转炉炼钢工艺.pdf

ConverterSteelmakingProcess
1转炉炼钢的发展

1855－1856年英国人亨利.贝塞麦(Henly)开发了
酸性底吹空气转炉炼钢法；

1878年英国人托马斯(S.G.Thomas)碱性底吹空气
转炉炼钢法；

1940年廉价获得氧气后，瑞士、奥地利开发了顶
吹氧气转炉。
－－转炉炼钢的发展

1952年在奥地利林茨(Linz)和多纳维茨城
(Donawitz)建成第一座30吨碱性顶吹氧气转炉(LD
转炉)；或称BOF(BasicOxygenFurnace)。

1970年开发顶底复合吹炼转炉。

我国的炼钢发展史。
1949年前，1949－1979年，1979－1995年，
1995年以后。
现代转炉炼钢技术

转炉炼钢技术发展可划分为三个时代：
•转炉大型化时代（1950～1970年）
以转炉大型化技术为核心，逐步完善转炉炼钢工艺
与设备。
•转炉复合吹炼时代（1970～1990年）
连铸技术的迅速发展，对转炉炼钢的稳定性提出更
高的要求。
•洁净钢冶炼时代（1990年～）
社会对洁净钢的生产需求日益增高。迫切需求建立
起一种全新的、能大规模廉价生产纯净钢的生产体制。
氧气转炉的种类

氧气顶吹转炉

氧气底吹转炉（或氧气侧吹转炉）

氧气顶底复合转炉
转炉炼钢方法的发展演变
氧气转炉炼钢工艺特点

完全依靠铁水氧化带来的化学热及物理热;

生产率高（冶炼时间在20分钟以内）；

质量好（*气体含量少：（因为CO的反应搅拌，将
N、H除去）可以生产超纯净钢,有害成份（S、
P、N、H、O）〈80ppm；

冶炼成本低，耐火材料用量比平炉及电炉用量
低；

原材料适应性强，高P、低P都可以。
转炉设备

1.转炉本体系统包括：转炉炉体及其支撑系统——
托圈、耳轴、耳轴轴承和支撑座，以及倾动装置。

2.氧枪及其升降、换枪装置

3.副枪装置

4.散状料系统

5.烟气净化系统

转炉炉体及转炉倾动系统
氧气顶吹转炉炉型设计

炉型定义
如下图所示，转炉由炉帽、炉身和炉底三
部分组成。按熔池形状来分，常见的氧气顶吹转
炉炉型由筒球型、锥球型和截锥型三种。
炉型选择

(1)筒球型：其熔池形状由一圆筒体和一球缺体组成。这种炉型
衬砌筑简单，炉壳易于制作，其形状比较接近于金属流的循
环轨迹。
(2)锥球型：其熔池形状由一倒锥体和一球缺体组成，倒锥角度
一般为12～30°。这种炉型的形状更符合钢渣环流的要求，
炉衬蚀损后，其形状变化较小，对操作较为有利。
(3)截锥型：该炉型的熔池形状为一倒锥体。在装入量和熔池直
径相同的情况下，其熔池最深。因此不适应于大容量转炉。
炉型设计

炉型设计的主要任务是确定所选炉型各部位的主要参数
和尺寸，据此再绘制出工程图。氧气顶吹转炉的主要尺
寸如下图：

（1）熔池尺寸的确定：应根据
装入量、供氧强度、喷嘴类
型、冶炼动力学条件以及对炉
衬蚀损的影响综合考虑。
（2）熔池直径D：熔池直径通
常指熔池处于平静状态时金属
液面的直径。它主要取决于金
属装入量和吹氧时间。
转炉炉容比（转炉炉容比（V/TV/T））

3
是指转炉腔内的自由空间的容积V(单位m)与金属
装入量(铁水+废钢+生铁块单位t)之比。

装入量过大，则炉容比相对就小，在吹炼过程中可
能导致喷溅增加、金属损耗增加、易烧枪粘钢；

装入量过小，则熔池变浅，炉底会因氧气射流对金
属液的强烈冲击而过早损坏，甚至造成漏钢。
3
大型转炉的炉容比一般在0.9～1.05米/吨之
间，而小型转炉的炉容比在0.8米3/吨左右。

通常铁水含磷高、供氧强度大、用铁矿石或氧化

铁皮做冷却剂等情况，则炉容比应选取上限。
转炉高径比（转炉高径比（H/DH/D））

是指转炉腔内的自由空间的高度(单位m)与熔池直
径比m之比。

高径比一般为0.8-1.8;

决定转炉氧枪的吹炼强度，冶炼时间等；

同时影响溅渣的好坏；

决定氧枪喷头的设计参数，如喷头的射流角等。
2氧气射流及熔池搅拌

氧枪吹炼参数决定转
炉的冶炼过程及冶炼
结果

氧枪心藏是氧枪喷
头；

有关氧枪及氧枪喷头
设计有专门介绍
氧气射流对熔池的物理作用

转炉实际上是一个黑箱，对炉内的运动状态是
冷态实验的分析结果（水模型试验）。

氧流作用下熔池的循环运动，动量传递，氧压或

氧速越高，凹坑越深，搅拌加剧。
氧气射流对熔池的化学作用

直接氧化---氧气射流直接与杂质元素产生氧
化反应；

间接氧化---氧气射流先与Fe反应生成后
FeO，FeO传氧给杂质元素。

是直接氧化还是间接氧化为主呢？
是间接氧化为主，最主要一点是由于氧流
是集中于作用区附近（4％的面积），而不是
高度分散在熔池中。