转炉炼钢新技术文档.docVIP

转炉炼钢及新技术 摘要 当前，主要有二种炼钢工艺，较为普遍的是以高炉铁水和废钢为原料的顶吹氧气工艺或底吹氧气工艺〔也称为转炉），其次是以预还原球团矿或高质量的工业废钢为原料的电弧（炉）工艺。（平炉工艺曾占粗钢产量的100，现已缩减到几乎为零）。在氧气炼钢工艺中，把来自于高炉的含饱和碳的铁水兑人一个容量约为100一300吨的转炉中，然后用氧气从金属熔池上面向熔池喷吹约I5分钟（顶吹），或者通过熔池底部喷嘴喷入氧气和丙烷的混合气体（底吹）。当前顶吹比底吹工艺更普遍采用，但新钢厂中逐渐被底吹氧气炼钢工艺所代替。顶一底复吹工艺也被实际应用。 关键词：转炉炼钢 氧枪 溅渣护炉技术 1前言 转炉炼钢法的特点是设备简单、投资少收效快；生产周期短、产量高；原材料为铁水，不需要从外部引进热源，而是向铁水吹入氧气，与铁水中的碳、锰、磷、硅等元素氧化而放热，使钢熔熔池获得必要的冶炼温度（一般为1600摄氏度左右）。氧气转炉炼钢主要有顶吹转炉炼钢，此外还有底吹转炉和顶底复吹转炉炼钢。生产的钢种主要是低碳钢和部分合金钢。 2 氧气炼钢工艺氧气炼钢工艺主要对以铁水（生铁液）和废钢组成的金属填装料进行精炼，并通过使用高纯度氧气快速生产所需要的含碳量和温度的钢。在精炼过程中，加入各种炼钢熔剂以去除金属熔池中的硫和磷，使成份达到所需要的水平。具有代表性的氧气工艺，每炉次生产熔炼量为180吨的钢液需要45分钟，其中，仅有l5分钟时间用于实际的精炼过程。其余时间（30分钟）为炉子装料、取样并检测钢液成分、以及测量钢液温度、出钢、倒渣等各过程所需时间之和。在氧气炼钢工艺中，硅、碳、锰、磷和铁等元素的氧化〔所释放的热量）为熔化废钢、造渣和提升熔化温度到所需要的温度提供能量。对给定炉次的铁水、废钢和熔剂的装人量需经计算而定，以便在达到规定氧量的吹炼终点，钢液熔池的含碳量和温度均达到合格的(出钢）要求。各炼钢工艺的主要区别在于采用不同的方法以控制熔池的供氧量来进行冶炼。氧气和不需要的元素〔硫除外）不可避免地和一部分铁元素形成氧化物，这些氧化物或以气体形式脱离熔池，或进人渣中。脱硫机理不涉及与氧的直接反应而是直接地依赖于渣况（主要有碱度、氧化状况和温度）。在精炼铁水和脱碳过程中，熔池熔点升高。为了保持熔池的熔化状态必须由氧化反应提供足够的热量。氧气工艺的原理和类型氧气炼钢是气体炼钢的一个分支。在氧气炼钢工艺中，高纯度氧气在燃烧压力下喷入熔池或喷向熔池表而，将熔池中的铁水、废钢和熔剂吹炼成钢。有很多不同的提供氧化性气体的方法。当前在工业化工艺方面有三种方法。其中一种为转炉顶吹法，氧化性气体由喷管或喷枪的特殊喷嘴以超音速气流输送到氧枪喷嘴出口处。该喷管或氧枪为水冷式并通过敞开的炉口降入转炉内。在底吹工艺中，氧气通过转炉底部的若干个风口喷入熔池，氧气通过由两个同心管组成的风口吹入。氧气通道为内管的中心、而碳氢化合物冷却剂则通过同心管的圆环通道喷入。许多底吹工艺使用甲烷或丙烷作为碳氢冷却剂，而其他底吹工艺使用燃油。碳氢冷却剂在钢液温度下分解并在离开风口末端时吸收热量从而保护氧气风口免遭早期过热和过度烧蚀。2.1 氧枪和吹炼条件氧气顶吹转炉装置，包括氧枪、副枪和提升转移装置，结构相当复杂。例如，一座大型现代转炉的氧枪（连同冷却水及管道）重约1.5吨。氧枪提升及转移装置位于转炉上部。一副氧枪应以一定的流速供氧并形成预期的射流，有足够高的寿命且设计简单。供氧速率一般为5 - 8m3/min/t,即相当于每分钟在1-1.5MPa的压力下，向一座350吨的转炉供氧2800m3。氧枪有单喷嘴式（小型转炉）和多喷嘴式。大型转炉的氧枪有5-7个喷嘴。喷嘴的轴线与氧枪的轴线成15-20度的夹角。喷嘴通常有一个8-10度的锥度。喷嘴的尺寸、数量和形状的选择应考虑下列因素：(1)在特定的供热期间氧气射流应尽可能穿入金属熔池中（金属熔池需要碳的氧化和对金属的良好搅拌）；(2)相反在其他期间,氧气射流必须作用于熔池表面而不是深层，以便加速渣中石灰的溶解并形成一定碱度的流动渣；(3)氧气射流对熔池表面的作用应避免金属和渣的喷溅对炉衬造成危害。（即实施所谓的软吹是必要的）；(4)氧枪结构应趋于简单目操作可靠。综上所述，氧枪应满足各种不同的要求。在转炉中，两副氧枪同时使用或交替使用的试验表明这些方法使转炉操作相当复杂。通过使用一种两阶段氧枪（第二阶段供氧使从熔池中逸出的一氧化碳二次燃烧）可取得一定的积极效果。但这种方法由于氧枪的生产和操作存在一定的困难而并不普及。原则上能够在理论上计算出氧气射流和熔池的相互作用关系。例如，空气动力学可以分析一个相对简单的问题，即气体射流射人一种气体介质中时，气体射流对非弹性流体表面的作用。这一问题与转炉吹炼过程可类