冶金工程概论氧气转炉炼钢(讲义设备)
氧气转炉炼钢培训
氧气转炉炼钢的原理：利用氧气与铁水中的碳、硅、锰等元素反应，去除杂质并提高钢的纯度。
氧气转炉炼钢的反应：在高温下，铁水中的碳与氧气发生氧化反应，生成二氧化碳气体，同时 释放出大量的热量。
氧气转炉炼钢的特点：通过控制氧气的流量和温度，实现对钢水成分和温度的精确控制，提高 钢的质量。
氧气转炉炼钢的应用：广泛应用于现代钢铁企业的生产中，是提高钢铁产品质量和降低能耗的 重要手段之一。
温度检测：使用热电 偶等温度检测设备， 监控钢水和炉渣的温 度，保证炼钢过程的 温度控制。
气体分析：通过分析 炼钢过程中产生的烟 气成分，推断炼钢过 程的反应程度和钢水 的纯净度。
质量问题：成分不均、夹杂物超标、表面质量差 解决方案：加强原材料控制、优化冶炼工艺、提高操作技能 检测方法：化学分析、金相检验、无损检测 质量控制：建立完善的质量管理体系、加强过程控制、提高员工素质
每日检查：对设备进行日常检查，确保设备正常运行 定期保养：按照规定进行定期保养，延长设备使用寿命 清洁工作：保持设备清洁，防止设备腐蚀和磨损 润滑工作：定期对设备进行润滑，减少设备磨损和摩擦
炉体漏水：检查密封圈和炉体连接处是否紧固，更换密封圈 炉内耐火材料脱落：检查耐火材料质量，定期更换 炉内结渣：调整吹氧量，控制炉温 炉底上涨：检查底渣排放是否畅通，调整底渣排放量
氧气转炉的结构：由炉体、炉帽、炉底和传动装置组成，炉体内有炉衬。
氧气转炉的工作原理：通过炉体的转动，使物料在高温下与氧气反应，实现炼钢过程。
氧气转炉的特点：具有高效率、低能耗、环保等优点，是目前应用最广泛的炼钢设备之 一。
氧气转炉的维护与保养：定期检查炉体、炉衬、传动装置等部位，及时更换损坏部件， 保持设备良好运行状态。
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《钢冶金学》_第6章 氧气底吹转炉和顶底复合吹炼转炉炼钢
钢冶金学重庆科技学院王宏丹◆氧气底吹转炉炼钢氧气底吹转炉炼钢OBM法和LWS法吹炼高磷铁水时的成分变化Q-BOP法吹炼过程中钢水和炉渣成分的变化Q-BOP法吹炼过程炉渣成分的变化吹炼终点[C]和[O]的关系图终点[C]和[Mn]的关系Q-BOP和LD炉内渣中（FeO）6.2.1 顶底复吹转炉炼钢工艺类型6.2 顶底复合吹炼转炉的冶金特点6.2.2 顶底复吹转炉的底吹供气和供气元件6.2.3 顶底复吹转炉内的冶金反应6.2.4 冶金效果氧气顶底复吹转炉炼钢在复吹转炉中，了解和掌握底吹气体的性质、冶金行为、合理地确定底吹气体比例，选择和控制底吹供气强度，是复吹转炉获得良好的技术经济指标的重要因素。
底吹气体的冶金行为主要表现在三个方面： 强化熔池搅拌，使钢水成分，温度均匀；加速炉内反应，使渣钢反应界面增大，元素间化学反应和传质过程更加趋于平衡；冷却保护供气元件，使供气元件使用寿命延长。
底吹气体底吹O：需用冷却介质来保护供气元件，会与熔2池中碳发生反应，产生较大的搅拌力。
：可不用冷却剂，会与熔池中碳发生反 底吹CO2应搅拌力较强的气体；会使熔池CO分压增加，不利于超低碳钢冶炼。
、Ar和CO：属中性或惰性气体，供入铁 底吹N2水中不参与熔池内的反应，只起搅拌作用。
底吹气体比例在复吹转炉中，底吹气体量的多少决定熔池内搅拌的强弱程度。
，其底吹 在冶炼超低碳钢种时，即使用底吹O2供气量也要达20%左右；对一些具有特殊功能的复吹工艺（如喷石灰粉、煤粉等），其底吹供气量可达40%。
就一般复吹转炉而言，为了保证脱硫、脱气和渣-钢间反应趋于平衡，在吹炼结束前，也要采用较大的底吹供气来搅拌熔池。
底吹供气强度获得最佳搅拌强度，使熔池混合最均匀。
大量实验研究表明，熔池的混匀程度与搅拌强度有关，而搅拌强度受供气量和底吹元件布置影响。
根据吹炼过程调节供气强度。
复吹转炉的特点是能有效地把熔池搅拌与炉渣氧化性有机统一起来，而实现手段就是控制底吹供气强度。
《冶金工程概论》课程教学大纲
《冶金工程概论》课程教学大纲课程编号：0802505104课程名称：冶金工程概论英文名称：Conspectus of Metallurgical Engineering课程类型：专业选修课总学时：24 讲课学时：24 实验学时：0学时：24学分：1.5适用对象：冶金、材料等专业先修课程：无机化学、材料热力学等一、课程性质、目的和任务冶金工程概论课程是从事冶金行业和金属材料的一门专业基础课，它是在学生学习无机化学的基础上，系统地介绍了钢铁和主要有色金属(铜，铝等)提取冶金过程的基本原理，工艺特点和基本工艺流程。
通过学习，学生对冶金(包括火法，湿法和电冶金)生产过程有一个全面而概括的了解，初步掌握冶金的基本知识，为进一步学习冶金学理论、机加工生产工艺和金属材料理论打下必要的专业基础。
除此之外，本课程还简要介绍了金属的分类，主要金属的性质，用途，资源状况，生产方法，近年来的世界产量和价格，以及发展我国冶金工业的基本国情等方面的内容。
本课程旨在介绍冶金工业在国民经济的地位，冶金工业的原料，冶金过程和方法，冶金工程设计和新技术。
使学生了解冶金工业概况和冶金技术的进步，为材料开发提供新的思路。
要求学生认识冶金工业是国民经济的支柱产业。
了解冶金工程的主要研究内容是从金属矿石中提取有价元素加工成纯金属和金属化合物的原理和工艺，涉及过程自动控制，工程设计，新材料制备等领域。
二、教学基本要求本课程介绍炼铁、炼钢、铜冶金和铝冶金原理、工艺及设备，以炼铁和炼钢为重点。
学完本课程应达到以下基本要求：1．了解金属及其分类方法，金属的产量和价格，冶金工业在国民经济中的地位和作用；矿石、矿床和矿物的概念及金属元素在地壳中的分布；掌握冶金和冶金方法，冶金工艺流程和冶金过程；选矿的基本任务，工艺指标和选矿方法.。
2．了解高炉炼铁的基本知识，高炉附属设备和高炉生产的发展方向。
熟练掌握高炉冶炼用原料及要求，高炉冶炼中铁氧化物碳热还原的一般规律，高炉冶炼炉内反应，高炉结构以及高炉生产的主要技术经济指标。
第二章转炉炼钢设备与工艺讲解
第二章转炉炼钢设备与工艺讲解第二章转炉炼钢设备与工艺一、炼钢原理1、根据所炼钢种的要求把生铁中的含碳量去除到规定范围，并使其它元素的含量减少或增加到规定范围的过程。
2、简单地说，是对生铁降碳、去硫、磷、调硅、锰含量的过程。
这一过程基本上是一个氧化过程，是用不同来源的氧(如空气中的氧、纯氧气、铁矿石中的氧)来氧化铁水中的碳、硅、锰等元素。
反应生成的一氧化碳很容易从铁水排至炉气中而被除掉。
生成的二氧化硅、氧化锰、氧化亚铁互相作用成为炉渣浮在钢水面上。
3、化学反应主要有：2FeO+Si ——2Fe+SiO2 FeO+Mn——Fe+MnO4、生铁中硫、磷这两种元素在一般情况下对钢是有害的，在炼钢过程中必须尽可能除去。
在炼钢炉中加入石灰(CaO)，可以去除硫、磷：2P+5FeO+3CaO——5Fe+Ca2(PO4)2(入渣)5、在使碳等元素降到规定范围后，钢水中仍含有大量的氧，是有害的杂质，使钢塑性变坏，轧制时易产生裂纹。
故炼钢的最后阶段必须加入脱氧剂(例如锰铁、硅铁和铝等)，以除去钢液中多余的氧：Mn＋FeO ——MnO＋Fe Si ＋2FeO—— SiO2＋2Fe Al＋3FeO ——Al2O3＋3Fe6、同时调整好钢液的成分和温度，达到要求可出钢，把钢水铸成连铸坯或钢锭。
二、炼钢方法1、炼钢的方法主要有转炉、电炉和平炉三种。
（1）平炉炼钢的主要特点是可搭用较多的废钢(可搭用钢铁料的20—50％的废钢)，原料适应性强，所用的原料有废钢、废铁、铁矿石和溶剂（石灰石和生石灰）。
反应所需的热量是由燃烧气体燃料（高炉煤气，发生炉煤气）或液体燃料（重油）所提供。
但冶炼时间长，已被淘汰。
（2）转炉炼钢广泛采用氧气顶吹转炉或顶底复吹转炉，生产速度快(1座300吨的转炉吹炼时间不到20分钟，包括辅助时间不超过1小时，而300吨平炉炼1炉钢要7个小时)，品种多、质量好，可炼普通钢，也可炼合金钢。
（3）电炉炼钢是用电能作热源进行冶炼。
炼钢课件第四讲(1)供氧设备-PPT精品文档
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溢流文氏管：喉口直径一定，
属定径文氏管，它装在烟道之 后，起粗除尘作用。
可调文氏管：在其喉口段安装
有阀板，根据吹炼过程烟气量的 变化来调节阀板开口度，从而改 变文氏管喉口直径，与炉口微压 差同步，它安装在一级文氏管之 后，起到精除尘的作用。
3、90°脱水器
作用：使气与污水分离。
击能量应能满足获得良好冶炼效果所要求的穿 透深度和冲击面积； （3）喷溅小，金属收得率高； （4）喷头寿命长，炉龄高； （5）喷头工作可靠、加工制造容易而且经济。
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氧枪提升机构及更换装置：
由升降卷扬机、氧枪升降小车、 横移小车等组成。
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对氧枪升降机构和更换装置的要求：
① 具有合适的升降速度，并可变速。 ② 保证氧枪升降平稳，控制灵活，操作安全，
拉瓦尔型
螺旋型
直筒型
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拉瓦尔型结构
喷 头
收缩段
收缩段 喉口
扩张段
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拉瓦尔型工作原理
➢唯一能获得超声速的喷嘴。收缩段 ➢0.6~1.1MPa压力的氧气， 在喉口达到音速，扩张段膨 胀至超音速。压力能转变为 动能。
喉口段 扩张段
直筒型结构 收缩段
直筒型工作原理
收缩段最大气流速度 只能等于音速。
烟罩 烟气冷却设备 文氏管净化器、溢流文氏管、调径文氏管 重力脱水器、弯头脱水器、丝网脱水器 静电除尘器 煤气柜 水封器
燃烧法 未燃法
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1、烟罩、气化冷却烟道
⑴、烟罩：
定义：用钢管围焊而成筒形构件，管内通温水冷却。 作用：收集、输导及冷却烟气。 分类：活动烟罩、固定烟罩
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活动烟罩
能上、下升降，提升后转炉能倾动自如，可实现兑 铁水、加废钢、出钢、倒渣、取样、补炉等操作。 烟罩下口罩裙直径略大于炉口。烟罩与炉口间隙可 调节，最小缝隙约50mm左右，通过向炉口与烟罩之 间的缝隙吹氮气密封来隔绝空气。
钢铁冶金概论-炼钢-转炉炼钢
（1）最初加入的石灰温度低,初渣在石灰表面冷凝形成较低熔点的渣壳 （2FeO· 2） SiO （2）随温度升高,渣壳熔化。一部分FeO渗入石灰，发生CaO+熔渣的溶解反 应，形成低熔点化合物或液体化合物，使部分石灰熔化。 （3）同时渣中的SiO2与刚熔化的石灰反应形成高熔点的2CaO•SiO2坚壳(C2S)， 包裹在石灰外部，使石灰溶解受阻。 （4）渣中降低坚壳熔点的组元(FeO、CaF2、MnO)使坚壳溶解，C2S+FeO,降低 C2S的熔点。 （5）从而在石灰表面和内部发生FeO＋CaO的溶解反应。 进而完成石灰的溶解。
2、钢液成分的变化
Si：吹炼初期，Si剧烈氧化至痕迹 Mn：初期，Mn迅速氧化， 中期出现回锰（C-O反应） 后期，Mn再次被氧化. C：初期脱碳速度vC慢，Si、Mn氧化占主要， 中期vC↑，C氧化为主； P：初期，钢中含有Si、Mn，基本不脱磷； 中后期，CaO溶解，[Si、Mn]下降，P迅速氧化； 后期，随炉温升高，[P]变化平缓，出现回磷； S：从初期到中后期平缓的变化，脱硫率η S<30% ，
(4)乳化液的稳定和破坏 稳定 a.不断产生CO气泡
支 撑 作 用 隔 离 作 用
b.渣粘稠 破坏 a.内部反应：使渣的性质发生变化 b.供氧条件:使(FeO)含量变化 c.脱碳反应进入后期： d.短时提高枪位： 氧流的冲击，抑止泡沫渣发展。
(5)乳化液中的反应 a.金属液滴比熔池反应有效
4)枪位对冲击深度、冲击面积的影响
高枪位， S大、h小 反应界面较大，熔池运动平缓 低枪位， S小、h大 反应界面较小，熔池运动剧烈;
软吹：软吹是指枪位较高或氧压较低的吹炼模式。在软吹时， 氧气流股对熔池的冲击力减小，冲击深度变浅，冲击面积加 大，反射流股的数量增多，对于熔池边面搅动有所增强，脱 碳速度缓慢，因而对熔池内部的搅动相应减弱，熔渣中TFe含 量有所增加。 硬吹：硬吹是指枪位低或氧压高的吹炼模式。当采用硬吹时， 氧气流股对熔池的冲击力大，形成的冲击深度较深，冲击面 积相对较小，因而产生的金属液滴和氧气泡的数量也多， 气—熔渣—金属乳化充分，炉内的化学反应速度快，特别是 脱碳速度加快，大量的CO气泡排出，熔池搅动强烈，熔渣的 TFe含量较低。
第5章转炉炼钢介绍
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5.3 转炉炼钢过程
（3）炉渣的作用
通过对炉渣成分、性能及数量的调整，可以控制金属 中各元素的氧化和还原过程； 向钢中输送氧以氧化各种杂质； 吸收钢液中的非金属夹杂物，并防止钢液吸气（ H、 N）。 其它作用。
副作用：侵蚀炉衬；降低金属收得率。
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5.3 转炉炼钢过程
5.3.4 吹炼过程中元素的氧化规律
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5.3 转炉炼钢过程
当氧流与熔池面接触时，碳、硅、锰开始氧化，称为“点 火”。点火后约几分钟，初渣形成并覆盖于熔池面。随着 硅、锰、磷、碳的氧化，熔池温度升高，火焰亮度增加， 炉渣起泡，并有小铁粒从炉口喷溅出来，此时应适当降低 枪位。
吹炼中期脱碳反应激烈，渣中 (%FeO) 降低，致使炉渣熔 点增高和粘度加大，并可能出现稠渣(“返干”)现象。此时 应适当提高枪位，并可加入氧化铁皮 (或矿石)、可考虑加 入萤石。但要防止“喷溅”。
转炉炉型
转炉炉型是指转炉内部自由空间的几何形状，由耐
火材料砌成。
筒球型
锥球型
截锥型
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5.2 转炉炼钢设备
转炉内衬
绝热层
永久层
填充层
工作层
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5.2 转炉炼钢设备
托圈和耳轴
托圈、耳轴 是用以支撑炉体 和传递倾动力矩 的机构。 转炉和托圈 的全部载荷都通 过耳轴经轴承座 传递给地基 。
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5.2 转炉炼钢设备
脱碳速度由大变小。这一时期称吹炼末期，又叫碳氧 化后期。 除碳外其他元素变化不大，主要进行终点操作。当 w[c]﹤0.3%-0.7%时，进入吹炼末期。
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5.3 转炉炼钢过程
5.3.1 转炉炼钢原料
金属料 辅助材料
氧气转炉炼钢
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一、主要设备
烟气净化 系统
渣料系统
氧枪系统
主原料装入系统
倾动系统
出钢、出渣系统
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炉衬
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出钢挡渣装置
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底吹元件布置
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转炉炉体
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转炉炉体
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倾动机构
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氧枪
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氧气喷头
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烟气冷却、除尘、煤气回收系统
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干法(静电)除尘系统
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干法(静电)除尘系统
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干法除尘
（3） 铁合金 吹炼终点要脱除钢中多余的氧，并调整成分达到钢种规格，需加入 铁合金以脱氧合金化。它们的形式不一样，有的是以铁合金的形式 使用，如锰铁、硅铁、铬铁等；有的以合金形式使用，如硅锰、硅 钙、硅铝钡等；有的以纯金属形式使用，如铝、锰、铬、镍等；还 有以化合物形式使用的，如稀土化合物。 铁合金的品种较多，但是生产成本高，因此要选用适当牌号的铁合 金，以降低钢的成本。转炉常用的铁合金有Fe-Mn、Fe-Si、Mn-Si 合金、Ca-Si合金、铝、Fe-Al、Ca-Al-Ba合金等。
1.5 溅渣护炉技术
炉衬寿命：炉衬寿命影响转炉的工作时间及生产成本。炉龄是钢厂 一重要生产技术指标。 炉衬损坏的原因： 铁水、废钢及炉渣等的机械碰撞和冲刷 炉渣及钢水的化学侵蚀 炉衬自身矿物组成分解引起的层裂 急冷急热等因素。
提高炉龄的措施： 耐材质量； 系统优化炼钢工艺； 补炉工艺 新工艺：溅渣护炉工艺，九十年代， 美国开发成功转炉溅渣护炉技术 ，在我国达到最高效益，炉龄 30000。
加入渣料； 调节供氧。
终渣组成： CaO： MgO： SiO2： Al2O3： FetO： P2O5： S：