矿物为钙镁橄榄石和玻璃体(SiO2)，中自由氧化物相(RO)很少。

吹炼中期，随着炉温的升高和石灰的进一步熔化，渣中(FeO)逐渐降低，石灰融化速度有所减缓，但炉渣泡沫化程度则迅速提高。化渣条件恶化，引起炉渣异相化，并出现返干现象。

中期渣：石灰与钙镁橄榄石和玻璃体作用，生成CaO.SiO2，3CaO.2SiO2，2CaO. SiO2和3CaO.SiO2等产物，其中最可能和最稳定的是2CaO.SiO2，其熔点为2103℃。

吹炼末期，脱碳速度下降，渣中(FeO)再次升高，石灰继续熔化并加快了熔化速度。同时，熔池中乳化和泡沫现象趋于减弱和消失。

末期渣：RO相急剧增加，生成的3CaO. SiO2分解为2CaO.SiO2和CaO，并有2CaO.Fe2O3生成。

3.造渣方法：

常用的造渣方法有单渣法、双渣法和双渣留渣法

4.泡沫渣及冶炼各期渣的泡沫化状况、影响渣泡沫化的因素：

泡沫渣：在吹炼过程中，由于氧射流与熔池的相互作用，形成了气—熔渣—金属液密切混合的三相乳化液。分散在炉渣中的小气泡的总体积往往超过熔渣本身体积的数倍甚至数十倍。熔渣成为液膜，将气泡包住，引起熔渣发泡膨胀，形成泡沫渣。

冶炼各期渣的泡沫化状况：

吹炼前期，易起泡沫。

吹炼中期，引起泡沫渣的条件不如吹炼初期，但如能控制得当，避免或减轻熔渣返干现象，就能得到合适的泡沫渣。

吹炼后期，泡沫稳定的因素大大减弱，泡沫渣趋向消除。

影响渣泡沫化的因素：

⑴进入熔渣的气体量：单位时间内进入炉渣的气体越多，炉渣的泡沫化程度越高。

⑵熔渣本身的发泡性即气体在渣中的存留时间：取决于熔渣的粘度和表面张力。炉渣的表面张力愈小，其表面积就愈易增大即小气泡愈易进入而使之发泡；增大炉渣的粘度，将增加气泡合并长大及从渣中逸出的阻力，渣中气泡的稳定性增加。

5.渣料分批加入的目的及单渣法操作、加入时间：

渣料分批加入的目的：渣料应分批加入以加速石灰的熔化（否则，会造成熔池温度下降过多，导致渣料结团且石灰块表面形成一层金属凝壳而推迟成渣）

单渣法操作：单渣操作时，渣料通常分成两批。

加入时间：1）第一批渣料在开吹的同时加入。2）第二批渣料，一般是在硅及锰的氧化基本结束、头批渣料已经化好、碳焰初起的时候加入。

废钢和矿石的冷却特点；冷却效应；冷却剂加入量确定方案；实际生产过程温度的控制。

3. 废钢和矿石的冷却特点、冷却效应、冷却剂加入量确定方案：

废钢和矿石的冷却特点：

废钢：冷却效应稳定，而且硅磷含量也低，渣料消耗少，可降低生产成本；

矿石：可在不停吹的条件下加入，而且具有化渣和氧化的能力。

冷却效应：指每kg 冷却剂加入转炉后所消耗的热量，常用q 表示，单位是kJ/kg 。

冷却剂加入量确定方案：有两种方案：一种是定废钢，调矿石；另一种是定矿石，调

废钢。

七、终点控制、终点；拉碳法和增碳法；挡渣出钢的目的和方法（挡渣帽、挡渣球）

1.终点控制、终点：

终点控制是转炉吹炼末期的重要操作。终点控制主要是指终点温度和成分的控制。（实

质是脱碳和温度的控制，把停止吹氧又俗称为“拉碳”）

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。

2.拉碳法和增碳法：

终点碳的控制方法有两种：1）拉碳法；2）增碳法

拉碳法：

控制方式：在实际生产中拉碳法又分为一次拉碳和高拉补吹两种控制方式。

转炉吹炼中将钢液的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。

增碳法：

吹炼平均含碳量大于0.08%的钢种时，一律将钢液的碳脱至0.05%~0.06%时停吹，出

钢时包内增碳至钢种规格要求的操作方法叫做增碳法。

3.挡渣出钢的目的和方法（挡渣帽、挡渣球）：

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：目前有挡渣球、挡渣帽、挡渣塞、U 型虹吸出钢口、气动挡渣等多种方式，

国内使用最多的是挡渣帽

八、包内脱氧合金化、包内脱氧精炼炉内合金化；合金加入量的计算

1.包内脱氧合金化、包内脱氧精炼炉内合金化：

包内脱氧合金化：即在出钢过程中将全部合金加入到钢包内，同时完成脱氧与合金化

两项任务。

包内脱氧精炼炉内合金化：冶炼一些优质钢时，钢液必须经过真空精炼以控制气体含

量，此时多采用转炉出钢时包内初步脱氧，而后在真空炉内进行脱氧合金化。

2.合金加入量的计算：

计算公式：

复吹转炉炼钢法的类型：顶吹氧、底吹惰性气体的复吹工艺，顶、底复合吹氧工艺，

底吹氧喷熔剂工艺

底部供气元件的种类: 喷咀型、砖型和细金属管多孔塞型三类

顶吹转炉,底吹转炉、复吹转炉的成渣速度、渣中(FeO)、[C]·[O]、[Mn]的比较；

复吹转炉与顶吹、底吹两种转炉相比，熔池搅拌范围大，而且强烈，从底部喷入石灰

粉造渣，成渣速度快

顶吹转炉（LD ）＞复吹转炉（LD/Q-BOP ）＞底吹转炉（Q-BOP ）。

复吹转炉的[C]-[O]关系线低于顶吹转炉，比较接近底吹转炉的[C]-[O]关系线。在相

同含碳量下，复吹转炉铁合金收得率高于顶吹转炉。

在吹炼初期，钢水中的[Mn]只有30%-40%被氧化，待温度升高后，在吹炼

中期的后段时间，又开始回锰，所以出钢前钢水中的残锰较顶吹转炉高。即底吹转炉，复

吹转炉，顶吹转炉依次减少。

([%][%]=%i i i i M M M f -??规格残合金）某合金加入量（kg/炉）出钢量

喷溅的类型：爆发性喷溅，泡沫性喷溅，金属喷溅。

音平控渣的基本原理：

氧气转炉在吹炼过程中与炉渣厚度有关的噪音主要是超音速氧气流股的动力学噪音

和该流股冲击熔池时发出的噪音，声源点（氧枪喷头）的噪音传至取声点有两种基本情况：暴露吹炼和淹没吹炼。

暴露吹炼时，噪音一部分由喷头直接传至取声点，另一部分经炉膛内壁的反复反射、

吸收后传至取声点检测到的噪音强度主要与枪位、炉膛大小、炉膛内壁耐材的吸声性能有关；

淹没吹炼时油于泡沫渣的吸声作用检测到的吹炼噪音强度比暴露吹炼时低，渣层越

厚，其值越低，当枪位不变时，检测到的吹炼噪音强度就反映了泡沫渣的厚度。

溅渣护炉的基本原理：利用高速氮气射流冲击熔渣液面，将MgO饱和的高碱度炉渣喷

溅涂敷在炉衬表面，形成一层具有一定耐火度的溅渣层。

溅渣机制: 气流喷射溅渣、浪涌溅渣

溅渣层与炉衬砖的结合机理: 化学结合、机械镶嵌与化学烧结结合、冷凝结合

负能炼钢:转炉工序能耗计算中消耗能量小于回收能量时，称为负能炼钢。

静态控制: 是在吹炼前根据已知的原材料条件、吹炼终点温度和含碳量，通过物料平

衡和热平衡计算出吹氧量、冷却剂、造渣材料和其它原材料的加入量，并按计算结果进行

装料和吹炼，在吹炼过程中不再进行修正，直接决定终点时间。

动态控制: 是在吹炼前，除用静态模型进行预测计算外，在吹炼过程中，根据测定的

金属成分、温度以及炉渣状况等有关量随时间变化的动态信息，对吹炼参数进行修正，以

达到预定的吹炼目标的控制。

转炉双联法冶炼特点:采用顶底复吹转炉进行铁水脱磷；减少渣量；转炉的功能专一化，冶炼周期缩短；提高转炉炉龄；可用锰矿来替代锰铁合金；脱磷炉可以使用脱碳炉

炉渣。

第五章复习资料

1.电弧炉分类：供电模式，交流电弧炉，直流电弧炉；出钢方式，槽式出钢，偏心炉底出钢

2.电炉冶炼操作方法：按造渣工艺特点来划分的，有单渣氧化法、单渣还原法、双渣还原法与双渣氧化法，目前普遍采用后两种。

双渣还原法：又称返回吹氧法，其特点是冶炼过程中有较短的氧化期（≤10min），造氧化渣，又造还原渣，能吹氧脱碳，去气、夹杂。但由于该种方法脱磷较难，故要求炉料应由含低磷的返回废钢组成。由于它采取了小脱碳量、短氧化期，不但能去除有害元素，还可以回收返回废钢中大量的合金元素。因此，此法适合冶炼不锈钢、高速钢等含Cr、W高的钢种。

双渣氧化法：又称氧化法，它的特点是冶炼过程有正常的氧化期，能脱碳、脱磷，去气、夹杂，对炉料也无特殊要求；还有还原期，可以冶炼高质量钢。目前，几乎所有的钢种都可以用氧化法冶炼。

3.电炉冶炼六个阶段（老三期）：补炉，装料，熔化期，氧化期，还原期，出钢，钢液的合金化，其中，熔化、氧化、还原期组成，俗称老三期。

4.补炉的主要部位：

炉壁渣线：受到高温电弧的辐射，渣、钢的化学侵蚀与机械冲刷，以及吹氧操作等损坏严重；

渣线热点区：尤其2＃热点区还受到电弧功率大、偏弧等影响侵蚀严重，该点的损坏程

度常常成为换炉的依据；

出钢口附近：因受渣钢的冲刷也极易减薄；

炉门两侧：常受急冷急热的作用、流渣的冲刷及操作与工具的碰撞等损坏也比较严重。

5.方法：补炉方法分为人工投补和机械喷补，根据选用材料的混合方式不同，又分为干

补、湿补和半干补三种。原则：快补，热补，薄补

6.装料方式：炉顶料罐（或叫料篮、料筐）装料

7.布料经验：下致密、上疏松、中间高、四周低、炉门口无大料，穿井快、不搭桥，熔

化快、效率高。

8.熔化期任务：将块状的固体炉料快速熔化，并加热到氧化温度；提前造渣，早期去磷，

减少钢液吸气与挥发。

9.熔化期操作：合理供电，及时吹氧，提前造渣。

10.熔化期四个阶段及供电操作：点弧（低电压、较低电流）穿井（大的二次电压、较大

电流）主熔化（最高电压、最大电流供电）末升温（电压、大电流）

11.缩短熔化期的措施：1.工时间，如提高机械化、自动化程度，减少装料次数与时间等

2.氧，如吹氧助熔、氧-燃助熔，实现废钢同步熔化，提高废钢熔化速度

3.变压器输入功率，

加快废钢熔化速度 4.预热，利用电炉冶炼过程产生的高温废气进行废钢预热等。

12.氧化期的主要任务及主要操作；继续脱磷到要求——脱磷； 脱碳至规格下限——脱

碳；去除气、去夹杂——二去；提 高 钢 液 温度——升温。氧化期操作：造渣与脱磷，氧

化与脱碳，气体与夹杂物的去除，氧化期的温度控制。

13.还原期主要任务：脱 氧 至 要 求——脱氧；脱硫至一定值——脱硫；调 整 成 分

——合金化；调整温度——调温。其中：脱氧是核心，温度是条件，造渣是保证。

14.综合脱氧法：氧化末、还原前用沉淀脱氧——预脱氧；还原期用扩散脱氧；出钢前用

沉淀脱氧——终脱氧。

15.传统电炉冶炼工艺的合金化一般是在氧化末、还原初进行预合金化，在还原末、出钢

前或出钢过程进行合金成分微调。

16.现代电炉炼钢合金化一般是在出钢过程中在钢包内完成，出钢时钢包中合金化为预合

金化，精确的合金成分调整最终是在精炼炉内完成的。

17.合金加入时间总的原则：熔点高，不易氧化的元素可早加；熔点低，易氧化的元素晚

加。 18.超高功率电弧炉的功率水平

表中数据主要指> 50t 炉子

19.

20.时间利用率：指一炉钢总通电时间与总冶炼时间之比，用Tu 表示。

21.功率利用率：指一炉钢实际输入能量与变压器额定能量的比值，或指一炉钢总的有功

能耗与变压器额定的有功能耗的比值，用Ｃ2表示。

22.UHP 电炉工艺操作要点：快速熔化与升温操作，脱磷操作，脱碳操作

热点与冷点：在电炉炉衬的渣线水平面上，距电极最近点叫热点（区），而距电极最远

点叫冷点（区）。

类 别

RP HP UHP C 1, kV A ／t ＜400 400～700 ＞700 t kVA t k C /,V A 1）（公称容量或实际出钢量）变压器额定容量（）功率水平（

23.粗短狐与细长弧：当功率一定时，低电压、大电流，电弧的状态粗而短；反之电弧细而长。

24.电极主要消耗方式及控制技术：消耗方式：端部消耗主要高温升华与剥落；侧部消耗主要高温氧化。控制技术：涂层电极、浸渍电极及水冷电极，喷淋水冷电极效果最佳

25.50%左右。原因一是炉顶电极由三根变成一根；二是阳极效应。

5%～10%。原因一是单相，电阻损失少；二是直流损耗低。

对电网的干扰和冲击小，电压闪烁降低了50%左右，这样根据电网条件可省去SVC装置或减小补偿的容量。

30%。

分体式与一体式，即预热与熔炼是分还是合；

燃料烧咀预热；利用电炉排出的高温废气预热。