转炉炼钢流程

【摘 要】在转炉炼钢工艺中,主要是利用氧气在熔融的生铁里发生反应,让铁水的成分发生变化,让其中的杂质硅、锰等氧化从降低含碳率.一般在演化过程中都会伴随有大量的热量放出,一般情况下1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度.所以转炉炼钢不需要任何的绕料,本文从转炉炼钢工艺出发,对转炉炼钢的主要设备,工作原来已经各种有效控制措施加以详细阐述.

【关 键 词】转炉炼钢；冶炼技术；工艺参数控制

把铁水重的含碳率降低,对铁水进行脱碳、脱磷、脱硫处理就是转炉炼钢的主要任务,在炼钢的过程中还要去除其中的各种有害气体和非金属杂质,转炉炼钢的主要技术一般都是：供氧,造渣,升温,加脱氧剂和合金化操作,在冶炼过程中,要做好各种设备的巡检维护,严格控制好工艺参数的变化.

1转炉冶炼目的

将生铁里的碳及其它杂质（如：硅、锰）等氧化,产出比铁的物理、化学性能与力学性能更好的钢.

钢与生铁的区别：首先是碳的含量,理论上一般把碳含量小于2.11%称之钢,它的熔点在1450-1500℃,而生铁的熔点在1100-1200℃.在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体,随着碳含量的增加,其强度、硬度增加,而塑性和冲击韧性降低.钢具有很好的物理、化学性能与力学性能,可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工,其用途十分广泛.

氧气顶吹转炉炼钢设备工艺：如图所示.按照配料要求,先把废钢等装入炉内,然后倒入铁水,并加入适量的造渣材料（如生石灰等）.加料后,把氧气喷从炉顶插入炉内,吹入氧气（纯度大于99%的高压氧气流）,使它直接跟高温的铁水发生氧化反应,除去杂质.用纯氧代替空气可以克服由于空气里的氮气的影响而使钢质变脆,以及氮气排出时带走热量的缺点.在除去大部分硫、磷后,当钢水的成分和温度都达到要求时,即停止吹炼,提升喷,准备出钢.出钢时使炉体倾斜,钢水从出钢口注入钢水包里,同时加入脱氧剂进行脱氧和调节成分.钢水合格后,可以浇成钢的铸件或钢锭,钢锭可以再轧制成各种钢材.氧气顶吹转炉在炼钢过程中会产生大量棕色烟气,它的主要成分是氧化铁尘粒和高浓度的一氧化碳气体等.因此,必须加以净化回收,综合利用,以防止污染环境.从回收设备得到的氧化铁尘粒可以用来炼钢；一氧化碳可以作化工原料或燃料；烟气带出的热量可以副产水蒸气.此外,炼钢时,生成的炉渣也可以用来做钢渣水泥,含磷量较高的炉渣,可加工成磷肥,等等.氧气顶吹转炉炼钢法具有冶炼速度快、炼出的钢种较多、质量较好,以及建厂速度快、投资少等许多优点.但在冶炼过程中都是氧化性气氛,去硫效率差,昂贵的合金元素也易被氧化而损耗,因而所炼钢种和质量就受到一定的限制.

2转炉冶炼原理简介

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.如果氧气是从炉底吹入,那就是底吹转炉；氧气从顶部吹入,就是顶吹转炉.

转炉冶炼工艺流程简介：

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.

3转炉炼钢主要工艺设备简介

3.1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.

3.2AOD精炼炉

AOD即氩氧脱碳精炼炉,是一项用于不锈钢冶炼的专有工艺.AOD炉型根据容量有3t、6t、8t、10t、18t、25t、30t等.装备水平也由半自动控制发展到智能计算机控制来冶炼不锈钢.

3.3VOD精炼炉

VOD精炼炉（vacuumoxygendecarburization）,是在真空状态下进行吹氧脱碳的炉外精炼炉,它以精炼铬镍不锈钢、超低碳钢、超纯铁素体不锈钢及纯铁为主.将初炼钢液装入精炼包中放入密封的真空罐中进行吹氧脱碳、脱硫、脱气、温度调整、化学元素调整.

3.4LF精炼炉

LF（ladlefurnace）炉是具有加热和搅拌功能的钢包精炼炉.加热一般通过电极加热,搅拌是通过底部透气砖进行的.

转炉倾炉系统

倾炉系统：变频调速（变频器+电机+减速机+大齿轮）

倾炉机构：倾炉机构由轨道、倾炉油缸、摇架平台、水平支撑机构和支座等组成.

4转炉炉体工艺参数

4.1转炉炉体

炉体总高（包括炉壳支撑板）：7050mm

炉壳高度：6820mm

炉壳外径：Φ4370mm

高宽比：H/D等于1.56

炉壳内径：Φ4290mm

公称容量：50t

有效容积：39.5m3

熔池直径：Φ3160mm

炉口内径：Φ1400mm

出钢口直径：140mm

出钢口倾角（与水平）：20°

炉膛内径：Φ3160mm

炉容比：0.79m3/t.s

熔池深度：1133mm

炉衬厚度：熔池：500mm炉身：500mm炉底：465mm炉帽：550mm

炉壳总重：77.6t

炉衬重量：120t

炉口结构：水冷炉口

炉帽结构：水冷炉帽

挡渣板结构：双层钢板焊接式

托圈结构：箱式结构（水冷耳轴）

4.2倾动装置

型式：四点啮合全悬挂扭力杆式（交流变频器调速）

最大工作倾动力矩：100t*m

最大事故倾动力矩：300t*m

倾动角度：±360°

倾动速度：0.2～1r/min