转炉顶底复吹工艺总结

我厂于2006年3月29日与钢铁研究总院合作完成了对3#转炉底吹工艺改造，并获得

初步成功。在8月3日完成了对1#转炉的改造，8月23日完成了对2#转炉的改造。至此，

我厂的3座转炉已经全部实现了顶底复吹。现对顶底复吹工艺在我厂的使用情况做一总结。

1、冶炼过程

1.1过程枪位控制的调整

复吹转炉由于底吹的影响，熔池物化反应强度发生改变，冶炼操作方式也与顶吹有所不同。经过技术人员与操作工的摸索，复吹总体枪位比顶吹高200mm，特别是吹炼进行到4分钟左右[C]-[O]反应初起，枪位必须提高到距钢液面1600~1700mm，以避免金属喷溅。并将最低枪位由顶吹时的距液面800mm改为距液面1000mm，过程枪位的波动控制在1000mm~1700mm，减少了过程的喷溅和返干，并有效地减少了烧枪。

1.2渣料的调整

由于复吹转炉反应速度加快，熔池搅拌均匀，渣中TFe较顶吹转炉低，石灰加入量有所减少，萤石的加入量较大。

1.3终点控制的差异

复吹与顶吹转炉相比，终点控制存在一定的差异：

复吹转炉由于熔池的搅拌比顶吹有所加强，拉碳时火焰收缩没有顶吹明显，终点碳容易拉低；

复吹转炉成渣速度快，要求对过程温度、化渣情况的变化应及时做出反应；

复吹终点成分、温度更加均匀，出钢温度可适当降低5℃左右，配[C]时要按成分的中上

限控制。

2、复吹转炉冶金效果评价（部分）

2.1钢水终点[C][O]浓度积

采用“长寿复吹转炉冶炼技术（LCB）”后，增强了吹炼末期熔池搅拌强度，使钢液中的[C]-[O]反应更加接近平衡，降低了钢水的氧化性，提高了钢水的质量。经检测表明，在[C]×[ O]积方面，比顶吹转炉降低0.000006。我们取样分析，3#转炉[C]×[ O]积平均为0.002841， 2#转炉平均为0.002847，降低0.000006。（[C][O]浓度积只有3#炉数据））

2.2复吹工艺对终渣氧化性的影响

采用复吹工艺之后，由于熔池搅拌加强，使渣-钢间的反应更加趋于平衡，从而使渣中的TFe含量有所降低。我厂复吹转炉终渣TFe含量比顶吹转炉平均降低了0.80%。顶吹转炉平均为11.16%，复吹转炉平均为10.36%。

2.3复吹工艺对钢中残锰的影响

由于锰的氧化反应主要发生在钢-渣界面上，而复吹转炉炉渣的氧化性比低吹降低，从而使钢中的残锰量平均增加0.018%。

表5终点残锰比较

2.4复吹工艺对转炉供氧时间的影响

复吹工艺增加了底吹搅拌措施，在均匀钢水温度和成分的同时，消除了反应严重不平衡现象，从而间接地提高了顶吹氧气的利用系数，达到间接地缩短纯供氧时间的效果。从我们统计的结果来看，在相同的条件下，复吹转炉的纯供氧时间可比顶吹转炉缩短18s。

表6纯供氧时间比较

2.5复吹转炉对炉况的影响

3#转炉在实施复吹工艺后，炉型保持较好，炉底上涨在300~500mm，虽然炉底上涨较多，但保证了底吹的顺行，没有发生底枪堵塞的现象。同时，使得3#炉一次性炉龄有所提高，首次垫大面的炉龄均高出同期的1#和2#转炉。

表7炉况对比

2.6复吹对消耗指标的影响

表8消耗对比

从表中可看出，钢铁料消耗3#复吹转炉比顶吹转炉要降低2.33kg/t钢，石灰消耗降低2kg/t 钢。

3、底吹工艺元件长寿维护工艺技术

3.1快速形成“炉渣-金属蘑菇头”

复吹转炉冶炼技术的核心是低吹供气元件的长寿维护，其宗旨是在供气元件端部生成“炉渣-金属永久性透气蘑菇头”。同时要使“炉渣-金属蘑菇头”在整个炉役期或相当长的时间内，保持稳定、良好的形态及透气性能。

我车间主要采取以下措施保证“炉渣-金属蘑菇头”在开炉初期的快速形成：

开新炉第一炉兑铁前将底吹的气量调大，采用后搅，防止铁水倒灌堵住底枪，兑铁后恢复正常。（此条应该纳入规程）

在开新炉的5炉以内采用C模式，5-10炉采取B模式进行操作，底吹元件不做护理，任底吹供气元件蘑菇头自由生长；

前50炉炉炉溅渣，在炉底尽快形成有一定厚度的渣层，以保证底枪不受损坏和蘑菇头的形成；

保证终渣有一定的黏度和适当的（MgO）含量，以便能在炉底挂上渣子，促使“炉渣-金属蘑菇头”的快速形成。

3.2底吹供气元件的维护关键

底吹供气元件能否达到与炉龄同步并且能满足工艺需要的关键是控制好炉底的厚度。我厂遵循的原则是“宁涨勿降”，即允许炉底有轻微的上涨，上涨范围控制在50-150mm，但是不能有下降，因为下降后会损坏已经形成的“炉渣-金属蘑菇头”，影响复吹效果。要求炉前操作工接班必须测量炉底，如果超出要求范围，要及时处理。

表4炉底控制方法

我厂3#转炉在底吹改造完后，并未出现过炉底下降的问题，最突出的问题是炉底上涨严重，最多时上涨了500mm。1#、2#炉改造后，也出现同样地问题。因此，如何处理好溅渣护炉与炉底上涨的关系，是现在必须做好的事情。

4、存在的问题

4.1供气模式的选择

根据钢铁研究总院提供的供气模式，我们使用的是B模式，在使用中出现的主要问题就是在中后期供气强度增大的情况下（主要是第3阶段，供氧时间7～9分钟），“返干”现象严重，因此，对模式进行了修改，第三阶段的流量设定为80m3/h，以减少“返干”。为此，我车间根据炉膛情况进行了进一步的优化，修改后的供气模式如下：

4.2溅渣频率的调整

未上底吹之前，我们执行的溅渣制度是开新炉后要求炉炉进行溅渣，经过底吹改造后，经过摸索，根据实际情况制定了以下溅渣制度：

前50炉炉炉溅渣，以保证炉渣－金属蘑菇头的快速形成，并且不损坏底枪；然后根据炉龄将溅渣频率进行了调整。但仍然不能杜绝炉底上涨。

现在溅渣护炉制度执行的比较差，主要是以下原因造成的：（1）产量压力重，生产组织影响了工艺纪律的执行；（2）炉底上涨严重，被迫减少溅渣次数。

4.3炉底上涨的防治

因为目前我厂转炉的装入制度不太合理，再加上底吹，导致炉底上涨频繁，无法维持在一个合理的范围，影响了底吹效果。3座转炉不同程度的存在因炉底上涨后造成的炉底窜气

现象。因此，如何有效的控制炉底上涨，将炉底渣层控制在要求范围，是我们面临的最主要的问题，也是最迫切的问题，因为这直接影响到底吹效果的正常工作。

4.4洗炉底存在的问题

在炉底无法控制时，只能采用洗炉底的办法。但是1#炉氧气调节阀有问题，不能调节到0.6Mpa以下，只能洗出3个坑，无法有效地减薄炉底，而且对炉底还有损害。望能协调解决。

冶炼车间

2006.9.14

太钢第二炼钢厂顶底复吹转炉工艺生产实践发表日期：2007-3-14 阅读次数：328 摘要:太钢第二炼钢厂通过引进钢铁研究总院的“长寿复吹转炉炼钢工艺技术”，将2号、3号顶吹氧气转炉改造为顶底复吹转炉。总结阐述了改造后复吹转炉终点碳氧积、脱磷、脱碳、造渣和吹炼等各项工艺的研究。关键词:顶底复吹转炉工艺研究太原钢铁(集团)有限公司(以下简称太钢)第二炼钢厂有3座转炉，其中2号、3号转炉冶炼碳钢，原设计公称容量为50t顶吹氧气转炉，是1970年从奥地利引进投产的，2000年将其出钢量扩容为80t。2004年，引进钢铁研究总院的“长寿复吹转炉炼钢工艺技术”，将顶吹氧气转炉改造为顶底复吹转炉。 1 顶底复合吹炼转炉主要工艺技术指标 1.1 复吹转炉终点碳氧积 2005年对Q235-A、HP345、T5IOL、45钢等钢种进行了68炉碳氧积的测定，表明：在终点w(C)为0.07％，温度为1669℃的条件下，碳氧浓度积为0.00277。顶底复吹转炉终点碳氧关系见图1。从图1中看出，随着转炉终点C含量的降低，终点溶解氧含量升高，特别是w(C)低于0.05％，溶解氧升高明显，因此在生产高碳钢时应控制终点C含量。使C含量控制在规格上限，降低溶解氧含量，提高钢液纯净度。 1.2 复吹转炉脱磷研究 1.2.1 复吹转炉吹炼终点渣中，FeO含量、碱度同磷分配比的关系由于复吹终点渣中FeO含量明显降低，熔池相对平稳，致使脱磷困难，磷分配比低，仅为46.75。2005年，通过工艺摸索，提高转炉造渣工艺，转炉成品P含量降低，磷分配比明显提高，达到了76．44。取样分析渣中FeO含量、碱度同磷分配比的关系，结果见图2、图3。

3、简述冰铜(铜锍)PS转炉熔炼法的工艺过程，并举出两种现今工业上采用的其他吹炼工艺，进行简单介绍。（附参考文献） 3.1冰铜吹炼实质冰铜是Cu-Fe-S体系，主要成分是Cu2S和FeS，此外，还有少量的PbS、ZnS、Ni3S2、Fe3O4等。吹炼的目的：通过氧化除去冰铜中的Fe和S以及部分其他有害杂质，从而将冰铜转变成粗铜。吹炼是周期性作业：造渣期——FeS强烈氧化生成FeO，并放出SO2气体，冰铜（Cu2S和FeS等）变成白冰铜（Cu2S）；造铜期——Cu2S氧化成CuO，并与为氧化的Cu2S反应生成金属Cu和SO2。 1.造渣反应这个阶段将冰铜（Cu2S和FeS等）变成白冰铜（Cu2S）。首先将FeS氧化造渣并放出大量热 2FeS+3O2→2FeO+2SO2 2FeO+SiO2→2FeO·SiO2 FeO还会被氧化成Fe3O4进而造渣： 6FeO+O2→2Fe3O4 3Fe3O4+FeS+5SiO2→5(2FeO·SiO2)+SO2 2.造铜反应造渣反应阶段除渣后，得到白冰铜，进一步吹炼得到粗铜： 2Cu2S+3O2→2Cu2O+2SO2 Cu2S+2Cu2O→6Cu+SO2 经冰铜转炉吹炼得到的粗铜还含有其它的少量杂质元素，如Fe、Pb、Zn、Ni、As、Sb、S、Au、Ag等，因此，需进一步进行火法精炼，制成阳极铜以便电解。 3.2转炉吹炼在转炉铜锍吹炼过程中，当熔体中FeS氧化造渣被除去后，炉内仅剩Cu2S(即白冰铜)，Cu2S继续吹炼氧化生成Cu2O，Cu2O再与未被氧化的Cu2S发生交互反应获得金属铜。转炉吹炼中造渣期是分批将铜锍注入转炉中，逐渐富集从而获得足够数量的白铜锍（Cu2S）。在吹炼操作时，把炉子转到停风位置，装入第一批铜锍，一般到风口浸入液面下200mm左右为宜。然后旋转炉体到吹风位置，边旋转边吹风，数分钟后加入石英溶剂。当温度升高至1200-1250℃时，把炉子转到停风位置，

世界氧气顶吹转炉炼钢技术发展史氧气顶吹转炉炼钢(oxygen top blown converter steelmaking)由转炉顶部垂直插入的氧枪将工业纯氧吹入熔池，以氧化铁水中的碳、硅、锰、磷等元素，并发热提高熔池温度而冶炼成为钢水的转炉炼钢方法。它所用的原料是铁水加部分废钢，为了脱除磷和硫，要加入石灰和萤石等造渣材料。炉衬用镁砂或白云石等碱性耐火材料制作。所用氧气纯度在99％以上，压力为0．81～1．22MPa(即8～12atm)。简史空气底吹转炉和平炉是氧气转炉出现以前的主要炼钢设备。炼钢是氧化熔炼过程，空气是自然界氧的主要来源。然而空气中4／5的气体是氮气，空气吹炼时，这样多的氮气在炉内穿行而过，白白带走大量的热且有部分氮溶解在铁液中，成为恶化低碳钢品质的重要原因。平炉中，氧在用于燃烧燃料之后，过剩的氧要通过渣层传入钢水，所以反应速率极慢，这也就增加了热损失。因此，直接把氧气吹入熔池炼钢，成为许多冶金学家向往的目标。早在19世纪，现代炼钢法的创始人贝塞麦(H．Bessemer)就有了纯氧炼钢的设想，但因没有大量氧气而未进行试验。20世纪20年代后期，以空气液化和分馏为基础的林德一弗兰克(Linde—Frankel)制氧技术开发成功，能够生产可供工业使用的廉价氧气，氧气炼钢又为冶金界所注意。从1929年开始，柏林工业大学的丢勒尔教授(R．Durrer)在实验室中研究吹氧炼钢，第二

次世界大战开始后转到瑞士的冯?罗尔(V．Roll)公司继续进行研究。1936～1939年勒莱普(O.Lellep)在奥伯豪森(Oberhausen)进行了底吹氧炼钢的试验，由于喷嘴常损坏未能成功。1938年亚琛(Aachen)工业大学的施瓦茨(C．V．Schwarz)提出用超音速射流向下吹氧炼钢，并在实验室进行了试验，将托马斯生铁吹炼成低氮钢，但因熔池浅而损坏了炉底。1948年丢勒尔(R．Durrer)等在冯?罗尔(VonRoll)公司建成2．5t的焦油白云石衬的试验转炉，以450的斜度将水冷喷嘴插入铁水吹氧炼钢，无论贝塞麦生铁或托马斯生铁都能成功炼成优质钢水，而且认识到喷嘴垂直向下时，最有利于喷嘴和炉衬的寿命。这样就最后完成了转炉吹氧炼钢的实验室试验。从实验室研究向工业化试验的进一步发展是由奥地利的沃埃施特(VOEST)公司完成的。第二次世界大战后奥地利面临重建钢铁工业的需要，该国缺少废钢使得平炉或电炉炼钢法缺乏竞争力。沃埃施特公司注意到丢勒尔的试验，决心开发一个具有竞争力的新的炼钢方法。1949年5月在奥地利累欧本(Leoben)开了一次氧气炼钢的讨论会，决定冯?罗尔、曼内斯曼(Mannesmann)、阿尔派(ALPINE)和沃埃施特4个公司协作，在沃埃施特的林茨(Linz)钢厂作进一步的试验。1949年6月在林茨建成2t顶吹氧试验转炉，由苏埃斯(T．Suess)和豪特曼(H．Hauttmann)负责，在丢勒尔参与下，成功地解决了合适的氧气压力、流量和喷嘴与熔池面距离等工艺操作问题。之后迅速建立15t试验转炉，广泛研究新方法所冶炼钢的品质。由于钢的质量很好而且炼钢工艺的

目录前言 (1) 一、转炉炉型及其选择 (1) 二、炉容比的确定 (3) 三、熔池尺寸的确定 (3) 四、炉帽尺寸的确定 (5) 五、炉身尺寸的确定 (6) 六、出钢口尺寸的确定 (6) 七、炉底喷嘴数量及布置 (7) 八、高径比 (9) 九、炉衬材质选择 (9) 十、炉衬组成及厚度确定 (9) 十一、砖型选择 (12) 十二、炉壳钢板材质与厚度的确定 (14) 十三、校核 (15) 参考文献 (16)

专业班级学号姓名成绩前言：转炉是转炉炼钢车间的核心设备。转炉炉型及其主要参数对转炉炼钢的生产率、金属收的率、炉龄等经济指标都有直接的影响，其设计是否合理也关系到冶炼工艺能否顺利进行，车间主厂房高度和与转炉配套的其他相关设备的选型。所以，设计一座炉型结构合理，满足工艺要求的转炉是保证车间正常生产的前提，而炉型设计又是整个转炉车间设计的关键。设计内容：100吨顶底复吹转炉炉型的选择与计算；耐火材料的选择；相关参数的选择与计算。一、转炉炉型及其选择转炉有炉帽、炉身、炉底三部分组成。转炉炉型是指由上述三部分组成的炉衬内部空间的几何形状。由于炉帽和炉身的形状没有变化，所以通常按熔池形状将转炉炉型分为筒球形、锥球型和截锥形等三种。炉型的选择往往与转炉的容量有关。

（1）筒球形。熔池由球缺体和圆柱体两部分组成。炉型形状简单，砌砖方便，炉壳容易制造，被国内外大、中型转炉普遍采用。（2）锥球型。熔池由球缺体和倒截锥体两部分组成。与相同容量的筒球型比较，锥球型熔池较深，有利于保护炉底。在同样熔池深度的情况下，熔池直径可以比筒球型大，增加了熔池反应面积，有利于去磷、硫。我国中小型转炉普遍采用这种炉型，也用于大型炉。（3）截锥形。熔池为一个倒截锥体。炉型构造较为简单，平的熔池底较球型底容易砌筑。在装入量和熔池直径相同的情况下，其熔池最深，因此一般不适用于大容量炉，我国30t以下的转炉采用较多。不过由于炉底是平的，便于安装底吹系统，往往被顶底复吹转炉所采用。顶底复吹转炉炉型图顶底复吹转炉炉型的基本特征如下：（1）吹炼的平稳和喷溅程度优于顶吹转炉，而不及底吹转炉，故炉子的高宽比略小于顶吹转炉，却大于底吹转炉，即略呈矮胖型。（2）炉底一般为平底，以便设置喷口，所以熔池常为截锥型。（3）熔池深度主要取决于底部喷口直径和供气压力，同时兼顾顶吹氧流的穿透

转炉长寿复吹冶炼工艺技术转炉长寿复吹冶炼工艺技术钢铁研究总院工艺所是我国最早开发、推广复吹转炉炼钢工艺技术的企业。在70-80年代，钢铁研究总院工艺所就率先在国内首钢、唐钢等钢厂推广了复吹转炉炼钢工艺技术。上世纪末90年代，转炉溅渣护炉技术在我国大面积推广应用，转炉炉龄大幅度提高。在我国出现了复吹转炉底吹供气元件寿命低，不能与转炉炉龄同步、复吹效益不能得到充分发挥的问题。钢铁研究总院工艺所针对这一问题，作了大量开发研究工作。目前已成功地开发出“长寿复吹转炉冶炼工艺技术”，形成了多项专利技术。现已在包钢、本钢、首钢、莱钢、武钢二炼钢和济钢等数十家大、中、小型钢铁企业得到应用，并取得了显著的效果。采用“长寿复吹转炉冶炼技术”后，底吹供气元件寿命做到了与转炉高炉龄基本同步，使复吹的冶金效果在全炉役得到发挥。“长寿复吹转炉冶炼技术”的开发成功，使我国复吹转炉炼钢工艺技术一举走在了世界的前列。该项技术现已在国内多次获得了国家、行业的科学技术进步奖。 1 复吹转吹炼工艺技术基本原理复吹转炉炼钢工艺技术是氧气转炉诞生五十年来，所出现的两次重大的技术进步之一，基本原理是在顶吹氧气炼钢同时底吹辅助性搅拌气体： l 钢水终点氧含量降低：0.01-0.03% l 低碳钢水终点氧含量降低：100PPm; l 吨钢效益为2-6元/t； l 金属收得率提高：0.5~1.5%； l 石灰消耗降低：3~10kg/t； l 复吹工艺具有成渣速度快和吹炼平稳的双重优点； l 复吹工艺具有降低消耗，具有广泛的钢种冶炼适应性； l 氧气消耗减少：4~6Nm3/t； l 是否采用复吹炼钢工艺，已成为现代转炉的标志之一。

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：

太原科技大学课程设计说明书设计题目： 50t 氧气顶吹转炉设计设计人：郭晓琴指导老师：杨晓蓉专业：冶金工程班级：冶金工程081401 学号： 200814070105 材料科学与工程学院 2011年12月30 日

目录摘要................................................ 错误！未定义书签。第一章绪论................................................ 错误！未定义书签。 1.1 氧气顶吹转炉炼钢的发展概况......................... 错误！未定义书签。 1.2 氧气顶吹转炉炼钢的优点............................. 错误！未定义书签。 1.3 转炉炼钢生产技术发展趋势........................... 错误！未定义书签。第二章炉型尺寸计算........................................ 错误！未定义书签。 2.1转炉炉型及其选择.................................... 错误！未定义书签。 2.2转炉炉型尺寸计算.................................... 错误！未定义书签。 2.2.1 熔池尺寸...................................... 错误！未定义书签。 2.2.2 炉容比（容积比）.............................. 错误！未定义书签。 2.2.3炉帽尺寸...................................... 错误！未定义书签。 2.2.4炉身尺寸...................................... 错误！未定义书签。 2.2.5出钢口尺寸.................................... 错误！未定义书签。第三章氧气顶吹转炉耐火材料................................ 错误！未定义书签。 3.1 炉衬的组成和材质的选择............................. 错误！未定义书签。 3.2炉衬厚度的确定...................................... 错误！未定义书签。第四章氧气顶吹转炉金属构件的确定.......................... 错误！未定义书签。 4.1炉壳组成及结构形成................................. 错误！未定义书签。 4.2炉壳钢板材质与厚度的确定 (7) 4.3支撑装置 (7) 4.3.1 托圈......................................... 错误！未定义书签。 4.3.2炉衬的组成和材质的选择....................... 错误！未定义书签。 4.3.3耳轴及其轴承................................. 错误！未定义书签。 4.4倾动机构........................................... 错误！未定义书签。 4.5高径比的核定....................................... 错误！未定义书签。参考文献.............................................................. - 12 -

3.1 转炉炉型设计3.1.1 转炉炉型设计概述（1）公称容量及其表示方法公称容量（T），对转炉容量大小的称谓，即平时所说的转炉的吨位。它是转炉生产能力的主要标志和炉型设计的重要依据。目前国内外对公称容量的含义的解释还很不统一，归纳起来，大体上有以下三种表示方法： 1)以平均金属装入量（t）表示； 2)以平均出钢量（t）表示； 3)以平均炉产良坯量（t）表示。在一个炉役期内，炉役前期和后期的装入量或出钢量不同，随着吹炼的进行，炉衬不断地受到侵蚀，熔池不断扩大，装入量增大，所以三种表示方法都是以其平均容量来表示。这三种表示方法各有其优缺点，以平均金属装入量表示公称容量，便于进行物料平衡和热平衡计算，换算成新炉装入量时也比较方便。以平均炉产良坯量表示公称容量，便于车间生产规模和技术经济指标的比较，但是在进行炉型设计时需做较复杂的换算。以平均出钢量表示公称容量则介于两者之间，其产量不受操作方法和浇铸方法的影响，便于炼钢后步工序的设计，也比教容易换算成平均金属装入量和平均炉产良坯量。设计的公称容量与实际生产的炉产量基本一致。所以在进行炉型设计时采用以平均出钢量表示公称容量比较合理。（2）炉型的定义：转炉炉型是指转炉炉膛的几何形状，亦即指由耐火材料砌成的炉衬内形。（3）炉型设计的意义转炉是转炉炼钢车间的核心设备，炉型及其主要参数对转炉炼钢的生产率、金属收得率、炉龄等技术经济指标都有着直接的影响，炉型设计的是否合理关系到冶炼工艺能否顺利进行的问题，如喷溅问题，除与操作因素有关外，炉型设计是否合理也是个重要因素，并且车间的主厂房高度以及主要设备，像除尘设备，倾动机构设备等都与炉型尺寸密切相关。而且转炉一旦投产使用，炉型尺寸就很难再作改动，因为不论变动直径还是高度都牵涉到耳轴位置，它是与转炉基础联系在一起的，一般不能随意变动。所以说，设计一座炉型结构合理，满足工艺要求的转炉是保证车间正常生产的前提。而炉型设计又是整个转炉设计的关键。设计内容：炉型种类的选择；炉型主要参数的确定；炉型尺寸设计计算；炉衬和炉壳厚度的确定；顶底复吹转炉设计。 3.1.2炉型种类及其选择吹炼过程中炉膛内进行着极其复杂而又激烈地物理化学反应和机械运动，因此，转炉的炉型必须适应这些反应特点和运动规律，否则就不能保证冶炼过程的正常进行。那么，什么样的炉型才是比较理想的炉型呢？也就是说，炉型具备什么特点才能适应转炉炼钢反应激烈，吹炼速度快的特点呢？（1）炉型种类的选择原则选择炉型时应考虑以下几条基本原则： ①炉型应能适应炉内钢液、炉渣和炉气的循环运动规律，使熔池得到激烈而又均匀的搅拌，从而加快炼钢过程的物理化学反应； ②有利于提高供氧强度（B），缩短冶炼时间，减少喷溅，降低金属损耗； ③新砌好的炉子的炉型要尽量接近于停炉以后残余炉衬的轮廓，减少吹炼过程中钢液、炉渣和炉气对炉衬的冲刷侵蚀及局部侵蚀，提高炉龄，降低耐火材料的消耗； ④炉壳应容易制造，炉衬砖的砌筑和维护要方便，从而改善工人的劳动条件，缩短修炉时间，提高转炉作业率。总之应能使转炉炼钢获得较好的经济效益，优质、高产、低耗。（2）炉型种类及其选择

金属硫化物精矿不经焙烧或烧结焙烧直接生产出金属的熔炼方法称为直接熔炼。对硫化铅精矿来说,这种粒度仅为几十微米的浮选精矿因其微粒小,比表面积大,化学反映和熔化过程都有可能很快进行，充分利用硫化矿粒子的化学活性和氧化热，采用高效、节能、少污染的直接熔炼流程处理是合理的。传统的烧结—鼓风炉流程将氧化——还原两过程分别在两台设备中进行，存在许多难以克服的弊端。随着能源、环境污染控制以及生产效率和生产成本对冶炼过程的要求越来越严格，传统炼铅法受到多方面的严峻挑战。具体说来，传统法有如下主要缺点：（1）随着选矿技术的进步，铅精矿品位一般可以达到60%，这样精矿给正常烧结带来许多困难，导致大量的熔剂、反粉或还有炉渣的加入，将烧结炉料的含量降至40%～50%。送往熔炼的是低品位的烧结块，致使每生产1t多炉渣，设备生产能力大大降低。（2）1t PbS精矿氧化并造渣可放出2x106kJ以上的热量，这种能量在烧结作业中几乎完全损失掉，而在鼓风炉熔炼过程中又要另外消耗大量昂贵的冶金焦。（3）铅精矿一般含硫15％～20％，处理1t精铅矿可生产0.5t硫酸，但烧结焙烧脱硫率只有70％左右，故硫的回收率往往低于70％，还有30％左右，还有30％左右的硫进入鼓风炉烟气，回收很困难，容易给环境造成污染。（4）流程长，尤其是烧结及其返粉制备系统，含铅物料运转量大，粉尘多，大量散发的铅蒸汽、铅粉尘严重恶化了车间劳动卫生条件，容易造成劳动者铅中毒。近30年来，冶金工作者力图通过PbS受控氧化即按反映式PbS+O 2＝Pb+SO 2 的途径来实现硫化铅精矿的直接熔炼，以简化生厂流程，降低生产成本，利用氧化反应的热能以降低能耗，产出高浓度的SO 2 烟气用于制硫，减小对环境污染。但由于直接熔炼产生大量铅蒸汽、铅粉尘，且熔炼产物不是粗铅含硫高就是炉渣含铅高，致使许多直接熔炼方法都不很成功。冶金工作者通过Pb－S—O系化学势图的研究，找到了获得成分稳定的金属铅的操作条件，但也明确指出，直接熔炼要么产出高硫铅，要么形成高铅渣；要

氧气顶吹转炉炼钢终点碳控制的方法终点碳控制的方法有三种，即一次拉碳法、增碳法和高拉补吹法。一次拉碳法按出钢要求的终点碳和终点温度进行吹炼，当达到要求时提枪。这种方法要求终点碳和温度同时到达目标，否则需补吹或增碳。一次拉碳法要求操作技术水平高，其优点颇多，归纳如下： (1) 终点渣TFe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。增碳法是指吹炼平均含碳量≥0.08%的钢种，均吹炼到ω[C]＝0.05％～0.06％提枪，按钢种规范要求加入增碳剂。增碳法所用碳粉要求纯度高，硫和灰分要很低，否则会玷污钢水。采用这种方法的优点如下： (1）终点容易命中，比“拉碳法”省去中途倒渣、取样、校正成分及温度的补吹时间，因而生产率较高； (2）吹炼结束时炉渣Σ（FeO）含量高，化渣好，去磷率高，吹炼过程的造渣操作可以简化，有利于减少喷溅、提高供氧强度和稳定吹炼工艺； (3）热量收入较多，可以增加废钢用量。采用“增碳法”时应严格保证增碳剂质量，推荐采用C＞95％、粒度≤10毫米的沥青焦。增碳量超过0.05％时，应经过吹Ar等处理。高拉补吹法当冶炼中、高碳钢钢种时，终点按钢种规格稍高一些进行拉碳，待测温、取样后按分析结果与规格的差值决定补吹时间。由于在中、高碳(ω[c]>0.40％)钢种的碳含量范围内，脱碳速度较快，火焰没有明显变化，从火花上也不易判断，终点人工一次拉碳很难准确判断，所以采用高拉补吹的办法。用高拉补吹法冶炼中、高碳钢时，根据火焰和火花的特征，参考供氧时间及氧耗量，按所炼钢种碳规格要求稍高一些来拉碳，使用结晶定碳和钢样化学分析，再按这一碳含量范围内的脱碳速度补吹一段时间，以达到要求。高拉补吹方法只适用于中、高碳钢的吹炼。根据某厂30 t 转炉吹炼的经验数据，补吹时的脱碳速度一般为0.005％/s。当生产条件变化时，其数据也有变化。

转炉炉型设计计算 1.1原始数据（1）、转炉的公称容量为300t 。（2）、采用顶底复吹冶炼工艺 1.2 转炉的炉型选择图为常见转炉炉型 (a)筒球型； (b)锥球型； (c)截锥型根据原始条件及采用顶底复吹工艺的要求，为便于安装底部供气元件，要求转炉底部为平的，所以本设计将采用截锥型炉型作为设计炉型。 1.3炉容比炉容比系指转炉有效容积与公称容量之比值。转炉炉容比主要与供氧强度有关，与炉容量关系不大。从目前实际情况来看，顶底复吹转炉炉容比一般取0.85~0.95m 3/t 。本设计为300t ，取V/T=0.92 1.4熔池尺寸的计算熔池直径的计算公式 t G k D 式中 D ——熔池直径，m ； G ——新炉金属装入量，t ，可取公称容量； K ——系数，参见表1-1；

t ——平均每炉钢纯吹氧时间，min 表1-1 系数K 的推荐值 b.确定吹氧时间表1.2 推荐的转炉纯吹氧时间本设计的转炉公称容量为300t ，又根据国家关于新建转炉的要求，吹氧时间在16min ，所以选择的吹氧时间为16min 。取K=1.50 则)(495.616 30050.1m t G K D =?=? = ② 截锥型熔池深度的计算公式为: )(822.1495.6574.0119 .44574.0574.02 22m D V D V h =?=?== ）（金池 V 池=G/Y=44.119m 3 其中Y=6.8t/ m 3 ③熔池其他尺寸确定. )(546.4495.67.07.01m D D =?== 1.5炉帽尺寸的确定 ①炉口直径d 0.取 )(2475.3495.65.00m d =?= ②炉帽倾角: 取?60 ③炉帽高度H 帽: 取H 口=400mm ， )(76.260tan )2475.3495.6(2 1 tan )(2100m d D H =?-=?-= θ锥则整个炉帽高度为：

50吨氧气顶吹转炉炉体设计 1 氧气顶吹转炉炼钢的发展概况氧气顶吹转炉炼钢法是20世纪50年代产生和发展起来的炼钢技术，但从起出现至今已有100多年的历史。早在1856年英国人亨利·贝塞麦就研究开发了酸性底吹转炉炼钢法，以铁水为原料，从转炉底部通入空气氧化去除杂质冶炼成钢。第一次实现了液态钢冶炼的规模生产，从此进入了现代钢铁工业生产阶段。1878年德国尼·托马斯研究发明的碱性底吹转炉炼钢法，以碱性耐火材料砌筑炉衬，吹炼过程中可加入石灰造渣，能够脱除铁水中的P、S，解决了高磷铁水冶炼技术问题。由于转炉炼钢法有生产率高、成本低、设备简单等优点，在欧洲得到迅速的发展，并成为当时主要的炼钢方法。第二次世界大战之后，从空气中分离氧气技术的成功，提供了大量廉价的工业纯氧，使贝塞麦的氧气炼钢设想得以实现。由于氧气顶吹转炉炼钢首先在林茨和多那维茨两城投入生产，所以取这两个城市名称的第一个字母L-D（LD）作为氧气顶吹转炉炼钢法的代称。 LD炼钢法具有反应速度快，热效率高，又可使用约30%的废钢为原料；并克服了底吹转炉钢质量差，品种少的缺点；因而一经问世就显示出巨大的优越性和生命力。进入20世纪70年代以后，顶吹转炉炼钢技术趋于完善。转炉的最大公称吨位达380t；单炉生产能力达到400~500万t/a；能够冶炼全部平炉钢种，若与有关精炼技术相匹配，还可以冶炼部分电炉钢种；大型转炉炉龄在1999年达到10000炉次/炉役以上；并实现了计算机控制终点碳与出钢温度。 1951年碱性空气侧吹转炉炼钢法首先在我国唐山钢厂试验成功，并于1952年投入工业生产。1954年开始了小型氧气顶吹转炉炼钢的试验研究工作，1962年将首钢试验厂空气侧吹转炉改建成3t氧气顶吹转炉，开始了工业性试验。在试验取得成功的基础上，我国第一个氧气顶吹转炉炼钢车间（2×30t）在首钢建成，于1964年12月26日投入生产。以后，又在唐山、上海、杭州等地改建了一批3.5~5t的小型氧气顶吹转炉。1966年上钢一厂将原有的一个空气侧吹转炉炼钢车间，改建成3座30t的氧气顶吹转炉炼钢车间，并首次采用了先进的烟气净化回收系统，于当年8月投入生产，还建设了弧形连铸机与之相配套，试验和扩大了氧气顶吹转炉炼钢的品种。这些都为我国日后氧气顶吹转炉炼钢技术的发展提供了宝贵经验。此后，我国原有的一些空气侧吹转炉车间逐渐改建成中小型氧气顶吹转炉车间，并新建了一批中、大型氧气顶吹转炉车间。20世纪80年代宝钢从日本引进建成具有70年代末技术水平的300t大型转炉3座、首钢购入二手设备建成210t转炉车间；90年代宝钢又建成250t转炉车间，武钢引进250t 转炉，唐钢建成150t转炉车间，重钢和首钢又建成80t转炉炼钢车间；许多平炉车间改建成氧气顶吹转炉车间等。到1998年，我国氧气顶吹转炉共有221座，其中100t以下的转炉有188座，（50-90t的转炉有25座），100-200t的转炉有23

转炉炉型设计转炉是转炉炼钢车间的核心设备。转炉炉型及其主要参数对转炉炼钢的生产率、金属收得率、炉龄等经济指标都有直接的影响，其设计是否合理也关系到冶炼工艺能否顺利进行，车间主厂房高度和转炉配套的其他相关设备的选型。2.1 炉型的选择本设计为150t的中型转炉，选用筒球型转炉。 2.2 炉容比与高宽比 2.2.1 炉容比（V/T , m3/t）炉容比是转炉有效容积与公容量的比值，主要与供氧强度有关，本设计选取炉容比为0.93 2.2.2 高宽比高宽比是指转炉炉壳总高度与炉壳外径的比值，是作为炉型设计的校核数据。在 1.25-1.45之间。 2.3 转炉主要尺寸的确定 2.3.1 熔池尺寸（1）熔池直径D 熔池直径是指转炉熔池在平静状态时金属液面的直径。可根据公式 D?K G ——新炉金属装入量，t；（取公称容量） t ——吹氧时间，min，取16min K——比例系数，取1.70 则熔池直径D?K 1.7×√（150÷16）＝5.21m 熔池深度是指转炉熔池在平静状态时，从金属液面到炉底的深度。对于筒球型熔池，取球缺体半径R = 1.1D = 5726mm，此时熔池体积VC与熔池直径存在如下关系：VC?0.790hD?0.046D，即h0? 2 3 VC?0.046D 0.79D 2 3 。熔池体积VC = 装入量/比重 =150/5.0 = 30m3 则熔池深度h0? VC?0.046D 0.79D 2 3 ＝（30+0.046×5.21）/（0.790×5.21）＝1.70m 32

2.3.2 炉帽尺寸（1）炉帽倾角? 倾角过小，炉帽内衬不稳定，容易倒塌；过大则出钢时容易钢渣混出和从炉口大量流渣。在本设计中取? = 60°. （2）炉口直径d0 本设计中取炉口直径为熔池直径的48%，即d0 = 5.21×48% = 2.5m =2500mm (3) 炉帽高度H 帽口 = 350 mm，则炉帽高度为：取炉口上部直线段高度H H帽 = ? (D?d)tan??H= 1/2（5.21 — 2.5）tan60°+ 0.35 = 2.70m 002 2.3.3 炉身尺寸（1）炉身直径转炉炉帽以下，熔池面以上的圆柱体部分称为炉身。其直径与熔池直径一致，即为D。（2）炉身高度H 身 2 2 H身 = 4V 式中 V 身身 /(?D)?4(Vb?V帽?VC)/(?D) 、V帽、VC——分别为炉身、炉帽、熔池的容积。其中： V帽??/24(D3?d口3)tan???/4d口2H口 =0.262(H帽?H口)(D+Dd口+d口)+0.785d口H口 2 2 2 Vb ——转炉有效容积，为V身、V帽、VC三者之和，取决于容量和炉容比。Vb = 炉容比×G。根据已得的数据，则有： 3 Vb = 炉容比×G = 0.93×150 =140 m V帽?0.262(H帽?H口)(D+Dd口+d口)+0.785d口H口 222 =0.262（2.70-0.35）（5.21+5.21×2.5+2.5）+0.785×2.5×0.35 = 30.30 m3 2 22 由此，则有炉身高度为： H身 = 4V 身 /(?D)?4(Vb?V帽?VC)/(?D) 22

通过转炉底部的氧气喷嘴，把氧气吹入炉内熔池进行炼钢的方法。简史?? 氧气底吹转炉始于改造托马斯转炉(见托马斯法)。西欧富有高磷铁矿资源，用它炼出的生铁含磷高达1．6％～2．0％。以这种高磷铁水为原料的传统炼钢方法即托马斯法，也即碱性空气底吹转炉法，其副产品钢渣可作磷肥。对于高磷铁水，托马斯法过去一直是综合技术经济指标较好的一种炼钢方法。直至20世纪60年代，西欧还存在年产能力约1000万t钢的托马斯炉。但作为炼钢氧化剂的空气，其中氧气仅占1／5，其余4／5的氮气不仅吸收大量热量，并使钢中氮含量增加，引起低碳钢的脆性。为此人们一直试图用纯氧代替空气，以改进钢的质量和提高热效率。但采用氧气后，化学反应区的温度很高，底吹所用氧气喷嘴很快被烧坏。1965年加拿大空气液化公司为了抑制氧气炼钢产生的大量污染环境的褐色烟尘，试验在氧枪外层通气态或液态冷却剂，取得了预期效果，并同时解决了氧枪烧损快的问题。1967年联邦德国马克西米利安冶金厂(Maximilianshttte)引进了这项技术，以丙烷为氧喷嘴冷却剂，用于改造容量为24t的托马斯炉，首先试验成功氧气底吹转炉炼钢，取名OBM 法。1970年法国文代尔一西代尔公司(Wendel—Sidelor?? Co．)的隆巴(Rombas)厂以燃料油为氧喷嘴冷却剂，也成功地将24t托马斯炉改造成氧气底吹转炉，称为LWS法。随后用氧气底吹氧枪改造的托马斯炉在西欧得到迅速推广，炉容量大多为25～70t，用于高磷铁水炼钢，脱磷仍在后吹期完成，副产品钢渣作磷肥。1971年美国钢铁公司(U．S．Steel? Corp．)引进COBM法，为了解决经济有效地吹炼低磷生铁和设备大型化问题，在该公司炼钢实验室的30t试验炉上作了系列的中间试验，增加了底部吹氧同时喷吹石灰粉的系统，吹炼低磷普通铁水可在脱碳同时完成脱磷，称为Q—BOP法。随后，在菲尔菲德(Fairfield)厂和盖里(Gary)厂分别建设了两座200tQ—BOP炉和3座235tQ—BOP炉。前者取代原有平炉，后者取代正在建设的氧气顶吹转炉。从而实现了氧气底吹转炉的大型化，并扩大了应用范围。到20世纪70年代末氧气底吹转炉年产钢能力总计约3500万t。在中国，1973年钢铁研究总院在300kg 氧气底吹试验转炉上进行了底吹氧气和石灰粉的炼钢试验。随后，该院与北京钢铁设计研究总院及有关单位合作，在唐山钢厂、首都钢铁公司、济南第二钢厂及马鞍山钢铁公司先后完成了5t氧气底吹转炉炼钢的工业性试验。同时还进行了铁水提铌、提钒的试验。后由于顶底复吹转炉的出现和发展而停止。工艺特点?? 氧气底吹转炉所用炉衬耐火材料、原材料及基本工艺和氧气顶吹转炉相同或相似。主要金属炉料是铁水和约10％～25％的废钢。供氧压力约为0．6～1．0MPa(6～10atm)。每炉吹炼时间(吹氧时间)一般为15～20min。每炉冶炼周期(本炉出钢到下炉出钢时间)一般为30～40min。氧耗量为50～60m3／t。主要工艺特点是从转炉底部供氧。(见图1)装有氧喷嘴的转炉炉底可以拆卸、更换。氧喷嘴由同心的双层套管组成。内层为铜管或不锈钢无缝管，外层用碳素钢无缝管。内层通氧气，并可同时喷吹石灰粉。两层套管之间的间隙通冷却剂。冷却剂通常为气态或液态的碳氢化合物，如天然气、丙烷或燃料油等。依靠碳氢化合物裂解吸热，并在氧流周围形成保护气膜，以及高速气流带走热量，以降低氧喷嘴及其附近反应区的温度，达到保护氧气喷嘴、减缓烧损的目的。为了使熔池搅拌均匀，反应界面大，吹炼平稳，并避免氧喷嘴个数少、直径过大、氧流比较集中而导致氧气穿透熔池，因此采用多支氧喷嘴，分散供氧。每支氧喷嘴的内径尺寸不超过熔池深度的1／35。这个数据适用于吹氧压力约为0．5～1MPa的中、小型转炉。例如：容量为30t的转炉，熔池平均深度为700mm，据此每支氧喷嘴最大内径为20mm；氧气压力为0．8MPa；氧气含石灰粉为1～2kg／m3，则氧气流量约为130m3／h?cm2；耗氧量为60m3／t；吹炼时间最多为20min。因此可以算出：需要供氧流量为5400m3／h，所需氧喷嘴内管总横截面约为42cm2，所需氧喷嘴数为14个。大型氧气底吹转炉的氧喷嘴直径与熔池深度之比可以大于上述数据，一般不超过熔池深度的1／15。例如200～240t氧气底吹转炉所用氧喷嘴数可采用10～16个。氧喷嘴之间以及氧喷嘴与炉壁之间要有适当间距，使熔池搅拌均匀和反应平稳，并减轻对炉衬耐火材料的侵蚀。氧喷

R.D.佩尔克等著，邵象华、楼盛赫等译校：《氧气顶吹转炉炼钢》，冶金工业出版社，北京，（上册）1980，（下册）1982。(R.D.Pehlke,ed., BOF Steelmaking,AIME,1974～1977.) 氧气顶吹转炉炼钢责任编辑：苏方来源：成都钢铁网2008年06月20日氧气顶吹转炉炼钢(oxygen top blown converter steelmaking) 由转炉顶部垂直插入的氧枪将工业纯氧吹入熔池，以氧化铁水中的碳、硅、锰、磷等元素，并发热提高熔池温度而冶炼成为钢水的转炉炼钢方法。它所用的原料是铁水加部分废钢，为了脱除磷和硫，要加入石灰和萤石等造渣材料。炉衬用镁砂或白云石等碱性耐火材料制作。所用氧气纯度在99％以上，压力为0．81～1．22MPa(即8～12atm)。简史空气底吹转炉和平炉是氧气转炉出现以前的主要炼钢设备。炼钢是氧化熔炼过程，空气是自然界氧的主要来源。然而空气中4／5的气体是氮气，空气吹炼时，这样多的氮气在炉内穿行而过，白白带走大量的热且有部分氮溶解在铁液中，成为恶化低碳钢品质的重要原因。平炉中，氧在用于燃烧燃料之后，过剩的氧要通过渣层传入钢水，所以反应速率极慢，这也就增加了热损失。因此，直接把氧气吹入熔池炼钢，成为许多冶金学家向往的目标。早在19世纪，现代炼钢法的创始人贝塞麦(H．Bessemer)就有了纯氧炼钢的设想，但因没有大量氧气而未进行试验。20世纪20年代后期，以空气液化和分馏为基础的林德一弗兰克(Linde —Frankel)制氧技术开发成功，能够生产可供工业使用的廉价氧气，氧气炼钢又为冶金界所注意。从1929年开始，柏林工业大学的丢勒尔教授(R．Durrer)在实验室中研究吹氧炼钢，第二次世界大战开始后转到瑞士的冯?罗尔(V．Roll)公司继续进行研究。1936～1939年勒莱普(O.Lellep)在奥伯豪森(Oberhausen)进行了底吹氧炼钢的试验，由于喷嘴常损坏未能成功。1938年亚琛(Aachen)工业大学的施瓦茨(C．V．Schwarz)提出用超音速射流向下吹氧炼钢，并在实验室进行了试验，将托马斯生铁吹炼成低氮钢，但因熔池浅而损坏了炉底。1948年丢勒尔(R．Durrer)等在冯?罗尔(V onRoll)公司建成2．5t的焦油白云石衬的试验转炉，以450的斜度将水冷喷嘴插入铁水吹氧炼钢，无论贝塞麦生铁或托马斯生铁都能成功炼成优质钢水，而且认识到喷嘴垂直向下时，最有利于喷嘴和炉衬的寿命。这样就最后完成了转炉吹氧炼钢的实验室试验。从实验室研究向工业化试验的进一步发展是由奥地利的沃埃施特(VOEST)公司完成的。第二次世界大战后奥地利面临重建钢铁工业的需要，该国缺少废钢使得平炉或电炉炼钢法缺乏竞争力。沃埃施特公司注意到丢勒尔的试验，决心开发一个具有竞争力的新的炼钢方法。1949年5月在奥地利累欧本(Leoben)开了一次氧气炼钢的讨论会，决定冯?罗尔、曼内斯曼(Mannesmann)、阿尔派(ALPINE)和沃埃施特4个公司协作，在沃埃施特的林茨(Linz)钢厂作进一步的试验。1949年6月在林茨建成2t顶吹氧试验转炉，由苏埃斯(T．Suess)和豪特曼(H．Hauttmann)负责，在丢勒尔参与下，成功地解决了合适的氧气压力、流量和喷嘴与熔池面距离等工艺操作问题。之后迅速建立15t试验转炉，广泛研究新方法所冶炼钢的品质。由于钢的质量很好而且炼钢工艺的效率很高，1949年末该公司决定在林茨投资建设世界第一个氧气顶吹转炉工厂。并命名该炼钢法为LD法。林茨的30tLD转炉工厂于1952年11月投产。翌年春季第2个30tLD转炉工厂在奥地利多纳维兹([)onawitz)建成投产。1950年由苏埃斯申请得到专利权。推动炼钢工业再次大变革的氧气顶吹转炉炼钢法登上了历史舞台。该法问世后，数十年内迅速取代了平炉炼钢而成为世界上最主要的炼钢方法。在北美，美国是平炉炼钢大国，有平炉熔池吹氧的经验。美国又是第二次世界大战的最大战胜国，工业基础雄厚。在得知转炉氧气炼钢的信息后，美国麦克劳斯(McLouth)公司和加拿大多法斯柯(DOFASCO)公司于1954年各迅速建成一个35t氧气顶吹转炉车间并投产。随后

浅论底吹氧枪高长春袁培新陈汉荣摘要：本文较系统的论述有色金属氧气底吹熔炼氧枪基本原理，介绍氧枪设计计算方法，提出延长氧枪使用寿命的技术措施。关键词：氧气底吹熔炼，氧枪结构、材质、气力学参数，氧枪蚀损机理。有色金属氧气底吹熔炼在国内外已有二十多年历史。近几年国内氧气底吹炼铅工艺发展迅速，预计到2010年用该工艺生产粗铅将超过100万吨/年，占全国总产量的40%；氧气底吹炼铜工艺也在起步，发展前景看好。氧枪是氧气底吹熔炼工艺中的核心技术，这种技术已比较成熟，但氧枪使用寿命仍然是关键问题。本文围绕延长氧枪使用寿命问题，就氧枪基本原理，主要技术参数计算方法等方面作粗浅分析论述，以期起到抛砖引玉的作用。 1、氧枪和底吹熔池运动氧气底吹熔炼熔池的运动是喷入氧气和其他气体的结果。气体射流由喷嘴喷出后，沿射流的纵轴向熔池面伸展，这时射流四周的熔池沿射流束的径向流来。射流束的流速愈大，熔池流向射流束的速度亦愈大。射流带动熔池向上运动，熔池衰减射流的能量，减缓射流的运动，互相运动的同时发生物理化学反应，射流则逐渐扩大。但主射流仍保持着“气柱”或“气舌”的形状，直到达到一定高度后，方在主射流的顶部发生气—液交混，而形成气泡带向熔池面伸展。气体到达熔池面时便逸出，熔池则再向下流动形成回流，形成熔池熔液不断循环流动。这个不断循环流动的过程，便是氧气和其他气体不断地把能量传送给熔池的过程；这个不断循环流动的过程，造成底吹熔炼有别于顶吹或侧吹熔炼过程的反应特性和流动特性，使熔池得到充分搅拌，具有更为优越的传质、传热功能，喷入氧气得到极高的利用率。水力学模型实验和底吹熔炼生产实践发现，喷咀喷出气体的压力和喷枪结构选择不当，会出现严重的“气泡后座”现象、严重的喷溅现象、严重的熔池振荡现象，甚至气流射穿熔池。底吹气体传送给熔池的能量，有气体的动量、冲量、功能和膨胀功。动量、

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）。