第一篇：转炉炼钢的原材料
转炉炼钢的原材料
1、转炉炼钢用原材料有哪些，为什么要用精料?
炼钢用原材料分为主原料、辅原料和各种铁合金。氧气顶吹转炉炼钢用主原料为铁水和废钢(生铁块)。炼钢用辅原料通常指造渣剂(石灰、萤石、白云石、合成造渣剂)、冷却剂(铁矿石、氧化铁皮、烧结矿、球团矿)、增碳剂以及氧气、氮气、氩气等。炼钢常用铁合金有锰铁、硅铁、硅锰合金、硅钙合金、金属铝等。
原材料是炼钢的物质基础，原材料质量的好坏对炼钢工艺和钢的质量有直接影响。国内外大量生产实践证明，采用精料以及原料标准化，是实现冶炼过程自动化、改善各项技术经济指标、提高经济效益的重要途径。根据所炼钢种、操作工艺及装备水平合理地选用和搭配原材料可达到低费用投入，高质量产出的目的。
转炉入炉原料结构是炼钢工艺制度的基础，主要包括三方面内容：一是钢铁料结构，即铁水和废钢及废钢种类的合理配比；二是造渣料结构，即石灰、白云石、萤石、铁矿石等的配比制度；三是充分发挥各种炼钢原料的功能使用效果，即钢铁料和造渣料的科学利用。炉料结构的优化调整，代表了炼钢生产经营方向，是最大程度稳定工序质量，降低各种物料消耗，增加生产能力的基本保证。
2、转炉炼钢对铁水成分和温度有什么要求?
铁水是炼钢的主要原材料，一般占装入量的70％～100％。铁水的化学热与物理热是氧气顶吹转炉炼钢的主要热源。因此，对入炉铁水化学成分和温度必须有一定的要求。
A铁水的化学成分
氧气顶吹转炉炼钢要求铁水中各元素的含量适当并稳定，这样才能保证转炉冶炼操作稳定并获得良好的技术经济指标。
(1)硅(Si)。硅是转炉炼钢过程中发热元素之一。硅含量高，会增加转炉热源，能提高废钢比。有关资料表明，铁水中WSi每增加0.1％，废钢比可提高约1.3％。铁水硅含量高，渣量增加，有利于去除磷、硫。但是硅含量过高将会使渣料和消耗增加，易引起喷溅，金属的收得率降低。Si含量高使渣中SiO2含量过高，也会加剧对炉衬的冲蚀，并影响石灰渣化速度，延长吹炼时间。
通常铁水ωSi=0.30％～0.60％为宜。大中型转炉用铁水硅含量可以偏下限，而对于热量不富余的小型转炉用铁水硅含量可偏上限。转炉吹炼高硅铁水可采用双渣操作。
(2)锰(Mn)。铁水锰含量高对冶炼有利，在吹炼初期形成MnO，能加速石灰的溶解，促进初期渣及早形成，改善熔渣流动性，利于脱硫和提高炉衬寿命。铁水锰含量高.终点钢中余锰高，可以减少锰铁加入量，利于提高钢水纯净度等。转炉用铁水对ωMn/ωSi比值的要求为0.8～1.0，目前使用较多的为低锰铁水，ωMn=0.20％～0.80％o、·
(3)磷(P)。磷是高发热元素，对大多数钢种是要去除的有害元素。因此，要求铁水磷含量越低越好，一般要求铁水ωp≤0.20％哼铁水中磷含量越低，转炉工艺操作越简化，并有利于提高各项技术经济指标。
铁水磷含量高时，可采用双渣或双渣留渣操作，现代炼钢采用炉外铁水脱磷处理，或转炉内预脱磷工艺，以满足低磷纯净钢的生产需要。
(4)硫(S)。除了含硫易切削钢以外，绝大多数钢种硫也是要去除的有害元素。氧气转炉单渣操作的脱硫效率只有30％～40％。我国炼钢技术规范要求入炉铁水ωS≤0.05％。冶炼优质低硫钢的铁水硫含量则要求更低，纯净钢甚至要求铁水ωS≤0.005％。因此，必须进行铁水预处理降低入炉铁水硫含量。
(5)碳(C)。铁水中ωC=3.5％～4.5％，碳是转炉炼钢的主要反热元素。B铁水的温度
铁水温度的高低是带入转炉物理热多少的标志，铁水物理热约占炉热收入的50%。铁水温度高有利于稳定操作和转炉的自动控制。铁水的温度过低，影响元素氧化过程和熔池的温升速度，不利于成渣和去除杂质，容易发生喷溅。因此，我国炼钢规定入炉铁水温度应大子1250℃，并且要相对稳定。
通常，高炉的出铁温度在1350～1450℃，由于铁水在运输待装过程中散失热量，所以最好采用混铁车或混铁炉的方式供应铁水，在运输过程应加覆盖剂保温，以减少铁水降温。
3、对铁水带渣量有什么要求，为什么? 铁水带来的高炉渣中SiO2、S等含量较高，若随铁水进入转炉会导致石灰消耗量增多，渣量增大，容易造成喷溅，增加金属消耗，影响磷、硫的去除，并损坏炉衬等。因此，要求入炉铁水带渣量比不超过0.50％。铁水带渣量大时，在铁水兑入转炉之前应尽进行扒渣。、转炉炼钢用废钢的来源有哪些，对废钢的要求是什么? 废钢的来源有自产废钢和外购废钢，自产废钢是指企业口生产过程中产生的废钢或回收的废旧设备、铸件等，外购废钢勇从国内或国外购买的废钢。
转炉炼钢对废钢的要求有：
(1)废钢的外形尺寸和块度应保证能从炉口顺利加入转炉。废钢单重不能过重，以便减轻对炉衬的冲击，同时在吹炼期必须全部熔化。轻型废钢和重型废钢合理搭配。废钢的长度应小于转炉口直径的1/2，废钢的块度一般不应超过300kg，国标要求废钢长度不大于1000mm，最大单件重量不大于800kg。
(2)废钢中不得混有铁合金。严禁混入铜、锌、铅、锡等有色金属和橡胶，不得混有封闭器皿、爆炸物和易燃易爆品以及有毒物品。废钢的硫、磷含量均不得大于0.050％。
废钢中残余元素含量应符合以下要求：ωNi<0.30％、ωCr<0.30％、ωCu<0.30％、ωAs<0.80％。除锰、硅外，其他合金元素残余含量的总和不超过0.60％。
(3)废钢应清洁干燥，不得混有泥砂、水泥、耐火材料、油物、珐琅等，不能带水。
(4)废钢中不能夹带放射性废物，严禁混有医疗临床废物。
(5)废钢中禁止混有其浸出液中pH值大于等于12.5或小于等于2.0的危险废物。进口废钢容器、管道及其碎片必须向检验机构申报曾经盛装或输送过的化学物质的主要成分以及放射性检验证明书，经检验合格后方能使用。
(6)不同性质的废钢分类存放，以免混杂，如低硫废钢、超低硫废钢、普通类废钢等。另外，应根据废钢外形尺寸将废钢分为轻料型废钢、统料型废钢、小型废钢、中型废钢、重型废钢等。非合金钢、低合金钢废钢可混放在一起，不得混有合金废钢和生铁。合金废钢要单独存放，以免造成冶炼困难，产生熔炼废品或造成贵重合金元素的浪费。、转炉炼钢对入炉生铁块的要求是什么? 生铁块也叫冷铁，是铁锭、废铸铁件、包底铁和出铁沟铁的总称，其成分与铁水相近，但不含显热。它的冷却效应比废钢低，通常与废钢搭配使用。
入炉生铁块成分要稳定，硫、磷等杂质含量愈低愈好，最好ωS≤0.050％，ωP≤0.10％。硅的含量不能太高，否则，增加石灰消耗量，对炉衬也不利，要求铁块凹ωS<1.25％。
6、转炉炼钢对铁合金有哪些要求，常用铁合金的主要成分是怎样的? 转炉炼钢对铁合金的主要要求是：
(1)铁合金块度应合适，为10～50mm；精炼用合金块度为10～30mm，成分和数量要准确。(2)在保证钢质量的前提下，选用价格便宜的铁合金，以降低钢的成本。
(3)铁合金应保持干燥、干净。
(4)铁合金成分应符合技术标准规定，以避免炼钢操作失误。如硅铁中的铝、钙含量，沸腾钢脱氧用锰铁的硅含量，都直接影响钢水的脱氧程度。
转炉脱氧合金化常用的铁合金有Fe-Mn、Fe-Si、Mn-Si合金、Ca-Si合金、铝、Fe-A1、Ba-Ca-Si合金、Ba-AI-Si合金等。
7、转炉炼钢对增碳剂有什么要求? 转炉冶炼中、高碳钢种时，使用含杂质很少的石油焦作为增碳剂。对顶吹转炉炼钢用增碳剂的要求是固定碳要高，灰分、挥发分和硫、磷、氮等杂质含量要低，并要干燥，干净，粒度要适中。其固定碳ωC≥96％，挥发分≤1.0％，ωS≤0.5％，水分≤0.5％，粒度在1～5mm；粒度太细容易烧损，太粗加入后浮在钢液表面，不容易被钢水吸收。
8、转炉炼钢对石灰有什么要求？
石灰是炼钢主要造渣材料，具有脱P，脱S能力，用量也最多。其质量好坏对吹炼工艺，产品质量和炉衬寿命等有着重要影响。因此，要求石灰CaO含量要高，SiO2含量和S含量要低，石灰的生过烧率要低，活性度要高，并且要有适当的块度，此外，石灰还应保证清洁、干燥和新鲜。
SiO2会降低石灰中有效CaO含量，降低CaO的有效脱硫能力。石灰中杂质越多越降低它的使用效率，增加渣量，恶化转炉技术经济指标。石灰的生烧率过高，说明石灰没有烧透，加入熔池后必然继续完成焙烧过程，这样势必吸收熔池热量，延长成渣时间；若过烧率高，说明石灰死烧，气孔率低，成渣速度也很慢。
石灰的渣化速度是转炉炼钢过程成渣速度的关键，所以对炼钢用石灰的活性度也要提出要求。石灰的活性度(水活性)是石灰反应能力的标志，也是衡量石灰质量的重要参数。此外，石灰极易水化潮解，生成Ca(OH)2，要尽量使用新焙烧的石灰。同时对石灰的贮存时间应加以限制，一般不得超过2天。块度过大，熔解慢，影响成渣速度，过小的石灰颗粒易被炉气带走，造成浪费。一般以块度为5～50mm或5～30mm为宜，大于上限、小于下限的比例各不大于10％。贮存和运输时必须防雨防潮。
9、什么是活性石灰，活性石灰有哪些特点，使用活性石灰有什么好处? 通常把在1050～1150℃温度下，在回转窑或新型竖窑(套筒窑)内焙烧的石灰，即其有高反应能力的体积密度小、气孔率高、比表面积大、晶粒细小的优质石灰叫活性石灰，也称软烧石灰。
活性石灰的水活性度大于310mL，体积密度小，约为1.7～2.0g/cm3，气孔率高达40％以上，比表面积为0.5～1.3 g/cm3；晶粒细小，熔解速度快，反应能力强。使用活性石灰能减少石灰、萤石消耗量和转炉渣量，有利于提高脱硫、脱磷效果，减少转炉热损失和对炉衬的蚀损，在石灰表面也很难形成致密的硅酸二钙硬壳有利于加速石灰的渣化。
10、转炉用萤石起什么作用，对萤石有什么要求? 萤石是助熔剂，其主要成分是CaF2。纯CaF2的熔点为1418℃，萤石中还含有SiO2和S等成分，因此熔点在930℃左右；加入炉内后使CaO和石灰高熔点的2CaO·Si02外壳的熔点降低，生成低熔点化合物3CaO·CaF2·2SiO2(熔点为1362℃)，也可以与MgO生成低熔点化合物(1350℃)，从而改善炉渣的流动性。萤石助熔作用快、时间短。但过多使用萤石会形成严重的泡沫渣，导致喷溅，同时也加剧对炉衬的侵蚀，并污染环境。因此应严格控制吨钢萤石加入量。
转炉用萤石ωCaF2≥85％，ωSiO2≤5.0％，ωS≤0.10％，ωP≤0.06％，块度在5～50㎜，并要干燥、清洁。近年来，由于萤石供应不足，各钢厂从环保的角度考虑，试用多种萤石代用品，均为以氧化锰或氧化铁为主的助熔剂，如铁锰矿石、氧化铁皮、转炉烟尘、铁矾土等。
11、转炉用白云石或菱镁矿的作用是什么，对白云石和菱镁矿有什么要求?(1)白云石是调渣剂，有生白云石与轻烧白云石之分。生白云石的主要成分为CaCO3·MgCO3。经焙烧可成为轻烧白云石，其主要成分为CaO、MgO。根据溅渣护炉技术的需要，加入适量的生白云石或轻烧白云石保持渣中的MgO含量达到饱和或过饱和，以减轻初期酸性渣对炉衬的蚀损、使终渣能够做黏，出钢后达到溅渣的要求。
对生白云石的要求是ωMgO>20％，ωCaO≥29％，ωSiO2≤2.0％，烧减≤47％，块度为5～30mm。
由于生白云石在炉内分解吸热，所以用轻烧白云石效果最为理想。对轻烧白云石的要求是ωMgO≥35％，ωCaO≥50％，ωSiO2≤3.0％，烧减≤10％，块度为5～40mm。
(2)菱镁矿也是调渣剂，菱镁矿是天然矿物，主要成分是MgCO3，焙烧后用做耐火材料。对菱镁矿的要求是ωMgO≥45％，ωCaO <1.5％，ωSiO2≤1.5％，烧减≤50％，块度为5～30㎜。
(3)MgO-C压块是吹炼终点碳低或冶炼低碳钢溅渣时的调渣剂，由轻烧菱镁矿和碳粉制成压块，一般ωMgO=50％～60％，ωC=15％～20％，块度为10～30mm。
12、转炉炼钢常用哪些冷却剂? 氧气顶吹转炉炼钢过程的热量有富余，因而根据热平衡计算需加入适量的冷却剂，以准确地命中终点温度。氧气顶吹转炉用冷却剂有废钢、生铁块、铁矿石、氧化铁皮、球团矿、烧结矿、石灰石和生白云石等，其中主要为废钢、铁矿石。上述冷却剂的冷却效应从大到小排列顺序为：铁矿石、氧化铁皮、球团矿、烧结矿、石灰石和生白云石、废钢、生铁块。
13、转炉炼钢对铁矿石有什么要求? 铁矿石主要成分为Fe2O3或Fe3O4，铁矿石的熔化和铁被还原都吸收热量，因而能起到调节熔池温度的作用。但铁矿石带入脉石，增加渣量和石灰消耗量，同时一次加入量过多会引起喷溅和冒烟。铁矿石还能起到氧化作用。氧气顶吹转炉用铁矿石化学成分以ωTFe≥56%，ωSiO2≤10％，ωS≤0.20％，块度为10～50㎜为宜，并要求干燥、清洁。
14、转炉炼钢对氧化铁皮有什么要求? 转炉炼钢用氧化铁皮来自轧钢和连铸过程中产生的氧化壳层，其主要成分是氧化铁。因此，氧化铁皮可改善熔渣流动性，也有利于脱磷，并且可以降温。对氧化铁皮的要求是ωTFe>70％，SiO2、S、P等其他杂质含量均低于3.0％。粒度应不大于10mm，使用前烘烤干燥，去除油污。
15、转炉炼钢用合成造渣剂的作用是什么? 合成造渣剂是用石灰加入适量的氧化铁皮、萤石、氧化锰或其他氧化物等溶剂，在低温下预制成型。这种合成渣剂的熔点低，碱度高，成分均匀，粒度小，在高温下易碎裂，成渣速度快，因而减轻了转炉造渣的负担。
16、氧气转炉炼钢对氧气有什么要求? 氧气是顶吹转炉炼钢的主要氧化剂。炼钢用工业纯氧是由空气分离制取的。对炼钢用氧气的要求是纯度要高，φO2>99.6％，氧压应稳定，并要脱除水分。
17、转炉炼钢对氮气的要求是什么? 氮气是转炉溅渣护炉和复吹工艺的主要气源。对氮气的要求是满足溅渣和复吹需用的供气流量，气压要稳定。氮气的纯度大于99.95％，氮气在常温下干燥、无油。
18、转炉炼钢对氩气的要求是什么? 氩气是转炉炼钢复吹和钢包吹氩精炼工艺的主要气源。对氩气的要求是：满足吹氩和复吹用供气量，气压稳定，氩气纯度大于99.95％，无油、无水。
19、转炉炼钢对焦炭的要求是什么？
转炉炼钢用焦炭烘烤炉衬。对焦炭要求是：固定碳高（一般要求大于80%），发热值高，灰分和有害杂质含量低（水分小于2%，ωS≤0.7%），块度应为10～40mm。
20、什么是铁水预处理? 铁水预处理是指铁水兑入炼钢炉之前，为脱硫或脱硅、脱磷而进行的处理过程。
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除上述普通铁水预处理外还有特殊铁水预处理，如针对铁水含有特殊元素提纯精炼或资源综合利用而进行的提钒、提铌、提钨等预处理技术。
21、在炼钢生产中采用铁水预脱硫技术的必要性是什么?(1)用户对钢的品种和质量要求提高，连铸技术的发展也要求钢中硫含量低(硫含量高容易使连铸坯产生裂纹)。铁水脱硫可满足冶炼低硫钢和超低硫钢种的要求。
(2)转炉炼钢整个过程是氧化气氛，脱硫效率仅为30％～40％；而铁水中的碳硅等元素氧含量低，提高了铁水中硫的活度系数，故铁水脱硫效率高；铁水脱硫费用低于高炉、转炉和炉外精炼的脱硫费用。
(3)减轻高炉脱硫负担后，能实现低碱度、小渣量操作，有利于冶炼低硅生铁，使高炉稳定、顺行，可保证向炼钢供应精料。
(4)有效地提高钢铁企业铁、钢、材的综合经济效益。
22、铁水脱硫常用的脱硫剂有几类，各有何特点? 生产中，常用的脱硫剂有苏打灰(Na2CO3)、石灰粉(CaO)、电石粉和金属镁。
(1)苏打灰。其主要成分为Na2CO3，铁水中加入苏打灰后与硫作用发生以下3个化学反应：
Na2CO3(1)+[S]+2[C]=Na2S(1)+3{CO} Na2CO3(1)+[S]+[S]=Na2S(1)+SiO2(1)+｛CO｝
Na2O(1)+[S]=Na2S(1)+[O] 用苏打灰脱硫，工艺和设备简单，其缺点是脱硫过程中产生的渣会腐蚀处理罐的内衬，产生的烟尘污染环境，对入有害。目前很少使用。
(2)石灰粉。其主要成分为CaO，用石灰粉脱硫的反应式如下：
2CaO(S)+[S]+1/2[Si]=(CaS)(S)+1/2(Ca2SiO4)石灰价格便宜、使用安全，但在石灰粉颗粒表面易形成2CaO·SiO2致密层，限制了脱硫反应进行，因此，石灰耗用量大，致使生成的渣量大和铁损大，铁水温降也较多。另外，石灰还有易吸潮变质的缺点。
(3)电石粉。其主要成分为CaC2，电石粉脱硫的反应式如下：
CaC2+[S]=(CaS)(S)+2[C] 用电石粉脱硫，铁水温度高时脱硫效率高，铁水温度低于1300℃时脱硫效率很低。另外，处理后的渣量大，且渣中含有未反应尽的电石颗粒，遇水易产生乙炔(qH2)气体，故对脱硫渣的处理要求严格。在脱硫过程中也容易析出石墨碳污染环境。电石粉易吸潮生成乙炔(乙炔是可燃气体且易发生爆炸)，故电石粉需要以惰性气体密封保存和运输。
(4)金属镁。镁喷入铁水后发生如下反应：
Mg+[S]=MgS(S)
镁在铁水的温度下与硫有极强的亲和力，特别是在低温下镁脱硫效率极高，脱硫过程可预测，硫含量可控制在0.001％的精度。这是其他脱硫剂所不能比拟的。
金属镁活性很高，极易氧化，是易燃易爆晶，镁粒必须经表面钝化处理后才能安全地运输、储存和使用。钝化处理后，使其镁粒表面形成一层非活性的保护膜。
用镁脱硫，铁水的温降小，渣量及铁损均少且不损坏处理罐的内衬，也不影响环境。因而铁水包喷镁脱硫工艺获得了迅猛的发展。
镁的价格较高，保存时须防止吸潮。
23、铁水脱硫的主要方法有哪些，铁水脱硫技术的发展趋势是怎样的? 迄今为止，入们已开发出多种铁水脱硫的方法，其中主要方法有：投入脱硫法、铁水容器转动搅拌脱硫法、搅拌器转动搅拌脱硫法和喷吹脱硫法等。
(1)投入法。该法不需要特殊设备，操作简单，但脱硫效果不稳定，产生的烟气污染环境。
(2)铁水容器搅拌脱硫法。该法主要包括转鼓法和摇包法，均有好的脱硫效果，该法容器转动笨重，动力消耗高，包衬寿命低，使用较少。
(3)采用搅拌器的机械搅拌法。如KR法即属于此类。KR搅拌法由于搅拌能力强和脱硫前后能充分的扒渣，可将硫含量脱至很低，其缺点是设备复杂，铁水温降大。
(4)喷吹法。此法是用喷枪以惰性气体为载体，将脱硫剂与气体混合吹入铁水深部，以搅动铁水与脱硫剂充分混合的脱硫方法。该法可以在鱼雷罐车(混铁车)或铁水包内处理铁水。铁水包喷吹法目前已被广泛应用。
喷吹脱硫法具有脱硫反应速度快、效率高、操作灵活方便，处理铁水量大，设备投资少等优点。因而，它已成为铁水脱硫的主要方法。
铁水脱硫技术的发展趋势如下：(1)采用全量铁水脱硫工艺；(2)趋向在铁水包内预脱硫；(3)脱硫方法以喷吹法为主；
(4)用金属镁做脱硫剂的趋势不断扩大。
24、用金属镁进行铁水脱硫的机理是什么? 镁其熔点为651℃，密度为2.8g/cm3，如与氧结合生成MgO后，其熔点为2800℃，密度为3.07～3.20g／cm3，二者均为高熔点、低密度稳定化合物。
镁通过喷枪喷入铁水中，镁在高温下发生液化、气化并溶于铁水：
Mg(S)→Mg(1)→｛Mg｝→[Mg]
Ms与S的相互反应存在两种情况：
第一种情况：
｛Mg｝+[S]二MgS(S)第二种情况：
{Mg}→[Mg]
[Mg]+[S]=MgS(S)
在高温下，镁和硫有很强的亲和力，溶于铁水中的[Mg]和{Mg}都能与铁水中的[S]迅速反应生成固态的MgS，上浮进入渣中。
在第一种情况下，在金属—镁蒸气泡界面，镁蒸气与铁水中的硫反应生成固态MgS，这只能去除铁水中3％～8％的硫。
在第二种情况下，溶解于铁水中的镁与硫反应生成固态MgS，这是主要的脱硫反应，最为合理。在这种情况下，保证了镁与硫的反应不仅仅局限在镁剂导入区域或喷吹区域内进行，而是在铁水包整个范围内进行，这对铁水脱硫是十分有利的。
镁在铁水中的溶解度取决于铁水温度和镁的蒸气压。镁的溶解度随着压力的增加而增大，随铁水温度的上升而大幅度降低。为了获得高脱硫效率，必须保证镁蒸气泡在铁水中完全溶解，避免未溶解完的镁蒸气逸入大气造成损失。促进镁蒸气大量溶解于铁水中的措施是：铁水温度低；加大喷枪插入铁水液面以下的深度，提高镁蒸气压力，延长镁蒸气泡与铁水接触时间。
25、采用金属镁脱硫为什么要对镁粒进行表面钝化处理，对颗粒镁有什么要求? 金属镁活性很高，极易氧化，是易燃易爆晶。镁粒只有经表面钝化处理后才能安全地运输、储存和使用。经钝化处理后，镁粒表面形成一层非活性的保护膜，如盐钝化的涂层颗粒镁，制备时采用熔融液态镁离心重复分散技术，利用空气动力逆向冷却原理将盐液包敷在镁颗粒外层，形成银灰色均匀的球状颗粒。
单吹镁脱硫用的涂层颗粒镁要求：
ωMg≥92％；粒度为0.5～1.6mm，其中粒度大于3mm以上的针状不规则颗粒少于8％。
26、铁水脱硫容器为什么趋向采用铁水包? 在鱼雷罐内进行脱硫，动力学条件较差，脱硫剂喷入后，由于鱼雷罐形状影响搅拌的均匀性，反应重现性差，脱硫剂消耗量大。采用铁水包喷吹脱硫，由于铁水包的几何形状，使脱硫反应具有更好的动力学条件和反应空间，可根据冶炼具体要求更准确地控制铁水的硫含量。一般容量大于80t的铁水包铁液深度都比鱼雷罐深，喷入铁水的脱硫剂与铁水进行反应更加充分，因此在铁水包内喷吹脱硫可以有效利用脱硫剂。同时铁水包内的铁水温度比鱼雷罐内低一些，更促进镁脱硫获得理想的脱硫效果，降低了铁水处理成本。由于铁水包内喷吹脱硫有较高的效率，与在鱼雷罐脱硫相比，如果将硫含量从0.045％降到0.010％，可节省脱硫剂15％；如果将硫含量从0.045％降到0.005％，可节省脱硫剂24％。显然，硫含量的目标值越低，在铁水包喷吹脱硫剂的优势越大。20世纪80年代已开始发展到在铁水包内处理铁水。目前新建铁水脱硫装置大多采用铁水包单独喷吹镁或复合喷吹镁的技术和设备。
27、喷镁脱硫要求铁水包净空是多少? 当铁水包喷镁脱硫时，镁通过喷枪喷入铁水，载气对铁水有搅拌作用，可以促进反应物的传质和产物的排出。由于镁在高温下液化、气化和溶于铁水，气化时产生的镁气体对铁水的搅拌作用强烈，顶吹时常发生喷溅。因此，铁水包应有不小于400mm高度的净空，同时设置防溅包盖是必要的。
28、铁水包喷吹镁脱硫与其他脱硫工艺比较具有哪些优点? 铁水包喷镁脱硫工艺与其他脱硫工艺相比，具有以下显著的优点：
(1)脱硫效率高。可根据冶炼品种要求，铁水硫含量可脱至任意水平，深度脱硫时达到ωS=0.005％以下，甚至ωS=0.002％以下；
(2)脱硫剂单耗低，处理时间短(3)形成渣量少，扒渣铁损低；(4)对环境污染小；(5)温度损失少；
(6)易于进行过程自动控制；(7)综合成本低。
29、铁水包喷吹颗粒镁脱硫，镁的单位消耗主要取决于哪些因素? 用镁脱硫的单耗主要取决于铁水初始硫含量、终点硫含量、铁水温度、铁水重量(铁水包内铁水深度)。
在理论上1kg金属镁能脱除1.32kg的硫；实际上，由于铁水中还有残余的镁、用于脱氧的镁、少量的镁蒸气逸出及与载气、顶渣反应损失的镁等原因，镁的利用率不可能达到100％。与初始硫含量低时相比，初始硫含量高时镁的利用率高。
镁脱硫与CaO、CaC2脱硫不同，镁脱硫反应为放热反应，低温对反应有利，在低温下镁在铁水中的溶解度大，有利于镁参与反应而提高利用率；但温度高时有利于反应产物上浮进入顶渣提高反应速度，但总的来说温度低对镁脱硫更有利。
铁水量多，铁水包内铁水深度大，喷枪插入深，镁的利用率高。铁水包内铁水深度浅，喷枪插入浅，镁气泡来不及完全溶解就从铁水液面逸出。因此，喷吹深度大可以减少镁的逸出损失。
30、铁水脱硫后兑入转炉前为什么必须扒渣? 经过脱硫处理后的铁水，须将浮于铁水表面上的脱硫渣除去，以免炼钢时造成回硫，因为渣中MgS或CaS会被氧还原，即发生如下反应：
(MgS)+[O]=(MgO)+[S](CaS)+[O]=(CaO)+[S] 因此，只有经过扒渣的铁水才能兑入转炉。钢水硫含量要求越低，相应要求扒渣时扒净率越高，尽量减少铁水的带渣量。
31、脱硫后的低硫铁水兑入转炉炼钢，为什么吹炼终点常常出现增硫现象? 经脱硫处理后的低硫铁水(ω〔S〕=0.002％～0.009％)，兑入转炉炼钢，有时出现不能进一步脱硫，吹炼终点的钢水还常常有增硫现象，这是因为炼钢过程中铁水渣、铁块、废钢、石灰中的硫进入钢水，而吹炼过程脱硫量低于增硫量所致，吹炼终点增硫量可达0.002％～0.005％，甚至0.005％以上。增硫主要发生在吹炼的前期和中期，一般铁块、废钢和铁水渣带入硫占炉料总硫量的60％以上，所以增硫成为生产超低硫钢种的重大障碍。因此，生产ω〔S〕<0.005％的超低硫钢种时，可采用铁水脱硫处理加上较高的铁水装入比，并尽量减少铁水的带渣量，同时出钢加合成渣、二次精炼脱硫，特别是用LF炉造高碱度还原渣，进一步深脱硫。
32、脱硫后扒渣时的铁损大小与哪些因素有关? 脱硫后扒渣时的铁损大小与以下因素相关。(1)渣量越大，扒净率越高，铁损越大。
(2)渣偏干，渣铁易分离，易于扒除，铁损低；渣越稀，渣铁分离困难，铁损大。扒渣时，可加入适量稠渣剂。
(3)扒渣机工作性能好，扒渣效率高，铁损低。(4)铁水包包嘴形状和倾角应有利于扒渣需要，减少扒渣“死区”。
(5)操作入员的技能十分重要，操作熟练、准确和灵敏，同样条件下能明显提高扒渣效率和降低铁水损失。
33、铁水采用三脱(脱硅、脱磷、脱硫)预处理有何优缺点? 铁水采用三脱预处理的优缺点如下：(1)可实现转炉少渣冶炼(渣量小于30kg／t)。
(2)铁水脱硫有利于冶炼高碳钢、高锰钢、低磷钢、特殊钢(如轴承钢)、不锈钢等。
(3)可提高脱碳速度，有利于转炉高速冶炼。
(4)转炉吹炼终点时钢水锰含量高，可用锰矿直接完成钢水合金化。
(5)铁水采用三脱预处理的缺点是铁水中发热元素减少，转炉的废钢加入量减少。
34、为何铁水脱磷必须先脱硅? 铁水预脱硅技术是基于铁水预脱磷技术而发展起来的。由于铁水中氧与硅的亲和力比磷大，当加入氧化剂脱磷时，硅比磷优先氧化，形成的Siq大大降低渣的碱度。为此脱磷前必须将硅含量降至0.15％以下，这个值远远低于高炉铁水的硅含量，也就是说，只有当铁水中的硅大部分氧化后，磷才能被迅速氧化去除。所以脱辚前必须先脱硅。
35、铁水脱硅有哪些方法，采用何种脱硅剂? 铁水脱硅方法有下列几种：(1)在高炉出铁沟脱硅。
(2)在高炉出铁沟摆槽上方喷射脱硅剂脱硅。(3)在鱼雷罐车中喷射脱硅剂脱硅。(4)在铁水罐中加入脱硅剂和吹氧脱硅。
脱硅剂均为氧化剂，常用高碱度烧结矿粒、氧化铁皮、铁矿石铁锰矿、烧结粉尘、氧气等。36、铁水脱磷有哪些方法，采用何种脱磷剂? 铁水脱磷方法主要包括如下几种：(1)在铁水罐中喷射脱磷剂并吹氧脱磷。(2)在鱼雷罐中喷射脱磷剂并吹氧脱磷。(3)在转炉中进行铁水脱磷。
目前最广泛使用的脱磷剂为苏打系脱磷剂或石灰系脱磷剂。石灰系脱磷剂主要成分为CaO并配加一定量的烧结矿粉和萤石粉。若铁水同时脱磷和脱硫，则先用石灰剂脱磷后，再喷吹苏打粉(Na2CO3)进一步脱磷和脱硫。
37、铁水三脱预处理，硅、磷、硫含量一般脱到什么水平? 一般来说，炼钢用铁水预处理前后的硅、磷、硫含量变化如下：
铁水
ω[Si]
ω[P]
ω[S]
预处理前
0.30％～1.25％
0.08％～0.20％
0.02％～0.07％
预处理后
0.10％～0.15％
<0.01％
<0.005％
38、采用转炉双联工艺进行铁水预处理的特点是什么? 采用转炉进行铁水三脱预处理，有利于实现全量(100％)铁水预处理。此法具有如下特点：
(1)与喷吹法相比，放宽对铁水硅含量要求。采用转炉三脱，控制铁水ω〔Si〕≤0.3％，可以达到脱磷要求，而喷吹法脱磷要求铁水ω〔Si〕≤0.15％。因此，采用转炉三脱可以和高炉低硅铁冶炼工艺相结合，省去脱硅预处理工艺。
(2)控制中等碱度R=2.5～3.0渣，可得到良好的脱磷、脱硫效果。通常采用的技术有：使用脱碳转炉精炼渣作为脱磷合成渣；增大底吹搅拌强度促进石灰渣化并适当增加萤石量；配加石灰粉和转炉烟尘制成的高碱度低熔点脱磷剂。(3)严格控制处理温度，避免熔池脱碳升温。保证脱磷，抑制脱碳。
(4)增强熔池搅拌强度，同时采用弱供氧制度。
(5)渣量减少，冶炼时间缩短，生产节奏加快，炉龄提高。
第二篇：转炉炼钢
转炉炼钢文献综述
内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
摘要
根据炼钢厂设计要求及设计任务书的要求，本设计阐述了230万吨合格铸坯的转炉车间的设计工艺，并且介绍了近年来国内外转炉炼钢的现状和发展。本设计主要对转炉炼钢生产的生产规模、产品方案、工艺流程、车间组成和车间布置进行设计，并对120吨转炉炉型、原料供应系统进行了详细计算。对厂房各跨宽度，长度进行了估算。此外，对转炉车间的一些主要的附属设备进行了选择并对其技术性能进行讲解。
随着现代炼钢技术的发展，新建转炉炼钢车间要求炼钢过程洁净、高效、负能耗、设备可靠等等。设计中为实现上述目标，借鉴了国内外大中型转炉炼钢厂的一系列先进且成熟的技术，同时参阅了大量的文献资料。设计的炼钢车间理论上能够生产绝大多数钢种，但是结合实际考虑经济效益，主要生产重轨钢和一部分高附加值的碳素结构钢及合金结构钢等，以满足230万吨合格铸坯全连铸炼钢厂的匹配。
关键词：转炉炼钢 重轨钢 冶炼 II
文献综述
1.1 引言
21世纪钢铁工业的发展面临着机遇和挑战。根据市场预测:至202_年发达国家钢材消费年均增长量为0.7%；而发展中国家将达到3.8%；太平洋地区的增长为4.57%。世界钢材市场消费量的缓慢增长,为钢铁工业发展,特别是太平洋地区发展中国钢铁工业发展提供了良好的机遇。
世纪国际钢铁工业发展面临的严峻挑战, 主要来自三个方面:（1）钢铁生产能力过剩,残酷的市场竞争将使一些落后的钢铁厂倒闭；
（2）环境保护对钢铁工业发展产生巨大压力,一些污染严重的落后工艺将被强制淘汰；（3）世界钢材价格呈下降趋势。
进入21 世纪, 面对机遇和挑战,钢铁企业必须努力发展高效生产工艺,降低生产成本,提高产品质量和减轻对环境的污染,才可能立于不败之地。
[1]1.2 我国转炉炼钢的发展及现状
1.2.1 我国钢产量
作为转炉炼钢主要炉料的生铁逐年增长, 为转炉炼钢钢产量的大幅度增长提供了良好而充裕的原料条件, 与世界各主要产钢国家相比, 我国铁钢比较高,近年来我国生铁产量及铁钢比如表1.1所示。
表1.1 我国生铁产量及铁钢比
项目
202_ 生铁产量/万t 钢产量/万t 铁/钢比 13103.42 12850 1.02
202_ 15554.25 15103 1.028
202_ 16908 18225 0.928
202_ 20231.19 22234 0.91
由于我国废钢资源短缺(仅202_年进口废钢量已达978.693万t),电力缺乏,电价偏高, 致使电炉钢产量的增长受到一定程度的制约；平炉被淘汰,生铁资源的充裕,给转炉钢产量的增长提供了良好条件,因此转炉钢产量近年来获得了快速增长。1.2.2 国内转炉钢厂的技术经济指标情况
据统计，202_年上半年全国重点钢铁企业的吨钢综合能耗和各工序能耗比202_年同期均有所下降，一些钢铁企业的部分指标已达到或接近国际先进水平。转炉炼钢工序基本实现负能炼钢，能耗-6.38kg/t，比202_年同期降低1.96kg/t[3]。
202_上半年国内重点统计钢铁企业节能指标统计情况见表1.2。
表1.2 202_年l-6份国内重点钢铁企业节能指标统计数据
指标
综合能耗/（kg·t）电耗/（kwh·t）水耗/（m3·t）烧结/（kg·t）球团/（kg·t）焦化/（kg·t）高炉/（kg·t）
-1-1-1-1-1-1-
1[2]
202_年上半年 594.29 465.84 3.48 49.77 28.69 100.37 399.96
与202_年同期相比-9.42-1.54-0.23-0.77-0.02-5.97-2.17
转炉炼钢/（kg·t）电炉炼钢/（kg·t）轧钢/（kg·t）-1-1-1
-6.83 63.24 59.55
-1.96-4.41-1.45 1.2.3我国转炉炼钢的不足和改进思路
（1）炉容偏小，截止202_ 年，我国重点大中型钢铁企业中公称容量100t 以下的转炉多达266座，占总转炉数的70.74%，而发达国家，特别是欧洲和日本的炼钢转炉公称容量一般都大于150t，最大的为400t。可见，我国炼钢转炉大型化还存在很大空间，必须严格执行产业政策，淘汰落后产能，严把准入门槛，进一步提高大型转炉的比例。
（2）石灰消耗高，质量差，我国转炉生产消耗石灰40～80kg/t，波动较大，仅少数先进转炉厂达到国外同等水平，有相当数量转炉的石灰消耗都在65kg/t以上，除去工艺流程、技术装备的因素外，石灰质量差是一个重要原因。有效氧化钙和活性度低，S和P含量高，生烧或过烧严重，不仅增加石灰消耗，而且恶化了操作，如渣量大、铁损高、化渣难、易喷溅等。
（3）铁水预处理和二次精炼比低，近年来，我国铁水预处理和二次精炼技术发展很快，许多钢厂都建设了相关设备，大部分预处理和炉外精炼设备，甚至包括RH在内的真空处理设备均可实现高度国产化。但是在实际生产中，国内钢厂的铁水预处理和炉外精炼比例较低，均约30％，仅宝钢、武钢、攀钢、鞍钢等少数企业铁水预处理比例超过80％，钢水精炼比例超过60％。铁水“三脱”和钢水真空精炼比例更低，各厂差异较大。而日本绝大多数钢厂采用铁水“三脱”，炉外精炼比例超过90%，202_ 年真空精炼74.7％。中国钢铁工业协会、金属学会指出，202_ 年我国铁水预处理和钢水精炼技术的发展目标之一：铁水预处理和钢水精炼比均≥60％，真空精炼比达到30％。国内钢铁企业应重视提高预处理和二次精炼的处理能力，充分发挥已有预处理和精炼设备的潜力，这符合优化品种结构、提高钢水质量和增强企业竞争力的要求。
（4）供氧强度有待进一步提高据有关统计，我国小转炉供氧强度平均达3.9m3/min·t，利用系数已达64.8t/t·d，大中型转炉平均供氧强度约3.36m3/min·t，利用系数约23～34t/td。日本的转炉钢厂以铁水“三脱”为前提，开发高效转炉技术，转炉供氧强度提高到5ｍ3/min·ｔ，冶炼周期20min，其中吹氧9min，大大提高了转炉效率。中国钢铁工业协会、金属学会提出，202_ 年我国转炉平均供氧强度发展目标是达到4～4.5m3/min·t，因此应尽快研发推广转炉强供氧及其相关工艺技术，提高转炉生产能力，降低成本。
（5）需加强煤气回收，降低能耗转炉煤气是炼钢过程最重要的副产品之一，回收利 用好转炉煤气对于节能减排意义重大，转炉钢厂应建设并利用好煤气净化回收装置。据统计，202_ 年我国重点大中型钢铁企业转炉煤气回收量平均为56Nm3/t例，远低于国际先进水平（日本平均为110Nm3/t例）。我国各企业煤气回收水平参差不齐，大部分波动在18~100Nm/t例，只有个别企业达到国际先进水平，如武钢三炼钢250t转炉最好曾回收煤气112.33Nm3/t例。
转炉煤气回收量受装备水平、供氧强度、操作、原料等多种因素影响。原料条件主要指碳含量，在同等原料条件下，大转炉可能达到的煤气回收量比小转炉高。对于既定转炉来说，高供氧强度和合理的降罩操作制度是提高煤气回收量的关键因素。国内转炉炼钢厂应逐步实现转炉大型化，提高转炉自动化控制水平和供氧强度，优化降罩制度以提高转炉煤气回收量。
（6）转炉炉龄仍有提高空间
202_年我国重点大中型钢铁企业转炉平均炉衬寿命达6823炉，总体水平仍然偏低，但少数企业达到了国际领先水平，如莱钢、武钢、三明等，其它企业应积极学习相关经验，提高炉衬寿命，降低耐材消耗。3.（7）转炉控制技术落后我国除少数企业的一些大型转炉采用动态控制外，大多数转炉的装备、控制水平还较低，很多转炉钢厂，特别是中小型转炉，因技术、资金等方面的限制，日常生产是借助于“测温定碳”或“炉前取样快速分析”来进行人工经验判定。国外发达国家的转炉终点控制，目前已进入全自动吹炼控制阶段，主要方法为烟气分析法、副枪法或二者相结合。因地制宜地采用适合本厂具体情况的转炉自动控制技术，提高炼钢终点的控制精度和命中率，优化各项冶炼指标，是当前国内转炉炼钢生产中急需解决的问题。
目前，我国的转炉副枪系统技术已实现国产化，国内有条件的大型转炉厂应采用副枪、动态模型控制实现自动化炼钢；对于众多的中小转炉厂，由于容积规模偏小，适宜采用价格便宜、维护成本低，不用对设备、厂房大改造的烟气分析技术[4]。1.2.4我国转炉炼钢的未来发展
（1）市场的强劲需求随着我国国民经济的持续稳定发展, 对钢材市场的需求必将保持强劲的势头。其理由为:我国固定资产投资尽管会有调整, 但投资水平仍保持不断适量增长, 特别是一些国家重点工程项目的建设, 如南水北调、西气东输、青藏铁路、三峡工程、奥运工程、能源战略, 以及国家实施的西部大开发和振兴东北老工业基地等都将进一步促进对钢材的大量需求;随着人民生活的不断改善和提高, 我国的城市化建设以及人们对住房、汽车、耐用消费品等社会消费的需求不断增长。转炉炼钢处于炼铁、轧钢的中间环节, 前工序受高炉铁水供应的制约;后工序要满足轧钢对品种质量的要求。由于我国高炉生产能力的逐年增长, 现有轧机生产能力已大于炼钢生产能力, 废钢资源的短缺, 电力的紧缺和电价的昂贵, 从而限制了电弧炉炼钢的发展。综上所述, 今后转炉炼钢仍将呈发展态势, 其钢产量也将视市场需求与炼铁、轧钢同步适度增长。
（2）高附加值钢种大幅度增长一些高附加值钢种多为低合金高强度或微合金高强度钢种, 特别是V、Nb、Ti微合金化钢种将受到关注。今后我国汽车、造船、集装箱、机
械制造、油、气输送管线、电工等用钢仍将大幅度增长,大型转炉炼钢厂将依靠自身的装备优势(配置热连轧或宽厚板轧机), 结合日新月异的冶炼工艺技术进步, 努力增产这类高附加值钢种, 满足市场需求[2]。
1.3 转炉炼钢新技术新工艺
1.3.1 铁水预处理技术
目前铁水预处理技术在国外属成熟技术, 已从单一脱硫发展到脱硅、同时脱磷、脱硫。在我国一些企业炉外脱硫已成功地应用于生产, 取得了显著的经济效益。我国长期以来, 人们利用高炉和转炉对铁水进行脱硫处理, 认为冶炼过程是脱硫的主要手段,而把炉外脱硫看成是辅助手段。我国有些企业现在仍持这种观点, 阻碍了工艺技术结构调整的进程。由于高炉脱硫是要花费代价的(高碱度、高炉温, 故焦比高), 而转炉脱硫能力有限, 因而在现代钢铁工业中, 炉外脱硫是决定钢水最终含硫量的最经济工艺手段。采用炉外脱硫技术:(1)铁水含硫量可以降到超低含量, 有利于转炉冶炼优质钢和合金钢, 有利于钢铁产品升级换代, 生产具有高附加值的优质钢材;(2)能保证炼钢吃精料, 降低转炉炼钢成本、提高生产率、节约能耗;(3)可解放高炉生产能力, 减轻高炉脱硫负担, 适当降低炉渣碱度、减少渣量、降低焦比, 使高炉稳产、顺行;(4)可有效地提高铁、钢、材系统的综合经济效益。硫是决定连铸坯质量的关键因素, 铁水炉外脱硫是目前实现全连铸、近终形连铸连轧和热装热送新工艺的最可靠技术保障。
当前, 我国钢铁产量过剩, 产品供过于求, 企业只有靠不断改善产品质量, 开发新产品, 降低生产成本, 提高生产率, 才能在激烈竞争的市场环境里立于不败之地。因此, 在我国当前发展炉外脱硫技术是脱硫反应化学冶金学合理性的必要, 是钢材市场竞争力紧迫性的必要, 也是企业工艺结构调整、产品发展需求的必要[5]。
（1）处理容器
铁水包脱硫处理时间短、粉剂消耗低、可以深脱硫、综合处理成本最低。铁水包脱硫有喷吹法和搅拌法(KR 法)两种。铁水包喷吹法脱硫如图1所示，铁水包KR 法脱硫如图2所示[6]。
图1 铁水包喷吹法脱硫示意图
图2 铁水包KR 法脱硫示意图
（2）处理方法
铁水预脱硫的方法很多，主要有投掷法(将脱硫剂投入铁水中)、喷吹法(将脱硫剂喷入铁水中)和搅拌法(KR法)，投掷法、喷吹法和KR 法三种铁水预脱硫方法指标比较见表1.3。由表1.3可见，因投掷法脱硫率低、铁耗高、温降大、处理效果和可控性差、污染环境较严重等问题而被逐渐淘汰。机械搅拌法(KR 法)和喷吹法是工业应用较稳定且有发展前景的两种方法[6]。
表1.3 投掷法、喷吹法和搅拌法三种铁水预脱硫方法指标比较 工艺方法 脱硫率/% 脱硫剂种类 脱硫剂消耗/
8~10（kg·t）-
1投掷法 60~70 苏打粉
喷吹法 80~90 Mg系脱硫剂
KR法 90~95 石灰
0.5~2.0 10~12 处理后铁水最低硫
0.015 质量分数/% 铁耗/（kg·t-1）
温降/℃ 处理成本/（元·t-1）
投资成本 1.3.2 动态控制技术
转炉所采用的动态控制技术主要有副枪动态控制和炉气分析动态控制以及副枪+炉气分析动态控制。
（1）副枪动态控制技术
副枪动态控制技术是在吹炼接近终点时(终点前2～3 min), 向熔池内插入副枪, 检测熔池温度T和碳含量[C]及钢水氧活度,并取出金属样。根据检测数据,修正静态模型的计算结果,计算命中终点所需的供氧量(或供氧时间)和冷却剂加入量,调整2～3 min的吹炼参数。副枪安装的组合探头不同,具备的检测功能也不同,终点命中率也不同。
（2）炉气分析动态控制技术
0.003 0.002 30~40-低
<10 <10 15 一般
15~20 20~30 20 较高
炉气分析动态控制技术炉气分析动态控制技术是通过连续检测炉口逸出的炉气成分数据, 推算熔池瞬时脱碳速度和Si、Mn、Fe、P 的瞬时氧化量, 并对熔池物料平衡和能量平衡进行计算, 求出熔池瞬时的升温速度。它可依据前一时刻的检测值, 预报下一时刻的成分和温度变化, 同时, 比较每一时刻的计算值与检测值的误差, 不断对结果进行校正, 从而提高控制精度和命中率。目前, 国外如欧洲、日本、韩国等有基于炉气分析动态控制的应用实例较多, 国内应用较少。据了解, 在国内的大型转炉中, 目前只有本钢、马钢一炼钢已装备了炉气分析技术, 攀钢新建转炉也将引进副枪+炉气分析动态控制技术。
（3）副枪+炉气分析全自动吹炼控制技术
炉气分析与副枪是检测转炉吹炼信息的两种手段, 以达到优势互补, 目前日本和德国的做法是在大型转炉上同时采用副枪和质谱仪检测, 计算机采集数据在线计算, 将结果指令连续下达给控制系统, 实现完全自动控制, 吹炼结束直接出钢[7]。1.3.3 转炉自动炼钢控制技术
转炉自动炼钢控制技术就是自动有效实现终点命中的一种冶炼技术。包括从主辅原料加料量的计算，降氧枪、降罩、加料、氧枪枪位过程控制、副枪测量、自动提枪拉碳等操作均由计算机自动控制[8]。
图3 转炉自动炼钢原理示意图
1.3.4 转炉炼钢生产节能技术
（1）煤气回收利用技术“氧气转炉炼钢过程放出的能量约为 0.8×106kJ/t。如转炉煤气回收量达到 100 m3/t时，并全部进行综合利用（此煤气热值＞8 000 kJ/m3），可使转炉工序能耗下降 25 kgce/t；在回收煤气过程中，靠煤气显热可产生约 90 kg/t 的蒸汽，又可实现节能 30kgce/t。这样，转炉炼钢就可实现负能炼钢”存在的主要问题是：煤气回收量少，且回收后的煤气没有得到充分利用。没有除尘的转炉煤气只能供烧锅炉用，如采用干法除尘，将含尘量降到 10 mg/m3（标态下）以下时，用途就更广泛，可取代部分发热值高的焦炉煤气，实现企业综合节能效果
（2）转炉顶底复合吹炼技术"转炉顶底复合吹炼可实现转炉炼钢平稳!成渣快!喷溅少，终渣 FeO含量低，金属收得率提高 1%，氧气消耗减少 8%；钢中含Mn量升高，可节约锰铁 0.2 kg/t，改善了转炉脱 S、P 的条件，使钢水温度和成分均匀；提高转炉炉龄 10%~15%。
（3）提高制氧机自动控制水平，减少氧气放散，是降低制氧能耗的重要节能措施。
（4）对钢渣显热进行回收，可节能 6 kgce/t。
（5）铁水预处理工艺可将铁水中的 Si、P、S 脱除80%，进而使转炉冶炼时间缩短，提高生产率 25%~50%，提高金属收得率 10%~15%，提高生产过程的机械化和自动化，使钢种扩大，钢坯质量提高。
（6）高效连铸技术是以生产高质量铸坯为基础，高拉速为核心，实现高连浇率和高作业率。现在一些企业已实现小方坯连铸平均连浇55炉，拉速提高 80%，作业率 96%。这大大提高了连铸的节能效果。
（7）薄板坯连铸连轧技术生产的热轧带钢，比传统的模铸-开坯-热连轧生产工艺要节省基建投资70%，生产成本降到50%，减少能源消耗70%，降低人工成本90%，改善了生态条件（SO2、CO2、NOX外排少，用水少，占地少）[9]。
第三篇：转炉炼钢技术
转炉炼钢技术
09冶金（3）班 吴丰
一、摘要
转炉炼钢（converter steelmaking）是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。转炉按耐火材料分为酸性和碱性，按气体吹入炉内的部位有顶吹、底吹和侧吹；按气体种类为分空气转炉和氧气转炉。碱性气顶吹和顶底复吹转炉由于其生产速度快、产量大，单炉产量高、成本低、投资少，为目前使用最普遍的炼钢设备。转氧炉主要用于生产碳钢、合金钢及铜和镍的冶炼。本文系统阐述了转炉炼钢技术的原理以及介绍了整个的工艺流程；总结了转炉炼钢技术的发展历程和世界转炉炼钢趋势。
二、引言
早在 1856 年德国人贝赛麦就发明了底吹酸性转炉炼钢法，这种方法是近代炼钢法的开端，它为人类生产了大量廉价钢，促进了欧洲的工业革命。但由于此法不能去除硫和磷，因而其发展受到了限制。1879 年出现 了托 马斯底吹碱性转炉炼钢法，它使用带有碱性炉衬的转炉来处理高磷生铁。虽然转炉法可 以大量生产钢，但它对生铁成分有着较严格的要求，而且一 般不能多用废钢。随着工业 的进一步发展，废钢越来越多。在酸性转炉 炼钢法发明不到十年，法国人马丁利用蓄热原理，在 1864 年创立了平炉炼 钢法，1888 年出现了碱性平炉。平炉炼钢法对原料的要求不那么严格，容 量大，生产的品种多，所以不到 20 年它就成为世界上主要的炼钢方法，直 到 20 世纪 50 年代，在世界钢产量中，约 85%是平炉炼出来的。1952 年在 奥地利 出现纯氧顶吹转炉，它解决了钢中氮和其他有害杂质的含量问题，使质量接近平炉钢，同时减少了随废气（当用普通空气吹炼时，空气含 79 % 无用的氮）损失的热量，可以吹炼温度较低的平炉生铁，因而节省了高炉 的焦炭耗量，且能使用更多的废钢。由于转炉炼钢速度快（炼一炉钢约 10min，而平炉则需 7h），负能炼钢，节约能源，故转炉炼钢成为当代炼钢 的主流。转炉炼钢(图 2)其实 130 年以前贝斯麦发明底吹空气炼钢法时，就提出了用氧气炼钢的设 想，但受当时条件的限制没能实现。直到 20 世纪 50 年代初奥地利的 Voest Alpine 公司才将氧气炼钢用于工业生产，从而诞生了氧气顶吹转炉，亦称 LD 转炉。顶吹转炉问世后，其发展速度非常快，到 1968 年出现氧气底吹法 时，全世界顶吹法产钢能力已达 2.6 亿吨，占绝对垄断地位。1970 年后，由于发明了用碳氢化合物保护的双层套管式底吹氧枪而出现了底吹法，各 种类型的底吹法转炉（如 OBM，Q-BOP，LSW 等）在实际生产中显示出许多 优于顶吹转炉之处，使一直居于首位的顶吹法受到挑战和冲击。3 顶吹法的特点决定了它具有渣中含铁高，钢水含氧高，废气铁尘损失 大和冶炼超低碳钢 困难等缺点，而底吹法则在很大程度上能克服这些缺 点。但由于底吹法用碳氢化合物冷却喷嘴，钢水含氢量偏高，需在停吹后 喷吹惰性气体进行清洗。基于以上两种方法在冶金学上显现出的明显差别，故在 20 世纪 70 年代以后，国外许多国家着手研究结合两种方法优点的顶 底复吹冶炼法。继奥地利人 Dr.Eduard 等于 1973 年研究转炉顶底复吹炼钢 之后，世界各国普遍开展了转炉复吹的研究工作，出现了各种类型的复吹 转炉，到 20 世纪 80 年代初开始正式用于生产。由于它 比顶吹和底吹法都 更优越，加上转炉复吹现场改造 比较容易，使之几年时间就在全世界范围 得到普遍应用，有的国家（如日本）已基本上淘汰了单纯的顶吹转炉。传统的转炉炼钢过程是将高炉来的铁水经混铁炉混匀后兑入转炉，并 按一定 比例装入废钢，然后降下水冷氧枪以一定的供氧、枪位和造渣制度 吹氧冶炼。当达到吹炼终点时，提枪倒炉，测温和取样化验成分，如钢水 温度和成分达到 目标值范围就 出钢。否则，降下氧枪进行再吹。在出钢 过程中，向钢包中加入脱氧剂和铁合金进行脱氧、合金化。然后，钢水送 模铸场或连铸车间铸锭。
三、关键字
转炉炼钢
氧枪
造渣
装料
优化炼钢工艺
四、正文
（一）：转炉炼钢流程介绍。
（二）、转炉炼钢氧枪位控制.（三）.转炉冶炼工艺： 转炉冶炼五大制度： 装料制度、供氧制度、造渣制度、温度制度、终点 控制及合金化制度。
（四）我国转炉的发展概况.(五)世界转炉炼钢发展趋势.(六)优化转炉炼钢工艺
（一）、转炉炼钢流程介绍
转炉炼钢是把氧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。炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。归纳为： “四 脱”（碳、氧、磷和硫），“二去”（去气和去夹杂），“二调整”（成分和温 度）。采用的主要技术手段为：供氧，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作。本专题将详细介绍转炉炼钢生产的工艺流程。
1.1 转炉冶炼原理简介
转炉炼钢的原材料分为金属料、非金属料和气体。金属料包括铁水、废钢、铁合金，非金属料包括造渣料、熔剂、冷却剂，气体包括氧气、氮气、氩气、二氧化碳等。非金属料是在转炉炼钢过程 中为了去除磷、硫等杂质，控制好过程温度而加入的材料。主要有造渣料（石灰、白云石），熔剂（萤石、氧化铁皮），冷却剂（铁矿石、石灰石、废钢），增碳剂和燃料（焦炭、石墨籽、煤块、重油）
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 9 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 12 min 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。1.2、转炉炼钢主要工艺设备简介：
转炉炉体可转动，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。10 AOD 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。VOD 精炼炉 VOD 精炼炉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。LF 精炼炉 LF（ladle furnace)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。1.3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 4 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，把氧气喷枪从炉顶插入炉内，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，提升喷枪，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。1.4、转炉炉体工艺参数
转炉炉体
1.4.1 炉体总高（包括炉壳支撑板）：7050mm 1.4.2 炉壳高度：6820mm 1.4.3 炉壳外径：Φ4370mm 1.4.4 高宽比: H/D=1.56 1.4.5 炉壳内径：Φ4290mm 1.4.6 公称容量：50t 1.4.7 有效容积：39.5m 3 1.4.8 熔池直径: Φ3160mm 1.4.9 炉口内径：Φ1400mm 1.4.10 出钢口直径：140mm 1.4.11 出钢口倾角(与水平):20° 1.4.12 炉膛内径：Φ3160mm 1.4.13 炉容比:0.79m /t.s 1.4.14 熔池深度：1133mm 1.4.15 炉衬厚度：熔池：500mm 炉身：500mm 炉底：465mm 炉帽：550mm 1.4.16 炉壳总重：77.6t 3 11 1.4.17 炉衬重量：120t 1.4.18 炉口结构：水冷炉口 1.4.19 炉帽结构：水冷炉帽
1.4.20 挡渣板结构：双层钢板焊接式 1.4.21 托圈结构：箱式结构（水冷耳轴）
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/m5.1、前言
（二）、转炉炼钢氧枪位控制
2.1、前言
（1）.氧枪介绍
氧枪又称喷枪或吹氧管，是转炉吹氧设备中的关键部件，它由喷头（枪头）、枪身（枪体）和枪尾组成。转炉吹炼时，喷头必须保证氧气流股对熔池具有一定 的冲击力和冲击面，使熔池中的各种反应快速而顺利的进行。(2).枪位对炼钢的重要性
在转炉炼钢整个炉役中，随着炼钢炉次的增加，炉衬由于受到侵蚀不断变薄，炉容不断增大，因此，每隔一定炉次对熔钢液面进行测定，根据装入制度(定深 装入或定量装入)及测定结果确定氧枪高度，而在两次测定期间，氧枪高度保持 不变。同时，在具体每一个炉次中，按照吹炼的初期、中期和末期设定若干不同 高度〔1〕，而在每一时间段内，其高度是不变的。由于在转炉炼钢过程中要向 炉内分期分批加入造渣剂、助熔剂(初期)等造渣材料和冷却剂(末期)，使炉内状 况发生变化，相当于加入一个扰动，同时在不同阶段，渣的泡沫程度及粘度也不 同，而目前的固定氧枪高度吹炼不能及时适应这些情况，从而使炉内的反应及退 渣不能平稳地进行。造渣是转炉炼钢过程中的一项重要内容，渣的好坏直接关系 到炼钢过程能否顺利进行，有时甚至造成溢渣或喷溅，从而降低钢的收得率以及 粘枪，因此要尽量避免溢渣和喷溅。另一方面，固定枪位的吹炼模式也无法适应 铁水、废钢、造渣材料等化学成分变化引起反应状况的不同。针对转炉炼钢过程 12 中固定枪位所存在的问题，我们采用模糊控制的方法使氧枪枪位根据炉内的具体 情况进行连续调节，同时针对转炉炼钢是一炉一炉进行的，炉与炉之间既不完全 相同又有联系的特点，采用自学习技术确定每一炉次氧枪的枪位，使转炉炼钢过 程平稳进行，从而提高碳温命中率。in
2.2/枪位控制
目前，转炉炼钢氧枪枪位一般是根据吹炼状况分段设定的〔1〕。在每一段 中，枪位不再变化，如图 1 所示。在本文中，根据转炉炼钢的不同阶段采用不同 的控制策略。在吹炼初期和中期，由于分批加入造渣材料和助熔剂，且渣高与声 音具有明确的反比关系，因此采用模糊控制调节枪位。而在吹炼末期，则采用较 低的固定枪位进行吹炼，以利于石灰进一步渣化，使脱碳反应按扩散进行，渣钢 反应趋于平衡，炉内钢水成分和温度得以均匀。在初、中期的模糊控制中仍然采 用这种分段设定的枪位作为基本设定，而在每一段中，根据炉况采用模糊控制对 枪位进行自动调节，即 u=u0+Δu，其中 u 为要控制的氧枪枪位，u0 为每个阶段 设定的基本枪位，Δu 为对枪位的调整量。
（1).氧枪升降要求 为适应转炉吹炼工艺要求，在吹炼过程中，氧枪需要多次升降一调整枪位。转炉对氧枪升降机构提出了要求，应具有合适的升降速度并可以变速，并能保证 氧枪升降平稳、控制灵活、操作安全。氧枪漏水等出现故障时能快速更换氧枪、结构简单便于维护。
（5）、量化因子的选取及自调整 采用模糊控制的氧枪枪位控制系统如图 3 所示(见下页)。由于在转炉炼钢过 程中，每个阶段声音大小不同，基本枪位不同，因此声音的给定值 S 与一般恒值 控制系统不同，它随着冶炼进程而不断变化。在吹炼初期，声音的给定值比较大，随着冶炼的进行，给定值逐渐减小，到吹炼中期和后期，声音的给定值基本不变，维持在一个较小的数值。为了适应这一情况，使得在整个冶炼过程中误差及其变 化率都能比较均匀地归一化到〔－1，1〕的整个区间内，提高系统的控制精度，对量化因子进行调整。选误差 SE 的量化因子 K1＝1／Se，误差变化率 SC 的量化 因子 K2＝1／Sc，其中 Se 和 Sc 分别为误差及误差变化率的基本论域，比例因子 K3＝uh,uh 为控制量即氧枪移动范围。由于声音误差范围随着给定值的变小而变 小，因此在吹炼中后期为了提高控制能力，应加大误差的量化因子，否则就会使 量化后的误差很难进入到较大的模糊子集内，无法实现有效的控制。因为 S 随着 吹炼的进行逐渐减小，到一定阶段开始稳定，所以使 K1＝1／Se=1／S，从而实 现了对误差量化因子的自调整。由于给定的声音大小及基本枪位对声音误差变化 率影响不大，故在整个吹炼过程中不改变 K2 的大小。对于比例因子 K3，为了适 应 K1 变化对模糊控制输出的影响，使得在同样的声音误差情况下，不因 K1 的增 大而使氧枪移动过大，因此比例因子 K3 应随着 K1 的增大而减小，故使 K3＝uh ＝K0S，其中 K0 为系数，根据本炉次枪位设定值及给定的声音最大值确定。比例 因子及量化因子经过上述的臊调整，使得在吹炼中后期对声音误差的灵敏度增 加，提高了控制精度。2.3、枪位自学习
转炉炼钢是一炉一炉进行的，在每一炉的冶炼过程中，它是一个连续升温脱 碳过程，与连续工业过程有些类似，但冶炼时间比较短，被控量是不断变化的，炉与炉之间没有本质的必然联系，每炉的冶炼独立进行，因此从整体上看，与连 续工业过程又有着明显的区别。另一方面，它又具有某些断续工业的特点，每一 炉相当于一个加工工件，但它又绝不是断续工业。从上面的分析可以看出，转炉 炼钢既不同于连续工业和断续工业，与它们又有一定的联系，因此转炉炼钢是介 于连续工业过程和断续工业过程之间的一类复杂工业过程，这就使得其控制具有 一定的特殊性。基于转炉炼钢炉与炉之间的联系，利用自学习技术确定下一炉次 枪位模式，可以很好地反映炉衬变化及原材料化学成分波动给冶炼带来的影响，使冶炼过程更加平稳。枪位的学习采用迭代自学习〔3〕。设 yd(k,j)为一个炉役中第 k 炉第 j 段 时设定的基本枪位，y(k,j)为第 k 炉第 j 段时的实际枪位(指第 j 段的平均枪位)，其差值为Δy(k,j)=y(k,j)-yd(k,j)，说明枪位设定存在偏差，应修改下一炉的 枪位设定高度，进行枪位自学习。学习过程中，枪位的确定使用加权移动平均算 法〔4〕。这种方法的优点是需要数据量少，并且非常稳定，因而所需计算机内 存和计算量都比较小。取前边最近四炉的实际氧枪高度的加权平均值作为下一炉 氧枪高度设定值，即 yd(k+1,j)=a1y(k,j)+a2y(k-1,j)+a3y(k-2,j)+a4y(k-3,j)其中(7)a1、a2、a3、a4 为加权因子，且有 a1＋a2＋a3＋a4＝1。另外前边最近四炉指的是吹炼过程平稳、无较大或大喷、终点碳温同时命中且所 炼钢种相同的炉次，每炼一炉钢都要根据吹炼结果对所选炉次更新一次，以保证 总是使用最新四炉的数据，这样可以充分反映炉衬、铁水、废钢、造渣材料等的 最新变化，消除了各种异常情况等随机因素的影响，使氧枪设定更能适应生产实 际，提高炼钢过程的稳定性和终点命中率。2.4、仿真研究
对一座 15t 转炉进行仿真研究，仿真结果如图 4 所示。图中右侧纵坐标为声 音给定值(标幺值)，曲线 1 为声音给定，曲线 2 为基本枪位设定，曲线 3 为实际 氧枪高度。图 4(a)为没有造渣材料加入时氧枪高度变化情况，图 4(b)给出了在 第 2 分钟、第 4 分钟和第 7 分钟分 3 次加入造渣材料时氧枪高度变化情况。17 由上图可得出结论； 炼钢期间会发出很 强的声音，这种声音的大小与炉内状况存在着明确的对应关系，声音的强度与炉 渣高度成反比，尤其是在吹炼的初期和中期，这种关系更为准确。在转炉炼钢过程中，氧枪是必不可少的设备，氧枪的枪位直接关系到脱碳、升温及冶炼过程的平稳进行。采用模糊控制根据炉内状况对氧枪位进行连续调 节，克服了固定枪位不能及时适应炉况变化的缺点，同时利用转炉炼钢是一炉一 炉进行的，炉与炉之间存在着一定的联系的特点，使用迭代自学习技术修改枪位 的设定，适应了炉衬变薄及炼钢原料化学成分波动带来的不利影响。
（三）.转炉冶炼工艺： 转炉冶炼五大制度： 装料制度、供氧制度、造渣制度、温度制度、终点 控制及合金化制度。
3.1、装料制度
确定合理的装入量，需考虑的两个参数： 炉容比：(V/T,m3/t),0.8-1.05(30-300t 转炉)； 熔池深度：需大于氧气射流的冲击深度 800-2000mm(30-300t 转炉)装料制度：定量装入、定深装入；分阶段定量装入。分阶段定量装入：1－50 炉，51－200 炉，200 炉以上，枪位每天要校正。交接班看枪位。
（三）.转炉冶炼工艺： 转炉冶炼五大制度： 装料制度、供氧制度、造渣制度、温度制度、终点 控制及合金化制度。
3.2、供氧制度
基本操作参数 供氧强度 Nm3/t.min 氧气流量 Nm3/h 操作氧压 Mpa 氧枪枪位 m 供氧强度(Nm3/t.min)决定冶炼时间，但太大，喷溅可能性增大，一 般 3.0-4.0。氧气流量大小(Nm3/h)： 装入量，C、Mn、Si 的含量，由物料平衡计算得到，50-65Nm3/h。氧压(Mpa)喷头的喉口及马赫数一定，大，P 流量大,有一范围 0.8－1.2Mpa。氧枪枪位，由冲击深度决定，1/3-1/2 吨钢耗氧量计算： ％ C Si Mn P S 铁水成分 ４.３ 0 ０.８ ０ ０.２ ０ ０.１ ３ ０.０４ 成品成分 ０.２０ ０.２７ ０.５０ ０.０２ 转炉公称容量为 100 吨时，炉渣量为 ：100×10％＝10 吨 铁损耗氧量 10×15％×16/(16＋56)＝0.33 吨 〔C〕→[CO] 耗氧量 100×(4.30%-0.20%)×90%×16/12=4.92 吨 〔C〕→[CO2] 耗氧量 100×(4.30%-0.20%)×10%×32/12=1.09 吨 〔Si〕→[SiO2]耗氧量 100×0.8%×32/28=0.914 吨 〔Mn〕→[MnO]耗氧量 100×0.2%×16/55=0.058 吨 〔P〕→[P2O5] 耗氧量 100×0.13%×(16×5)/(31×2)=0.168 吨 [S] 1/3 被气化为 SO2, 2/3 与 CaO 反应生成 CaS 进入渣中, 则〔S〕不 耗氧。总 耗 氧 量 ＝ 0.33+4.92+1.09+0.914+0.058+0.168=7.48 吨 /1.429 ＝ 5236Nm3 实际耗氧量＝5236/0.9/99.5%=5847Nm3 实际吨钢耗氧量＝5847/100=58.37Nm3/t 两种操作方式： 软吹：低压、高枪位，吹入的氧在渣层中，渣中 FeO 升高、有利于脱磷； 硬吹：高压低枪位(与软吹相反)，脱 P 不好，但脱 C 好，穿透能力强，脱 C 反应激烈。氧枪操作方式 氧枪操作就是调节氧压和枪位。氧枪的操作方式： 衡枪变压 ：压力控制不稳定，阀门控制不好； 恒压变枪：压力不变，枪位变化，目前主要操作方式
3.3、造渣制度
炼钢就是炼渣。6 造渣的目的：通过造渣，脱 P、减少喷溅、保护炉衬。造渣制度：确定合适的造渣方式、渣料的加入数量和时间、成渣速度。渣的特点：一定碱度、良好的流动性、合适的 FeO 及 MgO、正常泡沫化 的熔渣 造渣方式： 单渣法：铁水 Si、P 低，或冶炼要求低。双渣法：铁水 Si、P 高，或冶炼要求高。留渣法：利用终渣的热及 FeO，为下炉准备。成渣速度 转炉冶炼时间短，快速成渣是非常重要的，石灰的溶解是决定冶炼速度的 重要因素。石灰的熔解： 开始吹氧时渣中主要是 SiO，MnO，FeO,是酸性渣，加石灰后，石灰溶 解速度，可用下式表 J＝K（CaO+1.35MgO-1.09SiO2+2.75FeO+1.9MnO-39.1）形成 2CaO*SiO2，难熔渣。FeO,MnO,MgO 可加速石灰熔化。因为可降低炉 渣粘度，破坏 2CaO*SiO2 的存在。采用软烧活性石灰、加矿石、萤石及吹氧加速成渣。成渣途径 钙质成渣 低枪位操作，渣中 FeO 含量下降很快，碳接近终点时，渣中铁才回升。适用于低磷铁水、对炉衬寿命有好处。铁质成渣过程 高枪位操作，渣中 FeO 含量保持较高水平，碳接近终点时，渣中铁 才下降。适用于高磷铁水、对炉衬侵蚀严重；FeO 高，炉渣泡沫化严重，易产 生喷溅。吹炼过程熔池渣的变化
3.4、温度制度
温度控制就是确定冷却剂加入的数量和时间 影响终点温度的因素： 铁水成分:[%Si]=0.1,升高炉温约 15 ℃ 铁水温度：铁水温度提高 10℃，钢水温度约提高 6 ℃（30t）铁水装入量： 每增加 1 吨铁水，终点钢水温度约提高 8 ℃（30t）废钢加入量： 每增加 1 吨废钢，终点钢水温度约下降 45 ℃（30t）7 此外，炉龄、终点碳、吹炼时间、喷溅等有影响 温度控制措施： 熔池升温： 降枪脱 C、氧化熔池金属铁。金属收到率降低； 熔池降温： 加冷却剂(矿石、球团矿、氧化铁皮、废钢)；废钢冶炼时一般不加。
3.5、终点控制及合金化制度：
终点控制指终点温度和成分的控制 终点标志： 钢中碳含量达到所炼钢种的控制范围 钢中 P 达到要求 出钢温度达到要求 终点控制方法： 终点碳控制的方法： 一次拉碳法、增碳法、高拉补吹法。一次拉碳法：按出钢要求的终点碳和温度进行吹炼，当达到要求时 提枪。操作要求较高。优点：终点渣 FeO 低，钢中有害气体少，不加增碳 剂，钢水洁净。氧耗较小，节约增碳剂。增碳法：所有钢种均将碳吹到 0.05%左右，按钢种加增碳剂。优点： 操作简单，生产率高，易实现自动控制，废钢比高。高拉补吹法：当冶炼中，高碳钢种时，终点按钢种规格略高一些进 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。终点温度确定： 所炼钢种熔点： T＝1538－∑△T×j △T: 钢中某元素含量增加 1％时使铁的熔点降低值，j 钢中某元素％含量。考虑到钢包运行、镇静吹氩、连铸等要求.减少喷溅的 发生，使氧枪枪位在整个炉役期间始终处于最优位置。
（四）我国转炉的发展概况：
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 年开始厂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 19 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炼钢车 间，并新建了 一批中、大型氧气顶吹转炉车 间。小型顶吹转炉有天津钢厂 20t 转炉、济 南钢厂 13t 转炉、邯郸钢厂 15t 转炉、太原钢铁公司引进 的 50t 转炉、包 头钢铁公司 50t 转炉、武钢 50t 转炉、马鞍山钢厂 50t 转炉等；中型的有 鞍钢 150t 和 180t 转炉、攀枝花钢铁公司 120t 转炉、本溪钢铁公司 120t 转炉等；20 世纪 80 年代宝钢从日本引进建成具 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 250 转炉，唐钢建成 150 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 座，200t 以上的转炉有 10 座，最大公称吨位为 300t。顶吹转炉钢占年总钢产量的 82.67%。世界转炉炼钢趋势
提高钢水洁净度，即大大降低吹炼终点时的各种夹杂物含量，要求S低于0.005%；P低于0.005%，N低于20ppm。提高化学成分及温度给定范围的命中精度，为此采用复合吹炼、对熔池进行高水平搅拌并采用现代检测手段及控制模型。减少补吹炉次比例，降低吨钢耐材消耗。
铁水预处理对改进转炉操作指标及提高钢的质量有着十分重要的作用。美国及西欧各国铁水预处理只限于脱硫，而日本铁水预处理则包括脱硫、脱硅及脱磷。例如1989年日本经预处理的铁水比例为：NKK公司京滨厂为55%，新日铁君津厂为74%，神户厂为85%，川崎千叶厂为90%。
日本所有转炉钢厂，美国、西欧各国的几十家钢厂以及其它国家的所有新建钢厂，在转炉上都装有检测用的副枪，在预定的吹炼时间结束前的几分钟内正确使用此枪可保证极高的含碳量及钢水温度命中率，使90%-95%的炉次都能在停吹后立即出钢，即无需再检验化学成分，当然也就无需补吹。此外，这也使产量提高，使补衬磨损大大减少。
复合吹炼能促进各项冶炼参数稳定，因而在许多国家得到推广。80年代初期诞生于卢森堡和法国的LBE炼钢法，除原型方案外，相继演化出一系列派生工艺，有20多种名称，例如：STB、LD—KC、BAP、TBM、LD—OTB、LD—CB、K—BOP、K—OBM、LET等。无论是LBE原型，还是各派生工艺，实践证明它们有其各自的优势。LBE、LD—KC、BAP、TBM这些方法实际无差别—都是炉顶吹氧及经炉底喷人氩气。还有一些方法是从炉底输入一氧化碳、二氧化碳、氧气。各种复合吹炼工艺可用以下数字（转炉座数）说明其推广情况。1983年63座，1988年140座，1990年228座。奥地利、澳大利亚、比利时、意大利、加拿大、卢森堡、葡萄牙、法国、瑞士、韩国等这些国家全部或几乎全部转炉都采用复合吹炼。
单纯底吹的氧气炼钢法（Q—BOP、OBM、LWS）未能推广。1983年运行的这类转炉有26座，而到1990年只剩下18座。
日本采用所谓的吹洗法，即在炉顶吹氧结束时，接着从炉底吹氩，使钢水中碳含量达到0.01%。这对汽车用钢、薄板用钢及电工用钢的冶炼尤为重要。
值得注意的是，日本正在开发复合吹炼条件下调控冶炼过程用的新方法及新设备。其中有利用炉顶氧枪里的光缆随吹炼进程连续监测钢中锰含量；利用装于炉底的光纤传感器以及利用所排气体信息连续监测钢水温度；并在进行喷溅预测及预防方面的研究。
神户制钢公司开发的喷溅预测是以顶吹氧枪悬吊系统的检测为基础。日本NKK公司京滨厂是通过对出钢口的监测来减轻喷溅。当熔渣猛烈上浮时，视频信号发出往炉内添煤或石灰石的指令。比较好用的材料（从平息熔池的时间来说）是煤。转炉炉衬寿命是极为重要的课题。日本、美国及西欧各国资料分析表明，影响炉衬磨损的各项冶炼参数，例如后期渣氧化度、碱度及吹炼终点时钢水温度，各国钢厂之间并无大的差别。只有通过用副枪检测方可将对炉衬最为有害的后吹时间从10-15min减少到1-3min及消除补吹。
（六）优化转炉炼钢工艺
转炉炼钢工艺各项指标取决于铁水的化学成分，而对铁水的主要要求是含硫量低（低于0.03%），相应要求较高含硅（0.7%-0.9%）及具有优化造渣所需的锰量（0.8%-1.0%）。
炼铁炼钢各阶段脱硫过程理化规律及动力特性分析表明，在动力方面，在铁水中比在钢水中更容易保证脱硫反应，因为在含碳量较高及氧化度较低条件下硫具有更高的活性。然而在高炉炼铁当中很难脱硫，因为在高炉一系列复杂的氧化—还原反应中，深脱硫的各种热动力条件的能量不可避免地会增高硅含量并因此导致石灰及焦炭消耗的增加及产量的下降。因此，生产低硫铁需周密策划工艺，采用含硫最少的炉料及制备高碱度混成渣 在转炉吹炼中脱硫也无效果，因为钢渣系中达不到平衡状态，渣与钢间的硫分配系数因熔池氧化度高及碳含量低，仅为2-7。如此低的硫分配系数使得难以在转炉冶炼中实现深脱硫，并导致炼钢生产在技术及经济上的巨大消耗。无论是在高炉炼铁，还是在转炉炼钢当中都保证不了金属有效脱硫所需的热动力条件，因此进行高炉炼铁及转炉炼钢过程中的深脱硫研究，在技术及经济上都是不可取的。而合理的作法是将脱硫过程从高炉及转炉中分离出来。这就可简化烧结—高炉—转炉生产流程降低生产成本。将脱硫从高炉及转炉中分离出来，使高炉炉外脱硫成为设计大型联合钢厂和重要工艺环节，在冶炼低硅铁的同时不必再为保证转炉中的精炼进行代价很高的高炉炉外脱硅。铁水原始硅含量低还可降低锰含量。在氧气转炉炼钢中锰的作用非常重要，它决定着及早造渣所需的条件并对出钢前终点钢水氧化度起调节作用，长期实践证明，需设法使铁水中锰保持0.8%-1.0%的水平，因而在烧结混合料中必需补充锰，而这就提高了成本。烧结—高炉—转炉各流程锰平衡分析表明，上述锰在高炉里还原、然后在转炉里氧化导致锰原料及锰本身不可弥补的巨大损失，而且还给各生产流程操作增加很多麻烦。在碳含量很低（0.05%-0.07%）条件下停止吹炼时，氧化度的影响如此之大，以致会把锰的最终含量定在极窄范围内，实际上已很少再与铁水原始锰含量相关。在这种条件下，尽管铁水原始锰含量达0.5%-1.2%，但钢的最终锰含量实际上都一样（0.07%-0.11%）。因此在当代转炉炼钢工艺条件下（各炉次都有过吹操作），没必要在烧结混合料中使用含锰原料来提高铁水原始锰含量，更合理的作法是冶炼低锰铁。同时为节约低锰铁在转炉炼钢中脱氧的用量，研究直接采用锰矿石的效果具有重要意义。对众多炉次进行工业平衡计算所得工艺指标的对比表明，冶炼铁水不添加锰矿石，而在转炉炼钢中添加锰矿石，与用含锰1.13%的铁水炼钢，这两种炼钢法相比，前者每吨生铁可节省锰矿石15.3kg.此外，还可减少锰铁1.3kg／t钢、石灰5kg／t，氧气2.17m3／t的耗量，并可大大缩短吹炼时间。
铁水中硅、锰含量低及无需脱硫，这些条件会改变造渣机理及动力特性，因为这时石灰消耗下降，渣量减少，渣碱度及氧化度增高。在这样的条件下，渣的精炼功能只限于铁水脱磷。这样就能在转炉冶炼本身中多次利用渣，使渣具有很高的精炼能力。
根据这一原则开发出转炉炼钢新工艺，即在转炉炼钢本身中多次（3-5次）利用后期渣（循环造渣）。采用这样的工艺可降低石灰消耗及渣中铁损。及早造就高碱度氧化渣，及使硅、锰含量低可提供钢水深脱磷所需的强劲动力
五、参考文献
（1）邓丽新； 提高转炉煤气回收量的探讨
中国钢铁年会论文集（上）[C];1997年
（2）付丹；合理利用转炉煤气的分析研究与实践 1997中国钢铁年会论文集（上）[C];1997年
（3）兆春民;李兴云;潘广宏;有效回收利用转炉煤气资源促进钢铁工业的发展
六、总结
随着溅渣护炉技术的日益完善,转炉炉龄不断提高,而第一次溅渣、补大面和喷补的炉龄延长,耐火材料的成本逐步降低,吨钢效益不断增加。随着炉龄的提高,炉役期内耐火材料的消耗量降低,生产成本或直接经济效益提高;而炉役期间钢产量大幅度增加。
第四篇：转炉炼钢车间
转炉炼钢车间
6-1 氧气转炉车间是怎样组成的？ 一般情况下，完整的氧气转炉车间应包括：
(1)主要跨间。主要跨间由转炉跨、浇铸跨、加料跨组成，又称为车间主厂房。在此要完成加料、吹炼、出钢、出渣、精炼、浇铸、烟气的净化与回收等任务，因此，是车间的主体和核心部分。(2)辅助跨间。辅助跨间包括原料的准备、浇铸前的准备、铸坯或钢锭的精整等跨间。(3)附属跨间。包括炼钢所需的石灰、白云石等原料的焙烧；机修、制氧、供水等系统，以及炉渣的处理、烟尘的处理等系统。
6-2 按生产规模炼钢车间的类型有那些？
按生产规模不同，车间可分为大型、中型、小型三类。
目前在国内，一般年产钢量在100万t以下的为小型转炉炼钢车间；年产钢量在100～200万t的为中型车间；年产钢量在200万t以上为大型车间。6-3 转炉跨中布置的主要设备有那些？
转炉跨布置的主要设备有：转炉及其倾动机构；氧枪和副枪的升降及更换系统；散状材料的储存、称量和加料设备；烟罩和除尘设备；铁合金的供应和烘烤；出钢和出渣及转炉内衬拆修等设备和设施。
6-4 加料跨的任务是什么？通常怎样布置？
加料跨的任务是保证及时的、快速的向转炉提供铁水和废钢，以及供应铁合金和补炉用的耐火材料。
在氧气转炉车间里，加料跨采用较多的是将混铁炉和废钢场分别布置在加料跨两端的布置形式。6-5 连铸机在主厂房内的平面布置形式有几种？有什么特点？
连铸机在主厂房内的布置有：横向布置、纵向布置及靠近轧钢车间布置等几种形式。（1）横向布置
横向布置是指连铸机的中心线与厂房纵向柱列线相垂直的布置形式。
横向布置方式的钢包运输距离短，物料流向合理，便于增建和扩大连铸机的生产能力。它把不同的作业分散在多个跨间内进行，各项操作的相互干扰少，适用于全连铸车间的布置和多台连铸机的成组布置。（2）纵向布置
纵向布置是指连铸机的中心线与厂房纵向柱列线相平行的布置形式。
纵向布置的连铸机，转炉跨与连铸坯跨之间用钢包运输线分开，钢水可分别用吊车供应各台连铸机，比较方便。但车间一般较长，再新建连铸机比较困难。（3）连铸机靠近轧钢车间布置
这种布置方式是将连铸机由炼钢车间主厂房移至靠近轧钢车间处，以保证得到高温铸坯，为实现铸坯的热送或直接轧制创造条件。
对于新建的车间，最好将炼钢、连铸、轧钢三道工序尽量靠近，以保证钢水和铸坯的高温运送。6-6 连铸机在主厂房内的立面布置的形式有那几种？有什么特点？ 连铸机在主厂房内的立面布置有高架式、地坑式和半地坑式。
（1）高架式
整台连铸机设备基本上置于车间地平面以上，可直接由地面出连铸坯。
这种形式操作空间大，设备检修和处理事故较方便；由于是地面出坯，就不需要专门的连铸坯出坑设备，连铸坯运输方便；同时通风良好，污水排出方便。但厂房高度稍高，投资费用较大。若钢水回炉或改为模铸时，需用时间较长。
（2）地坑式
连铸机设备有2/3以上置于车间地平面以下。这种布置形式的厂房高度可以降低，投资省，并可以布置在铸锭跨的任意位置，但地坑深，铸坯运出地面必须设专用设备，同时通风及排水设备也不方便，此外设备检修条件差。连铸机建设初期多为此种形式。
（3）半地坑式
整台连铸机设备大约有一半置于车间地平面以上，一半置于地坑中。这种形式尽管投资费用稍有减少，仍具有地坑式的特点，属于地坑式。
第五篇：氧气顶吹转炉炼钢
氧气顶吹转炉炼钢
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45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
0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1957年琼斯一拉弗林(Jones—Laughlin)公司阿里奎帕(Aliquippa)厂建成当时世界最大的(80t级)顶吹氧气转炉。美国人没有购买奥地利的专利，由此发生了关于氧气顶吹转炉炼钢专利权的纠纷，最终美国方面胜诉。BOF法(Basic oxygen Furnace的第一个字母构成)成为北美对氧气顶吹转炉炼钢的习惯称呼。但美国矿冶工程师协会(AIME)主持编写的权威著作《BOF Steelmaking》中明确承认丢勒尔(Durrer)在开发氧气转炉炼钢上的贡献。
日本对于发展氧气转炉炼钢非常关注，先经过多次考察，在1951年用5t钢包改造的试验装置进行试验(包括空气侧吹的试验)后，决心向沃埃施特和阿尔派(现已合并为奥钢联VAI)购买专利特许权，于1957年在八幡建设第一个LD车间，到1963年其LD钢产662量即超过平炉钢，1978年关闭所有的平炉，前后仅历20年。日本对顶吹转炉炼钢理论研究、扩大炼钢品种、改进炉衬耐火材料和提高炉龄、炉气回收技术、用副枪测取冶炼信息和计算机自动控制、分解炼钢操作功能使转炉冶炼更加简化、配合连铸机实现全连铸炼钢生产等方面，均进行了深入研究和技术创新。日本已成为氧气转炉炼钢技术最发达的国家。
20世纪50年代中期，中国有远见的科学家叶渚沛大力提倡发展氧气转炉炼钢，北京钢铁研究总院、中国科学院化工冶金研究所、北京钢铁学院(北京科技大学前身)等也进行了实验室规模的氧气转炉炼钢试验。然而对于中国发展氧气转炉炼钢的可行性，冶金界没有统一认识。当时以美国为首的西方国家对中国实行经济封锁，只有前苏联可以提供平炉炼钢成套设备；中国的制氧机制造工业还十分薄弱；由于这些客观情况，加上一些主观上的原因，中国氧气转炉炼钢发展比较缓慢。1964年中国的第一座30t氧气顶吹转炉车间才在石景山钢铁厂(首都钢铁公司前身)建成投产。到70年代一些地方钢铁厂相继建设了氧气顶吹转炉和把空气侧吹转炉改建为氧气顶吹转炉，在攀枝花、本溪钢铁公司建成120t级的氧气顶吹转炉车间。1979年全国氧气转炉钢产量超过了平炉钢，1978～1985年建设了宝山钢铁总厂300t氧气顶吹转炉，转炉炼钢技术方达到国际水平。1986年氧气转炉钢产量超过总产钢量的50％。中国在氧气转炉炼钢的基本操作制度、可压缩性氧气射流结构和多孔喷枪的设计、含钒生铁吹炼工艺、创造不烘炉炼钢操作、改进白云石炉衬质量和研究白云石造渣工艺以提高转炉炉龄等方面，也进行了许多研究和开发工作。然而有部分转炉还存在装备水平落后、炼出的钢质量差、产品深加工水平和专业化水平低等问题，影响着转炉炼钢生产的竞争力。
吹炼过程 前一炉钢出完钢后，倒净炉渣，如炉体正常，即堵出钢口，加废钢，兑入铁水，将炉体转到直立位置，边降枪边供氧；降到规定枪位后，按设定的供氧强度开始吹炼。在供氧开吹的同时，加入第1批渣料，一般相当于全炉渣料总量的2／3。在开吹后4～6min，第1批渣料熔化好，再加入第2批渣料，相当于全炉渣料总加入量的1／3。如炉内化渣良好，就不再加第3批渣料(萤石)；必要时可在开吹后的第10～12min加入炉内。吹炼过程氧压在0．8～1．2MPa，一般根据设计采取恒定氧压操作，而根据吹炼要求变化氧枪高度(喷嘴出口到熔池面距离)。开吹时氧枪高度约为1．5m，吹炼过程中约为1．2m，终点前1min枪位降到1m左右。也可以在吹炼过程中采用调节氧压操作。当吹炼达到所炼钢种要求的终点碳范围时，即停止吹氧，倒炉取样和测定钢水温度。吹炼低碳钢时，炼钢工可目测钢样含碳量是否合格。吹炼中、高碳钢时，则需送样快速分析[%C]或用凝固定碳法快速测定含碳量。当钢水成分和温度合乎要求时，即可倾动转炉出钢。当钢水流出总量的1／4时，向钢包加脱氧剂和合金，进行钢水脱氧和合金化，至此一炉钢冶炼完毕。(见彩图插页第12页)图1为装料、吹氧和出钢时转炉位置的变化和一炉钢吹炼过程的各期时间的概况。图2为吹炼过程中钢中各元素的变化情况。可以看出，在吹炼初期硅、锰迅速氧化，然后碳激烈氧化。磷的去除和脱碳反应同步进行。吹炼后期温度升高时，有锰还原的现象，有时磷也可能被还原而重新回到钢中。
热源及温度控制 铁水中的硅、锰、碳、铁等元素被吹入的氧所氧化时，能释放出大量的热。由于反应速率快以及转炉比较封闭，热损失少，所以转炉炼钢不需增加外来的热源，炼钢的热源是铁水的物理热和化学热。根据热平衡计算，氧化反映所放出的热除了保证铁水温度(约1300℃)升高到钢水所要求的温度(约1600℃)外，还有一定的富余量，因此可以熔化一些废钢，这些废钢可以看作是冷却剂。除废钢外，加入的铁矿石、石灰、石灰石也有冷却效果，因为铁矿石或石灰石吸热分解作用，它们的冷却效果大约为废钢或石灰的3倍。各元素的氧化发热能力也有所不同。表1为不同温度下每氧化1kg元素时给予熔池的热量和氧化1％元素使熔池升高温度(℃)的比较。这是根据各个化学反应的热效应和1mol元素的质量计算出来的。可以看出，硅和磷的发热量均很大；碳随其氧化程度不同，发热量有所不同，完全燃烧(生成CO2)的碳发热量比硅、磷还大，但不完全燃烧的碳(生成CO)发热量则小得多。在转炉炼钢时，只有10％～15％的碳能完全燃烧。然而炼钢过程中碳被氧化的数量大(约4％)，所以主要的化学热热源仍然是碳。铁水硅的含量和高炉炼铁操作因素有关，每增加(或减少)O．1％si可使钢水温度增加(或减少)约15℃，为了保持转炉炼钢的稳定，必须要求铁水含Si量保持稳定。
在实际炼钢操作中，要根据炼钢过程热平衡计算和测定的结果，计算在本厂条件下每氧化0．1％的元素引起温度升高数，和各种冷却剂的降温数，以及一些操作因素(如金属装入量的增减，空炉等待时间的长短)对熔池温度升降的影响值，求得足够准确的结果。应用这些数据控制炼钢温度，并定期修正这些数据。日常生产要尽量保持原材料条件和操作条件稳定，以有利于炼钢温度控制的稳定。而炼钢温度又和炉渣的形成及冶金反应的进行方向有密切关系，所以准确而稳定的温度控制，是转炉炼钢操作正常进行的前提。金属装入量 在吹炼开始前装入转炉的铁水和废钢的总量。由所设计的炉子容量所决定。在装入前必须分别对铁水和废钢进行称量，才能保证装入量准确。称量废钢比较容易，而铁水是高温液体，称量起来较困难，现在多在吊车上安装电子秤，一边吊运一边称量出铁水的重量。准确称量金属料装入量对转炉操作非常重要，一方面因为配加的各种造渣剂、冷却剂、合金料的重量都是根据金属料的重量计算的；另一方面因为装入量不同，形成的熔池深度也不同，而熔池深度和吹氧操作有密切关系。原则上说，在一个炉龄周期内保持熔池深度恒定最为理想，这就是定深装入的原则。而实际上由于炉衬在冶炼过程中不断被侵蚀，旧炉膛内径比新炉大，当装入同样多的金属料时，新炉的熔池深度要深一些。实际的装入制度有两种：(1)定量装入，即在一个炉龄周期内所有炉次的装入量均相同。这只适用于大型转炉，因为炉子大，熔池深度的改变幅度相对说要小些。而定量装入可以使车间内各种起重运输设备都根据恒定的装入量来选配，经济合理。(2)阶段定量装入。小型转炉新旧炉衬内径差别大，熔池深度的改变也就相对较大，用恒定的装入量不能保证正常操作。故将炉龄期分成几个阶段，每一阶段定量装入，后一阶段比前一阶段的装入量有所增多。这样虽不保持熔池深度恒定，但变化幅度较小。起重运输设备要依据最大的装入量来选配，对于新炉有较大的富余。
不论采用哪种装入制度，为了正确了解熔池深度的实际状况，经常测量熔池液面位置是非常必要的。装备有副枪的转炉可以利用副枪测量液面位置。而没有装备副枪的转炉，炼钢工在每次接班后，在氧枪端部临时装上一个探尺，测定液面位置一次，有利于合理掌握吹炼操作，避免盲目性。
氧气射流与熔池的相互作用 高压氧气经过氧枪喷头的拉瓦尔喷嘴，成为超音速(450～500m／s)的氧流喷入转炉炉膛。氧流首先和炉气以及烟尘等相互作用，吸入氧流周围的气体，使流量不断加大而流速逐渐降低(衰减)，也就是说形成一个“射流”(也称流股)。图3为一个超音速射流的示意图。超音速射流属于湍流流动，为了方便实用，常用时均流速来表示其速度大小。超音速射流的前一段称为超音速段，其中最接近喷嘴出口的部分射流速度和出口速度相等，称为势流核心区，它的长度很短；超音速段其余部分的最大流速低于出口速度ue，但仍大于音速。流速小于音速的部分称为亚音速段。射流的超音速段不能和熔池直接接触，对其长度Ls应有定量估计。中国学者蔡志鹏对超音速射流作过认真的研究，他测定的超音速段长度关系式：
式中de为喷嘴出口直径；M为喷嘴出口氧流马赫数。氧气射流内流速u的分布特征为，沿射流轴线方向速度逐渐衰减；在同一横截面上，轴线速度um最大，沿径向方向逐渐衰减。速度分布可用下列2式表示： 射流轴线上：
射流横截面上
式中z是距喷嘴出口的距离；Kj称为动量传递系数，超音速射流Kj=8．8～8．9；λj是射流截面速度分布系数，λj≤2Kj，等号适用于不可压缩流，小于号适用于可压缩流。
上述原理虽然正确描述了单一超音速射流的流速分布特征，但转炉内的氧气射流还应考虑以下特殊问题：(1)炉内气体是高温的CO气，可以减轻射流的动量损失使衰减变慢；(2)炉膛内压力不等于一个大气压；(3)大多数转炉使用多孔喷枪，各个喷嘴喷出的射流之间相互吸引，轴线逐渐向内弯曲而非直线。对于多孔喷枪的射流特征需要实验测定。图4为三孔喷枪某个截面处的流速分布测定结果。这种测定工作对于掌握转炉操作非常重要。
氧气射流到达熔池面时，仍然具有相当可观的动能，能够把熔池中心冲成一个旋转抛物面形的凹坑，凹坑中心处的最大深度称为冲击深度，凹坑顶部水平面的面积称为冲击面积。冲击面积较小而冲击深度较大图4普通3孔喷枪某截面处的流速分布测定结果的吹炼方式称为硬吹；反之，冲击面积较大而冲击深度较浅的则称为软吹。硬吹或软吹对转炉冶炼过程有重要影响。硬吹时，氧流和铁作用生成的氧化铁被深深卷入金属液内部，并与碳、硅等结合成稳定的氧化物而排出．所以硬吹是加强脱碳的措施。软吹时，生成的氧化铁大多聚集在熔池顶部或表面，增大了溶解石灰的能力，所以软吹化渣快，有利于脱磷。有不少人应用动能平衡或动量平衡的原理从理论上计算冲击深度，也有人用模型实验测定冲击深度，都求得一些计算公式。但由于炼钢熔池是高温的，在冲击的同时产生激烈化学反应，而且大的熔池面上有振动和波浪等不易模拟和计算，所以各种计算公式都没有普遍应用。但从理论
2和经验可知，增大氧压或降低枪位，能增加射流和熔池作用时的动能，有利于形成硬吹。
在氧流和金属液的界面上，由于摩擦作用，射流的动量传递给金属液而造成金属液的循环流动，如图5所示。而造渣材料则被推向熔池四周的炉衬附近。推动金属液运动的能力是射流的搅拌功率，计算顶吹射流的搅拌功率(w／t)的公式如下：
式中θ为喷嘴张角，()；M为氧摩尔质量，kg／kmol；n为喷孔数；h为枪高，m；d为喷孔直径，m。这个公式比冲击深度计算公式应用广泛。它只考虑气流本身
。带入的动能，而不涉及冲击的效果。射流不仅能搅拌熔池，而且能破碎表面处的金属，使之成为许多液滴向四周飞溅。当熔渣形成后，液滴和炉渣以及气泡等形成高度弥散的乳化系统，称为泡沫渣。(如图6所示)转炉中几乎全部为泡沫渣所充满，在氧枪周围是一个释放CO气体的通道，在氧射流下方由于激烈的反应，温度高达约2500℃，称为火点。在这样高的温度下，一些铁原子挥发成气体后被氧化成极细小的烟尘。由气泡、液滴和炉渣形成的乳化相，有非常大的反应界面面积，这就是转炉炼钢反应速率极高的原因。
吹炼时氧的传递过程氧 气射流和金属液接触后，金属液表面上的元素，依据它们和氧的亲和力的大小，先是硅、锰原子被氧化，继之碳原子被氧化。假如金属内部的硅、锰、碳原子能迅速运动到表面，那么它们将继续被氧化。但在炼钢温度下，物质传递的速率比化学反应速率慢，金属液内部的上述原子不能及时到达表面，于是大量的铁原子也被迅速氧化生成氧化铁。根据氧的平衡分配原理，和氧化铁接触的金属表面附近也就溶解了相当多的氧。溶解氧向金属内传递，在另外的界面(气泡、渣滴及炉衬)与金属中的元素化合成氧化物而排出。由于氧气射流的冲击和撕裂作用，在冲击坑边缘产生很多氧化铁滴和含氧金属液滴，这些液滴是氧的携带者．落回熔池后提高了熔渣层和金属液的氧。当泡沫渣形成后，金属液滴穿行于泡沫渣内，虽然在渣内停留时间不长，但因其体积小，比表面积大，液滴内的杂质元素被迅速氧化去除。表2为液滴成分和金属熔池成分的对比。观察凝固后的液滴形态，有不少是空心的(图7)，也说明其中有强烈的脱碳反应。在液滴上进行的氧化反应，是转炉吹炼反应的主要部位，也是转炉生产率高的根本原因。
法国学者柯扎凯维奇(P．Kozakevitch)于1963年首先发表了金属液滴和泡沫渣在转炉吹炼中的意义的研究报告。此后十多年间有十余位学者对金属液滴的尺寸分布作了分析测定，德国学者朗格(K．W．Lange)对这些数据作了总结，发现不同方法所取得的这些数据和自己精心设计实验所收集的全部液滴都服从同一个尺寸分布曲线，称为RRS分布：
式中R为尺寸小于d的液滴的累计质量百分数，d`为累计为36．8％的液滴尺寸，代表破碎程度。n表示破碎难易的程度，上述十多次测定的平均值磊n=1．26。有趣的是，该颗粒尺寸分布与磨矿时矿粉尺寸的分布规律相同，也即可以把氧气射流看作一种特殊的磨碎机。
转炉吹炼反应 在转炉中，无论杂质的氧化在什么部位进行，硅、锰、磷、碳的氧化顺序和进展程度在宏观上受热力学规律所制约。根据元素的选择性氧化原理，吉布斯能最小的反应最先进行。硅、锰、碳、磷氧化反应的标准吉布斯能(J／mol)为
由以上数据可知，硅、锰、磷3个元素的氧化，随着温度升高，其吉布斯能增高，在低温下有利于它们的氧化；碳氧化反应的吉布斯能则随温度的升高而下降，所以高温有利于脱碳的进行。计算和经验证明，在约1480℃以下，硅、锰氧化反应的吉布斯能较低，而约1480℃以上脱碳反应的吉布斯能低。所以吹炼初期，铁水中的硅和锰首先氧化，放出热量使温度上升，然后碳激烈氧化，进入脱碳期。在低温下磷虽然也能氧化，但P2O5不是稳定化合物，只有石灰溶解成碱性氧化渣，使P2O5。结合于渣中，也就是大大降低P2O5的活度，才能脱磷。锰的氧化物MnO是碱性的，在吹炼后期温度升高，而且炉渣碱度又很大，(MnO)呈游离态，部分发生分解，所以钢中锰有所回升。吹炼终点的含锰量称为残余锰，残锰的高低和冶炼温度、炉渣碱度和氧化性有关。终点温度高、渣碱度高，则残锰偏高。
碳激烈氧化产生大量CO气泡，使渣被乳化成为高度弥散系统，吹炼反应达到非常迅猛的程度。由于碳含量还相当高，只要能增大供氧强度，脱碳速率就能加大。图8为炼钢脱碳速率随含碳量的变化。当吹炼初期碳接近饱和浓度(约4％)时，由于硅锰氧化消耗了氧，脱碳速率低；随着硅锰氧化的进行和温度的上升，脱碳速率逐渐加大，在脱碳期，脱碳速率达到最高且不随时间变化，这时供氧是脱碳的控制环节，只要增大供氧强度，脱碳就可以加速。图中LD炉供氧强度最大为2．2m／(t•min)，现在常用供氧强度为3～3．5m／(t•min)，脱碳速率应更高。图中也给出了平炉用氧的脱碳速率，由于平炉构造上的原因，供氧强度小得多，脱碳速率也小得多。当脱碳进行到临界碳含量以下时，反应速率的控制环节转化为碳的传递，所以脱碳变慢，产生CO气泡的速率也减小，使熔池的流动减弱，更减慢了碳的传递。所
33以在临界碳含量以下，脱碳速率急剐下降。
脱碳反应是产生大量气体的冶金反应，在炼钢时进行脱碳不仅为了减少碳含量，而且要借助CO气泡的沸腾使熔池搅拌。在顶吹转炉中，氧气射流对熔池的搅拌比不上CO气泡的搅拌。CO气泡搅拌不仅有利于熔池成分和温度的均匀化，而且能去除钢中气体和非金属夹杂物，提高钢的质量。表3为转炉内氧气射流搅拌和c0气泡搅拌功率的比较。由表3数据可知，除了极小的转炉之外，c0气泡在搅拌熔池中所起的作用是主要的。当吹炼末期脱碳速率下降后，熔池的流动也显著减弱。随着碳的脱除，钢中氧含量不断增加。在脱碳进行时，钢中实际含氧量高于C～O平衡时的含氧量。因为转炉脱碳速率大，吹炼末期脱碳反应接近平衡，故氧含量决定于碳含量。根据终点碳的不同，氧含量在0．06％～0．1％范围。因此在吹炼结束后要进行脱氧操作，脱氧剂为硅铁、锰铁和铝等。脱氧剂可以加入炉内，也可在出钢时加入钢包内。加入炉内时脱氧剂的氧化损失大，收得率低，因此在钢包内加脱氧剂者居多。
造渣和脱磷脱硫 炉渣是炼钢过程的必然产物。形成炉渣的物质有各种杂质元素的氧化物、侵蚀的炉衬以及加入炉内的造渣材料。炉渣并不是炼钢时的废弃品．而是控制某些冶金反应所必须的。在转炉中磷和硫靠碱性炉渣来去除。造碱性渣的基本材料是石灰。石灰加入量(kg)是根据铁水中硅、磷含量和要求的炉渣碱度而确定的，一般可按下式计算：
式中[％Si]为铁水含硅量；R为炉渣碱度，R=％(CaO)／(％SiO2)；2．14=60／28，为SiO2和Si的分子量之比，亦即1kgSi生成的SiO2的公斤数。(％CaO)有效为石灰中有效CaO含量： 可见，铁水含硅愈多，石灰中杂质愈多，需要加入的石灰量愈多。炉渣碱度根据铁水的磷、硫含量而定，一般选用R=3。石灰的主成分CaO的熔点为2572℃，纯CaO在炼钢温度不可能熔化。由CaO一FeO一SiO2三元相图(图9)可知，炼钢温度下区域Ⅱ为液态，亦即高FeO而CaO／SiO2)。比例适当的渣可以熔化；当渣中除以上3种氧化物之外还有其他氧化物时，液相区Ⅱ还能扩大；CaO和SiO2生成的化合物2CaO•SiO2的熔点约2130℃，3CaO•SiO2在1900℃分解，在炼钢温度它们也是固态；区域Ⅲ是2CaO•SiO2和液相共存区，区域V是3CaO•SiO2和液相共存区。图9中的之字形曲线(粗实线)表示转炉炼钢过程中炉渣成分的走向：吹炼开始阶段产生较多的氧化硅、氧化锰及氧化铁，形成碱度低的液渣，随着吹炼进行，渣中氧化铁和碱度渐渐升高；脱碳激烈进行时，消耗了氧化铁，渣中氧化铁转为下降，这就是曲线的第2段；当曲线进入两相区Ⅲ，有固体物开始析出，进入得越深析出的固体2CaO•SiO2越多，这称为炉渣的“返干”现象。“返干”不利于炼钢操作，应提高枪位或加入适量萤石使干渣熔化；脱碳速率降低后，渣中氧化铁又升高，最终进入图9中缸线附近的区域，即在较低Fe0含量下而得到碱度高的液渣成分区。高碱度渣的形成有利于脱磷反应的进行。脱磷反应可写作
在高碱度渣中，P2O5被CaO所结合，所以(P2O5)的活度大大降低，因此使脱磷有可能和脱碳同时进行。只要做到吹炼过程中不发生严重的“返干”，脱磷可以正常
进行。在炉渣走向曲线的最终区时，炉渣有很强的脱磷能力。图10为在复杂的碱性氧化渣系中，磷分配比(P)／[P]等值线的研究结果。可见在该区域(P)／[P]可达500，即脱磷能力很强。脱硫适于在还原条件下进行，在转炉中脱硫能力有限。图11为在钢铁生产流程中硫的变化，炼钢炉渣下的硫分配比很小，比铁水预处理和炉外精炼时的脱硫能力差得多。理想的脱硫环节是铁水预处理，转炉中应该要求不再增硫，而这也需要造成高碱度渣。
转炉炼钢速率很快，因此造渣速率也须很快，才能协调进行。石灰在高氧化铁渣中熔化很快，但石灰与SiO2生成硅酸二钙(2CaO•SiO2)外壳包围在石灰颗粒表面后，就限制了石灰的熔化。氧化铁、萤石、氧化锰等有利于破坏硅酸二钙壳，使石灰熔化加快。为了使石灰快速熔化，改善石灰本身的质量是很重要的。活性石灰中有大量气孔，密度小而比表面积大，在渣中熔化速率快，转炉造渣应使用活性石灰。转炉造渣还可以加入适量的白云石，以提高渣中MgO含量，减少渣对炉衬的侵蚀。图12为CaO`-FeO`-SiO2系中MgO溶解度等值线。图中也画出了转炉炉渣在冶炼过程的走向(粗实线曲线)。在吹炼前期，渣子偏酸，MgO溶解度高，加入白云石可以中和渣子的酸性，减轻对炉衬的侵蚀。同时MgO也有利于石灰的熔化。吹炼末期，MgO溶解度降到约3％，前期溶入炉渣的MgO部分析出成为固体，使渣变黏，在出钢时这种黏渣还可粘附在炉衬上，成为保护层。所以转炉造渣加入适量的白云石，是保护炉衬的重要措施。
钢的品种和质量 钢中气体和夹杂物是评价钢的冶金质量的主要指标。氧气顶吹转炉炼钢反应速率快，沸腾激烈，所以钢中H、N、O含量较低，[H]为(3～5)×10-4％，[N]为(2～4)×10-3％，低碳钢[O]为0．06％～0．10％。夹杂物和脱氧及凝固操作有关。影响顶吹转炉钢含氮量的重要因素是氧气纯度，由表4数据可以看出。所以用于转炉炼钢的氧气应该是99％以上的纯氧。
低碳钢是转炉炼钢的主要产品。由于转炉脱碳快，钢中气体含量低，所以钢的塑性和低温塑性好，有良好的深冲性和焊接性能。用转炉钢制造热轧薄板、冷轧薄板、镀锌板、汽车板、冷弯型钢、低碳软钢丝等，都具有良好的性能。
转炉冶炼中、高碳钢虽然有一些困难，但也能保证钢的质量。转炉钢制造的各种结构钢、轴承钢、硬钢丝等都已广泛使用。冶炼高碳钢的困难是拉碳和脱磷。在C>O．2％时靠经验拉碳很难控制准确，如果有副枪可借副枪控制，没有副枪时需要炉前快速分析，这就耽误了时间。高碳钢终点(FeO)低，脱磷时间短，因此需要采用双渣操作，即在脱碳期开始时放掉初期渣，把前期进入渣中的磷放走，然而双渣操作损失大量热量和渣中的铁，没有特殊必要不宜采用。增碳法是冶炼中、高碳钢的另一种操作法，这时吹炼操作和低碳钢一样，只是在钢包内用增碳剂增碳，使含碳量达到丘冈绅的要求。增碳剂为焦炭，石油焦等。中碳钢的增碳量小，容易完成。高碳钢增碳要很好控制，但轨钢、硬线等用增碳法冶炼可以保证质量合乎要求。
转炉冶炼低合金钢没有特殊困难。冶炼合金钢时，因为合金化需要加入钢包的铁合金数量大。会降低钢水温度，而过分提高出钢温度又使脱磷不利。所以冶炼合金钢应与炉外精炼相结合．用钢包炉完成合金化。另外，随着对钢的成分的控制要求不断严格，为减少钢性能的波动，要求成分范围越窄越好。这也需要在钢包精炼时进行合金成分微调的操作。
顶吹转炉冶炼超低碳钢(
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