第5章 复吹转炉.ppt

1、韩毅华 河北联合大学,钢铁冶金学炼钢部分,第五章 顶底复吹转炉,复吹发展 复吹冶金特点 底部供气,第一节 复吹发展,顶吹：1952年LD顶吹转炉诞生 底吹：1967年底吹氧气转炉（德国和加拿大） 托马斯法底部供O2失败：喷嘴侵蚀严重 OBM采用CH化合物冷却喷嘴 Oxygen Bottom Blowing Method 复吹：顶吹和底吹互补 1978年法国在LD上底吹惰性气体成功 1979年日本住友发表复吹报告 1983年首钢30t和鞍钢180t复吹投入生产,一. 顶吹和底吹转炉特点 LD顶吹转炉 冶金特点 脱碳反应在上部乳化区进行 反应区在熔池上部，有利脱P和脱S (FeO)含量高，石灰熔化

2、快 调整枪位，调节(FeO)含量 熔池温度和成分不均匀 尤其是后期，氧枪射流搅拌作用小 C大约10%可以燃烧为CO2,优点 操作控制灵活，实现早去S、P 热效率较高，可以提高废钢使用量：Fe氧化量大 转炉炉龄不受氧枪寿命的约束 缺点 喷溅事故多： (FeO)容易积聚 熔池均匀性差：搅拌差 烟尘大：反应在熔池上部 金属收得率低：渣中FeO高、喷溅多、烟尘损失大 合金收得率低：钢中O含量高,底吹转炉 冶金特点 氧气由底部射入熔池，反应主要发生在熔池底部 氧气利用率高，渣中FeO聚集量减少 FeO产生于底部，上浮时与C反应较多 气体搅拌力强 比LD高10倍 CO2生成量极少,优点 冶炼平稳、喷溅少：

3、(FeO)低 熔池温度及成分均匀：搅拌好 金属收得率高：喷溅少、(FeO)低 合金收得率高：熔池O含量低 生产率高：可提高供氧强度 缺点 前期脱磷P能力差：前期化渣困难 底吹无法高拉碳 后期脱磷效率高 废钢用量小：Fe和CO的氧化量小 钢中含H量稍高：冷却剂裂解 炉底易损坏，炉龄较低 P181表4-11,二. 复吹工艺种类 顶部吹氧，底部供入惰性气体，顶部加入石灰块 工艺开发：在LD的基础上，增加底吹惰性气体或弱氧化气体 具体工艺：LBE、LDOTB、LDAB、NKCB 区别在于供气元件、使用气体 我国的复吹转炉属于这种形式 底吹气体：Ar、N2、CO2 供气量：顶部供氧强度不变： 4.0 N

4、m3/(minT) 底部供气强度较小：0.10.3 Nm3/(minT),顶部吹氧9095%，底部供氧510%，顶部加石灰 工艺开发：在底吹基础上，增加顶吹氧气 具体工艺： LDOB，LDHC，BSCBAP 区别在于底部供氧比例、喷嘴形式和冷却介质 我国无这种复吹形式 顶部吹氧7080%，底部氧2030%，底部吹石灰粉 工艺开发：在底吹QBOP基础上，增加顶吹氧气 具体工艺： STB、KBOP 强化脱磷：底部吹石灰粉 我国无这种复吹形式,顶部吹氧6080%，底部供氧2040% 底部吹石灰粉，底部喷入燃料 工艺开发：在底吹基础上，增加顶吹氧气 具体工艺：KOBM、OBMS 强化脱磷 提高废钢用量

5、 我国无这种复吹形式,底部供氧100%，顶部附加氧，顶/底喷入石灰粉 工艺开发：在底吹基础上，增加顶部氧气和石灰粉 具体工艺：KMS，OBAS，KS 强化脱磷：顶底吹石灰粉 提高废钢用量：顶吹氧 O2 + CO CO2 我国无这种复吹形式 我国复吹主要是底部吹惰性气体,第二节 复吹冶金特点,一. 冶金特点 与LD相比 P184 增加底部供气，加强熔池搅拌,使熔池更加均匀 熔池均匀性：复吹熔池更均匀 混均时间：顶吹100S，底吹10S 底吹搅拌能力比顶吹高10倍 说明底吹使熔池搅拌能力加强 特别是吹炼后期，搅拌改善效果更明显 后期CO搅拌能力大大减弱,熔池搅拌增强，改善了钢渣反应条件，使钢渣接近

6、 平衡，过氧化现象降低，合金收得率提高 炉渣FeO降低：顶吹高、底吹低、复吹居中 钢水O 下降：顶吹高、底吹低、复吹居中 合金收得率高：终点锰含量上升 底吹转炉O小于平衡值 理论平衡值： PCO = 1 atm 底部吹惰性气体： PCO 1 atm 后期CO2含量增加： PCO 1 atm 后期吸入N2多： PCO 1 atm,底吹惰性气体，降低CO分压，有利于脱碳反应 有利于冶炼低碳钢：钢水O 下降 极限脱碳量降低： 0.01%C（复吹） 0.02%（顶吹） 通过改变顶枪位置和顶底吹炼制度，可以控制 化渣，有利于充分发挥炉渣的作用 控制FeO含量 熔池富余热量减少，降低了废钢比 Ar、N2的

7、吸热，CO2脱C是吸热反应 底部用O2时供入的冷却剂吸热 Fe、Mn氧化量减少,二. 复吹优点 与LD相比 吹炼平稳，喷溅减少，金属收得率提高约1% 渣中FeO降低 渣中含铁减少2.55.0% 降低夹杂提高质量、延长炉龄 熔池均匀 终点氧化性降低 合金收得率高 （FeO）和O减少 余Mn提高0.020.06% 脱磷能力强，石灰消耗降低 钢渣反应条件改善，脱磷接近于平衡 降低终点0.002%P；石灰消耗降低310Kg/t,极限终点碳降低，有利于冶炼超低C钢 CO分压低 后期搅拌高 提高生产率 喷溅少，供氧强度高 可以适当超装 降低成本 生产率高 金属收得率高：喷溅少、FeO低 合金收得率高：O低

8、、余锰高 石灰消耗低 炉衬寿命高 氧气消耗低 ：46Nm3/t,三. 复吹缺点 与LD相比 工艺复杂：尤其是底部吹氧 底部喷嘴系统 底吹O2时，冷却剂将使钢中H升高 CH化合物为冷却剂 底吹N2将使钢中的氮升高 需要N2/Ar 废钢比有所降低 气体吸热 Fe氧化减少 CH冷却剂吸热 底吹喷嘴寿命低，炉龄降低 目前基本解决：溅渣护炉和喷嘴元件改善,第三节 底部供气,一. 底部气体 供气目的 取决于复吹方式 加强熔池搅拌，改善冶金效果 强化冶炼，提高转炉生产能力 增加热源，提高废钢量：喷吹燃料 对底部气体要求 气体对钢质量无危害 来源广泛，价格价廉 便于操作，安全可靠,底部供气种类 常用气体：Ar

9、、N2、CO2、O2和空气 O2：国内应用较少 优点：强化冶炼 搅拌能力大 (C+O22CO) 缺点：结构复杂 炉底寿命低 冷却剂增H CO2：鞍钢用CO2代替Ar 优点: 搅拌能力大 (C+CO22CO) 不污染钢水 炉底冷却 缺点: 氧化性影响炉底 不利于超低碳冶炼（CO分压不变） 成本较高CO2 （不易生产）,N2：国内应用广泛 优点：来源广成本低 使用安全 对炉底侵蚀小 供气元件简单 缺点：后期增N Ar：国内普遍采用 优点：不污染钢水 使用安全 底部炉衬寿命长 供气元件简单 缺点：成本高,N2/Ar切换 供气模式 N2 ：溅渣护炉装料供氧2/3 N2不影响溅渣护炉 C高时N溶解度低

10、Ar：供氧2/3终点出钢过程 C降低，N溶解度升高 Ar气泡清扫N 切换时机 ArN2：出钢完毕 N2Ar：供氧时间2/3,二. 供气元件 喷嘴型 单管式 结构：无缝金属管 无冷却 特点：气量调节幅度小：气量小时容易堵塞 后座严重：间歇反冲，危害炉底 喷吹惰性气体 应用：早期应用，目前较少,双层套管式 结构：双层套管 特点：气量调节幅度小 通用性强：N2、Ar、O2、石灰 应用：来源于底吹转炉，目前仍应用 （唐钢3号炉试验） 供氧：内管O2，环缝冷却剂 惰性气体：内管压力/环缝压力=12.5 (防止堵塞) 环缝式 结构：双层套管封堵中心管，仅环缝通气 （0.55mm） 特点：气量调节幅度大 喷

11、嘴寿命长 喷吹惰性气体 应用：较多,砖型 弥散性透气砖 结构：砖内形成许多弥散分布的微孔（100目左右） 特点：供气分布均匀 气孔不易堵塞：可以中断或间断供气 阻力大，供气量小 密度低，耐侵蚀性差 适用于惰性气体 应用：早期开发，目前应用很少 缝砖型 结构：多块耐火砖组成砖缝，用钢板包围 砖缝0.30.5mm 特点：气量范围大 可以间断供气 不易堵塞 寿命较高 外壳易开裂漏气 不适于吹氧和喷粉 应用：过渡型元件，目前应用很少,直孔型透气砖 结构：砖内分布贯穿性直孔 1.03.0mm 特点：致密度高，寿命长 ：相对于弥散型 阻力小 分布均匀：相对于砖缝式 不易漏气 适用于惰性气体 应用：早期开发，目前仍有应用,细金属管多孔塞 结构：耐火材料中埋入许多细小不锈钢管 金属管10150根 直径 0.13.0mm 特点：喷嘴 + 砖型 密度高 气体阻力小 气量调节范围大 不易堵塞 适用于惰性气体 应用：日本钢管开发，应用广泛,三. 供气元件布置 距炉底中心的距离 以混匀时间来衡量,最佳位置：底吹元件的