冶金概論3-轉爐煉鋼課件

第三章煉鋼（steelmaking）第三章煉鋼（steelmaking）主要內容3.1煉鋼的基本任務3.2煉鋼爐渣(slag)3.3煉鋼過程的基本原理3.4煉鋼用原材料(rawmaterials)3.5鐵水預處理工藝(hotmetalpretreatmentprocess)3.6轉爐煉鋼2006.10.13/13:46:222主要內容3.1煉鋼的基本任務2006.10.13/01:13.1煉鋼的基本任務四脫：C、S、P、O；二去：氣體、夾雜；二調整：溫度、成分。澆注。2006.10.13/13:46:2233.1煉鋼的基本任務四脫：C、S、P、O；2006.103.2煉鋼爐渣3.2.1煉鋼爐渣的作用3.2.2煉鋼爐渣的來源及其組成3.2.3煉鋼爐渣的主要性質2006.10.13/13:46:2243.2煉鋼爐渣3.2.1煉鋼爐渣的作用2006.10.13.2.1煉鋼爐渣的作用作用：通過對爐渣成分、性能及數(shù)量的調整，可以控制金屬中各元素的氧化和還原過程；向鋼中輸送氧以氧化各種雜質；吸收鋼液中的非金屬夾雜物，并防止鋼液吸氣（H、N）。其它作用。如：穩(wěn)定電弧，保護渣。副作用：侵蝕爐襯；降低金屬收得率。2006.10.13/13:46:2253.2.1煉鋼爐渣的作用作用：2006.10.13/01:3.2.2煉鋼爐渣的來源及其組成煉鋼爐渣的來源：加入的各種造渣材料及被侵蝕爐襯；煉鋼中化學反應的產物：氧化物和硫化物；廢鋼帶入得泥沙和鐵銹；氧化物或冷卻劑帶入的脈石。爐渣的組成以各種金屬氧化物為主，并含有少量硫化物和氟化物。煉鋼爐渣的基本體系是CaO-SiO2-FeO。2006.10.13/13:46:2263.2.2煉鋼爐渣的來源及其組成煉鋼爐渣的來源：2006.3.2.3煉鋼爐渣的主要性質堿度(basicity)：R＝1.3～1.5，低堿度渣；R＝1.8～2.0，中堿度渣；R≥2.5，高堿度渣；氧化性——爐渣向金屬熔池傳氧的能力，一般以渣中氧化鐵（％∑FeO）含量來表示。把Fe2O3折合成FeO有兩種計算方法：全氧法和全鐵法。全鐵法較合理。爐渣的氧化能力是個綜合的概念，其傳氧能力還受爐渣粘度、熔池攪拌強度、供氧速度等因素的影響。2006.10.13/13:46:2273.2.3煉鋼爐渣的主要性質堿度(basicity)：203.3煉鋼過程的基本原理3.3.1煉鋼熔池中氧的來源及鐵液中元素的氧化方式3.3.2煉鋼熔池中元素的氧化次序3.3.3脫碳反應(decabonization)3.3.4硅的氧化3.3.5錳的氧化與還原3.3.6脫磷反應(dephosphorization)3.3.7脫硫反應(desulphurization)3.3.8鋼的脫氧(de-oxidation)3.3.9脫氣(degassing)3.3.10去除鋼中夾雜物2006.10.13/13:46:2283.3煉鋼過程的基本原理3.3.1煉鋼熔池中氧的來源及鐵3.3.1煉鋼熔池中氧的來源及鐵液中元素的氧化方式氧的來源：直接向熔池中吹入工業(yè)純氧（>98％）；向熔池中加入富鐵礦；爐氣中的氧傳入熔池。鐵液中元素的氧化方式有兩種：直接氧化(directoxidation)和間接氧化(indirectoxidation)。2006.10.13/13:46:2293.3.1煉鋼熔池中氧的來源及鐵液中元素的氧化方式氧的來源直接氧化方式直接氧化是指氧氣直接與鐵液中的元素產生氧化反應。當向鐵液中吹入氧氣時，如果在鐵液與氣相界面有被溶解的元素如[Si]﹑[Mn]﹑[C],雖有大量的鐵原子存在，但根據(jù)元素的氧化次序[Si]﹑[Mn]﹑[C]將優(yōu)先于鐵而被氧化。反應可寫為：[C]+1／2｛O｝=｛CO｝

[Si]+｛O2}=（SiO2）[Mn]+1／2｛O2｝＝（MnO）在氧氣轉爐煉鋼時氧氣流股沖擊鐵液形成一個沖擊坑，氧氣與鐵液直接接觸，易產生元素的直接氧化。2006.10.13/13:46:2210直接氧化方式直接氧化是指氧氣直接與鐵液中的元素產生氧化反應。吹入的氧氣由于動力學的原因首先與鐵液中的Fe原子反應形成FeO進入爐渣同時使鐵液中溶解氧[O]。爐渣中的（FeO）和溶解在鐵液中的[O]再與元素發(fā)生間接氧化。其反應為：｛O2｝+Fe=(FeO)(FeO)=Fe+［O］如：2［O］+[Si]=(SiO2)

或2(FeO)+［Si］=2Fe+(SiO2)在渣-金界面上往往產生元素的間接氧化反應。間接氧化方式2006.10.13/13:46:2211吹入的氧氣由于動力學的原因首先與鐵液中的Fe原子反應形成Fe3.3.2煉鋼熔池中元素的氧化次序溶解在鐵液中的元素的氧化次序可以通過與1molO2的氧化反應的標準吉布斯自由能變化來判斷。在標準狀態(tài)下，反應的ΔGo負值越多，該元素被氧化的趨勢就越大，則該元素就優(yōu)先被大量氧化。鐵液中常規(guī)元素與氧反應的標準吉布斯自由能變化與溫度的關系繪制成圖。2006.10.13/13:46:22123.3.2煉鋼熔池中元素的氧化次序溶解在鐵液中的元素的氧化

1.Cu﹑Ni﹑Mo﹑W等元素氧化的ΔGo線都在Fe氧化ΔGo線之上。從熱力學角度來說，在煉鋼吹氧過程中這些元素將受到Fe的保護而不氧化。

2.Cr﹑Mn﹑V﹑Nb等元素的氧化程度隨冶煉溫度而定。

3.Al﹑Ti﹑Si﹑B等元素氧化的ΔGo線在圖中位于較低的位置，它們最易氧化。在實際生產中，這些元素作為強脫氧劑使用。

注意：雖然在煉鋼溫度下，F(xiàn)e氧化的ΔGo線高于其它元素氧化的ΔGo線，但由于鐵液中大多數(shù)為Fe原子，氧與Fe原子接觸機會多，故在實際上Fe還是會氧化。2006.10.13/13:46:2213

1.Cu﹑Ni﹑Mo﹑W等元素氧化的ΔGo線都在F3.3.3脫碳反應煉鋼的一個重要任務是利用氧化方法將鐵液中過多的碳去除，稱為脫碳。脫碳反應是貫穿于冶煉過程。在高溫下[C]主要氧化成為CO。[C]與氧的反應有：在渣-金界面上：［C］+（FeO）=｛CO｝+Fe［C］+［O］=｛CO｝在氣-金界面上：［C］+1／2｛O2｝=｛CO｝2006.10.13/13:46:22143.3.3脫碳反應煉鋼的一個重要任務是利用氧化方法將鐵液中脫碳反應的作用脫碳反應除了調整鋼液碳含量的作用外，其反應產物CO氣體的上浮排除使得脫碳反應給煉鋼帶來獨特的作用。促進熔池成分﹑溫度均勻；

提高化學反應速度；降低鋼液中的氣體含量和夾雜物數(shù)量：造成噴濺和溢出：2006.10.13/13:46:2215脫碳反應的作用脫碳反應除了調整鋼液碳含量的作用外，其反應產物3.3.4硅的氧化硅的直接氧化和間接氧化反應式在氣-金界面上

［Si］+O2=（SiO2）在渣-金界面上

［Si］+2［O］=（SiO2）

［Si］+2（FeO）=（SiO2）+2Fe

2006.10.13/13:46:22163.3.4硅的氧化硅的直接氧化和間接氧化反應式2006.13.3.5錳的氧化與還原鐵液中的錳反應,形成在高溫下是穩(wěn)定的MnO。[Mn]的氧化反應式為：

在氣-金界面上

［Mn］+1/2O2=（MnO）

在渣-金界面上

［Mn］+［O］=（MnO）

［Mn］+（FeO）=（MnO）+Fe2006.10.13/13:46:22173.3.5錳的氧化與還原鐵液中的錳反應,形成在高溫下是穩(wěn)定3.3.6脫磷反應氧化脫磷：在煉鋼溫度下，氣化脫磷反應是不能進行的。由于Fe優(yōu)先于[P]氧化，通過直接氧化反應的氣化脫磷也是難以進行的。通過加入石灰造堿性渣可以將鐵液中的磷脫出到爐渣中。這是由于P2O5時是酸性氧化物，遇到堿性氧化物如CaO能生成穩(wěn)定的化合物而進入爐渣。2006.10.13/13:46:22183.3.6脫磷反應氧化脫磷：2006.10.13/01:1用堿性爐渣進行脫磷的反應為：在渣-金界面

3(CaO)+2[P]+5[O]=(3CaO·P2O5)

3(CaO)+2[P]+5(FeO)=(3CaO·P2O5)+5Fe

在渣-金-氣界面

3(CaO)+2[P]+5/2O2=(3CaO·P2O5)脫磷反應式2006.10.13/13:46:2219用堿性爐渣進行脫磷的反應為：脫磷反應式2006.10.13/3.3.7脫硫反應反應熱力學爐渣分子理論認為，脫硫反應為：

［S］+（CaO）=（CaS）+［O］分子理論解釋不了純FeO渣也能脫硫的現(xiàn)象，故爐渣離子理論認為，脫硫反應屬于電化學反應：

［S］+（O2-）=（S2-）+［O］

2006.10.13/13:46:22203.3.7脫硫反應反應熱力學2006.10.13/01:1爐渣脫硫原理2006.10.13/13:46:2221爐渣脫硫原理2006.10.13/01:12:5121氣化脫硫氣化脫硫主要通過爐渣中硫的氣化來實現(xiàn)，即：

(S2-)+3/2{O2}={SO2}+(O2-)或寫為：

6(Fe3+)+(S2-)+2(O2-)=6(Fe2+)+{SO2}

6(Fe2+)+3/2O2=6(Fe3+)+3(O2-)兩個反應式表明，渣中的鐵離子充當氣化脫硫所需氧的媒介。需要明確的是，氣化脫硫是以爐渣脫硫為基礎的，首先硫從金屬液被脫除到爐渣中，然后爐渣中的硫再被氣化脫除進入爐氣中。在轉爐煉鋼中，有約三分之一的硫是以氣化脫硫的方式去除的。2006.10.13/13:46:2222氣化脫硫氣化脫硫主要通過爐渣中硫的氣化來實現(xiàn)，即：

(S23.3.8鋼的脫氧脫氧是向煉鋼熔池或鋼水中加入脫氧劑，脫氧元素與氧反應，生成的脫氧產物或進入渣中或成為氣相排出。脫氧劑應具有脫氧元素與氧的親和力大、脫氧產物易排除、成本低和來源廣等的特點。根據(jù)脫氧反應發(fā)生的地點不同，脫氧方法分為沉淀脫氧﹑擴散脫氧和真空脫氧。鋼種轎車面板不銹鋼板軸承鋼管線鋼輪胎鋼絲[O]/％0.0030.0040.00050.0020.0032006.10.13/13:46:22233.3.8鋼的脫氧脫氧是向煉鋼熔池或鋼水中加入脫氧劑，脫氧沉淀脫氧又叫直接脫氧。把塊狀脫氧劑加入到鋼液中，脫氧元素在鋼液內部與鋼中氧直接反應，生成的脫氧產物上浮進入渣中的脫氧方法稱為沉淀脫氧。出鋼時向鋼包中加入硅鐵﹑錳鐵﹑鋁鐵或鋁塊脫氧就是沉淀脫氧。2006.10.13/13:46:2224沉淀脫氧又叫直接脫氧。把塊狀脫氧劑加入到鋼液中，脫氧元素在鋼擴散脫氧又叫間接脫氧。它是將粉狀的脫氧劑如C粉﹑Fe-Si粉﹑CaSi粉﹑Al粉加到爐渣中，降低爐渣中的氧含量，使鋼液中的氧向爐渣中擴散，從而達到降低鋼液中氧含量的一種脫氧方法。在電爐煉鋼的還原期和爐外精煉過程向渣中加入粉狀脫氧劑進行脫氧操作就是擴散脫氧。2006.10.13/13:46:2225擴散脫氧又叫間接脫氧。它是將粉狀的脫氧劑如C粉﹑Fe-Si粉是利用降低系統(tǒng)的壓力來降低鋼液中氧含量的脫氧方法。它只適用于脫氧產物為氣體的脫氧反應如[C]-[O]反應。這種脫氧方法常用于爐外精煉中，如RH真空處理﹑VAD﹑VD等精煉方法都可實現(xiàn)鋼液的真空脫氧。真空脫氧2006.10.13/13:46:2226是利用降低系統(tǒng)的壓力來降低鋼液中氧含量的脫氧方法。它只適用于3.3.9脫氣鋼中氣體（H、N）的來源：金屬料如廢鋼和鐵合金中含有的一定量的氫和氮。潮濕的造渣劑，加入爐內后分解，也使鋼中氣體增加。耐火材料用粘結劑含有8%～9%的氫。暴露在空氣中的鋼液，會從空氣中吸收氫和氮。如果煉鋼采用的氧氣不純，也能造成鋼的增氮。氣體的溶解反應為：

?{H2}=[H]?{N2}=[N]2006.10.13/13:46:22273.3.9脫氣鋼中氣體（H、N）的來源：2006.10.1降低鋼中氣體的措施提高煉鋼原材料質量。如使用含氣體量低的廢鋼和鐵合金；對含水分的原材料進行烘烤干燥，采用高純度的氧氣等。盡量降低出鋼溫度，減小氣體在鋼中的溶解度。在冶煉過程，應充分利用脫碳反應產生的溶池沸騰來降低鋼水中的氣體含量。用爐外精煉技術，降低鋼水中的氣體含量。如采用鋼包吹氬攪拌，真空精煉脫氣，微氣泡脫氣等方法對鋼水進行脫氣處理。采用保護澆注技術，防止鋼水從大氣中吸收氣體。2006.10.13/13:46:2228降低鋼中氣體的措施提高煉鋼原材料質量。如使用含氣體量低的廢鋼3.3.10去除鋼中夾雜物鋼中夾雜物的來源鋼中存在著硫﹑磷﹑氧﹑氮等雜質元素，這些元素與鋼中的合金元素如硅﹑錳﹑鋁﹑鈦﹑釩等形成非金屬化合物，如氧化物﹑硫化物﹑氮化物等。鋼中的這些非金屬化合物，統(tǒng)稱為非金屬夾雜物，也稱為內生夾雜。在煉鋼過程中，鋼水與爐渣和爐襯接觸，爐渣爐襯中的化合物被卷入到鋼水中，也會造成非金屬夾雜物，也稱為外來夾雜。2006.10.13/13:46:22293.3.10去除鋼中夾雜物鋼中夾雜物的來源2006.10.鋼中夾雜物的分類按夾雜物的化學成分分：氧化物夾雜；硫化物夾雜；氮化物夾雜。按加工變形后夾雜物的形態(tài)分：塑性夾雜；脆性夾雜；半塑性夾雜。按夾雜物的來源分：內生夾雜和外來夾雜。2006.10.13/13:46:2230鋼中夾雜物的分類按夾雜物的化學成分分：氧化物夾雜；硫化物夾雜降低鋼中夾雜物的措施在冶煉中采取各種手段降低鋼中雜質元素[O]﹑[S]﹑[N]﹑[P]等的含量，提高鋼的潔凈度，從根本上減少內生夾雜物。提高耐火材料質量，提高其抗沖擊和耐侵蝕的能力，減少外來夾雜物數(shù)量。采用合理的脫氧制度，使脫氧產物易于聚集上浮，從鋼液中排除。應用鋼包冶金如真空脫氧﹑吹Ar攪拌﹑噴粉處理等和中間包冶金如采用堰、壩﹑導流板﹑過濾器﹑湍流控制器等控流裝置，去除鋼水中的夾雜物。采取保護澆注技術，防止鋼水從周圍大氣環(huán)境中吸收氧﹑氫﹑氮。2006.10.13/13:46:2231降低鋼中夾雜物的措施在冶煉中采取各種手段降低鋼中雜質元素[O3.4煉鋼用原材料3.4.1金屬料鐵水；廢鋼；鐵合金；3.4.2輔助材料造渣材料；氧化劑；冷卻劑；還原劑和增碳劑。2006.10.13/13:46:22323.4煉鋼用原材料3.4.1金屬料2006.10.13/3.4.1.1鐵水（或生鐵塊）鐵水是氧氣轉爐煉鋼的基本原料，一般占金屬料的70～100％；電爐只用生鐵塊作配碳用。鐵水成分和鐵水溫度是否適當和穩(wěn)定，對簡化和穩(wěn)定轉爐操作并獲得良好的技術經濟指標非常重要。2006.10.13/13:46:22333.4.1.1鐵水（或生鐵塊）鐵水是氧氣轉爐煉鋼的基本原料鐵水成分Si：發(fā)熱元素，轉爐熱量來源。根據(jù)[P]，[Si]一般在0.4～0.8％范圍內Mn：有利元素。[Mn]一般在0.2～0.4％左右P：有害元素，強發(fā)熱元素。P是高爐不能去除的元素，故只能要求[P]穩(wěn)定，采用鐵水預處理脫磷或相應的煉鋼方法來去除。S：有害元素。[S]<0.04％。采用鐵水預處理脫硫，[S]<0.015％。2006.10.13/13:46:2234鐵水成分Si：發(fā)熱元素，轉爐熱量來源。根據(jù)[P]，[Si]一鐵水溫度鐵水溫度應>1200～1300℃，且保持穩(wěn)定，以利于爐子熱行，迅速成渣。有鐵水預處理工藝，鐵水溫度應適當提高。2006.10.13/13:46:2235鐵水溫度鐵水溫度應>1200～1300℃，且保持穩(wěn)定，以利于3.4.1.2廢鋼廢鋼是電爐煉鋼的基本原料，用量占鋼鐵料的70％～90％。對轉爐來說，既是金屬料也是冷卻劑。合金鋼廢鋼應按所含合金分組堆放。應嚴防混入有害雜質和危險品，并減少帶入的泥沙、耐火材料和爐渣等。對外形尺寸和單重過大的廢鋼，應預先進行解體和切割；對輕薄料要打包或壓塊，以縮短裝料時間。2006.10.13/13:46:22363.4.1.2廢鋼廢鋼是電爐煉鋼的基本原料，用量占鋼鐵料的3.4.1.3鐵合金煉鋼中廣泛使用的各種脫氧和合金化元素與鐵的合金。如Fe-Mn、Fe-Si、Fe-Cr；以及復合脫氧劑，如硅錳合金、硅鈣合金、硅錳鋁合金；還有鋁、錳、鎳等金屬。鐵合金應合理選用以降低成本，使用前應烘烤以減少氣體帶入。另外要純凈，不得混有其它夾雜物，塊度要適當。2006.10.13/13:46:22373.4.1.3鐵合金煉鋼中廣泛使用的各種脫氧和合金化元素與3.4.2輔助材料

3.4.2.1造渣材料石灰（CaO）。堿性煉鋼方法的基本造渣材料，有強的脫磷、脫硫能力，對爐襯危害小。石灰要求含有效CaO大于80～85％，含S和SiO2低，塊度小而均勻，且無細粉；生燒過燒率要小；不能潮解，應保持干燥、新鮮。螢石（CaF2）。熔點低（1418℃），能使CaO熔點顯著降低，加速化渣，改善渣的流動性。螢石要求：CaF2>85%。白云石（MgO）。增加渣中Mg含量，以減少爐襯中MgO向爐渣中轉移，且能促進前期化渣。2006.10.13/13:46:22383.4.2輔助材料

3.4.2.1造渣材料石灰（CaO）。3.4.2.2氧化劑氧氣。煉鋼中氧的重要來源。一般要求氧氣純度應大于98％，冶煉低氮鋼種時，應大于99.5％。還應脫除水分。鐵礦石、氧化鐵皮。鐵礦石要求含鐵高，SiO2、P和水分少，使用前要加熱。氧化鐵皮要求雜質少，不含油污和水分，使用前必須烘烤。2006.10.13/13:46:22393.4.2.2氧化劑氧氣。煉鋼中氧的重要來源。一般要求氧氣3.4.2.3冷卻劑廢鋼。冷卻效果穩(wěn)定、噴濺少，價格低。富鐵礦、團礦、燒結礦和氧化鐵皮。利用它們所含F(xiàn)exOy氧化金屬中的雜質時，需要吸收大量的熱而起到冷卻的作用。石灰石。缺少以上冷卻劑時，可以使用，CaCO3分解時吸收大量熱量。2006.10.13/13:46:22403.4.2.3冷卻劑廢鋼。冷卻效果穩(wěn)定、噴濺少，價格低。23.4.2.4還原劑和增碳劑電爐煉鋼使用的還原劑和增碳劑有石墨電極、木炭、焦炭、電石、硅鐵、硅鈣、鋁等。氧氣轉爐冶煉中、高碳鋼時，一般用含灰分很少的石油焦作增碳劑。2006.10.13/13:46:22413.4.2.4還原劑和增碳劑電爐煉鋼使用的還原劑和增碳劑有3.5鐵水預處理工藝鐵水預處理是指鐵水進入煉鋼爐之前對其進行脫除雜質元素或從鐵水中回收有價值元素的一種工藝。鐵水預處理可分為普通鐵水預處理和特殊鐵水預處理，前者有脫硫、脫硅、脫磷或同時脫磷脫硫；后者有鐵水提釩、提鈮等。2006.10.13/13:46:22423.5鐵水預處理工藝鐵水預處理是指鐵水進入煉鋼爐之前對其進鐵水脫硫的優(yōu)勢鐵水中的C、Si、P等元素的含量高，硫在鐵水中的活度系數(shù)大；鐵水中氧勢低，有利于脫硫反應的進行；有利于直接使用一些強的脫硫劑如CaC2、金屬鎂等。2006.10.13/13:46:2243鐵水脫硫的優(yōu)勢鐵水中的C、Si、P等元素的含量高，硫在鐵水中鐵水預脫硫方法依據(jù)采用脫硫劑的種類及其攪拌方法，目前生產中采用的爐外脫硫方法可分為四類：鐵流攪拌法、機械攪拌法、氣體攪拌法和插入法。用得較多的為機械攪拌法(KR法)和氣體攪拌法(頂部噴吹法)

。KR法:用實心旋轉器攪拌鐵水，脫硫劑為CaC2和石灰粉加Na2CO3。頂部噴吹法:以載氣（N2）將脫硫劑經頂部噴嘴噴入魚雷型混鐵車和鐵水包的鐵水中，脫硫劑為CaC2、Na2CO3。2006.10.13/13:46:2244鐵水預脫硫方法依據(jù)采用脫硫劑的種類及其攪拌方法，目前生產中采KR法1－脫硫劑；2－攪拌器；3－至除塵頂部噴吹法1－噴槍；2－脫硫劑；3－料倉；4－稱量料倉；5－載氣（N2）鐵水預脫硫方法2006.10.13/13:46:2245KR法頂部噴吹法鐵水預脫硫方法2006.10.13/01:鐵水預脫硫工藝2006.10.13/13:46:2246鐵水預脫硫工藝2006.10.13/01:12:5746鐵水預脫硫扒渣工藝2006.10.13/13:46:2247鐵水預脫硫扒渣工藝2006.10.13/01:12:5747鐵水脫硫反應鐵水預處理脫硫常用的脫硫劑有CaC2、CaO、Na2CO3、Mg以及由它們組成的各種復合脫硫劑。脫硫劑與鐵水中的硫反應為：Mg（g）+[S]=MgS（S）CaO（S）+[S]=CaS（S）+[O]

2006.10.13/13:46:2248鐵水脫硫反應鐵水預處理脫硫常用的脫硫劑有CaC2、CaO、N3.6轉爐煉鋼3.6.1氧氣轉爐煉鋼的發(fā)展3.6.2頂?shù)讖痛缔D爐煉鋼的設備3.6.3復吹轉爐吹煉工藝2006.10.13/13:46:22493.6轉爐煉鋼3.6.1氧氣轉爐煉鋼的發(fā)展2006.103.6.1氧氣轉爐煉鋼的發(fā)展現(xiàn)代轉爐煉鋼的發(fā)展大致分四個時期：1）頂吹轉爐煉鋼技術的創(chuàng)立(1948~1956)標志性技術：拉瓦爾型超音速頂吹噴槍。2）頂吹轉爐煉鋼技術的成熟與完善(1956~1967)標志性技術：轉爐大型化；副槍動態(tài)控制技術3）氧氣煉鋼技術的繁榮與發(fā)展(1967~1993)標志性技術：氧氣底吹轉爐煉鋼技術；轉爐復合吹煉工藝技術4）現(xiàn)代轉爐煉鋼技術(1993~)標志性技術：濺渣護爐工藝；干法除塵與煤氣回收技術2006.10.13/13:46:22503.6.1氧氣轉爐煉鋼的發(fā)展現(xiàn)代轉爐煉鋼的發(fā)展大致分四個時頂?shù)讖痛缔D爐轉爐復合吹煉工藝最初是沿襲頂吹和底吹兩種吹煉工藝逐步發(fā)展完善：即在頂吹轉爐底部噴吹惰性氣體和在底吹轉爐上部安裝頂吹氧槍。實踐證明，復吹轉爐基本保留了頂吹轉爐和底吹轉爐的優(yōu)點，避免各自的缺點，成為當代轉爐的基本操作工藝。2006.10.13/13:46:2251頂?shù)讖痛缔D爐轉爐復合吹煉工藝最初是沿襲頂吹和底吹兩種吹煉工3.6.2頂?shù)讖痛缔D爐煉鋼的設備頂?shù)讖痛缔D爐煉鋼的設備由4個系統(tǒng)組成，每個系統(tǒng)又由各自的設備組成。煉鋼容器的爐子系統(tǒng)；提供煉鋼所需的氧氣和底部攪拌氣體的供氣系統(tǒng)；提供煉鋼所需的金屬料和造渣材料的供料系統(tǒng)；對高溫含塵煙氣進行降溫除塵處理，并回收余熱和煤氣的煙氣處理系統(tǒng)。

2006.10.13/13:46:22523.6.2頂?shù)讖痛缔D爐煉鋼的設備頂?shù)讖痛缔D爐煉鋼的設備由43.6.2.1爐子系統(tǒng)爐子系統(tǒng)由轉爐﹑托圈﹑耳軸﹑傾動機構組成，是裝入原料進行吹煉的容器。它由圓臺形爐帽﹑圓筒形爐身和球缺形或截錐形爐底三部分組成在爐帽與爐身連接處有出鋼口。2006.10.13/13:46:22533.6.2.1爐子系統(tǒng)爐子系統(tǒng)由轉爐﹑托圈﹑耳軸﹑傾動機構3.6.2.2供氣系統(tǒng)供氧系統(tǒng)由制氧機﹑儲氣罐﹑壓氧機﹑輸氣管道及閥門、氧槍和底部供氣元件組成。氧槍是供氧設備中的關鍵部件。由槍身和噴頭組成。槍身是由三種不同直徑的無縫鋼管套裝而成，通水冷卻。噴頭用導熱良好的紫銅制成，孔形狀一般采用拉瓦爾管的形狀，大型轉爐普遍應用了三孔﹑四孔﹑五孔噴頭。2006.10.13/13:46:22543.6.2.2供氣系統(tǒng)供氧系統(tǒng)由制氧機﹑儲氣罐﹑壓氧機﹑輸氧槍結構示意圖2006.10.13/13:46:2255氧槍結構示意圖2006.10.13/01:12:5955頂?shù)讖痛导夹g的關鍵部件是復吹轉爐的底部供氣元件。底部供氣元件分為兩大類，即噴嘴型和磚型。底部供氣元件2006.10.13/13:46:2256頂?shù)讖痛导夹g的關鍵部件是復吹轉爐的底部供氣元件。底部供氣元件3.6.2.3供料系統(tǒng)

1）鐵水供應2）廢鋼供應3）造渣劑供應2006.10.13/13:46:22573.6.2.3供料系統(tǒng)

1）鐵水供應2006.10.1）鐵水供應混鐵車（魚雷罐車）方式流程為：高爐鐵水→魚雷罐車→鐵水罐→轉爐。這種供應方式投資省﹑鐵水溫降小和有較好的生產環(huán)境。適合于大型高爐向大型轉爐（100t以上）供應鐵水。2006.10.13/13:46:22581）鐵水供應混鐵車（魚雷罐車）方式流程為：高爐鐵水→魚雷罐車向轉爐供應廢鋼一般采用廢鋼槽方式。流程：磁盤吊車裝槽→橋式吊車+廢鋼槽→轉爐。2）廢鋼供應2006.10.13/13:46:2259向轉爐供應廢鋼一般采用廢鋼槽方式。2）廢鋼供應2006.10轉爐的造渣劑采用以下的供應方式：地下儲料倉→膠帶運輸機→高位料倉→稱量漏斗→匯總漏斗→溜槽→轉爐。下圖還給出了向鋼包中加入鐵合金的主要設備。3）造渣劑供應2006.10.13/13:46:2260轉爐的造渣劑采用以下的供應方式：地下儲料倉→膠帶運輸機→高位3.6.2.4煙氣處理系統(tǒng)轉爐爐內的氣體稱為爐氣，爐氣離開爐口進入煙罩后稱為煙氣。氧氣轉爐在吹煉期間產生大量含塵爐氣，其溫度高達1400~1600℃，爐氣中含有大量CO和含鐵60％左右的粉塵。轉爐爐氣的處理方法主要有燃燒法和未燃燒法。未燃法是在爐口上方采用可以升降的活動煙罩，使爐氣在收集過程中盡量不與空氣接觸，經降溫除塵凈化后，通過風機抽入煤氣回收系統(tǒng)中。2006.10.13/13:46:22613.6.2.4煙氣處理系統(tǒng)轉爐爐內的氣體稱為爐氣，爐氣離開轉爐全濕法（OG法）煙氣凈化系統(tǒng)

2006.10.13/13:46:2262轉爐全濕法（OG法）煙氣凈化系統(tǒng)2006.10.13/013.6.3復吹轉爐吹煉工藝3.6.3.1吹煉工藝流程3.6.3.2吹煉過程元素的變化3.6.3.3吹煉工藝制度2006.10.13/13:46:22633.6.3復吹轉爐吹煉工藝3.6.3.1吹煉工藝流程202006.10.13/13:46:22642006.10.13/01:13:01643.6.3.1吹煉工藝流程一爐鋼的冶煉過程是指從裝料到倒盡渣為止。頂?shù)讖痛缔D爐煉鋼的冶煉周期一般是30～40min。其中的純吹氧時間約15～20min。2006.10.13/13:46:22653.6.3.1吹煉工藝流程一爐鋼的冶煉過程是指從裝料到倒盡2006.10.13/13:46:22662006.10.13/01:13:0166轉爐操作進程2006.10.13/13:46:2267轉爐操作進程2006.10.13/01:13:01673.6.3.2吹煉過程元素的變化根據(jù)[C]的氧化速度不同，煉鋼過程可分為三個時期。氧化初期，脫碳速度由小變大。由于氧化初期熔池溫度低，Si﹑Mn氧化量多，消耗了大部分的氧，[C]的氧化受到限制。脫碳速度d[C]/dt=-k1t，與吹煉時間成正比。這一時期稱吹煉初期，又叫硅﹑錳氧化期，時間從開吹到約4～5min。2006.10.13/13:46:22683.6.3.2吹煉過程元素的變化根據(jù)[C]的氧化速度不同，氧化中期Si、Mn氧化結束，熔池溫度升高，供給的氧幾乎全部用于脫碳。脫碳速度達到最大且?guī)缀醪蛔?。這一時期稱為吹煉中期，又叫碳氧化期，w[c]=3.0%-3.5%時進入吹煉中期。氧化后期隨著碳含量下降，在鋼液與氣相的邊界層中,碳的濃度梯度逐漸下降，使得脫碳速度越來越小。脫碳速度由大變小。這一時期稱吹煉末期，又叫碳氧化后期。除碳外其他元素變化不大，主要進行終點操作。當w[c]﹤0.3%-0.7%時，進入吹煉末期。2006.10.13/13:46:2269氧化中期2006.10.13/01:13:0269吹煉

過程

中金

屬液

和爐

渣成

分的

變化2006.10.13/13:46:2270吹煉

過程

中金

屬液

和爐

渣成

分的

變化2006.103.6.3.3吹煉工藝制度頂?shù)讖痛缔D爐煉鋼，根據(jù)底吹氣體種類的不同，可分為底部吹入非氧化性氣體的復吹工藝和底部吹入氧化性氣體的復吹工藝。我國采用的是前一種工藝進行復吹轉爐煉鋼，即底部吹入氮氣、氬氣來攪拌熔池。氧氣頂?shù)讖痛缔D爐煉鋼工藝包括裝料﹑供氧﹑底部供氣、造渣﹑溫度及終點控制﹑脫氧及合金化等內容。

2006.10.13/13:46:22713.6.3.3吹煉工藝制度頂?shù)讖痛缔D爐煉鋼，根據(jù)底吹氣體1裝料制度1）裝料次序一般來說是先裝廢鋼后兌鐵水，防止加入鐵水時造成噴濺。到了爐役后期，或者廢鋼裝入量比較多的轉爐，可以先兌鐵水，后加廢鋼。2）裝入量不同噸位的轉爐以及一座轉爐在不同的生產條件下，都有其不同的合理金屬裝入量。裝入量過小，產量低，熔池淺，氧流易直接沖擊爐底，造成爐底破壞。裝入量過大,熔池攪拌不充分，吹煉時間增加，易造成噴濺。2006.10.13/13:46:22721裝料制度1）裝料次序2006.10.13/01:13:02供氧制度當氧氣射流作用在金屬熔池上時，一部分氧氣被金屬液吸收，參與煉鋼反應，來不及反應的氧氣沿沖擊坑表面產生反射流動，另外由[C]-[O]反應產生的CO氣體上升排除，使沖擊坑壁面附近的金屬液向上運動，造成沖擊坑四周的金屬液不斷向沖擊坑底部補充，從而產生了循環(huán)流動。2006.10.13/13:46:22732供氧制度當氧氣射流作用在金屬熔池上時，一部分氧氣被金屬液在實際吹煉中，噴頭結構﹑氧氣工作壓力和流量通常保持一定，所以可以通過控制槍位來控制吹煉過程向熔池中的供氧和熔池的攪拌。槍位指噴頭到靜止金屬熔池液面的距離。高槍位指該距離大，低槍位指該距離小。硬吹是氧槍槍位低或氧壓高時的供氧方式。軟吹為槍位高或氧壓低時的供氧方式。2006.10.13/13:46:2274在實際吹煉中，噴頭結構﹑氧氣工作壓力和流量通常保持一定，所以3造渣制度造渣的要求氧氣轉爐的冶煉周期短，必須做到快速成渣，使爐渣盡快具有適當?shù)膲A度、氧化性和流動性，以便迅速把金屬中的雜質去除。避免爐渣溢出和噴濺，減少原材料的損失。在生產中，一般根據(jù)鐵水成分和所煉鋼種來確定造渣方法，包括單渣法、雙渣法和雙渣留渣法。

2006.10.13/13:46:22753造渣制度造渣的要求2006.10.13/01:13:034溫度控制在吹煉過程中，升溫應均衡，在前期和中期，為了脫磷，溫度可控制低些，但應保證爐渣中石灰的溶解，以形成具有一定堿度的爐渣。前期結束時溫度可控制在1450~1550℃中期控制在1500~1600℃到吹煉后期應均勻升溫，達到鋼種要求的出鋼溫度。2006.10.13/13:46:22764溫度控制在吹煉過程中，升溫應均衡，在前期和中期，為了脫磷5終點控制和出鋼終點控制內容包括鋼水成分[C]﹑[P]﹑[S]含量應滿足出鋼要求，鋼水溫度應達到出鋼溫度。在終點都要測溫取樣，如果兩者之一不滿足出鋼要求，就要進行補吹。補吹會產生一些不良影響如鐵損增加，氣體含量增高，爐襯侵蝕嚴重。補吹應盡量避免。2006.10.13/13:46:22775終點控制和出鋼終點控制內容包括鋼水成分[C]﹑[P]﹑[鋼水成分和溫度達到出鋼要求后，便可搖爐將鋼水通過出鋼口倒入鋼包中。為了減少轉爐內的爐渣進入鋼包，影響鋼水成分，應采用擋渣技術和在鋼包中加入小粒石灰基粉劑提高鋼包頂渣堿度和降低渣中FeO含量。常用的擋渣方法是用擋渣球擋渣和氣動擋渣。為了減少鋼水進入鋼包時的熱量損失，降低出鋼溫度，應對鋼包進行烘烤，達到紅包出鋼。出鋼操作2006.10.13/13:46:2278鋼水成分和溫度達到出鋼要求后，便可搖爐將鋼水通過出鋼口倒入鋼擋渣出鋼2006.10.13/13:46:2279擋渣出鋼2006.10.13/01:13:0479脫氧和合金化在轉爐煉鋼中，到達吹煉終點時，鋼水含氧量一般比較高（w[O]為0.02%～0.08%），為了保證鋼的質量和順利澆注，必須對鋼水進行脫氧。為了使鋼達到性能要求，還需向鋼水中加入合金元素，即所謂合金化操作。

2006.10.13/13:46:2280脫氧和合金化在轉爐煉鋼中，到達吹煉終點時，鋼水含氧量一般比較6濺渣護爐操作在出完鋼后，利用高壓N2將轉爐內的爐渣濺到爐壁上，形成一定厚度的濺渣層，作為下一爐煉鋼的爐襯，這一工藝稱濺渣護爐。采用這一工藝，減少了爐襯的侵蝕速度，大幅度提高轉爐爐齡。濺渣護爐工藝主要涉及到吹N2、爐渣和爐襯。對濺渣護爐效果有重要影響的工藝參數(shù)有供N2參數(shù)、爐渣性質及渣量和鎂碳磚中的含碳量。2006.10.13/13:46:22816濺渣護爐操作在出完鋼后，利用高壓N2將轉爐內的爐渣濺到爐復吹轉爐槍位對濺渣影響模型圖

2006.10.13/13:46:2282復吹轉爐槍位對濺渣影響模型圖2006.10.13/01:12006.10.13/13:46:22832006.10.13/01:13:0583第三章小結重點掌握內容：煉鋼的基本任務爐渣在煉鋼中的作用，其來源及主要成分。脫碳反應的作用。脫硫、脫磷的反應式。脫氧的方法。鋼中氣體來源及降低氣體的措施。非金屬夾雜物的來源、組成及降低其措施。煉鋼用原材料：鐵水的要求；廢鋼、鐵合金的作用；造渣材料的種類；鐵水預處理工藝：概念；鐵水預處理功能；鐵水預處理脫硫的兩種常用方法；脫硫反應；頂?shù)讖痛缔D爐煉鋼的設備：4個組成系統(tǒng)；爐襯組成；氧槍結構；復吹轉爐吹煉工藝：吹煉工藝流程；吹煉過程元素的變化（三期）；裝料順序；槍位、硬吹、軟吹；底吹氣體種類；終點控制；濺渣護爐。2006.10.13/13:46:2284第三章小結重點掌握內容：2006.10.13/01:13:第三章煉鋼（steelmaking）第三章煉鋼（steelmaking）主要內容3.1煉鋼的基本任務3.2煉鋼爐渣(slag)3.3煉鋼過程的基本原理3.4煉鋼用原材料(rawmaterials)3.5鐵水預處理工藝(hotmetalpretreatmentprocess)3.6轉爐煉鋼2006.10.13/13:46:2286主要內容3.1煉鋼的基本任務2006.10.13/01:13.1煉鋼的基本任務四脫：C、S、P、O；二去：氣體、夾雜；二調整：溫度、成分。澆注。2006.10.13/13:46:22873.1煉鋼的基本任務四脫：C、S、P、O；2006.103.2煉鋼爐渣3.2.1煉鋼爐渣的作用3.2.2煉鋼爐渣的來源及其組成3.2.3煉鋼爐渣的主要性質2006.10.13/13:46:22883.2煉鋼爐渣3.2.1煉鋼爐渣的作用2006.10.13.2.1煉鋼爐渣的作用作用：通過對爐渣成分、性能及數(shù)量的調整，可以控制金屬中各元素的氧化和還原過程；向鋼中輸送氧以氧化各種雜質；吸收鋼液中的非金屬夾雜物，并防止鋼液吸氣（H、N）。其它作用。如：穩(wěn)定電弧，保護渣。副作用：侵蝕爐襯；降低金屬收得率。2006.10.13/13:46:22893.2.1煉鋼爐渣的作用作用：2006.10.13/01:3.2.2煉鋼爐渣的來源及其組成煉鋼爐渣的來源：加入的各種造渣材料及被侵蝕爐襯；煉鋼中化學反應的產物：氧化物和硫化物；廢鋼帶入得泥沙和鐵銹；氧化物或冷卻劑帶入的脈石。爐渣的組成以各種金屬氧化物為主，并含有少量硫化物和氟化物。煉鋼爐渣的基本體系是CaO-SiO2-FeO。2006.10.13/13:46:22903.2.2煉鋼爐渣的來源及其組成煉鋼爐渣的來源：2006.3.2.3煉鋼爐渣的主要性質堿度(basicity)：R＝1.3～1.5，低堿度渣；R＝1.8～2.0，中堿度渣；R≥2.5，高堿度渣；氧化性——爐渣向金屬熔池傳氧的能力，一般以渣中氧化鐵（％∑FeO）含量來表示。把Fe2O3折合成FeO有兩種計算方法：全氧法和全鐵法。全鐵法較合理。爐渣的氧化能力是個綜合的概念，其傳氧能力還受爐渣粘度、熔池攪拌強度、供氧速度等因素的影響。2006.10.13/13:46:22913.2.3煉鋼爐渣的主要性質堿度(basicity)：203.3煉鋼過程的基本原理3.3.1煉鋼熔池中氧的來源及鐵液中元素的氧化方式3.3.2煉鋼熔池中元素的氧化次序3.3.3脫碳反應(decabonization)3.3.4硅的氧化3.3.5錳的氧化與還原3.3.6脫磷反應(dephosphorization)3.3.7脫硫反應(desulphurization)3.3.8鋼的脫氧(de-oxidation)3.3.9脫氣(degassing)3.3.10去除鋼中夾雜物2006.10.13/13:46:22923.3煉鋼過程的基本原理3.3.1煉鋼熔池中氧的來源及鐵3.3.1煉鋼熔池中氧的來源及鐵液中元素的氧化方式氧的來源：直接向熔池中吹入工業(yè)純氧（>98％）；向熔池中加入富鐵礦；爐氣中的氧傳入熔池。鐵液中元素的氧化方式有兩種：直接氧化(directoxidation)和間接氧化(indirectoxidation)。2006.10.13/13:46:22933.3.1煉鋼熔池中氧的來源及鐵液中元素的氧化方式氧的來源直接氧化方式直接氧化是指氧氣直接與鐵液中的元素產生氧化反應。當向鐵液中吹入氧氣時，如果在鐵液與氣相界面有被溶解的元素如[Si]﹑[Mn]﹑[C],雖有大量的鐵原子存在，但根據(jù)元素的氧化次序[Si]﹑[Mn]﹑[C]將優(yōu)先于鐵而被氧化。反應可寫為：[C]+1／2｛O｝=｛CO｝

[Si]+｛O2}=（SiO2）[Mn]+1／2｛O2｝＝（MnO）在氧氣轉爐煉鋼時氧氣流股沖擊鐵液形成一個沖擊坑，氧氣與鐵液直接接觸，易產生元素的直接氧化。2006.10.13/13:46:2294直接氧化方式直接氧化是指氧氣直接與鐵液中的元素產生氧化反應。吹入的氧氣由于動力學的原因首先與鐵液中的Fe原子反應形成FeO進入爐渣同時使鐵液中溶解氧[O]。爐渣中的（FeO）和溶解在鐵液中的[O]再與元素發(fā)生間接氧化。其反應為：｛O2｝+Fe=(FeO)(FeO)=Fe+［O］如：2［O］+[Si]=(SiO2)

或2(FeO)+［Si］=2Fe+(SiO2)在渣-金界面上往往產生元素的間接氧化反應。間接氧化方式2006.10.13/13:46:2295吹入的氧氣由于動力學的原因首先與鐵液中的Fe原子反應形成Fe3.3.2煉鋼熔池中元素的氧化次序溶解在鐵液中的元素的氧化次序可以通過與1molO2的氧化反應的標準吉布斯自由能變化來判斷。在標準狀態(tài)下，反應的ΔGo負值越多，該元素被氧化的趨勢就越大，則該元素就優(yōu)先被大量氧化。鐵液中常規(guī)元素與氧反應的標準吉布斯自由能變化與溫度的關系繪制成圖。2006.10.13/13:46:22963.3.2煉鋼熔池中元素的氧化次序溶解在鐵液中的元素的氧化

1.Cu﹑Ni﹑Mo﹑W等元素氧化的ΔGo線都在Fe氧化ΔGo線之上。從熱力學角度來說，在煉鋼吹氧過程中這些元素將受到Fe的保護而不氧化。

2.Cr﹑Mn﹑V﹑Nb等元素的氧化程度隨冶煉溫度而定。

3.Al﹑Ti﹑Si﹑B等元素氧化的ΔGo線在圖中位于較低的位置，它們最易氧化。在實際生產中，這些元素作為強脫氧劑使用。

注意：雖然在煉鋼溫度下，F(xiàn)e氧化的ΔGo線高于其它元素氧化的ΔGo線，但由于鐵液中大多數(shù)為Fe原子，氧與Fe原子接觸機會多，故在實際上Fe還是會氧化。2006.10.13/13:46:2297

1.Cu﹑Ni﹑Mo﹑W等元素氧化的ΔGo線都在F3.3.3脫碳反應煉鋼的一個重要任務是利用氧化方法將鐵液中過多的碳去除，稱為脫碳。脫碳反應是貫穿于冶煉過程。在高溫下[C]主要氧化成為CO。[C]與氧的反應有：在渣-金界面上：［C］+（FeO）=｛CO｝+Fe［C］+［O］=｛CO｝在氣-金界面上：［C］+1／2｛O2｝=｛CO｝2006.10.13/13:46:22983.3.3脫碳反應煉鋼的一個重要任務是利用氧化方法將鐵液中脫碳反應的作用脫碳反應除了調整鋼液碳含量的作用外，其反應產物CO氣體的上浮排除使得脫碳反應給煉鋼帶來獨特的作用。促進熔池成分﹑溫度均勻；

提高化學反應速度；降低鋼液中的氣體含量和夾雜物數(shù)量：造成噴濺和溢出：2006.10.13/13:46:2299脫碳反應的作用脫碳反應除了調整鋼液碳含量的作用外，其反應產物3.3.4硅的氧化硅的直接氧化和間接氧化反應式在氣-金界面上

［Si］+O2=（SiO2）在渣-金界面上

［Si］+2［O］=（SiO2）

［Si］+2（FeO）=（SiO2）+2Fe

2006.10.13/13:46:221003.3.4硅的氧化硅的直接氧化和間接氧化反應式2006.13.3.5錳的氧化與還原鐵液中的錳反應,形成在高溫下是穩(wěn)定的MnO。[Mn]的氧化反應式為：

在氣-金界面上

［Mn］+1/2O2=（MnO）

在渣-金界面上

［Mn］+［O］=（MnO）

［Mn］+（FeO）=（MnO）+Fe2006.10.13/13:46:221013.3.5錳的氧化與還原鐵液中的錳反應,形成在高溫下是穩(wěn)定3.3.6脫磷反應氧化脫磷：在煉鋼溫度下，氣化脫磷反應是不能進行的。由于Fe優(yōu)先于[P]氧化，通過直接氧化反應的氣化脫磷也是難以進行的。通過加入石灰造堿性渣可以將鐵液中的磷脫出到爐渣中。這是由于P2O5時是酸性氧化物，遇到堿性氧化物如CaO能生成穩(wěn)定的化合物而進入爐渣。2006.10.13/13:46:221023.3.6脫磷反應氧化脫磷：2006.10.13/01:1用堿性爐渣進行脫磷的反應為：在渣-金界面

3(CaO)+2[P]+5[O]=(3CaO·P2O5)

3(CaO)+2[P]+5(FeO)=(3CaO·P2O5)+5Fe

在渣-金-氣界面

3(CaO)+2[P]+5/2O2=(3CaO·P2O5)脫磷反應式2006.10.13/13:46:22103用堿性爐渣進行脫磷的反應為：脫磷反應式2006.10.13/3.3.7脫硫反應反應熱力學爐渣分子理論認為，脫硫反應為：

［S］+（CaO）=（CaS）+［O］分子理論解釋不了純FeO渣也能脫硫的現(xiàn)象，故爐渣離子理論認為，脫硫反應屬于電化學反應：

［S］+（O2-）=（S2-）+［O］

2006.10.13/13:46:221043.3.7脫硫反應反應熱力學2006.10.13/01:1爐渣脫硫原理2006.10.13/13:46:22105爐渣脫硫原理2006.10.13/01:12:5121氣化脫硫氣化脫硫主要通過爐渣中硫的氣化來實現(xiàn)，即：

(S2-)+3/2{O2}={SO2}+(O2-)或寫為：

6(Fe3+)+(S2-)+2(O2-)=6(Fe2+)+{SO2}

6(Fe2+)+3/2O2=6(Fe3+)+3(O2-)兩個反應式表明，渣中的鐵離子充當氣化脫硫所需氧的媒介。需要明確的是，氣化脫硫是以爐渣脫硫為基礎的，首先硫從金屬液被脫除到爐渣中，然后爐渣中的硫再被氣化脫除進入爐氣中。在轉爐煉鋼中，有約三分之一的硫是以氣化脫硫的方式去除的。2006.10.13/13:46:22106氣化脫硫氣化脫硫主要通過爐渣中硫的氣化來實現(xiàn)，即：

(S23.3.8鋼的脫氧脫氧是向煉鋼熔池或鋼水中加入脫氧劑，脫氧元素與氧反應，生成的脫氧產物或進入渣中或成為氣相排出。脫氧劑應具有脫氧元素與氧的親和力大、脫氧產物易排除、成本低和來源廣等的特點。根據(jù)脫氧反應發(fā)生的地點不同，脫氧方法分為沉淀脫氧﹑擴散脫氧和真空脫氧。鋼種轎車面板不銹鋼板軸承鋼管線鋼輪胎鋼絲[O]/％0.0030.0040.00050.0020.0032006.10.13/13:46:221073.3.8鋼的脫氧脫氧是向煉鋼熔池或鋼水中加入脫氧劑，脫氧沉淀脫氧又叫直接脫氧。把塊狀脫氧劑加入到鋼液中，脫氧元素在鋼液內部與鋼中氧直接反應，生成的脫氧產物上浮進入渣中的脫氧方法稱為沉淀脫氧。出鋼時向鋼包中加入硅鐵﹑錳鐵﹑鋁鐵或鋁塊脫氧就是沉淀脫氧。2006.10.13/13:46:22108沉淀脫氧又叫直接脫氧。把塊狀脫氧劑加入到鋼液中，脫氧元素在鋼擴散脫氧又叫間接脫氧。它是將粉狀的脫氧劑如C粉﹑Fe-Si粉﹑CaSi粉﹑Al粉加到爐渣中，降低爐渣中的氧含量，使鋼液中的氧向爐渣中擴散，從而達到降低鋼液中氧含量的一種脫氧方法。在電爐煉鋼的還原期和爐外精煉過程向渣中加入粉狀脫氧劑進行脫氧操作就是擴散脫氧。2006.10.13/13:46:22109擴散脫氧又叫間接脫氧。它是將粉狀的脫氧劑如C粉﹑Fe-Si粉是利用降低系統(tǒng)的壓力來降低鋼液中氧含量的脫氧方法。它只適用于脫氧產物為氣體的脫氧反應如[C]-[O]反應。這種脫氧方法常用于爐外精煉中，如RH真空處理﹑VAD﹑VD等精煉方法都可實現(xiàn)鋼液的真空脫氧。真空脫氧2006.10.13/13:46:22110是利用降低系統(tǒng)的壓力來降低鋼液中氧含量的脫氧方法。它只適用于3.3.9脫氣鋼中氣體（H、N）的來源：金屬料如廢鋼和鐵合金中含有的一定量的氫和氮。潮濕的造渣劑，加入爐內后分解，也使鋼中氣體增加。耐火材料用粘結劑含有8%～9%的氫。暴露在空氣中的鋼液，會從空氣中吸收氫和氮。如果煉鋼采用的氧氣不純，也能造成鋼的增氮。氣體的溶解反應為：

?{H2}=[H]?{N2}=[N]2006.10.13/13:46:221113.3.9脫氣鋼中氣體（H、N）的來源：2006.10.1降低鋼中氣體的措施提高煉鋼原材料質量。如使用含氣體量低的廢鋼和鐵合金；對含水分的原材料進行烘烤干燥，采用高純度的氧氣等。盡量降低出鋼溫度，減小氣體在鋼中的溶解度。在冶煉過程，應充分利用脫碳反應產生的溶池沸騰來降低鋼水中的氣體含量。用爐外精煉技術，降低鋼水中的氣體含量。如采用鋼包吹氬攪拌，真空精煉脫氣，微氣泡脫氣等方法對鋼水進行脫氣處理。采用保護澆注技術，防止鋼水從大氣中吸收氣體。2006.10.13/13:46:22112降低鋼中氣體的措施提高煉鋼原材料質量。如使用含氣體量低的廢鋼3.3.10去除鋼中夾雜物鋼中夾雜物的來源鋼中存在著硫﹑磷﹑氧﹑氮等雜質元素，這些元素與鋼中的合金元素如硅﹑錳﹑鋁﹑鈦﹑釩等形成非金屬化合物，如氧化物﹑硫化物﹑氮化物等。鋼中的這些非金屬化合物，統(tǒng)稱為非金屬夾雜物，也稱為內生夾雜。在煉鋼過程中，鋼水與爐渣和爐襯接觸，爐渣爐襯中的化合物被卷入到鋼水中，也會造成非金屬夾雜物，也稱為外來夾雜。2006.10.13/13:46:221133.3.10去除鋼中夾雜物鋼中夾雜物的來源2006.10.鋼中夾雜物的分類按夾雜物的化學成分分：氧化物夾雜；硫化物夾雜；氮化物夾雜。按加工變形后夾雜物的形態(tài)分：塑性夾雜；脆性夾雜；半塑性夾雜。按夾雜物的來源分：內生夾雜和外來夾雜。2006.10.13/13:46:22114鋼中夾雜物的分類按夾雜物的化學成分分：氧化物夾雜；硫化物夾雜降低鋼中夾雜物的措施在冶煉中采取各種手段降低鋼中雜質元素[O]﹑[S]﹑[N]﹑[P]等的含量，提高鋼的潔凈度，從根本上減少內生夾雜物。提高耐火材料質量，提高其抗沖擊和耐侵蝕的能力，減少外來夾雜物數(shù)量。采用合理的脫氧制度，使脫氧產物易于聚集上浮，從鋼液中排除。應用鋼包冶金如真空脫氧﹑吹Ar攪拌﹑噴粉處理等和中間包冶金如采用堰、壩﹑導流板﹑過濾器﹑湍流控制器等控流裝置，去除鋼水中的夾雜物。采取保護澆注技術，防止鋼水從周圍大氣環(huán)境中吸收氧﹑氫﹑氮。2006.10.13/13:46:22115降低鋼中夾雜物的措施在冶煉中采取各種手段降低鋼中雜質元素[O3.4煉鋼用原材料3.4.1金屬料鐵水；廢鋼；鐵合金；3.4.2輔助材料造渣材料；氧化劑；冷卻劑；還原劑和增碳劑。2006.10.13/13:46:221163.4煉鋼用原材料3.4.1金屬料2006.10.13/3.4.1.1鐵水（或生鐵塊）鐵水是氧氣轉爐煉鋼的基本原料，一般占金屬料的70～100％；電爐只用生鐵塊作配碳用。鐵水成分和鐵水溫度是否適當和穩(wěn)定，對簡化和穩(wěn)定轉爐操作并獲得良好的技術經濟指標非常重要。2006.10.13/13:46:221173.4.1.1鐵水（或生鐵塊）鐵水是氧氣轉爐煉鋼的基本原料鐵水成分Si：發(fā)熱元素，轉爐熱量來源。根據(jù)[P]，[Si]一般在0.4～0.8％范圍內Mn：有利元素。[Mn]一般在0.2～0.4％左右P：有害元素，強發(fā)熱元素。P是高爐不能去除的元素，故只能要求[P]穩(wěn)定，采用鐵水預處理脫磷或相應的煉鋼方法來去除。S：有害元素。[S]<0.04％。采用鐵水預處理脫硫，[S]<0.015％。2006.10.13/13:46:22118鐵水成分Si：發(fā)熱元素，轉爐熱量來源。根據(jù)[P]，[Si]一鐵水溫度鐵水溫度應>1200～1300℃，且保持穩(wěn)定，以利于爐子熱行，迅速成渣。有鐵水預處理工藝，鐵水溫度應適當提高。2006.10.13/13:46:22119鐵水溫度鐵水溫度應>1200～1300℃，且保持穩(wěn)定，以利于3.4.1.2廢鋼廢鋼是電爐煉鋼的基本原料，用量占鋼鐵料的70％～90％。對轉爐來說，既是金屬料也是冷卻劑。合金鋼廢鋼應按所含合金分組堆放。應嚴防混入有害雜質和危險品，并減少帶入的泥沙、耐火材料和爐渣等。對外形尺寸和單重過大的廢鋼，應預先進行解體和切割；對輕薄料要打包或壓塊，以縮短裝料時間。2006.10.13/13:46:221203.4.1.2廢鋼廢鋼是電爐煉鋼的基本原料，用量占鋼鐵料的3.4.1.3鐵合金煉鋼中廣泛使用的各種脫氧和合金化元素與鐵的合金。如Fe-Mn、Fe-Si、Fe-Cr；以及復合脫氧劑，如硅錳合金、硅鈣合金、硅錳鋁合金；還有鋁、錳、鎳等金屬。鐵合金應合理選用以降低成本，使用前應烘烤以減少氣體帶入。另外要純凈，不得混有其它夾雜物，塊度要適當。2006.10.13/13:46:221213.4.1.3鐵合金煉鋼中廣泛使用的各種脫氧和合金化元素與3.4.2輔助材料

3.4.2.1造渣材料石灰（CaO）。堿性煉鋼方法的基本造渣材料，有強的脫磷、脫硫能力，對爐襯危害小。石灰要求含有效CaO大于80～85％，含S和SiO2低，塊度小而均勻，且無細粉；生燒過燒率要??；不能潮解，應保持干燥、新鮮。螢石（CaF2）。熔點低（1418℃），能使CaO熔點顯著降低，加速化渣，改善渣的流動性。螢石要求：CaF2>85%。白云石（MgO）。增加渣中Mg含量，以減少爐襯中MgO向爐渣中轉移，且能促進前期化渣。2006.10.13/13:46:221223.4.2輔助材料

3.4.2.1造渣材料石灰（CaO）。3.4.2.2氧化劑氧氣。煉鋼中氧的重要來源。一般要求氧氣純度應大于98％，冶煉低氮鋼種時，應大于99.5％。還應脫除水分。鐵礦石、氧化鐵皮。鐵礦石要求含鐵高，SiO2、P和水分少，使用前要加熱。氧化鐵皮要求雜質少，不含油污和水分，使用前必須烘烤。2006.10.13/13:46:221233.4.2.2氧化劑氧氣。煉鋼中氧的重要來源。一般要求氧氣3.4.2.3冷卻劑廢鋼。冷卻效果穩(wěn)定、噴濺少，價格低。富鐵礦、團礦、燒結礦和氧化鐵皮。利用它們所含F(xiàn)exOy氧化金屬中的雜質時，需要吸收大量的熱而起到冷卻的作用。石灰石。缺少以上冷卻劑時，可以使用，CaCO3分解時吸收大量熱量。2006.10.13/13:46:221243.4.2.3冷卻劑廢鋼。冷卻效果穩(wěn)定、噴濺少，價格低。23.4.2.4還原劑和增碳劑電爐煉鋼使用的還原劑和增碳劑有石墨電極、木炭、焦炭、電石、硅鐵、硅鈣、鋁等。氧氣轉爐冶煉中、高碳鋼時，一般用含灰分很少的石油焦作增碳劑。2006.10.13/13:46:221253.4.2.4還原劑和增碳劑電爐煉鋼使用的還原劑和增碳劑有3.5鐵水預處理工藝鐵水預處理是指鐵水進入煉鋼爐之前對其進行脫除雜質元素或從鐵水中回收有價值元素的一種工藝。鐵水預處理可分為普通鐵水預處理和特殊鐵水預處理，前者有脫硫、脫硅、脫磷或同時脫磷脫硫；后者有鐵水提釩、提鈮等。2006.10.13/13:46:221263.5鐵水預處理工藝鐵水預處理是指鐵水進入煉鋼爐之前對其進鐵水脫硫的優(yōu)勢鐵水中的C、Si、P等元素的含量高，硫在鐵水中的活度系數(shù)大；鐵水中氧勢低，有利于脫硫反應的進行；有利于直接使用一些強的脫硫劑如CaC2、金屬鎂等。2006.10.13/13:46:22127鐵水脫硫的優(yōu)勢鐵水中的C、Si、P等元素的含量高，硫在鐵水中鐵水預脫硫方法依據(jù)采用脫硫劑的種類及其攪拌方法，目前生產中采用的爐外脫硫方法可分為四類：鐵流攪拌法、機械攪拌法、氣體攪拌法和插入法。用得較多的為機械攪拌法(KR法)和氣體攪拌法(頂部噴吹法)

。KR法:用實心旋轉器攪拌鐵水，脫硫劑為CaC2和石灰粉加Na2CO3。頂部噴吹法:以載氣（N2）將脫硫劑經頂部噴嘴噴入魚雷型混鐵車和鐵水包的鐵水中，脫硫劑為CaC2、Na2CO3。2006.10.13/13:46:22128鐵水預脫硫方法依據(jù)采用脫硫劑的種類及其攪拌方法，目前生產中采KR法1－脫硫劑；2－攪拌器；3－至除塵頂部噴吹法1－噴槍；2－脫硫劑；3－料倉；4－稱量料倉；5－載氣（N2）鐵水預脫硫方法2006.10.13/13:46:22129KR法頂部噴吹法鐵水預脫硫方法2006.10.13/01:鐵水預脫硫工藝2006.10.13/13:46:22130鐵水預脫硫工藝2006.10.13/01:12:5746鐵水預脫硫扒渣工藝2006.10.13/13:46:22131鐵水預脫硫扒渣工藝2006.10.13/01:12:5747鐵水脫硫反應鐵水預處理脫硫常用的脫硫劑有CaC2、CaO、Na2CO3、Mg以及由它們組成的各種復合脫硫劑。脫硫劑與鐵水中的硫反應為：Mg（g）+[S]=MgS（S）CaO（S）+[S]=CaS（S）+[O]

2006.10.13/13:46:22132鐵水脫硫反應鐵水預處理脫硫常用的脫硫劑有CaC2、CaO、N3.6轉爐煉鋼3.6.1氧氣轉爐煉鋼的發(fā)展3.6.2頂?shù)讖痛缔D爐煉鋼的設備3.6.3復吹轉爐吹煉工藝2006.10.13/13:46:221333.6轉爐煉鋼3.6.1氧氣轉爐煉鋼的發(fā)展2006.103.6.1氧氣轉爐煉鋼的發(fā)展現(xiàn)代轉爐煉鋼的發(fā)展大致分四個時期：1）頂吹轉爐煉鋼技術的創(chuàng)立(1948~1956)標志性技術：拉瓦爾型超音速頂吹噴槍。2）頂吹轉爐煉鋼技術的成熟與完善(1956~1967)標志性技術：轉爐大型化；副槍動態(tài)控制技術3）氧氣煉鋼技術的繁榮與發(fā)展(1967~1993)標志性技術：氧氣底吹轉爐煉鋼技術；轉爐復合吹煉工藝技術4）現(xiàn)代轉爐煉鋼技術(1993~)標志性技術：濺渣護爐工藝；干法除塵與煤氣回收技術2006.10.13/13:46:221343.6.1氧氣轉爐煉鋼的發(fā)展現(xiàn)代轉爐煉鋼的發(fā)展大致分四個時頂?shù)讖痛缔D爐轉爐復合吹煉工藝最初是沿襲頂吹和底吹兩種吹煉工藝逐步發(fā)展完善：即在頂吹轉爐底部噴吹惰性氣體和在底吹轉爐上部安裝頂吹氧槍。實踐證明，復吹轉爐基本保留了頂吹轉爐和底吹轉爐的優(yōu)點，避免各自的缺點，成為當代轉爐的基本操作工藝。2006.10.13/13:46:22135頂?shù)讖痛缔D爐轉爐復合吹煉工藝最初是沿襲頂吹和底吹兩種吹煉工3.6.2頂?shù)讖痛缔D爐煉鋼的設備頂?shù)讖痛缔D爐煉鋼的設備由4個系統(tǒng)組成，每個系統(tǒng)又由各自的設備組成。煉鋼容器的爐子系統(tǒng)；提供煉鋼所需的氧氣和底部攪拌氣體的供氣系統(tǒng)；提供煉鋼所需的金屬料和造渣材料的供料系統(tǒng)；對高溫含塵煙氣進行降溫除塵處理，并回收余熱和煤氣的煙氣處理系統(tǒng)。

2006.10.13/13:46:221363.6.2頂?shù)讖痛缔D爐煉鋼的設備頂?shù)讖痛缔D爐煉鋼的設備由43.6.2.1爐子系統(tǒng)爐子系統(tǒng)由轉爐﹑托圈﹑耳軸﹑傾動機構組成，是裝入原料進行吹煉的容器。它由圓臺形爐帽﹑圓筒形爐身和球缺形或截錐形爐底三部分組成在爐帽與爐身連接處有出鋼口。2006.10.13/13:46:221373.6.2.1爐子系統(tǒng)爐子系統(tǒng)由轉爐﹑托圈﹑耳軸﹑傾動機構3.6.2.2供氣系統(tǒng)供氧系統(tǒng)由制氧機﹑儲氣罐﹑壓氧機﹑輸氣管道及閥門、氧槍和底部供氣元件組成。氧槍是供氧設備中的關鍵部件。由槍身和噴頭組成。槍身是由三種不同直徑的無縫鋼管套裝而成，通水冷卻。噴頭用導熱良好的紫銅制成，孔形狀一般采用拉瓦爾管的形狀，大型轉爐普遍應用了三孔﹑四孔﹑五孔噴頭。2006.10.13/13:46:221383.6.2.2供氣系統(tǒng)供氧系統(tǒng)由制氧機﹑儲氣罐﹑壓氧機﹑輸氧槍結構示意圖2006.10.13/13:46:22139氧槍結構示意圖2006.10.13/01:12:5955頂?shù)讖痛导夹g的關鍵部件是復吹轉爐的底部供氣元件。底部供氣元件分為兩大類，即噴嘴型和磚型。底部供氣元件2006.10.13/13:46:22140頂?shù)讖痛导夹g的關鍵部件是復吹轉爐的底部供氣元件。底部供氣元件3.6.2.3供料系統(tǒng)

1）鐵水供應2）廢鋼供應3）造渣劑供應2006.10.13/13:46:221413.6.2.3供料系統(tǒng)

1）鐵水供應2006.10.1）鐵水供應混鐵車（魚雷罐車）方式流程為：高爐鐵水→魚雷罐車→鐵水罐→轉爐。這種供應方式投資省﹑鐵水溫降小和有較好的生產環(huán)境。適合于大型高爐向大型轉爐（100t以上）供應鐵水。2006.10.13/13:46:221421）鐵水供應混鐵車（魚雷罐車）方式流程為：高爐鐵水→魚雷罐車向轉爐供應廢鋼一般采用廢鋼槽方式。流程：磁盤吊車裝槽→橋式吊車+廢鋼槽→轉爐。2）廢鋼供應2006.10.13/13:46:22143向轉爐供應廢鋼一般采用廢鋼槽方式。2）廢鋼供應2006.10轉爐的造渣劑采用以下的供應方式：地下儲料倉→膠帶運輸機→高位料倉→稱量漏斗→匯總漏斗→溜槽→轉爐。下圖還給出了向鋼包中加入鐵合金的主要設備。3）造渣劑供應2006.10.13/13:46:22144轉爐的造渣劑采用以下的供應方式：地下儲料倉→膠帶運輸機→高位3.6.2.4煙氣處理系統(tǒng)轉爐爐內的氣體稱為爐氣，爐氣離開爐口進入煙罩后稱為煙氣。氧氣轉爐在吹煉期間產生大量含塵爐氣，其溫度高達1400~1600℃，爐氣中含有大量CO和含鐵60％左右的粉塵。轉爐爐氣的處理方