《转炉顶底复吹技术》PPT课件

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1、学习情境学习情境 5 复吹转炉操作复吹转炉操作5.1复吹复吹转炉的特点转炉的特点 所谓顶底复合吹炼就是所谓顶底复合吹炼就是转炉转炉在顶吹的在顶吹的同时，从底部也吹入气体的炼钢方法。同时，从底部也吹入气体的炼钢方法。它是近年来氧气转炉炼钢的发展方向。它是近年来氧气转炉炼钢的发展方向。其冶金特点是：其冶金特点是：（1）它保持了顶吹转炉成渣速度快和底吹）它保持了顶吹转炉成渣速度快和底吹转炉吹炼平稳的双重优点，使喷溅减少，转炉吹炼平稳的双重优点，使喷溅减少，金属收得率提高约金属收得率提高约1.5%。（2）吹炼后期强化熔池搅拌，使钢吹炼后期强化熔池搅拌，使钢渣反应渣反应接近平衡，降低了吹炼终点接近平衡，

2、降低了吹炼终点钢液中的氧含量，钢液中的氧含量，冶炼低碳钢（冶炼低碳钢（C=0.010.02%），可避免钢渣），可避免钢渣的过氧化，还可减少脱氧时的合金消耗。的过氧化，还可减少脱氧时的合金消耗。（3）化渣快，有利于）化渣快，有利于渣渣钢间反应的进行，钢间反应的进行，进一步提高了炉渣脱磷、脱硫的能力。一般，进一步提高了炉渣脱磷、脱硫的能力。一般，顶吹转炉吹炼时，磷在渣顶吹转炉吹炼时，磷在渣钢间的分配比钢间的分配比（P）/P70，硫的分配比（，硫的分配比（S）/S57；而在复吹转炉中，（而在复吹转炉中，（P）/P80120，（，（S）/S 810。（4）反应速度快，热效率高，可实现炉内二次反应速度快

3、，热效率高，可实现炉内二次燃烧。燃烧。（5）熔池富余热量减少。）熔池富余热量减少。5.2 顶底复吹技术的类型顶底复吹技术的类型 按底部供气的种类，按底部供气的种类，顶底复合吹炼顶底复合吹炼可分为：顶可分为：顶吹氧、底吹惰性气体和顶底复合吹氧两大类。吹氧、底吹惰性气体和顶底复合吹氧两大类。5.2.1 底吹搅拌型底吹搅拌型 A 技术特征：技术特征：顶吹顶吹100%氧气；底吹惰性气体氧气；底吹惰性气体N2、Ar、CO2和和CO搅拌（多用搅拌（多用N2、Ar），前期吹），前期吹N2气，气，后 期 切 换 为后 期 切 换 为 A r 气；供 气 强 度 波 动 在气；供 气 强 度 波 动 在0.03

4、0.12Nm3/t.min范围。总量不大于顶吹气范围。总量不大于顶吹气体量的体量的5%。B 特点特点（1）这种类型以加强搅拌，改善冶金反应动力学条件）这种类型以加强搅拌，改善冶金反应动力学条件为主要目的，属于弱搅拌型。它除了底部全程恒流量为主要目的，属于弱搅拌型。它除了底部全程恒流量供气和顶吹枪位适当提高外，冶炼工艺制度与顶吹法供气和顶吹枪位适当提高外，冶炼工艺制度与顶吹法基本相同。吹炼过程中钢、渣成分变化趋势也与顶吹基本相同。吹炼过程中钢、渣成分变化趋势也与顶吹法基本相同。法基本相同。（2）该法高、中、低碳钢均可生产。）该法高、中、低碳钢均可生产。（3）它的优点是，设备费用低，操作简单；但气

5、体成本）它的优点是，设备费用低，操作简单；但气体成本高，钢中高，钢中N2含量略有增加。含量略有增加。C 代表方法有：代表方法有：由法国钢铁研究院与卢森堡阿尔贝德公司于由法国钢铁研究院与卢森堡阿尔贝德公司于1975年共年共同开发的复吹技术同开发的复吹技术LBE；由日本川崎开发的由日本川崎开发的LD-KG。5.2.2 顶、底均吹氧顶、底均吹氧A 技术特征：技术特征：顶吹氧顶吹氧6095%；底吹氧；底吹氧540%；供气；供气强度波动在强度波动在0.22.0Nm3/tmin范围。范围。B 特点特点 由于顶部、底部同时吹入氧气，因而在炉由于顶部、底部同时吹入氧气，因而在炉内形成两个火点区，即下部区和上部

6、区。内形成两个火点区，即下部区和上部区。下部火点区下部火点区，可使吹入的气体在反应区高温，可使吹入的气体在反应区高温作用下体积剧烈膨胀，并形成过热金属的对流，作用下体积剧烈膨胀，并形成过热金属的对流，从而增加熔池搅拌力，可促进熔池脱碳。从而增加熔池搅拌力，可促进熔池脱碳。顶、底均吹氧示意图顶、底均吹氧示意图 上部火点区，上部火点区，主要是促进炉渣的形成和进行脱碳主要是促进炉渣的形成和进行脱碳反应。反应。另外，由于底部吹入氧气与熔池中金属发生反应，另外，由于底部吹入氧气与熔池中金属发生反应，可以生成两倍于吹入氧气体积的可以生成两倍于吹入氧气体积的CO气体，从而增大了气体，从而增大了吹入气体的搅拌

7、作用。研究表明，当底部吹入氧量为吹入气体的搅拌作用。研究表明，当底部吹入氧量为10时，基本上能达到纯氧底吹的主要效果；当底部时，基本上能达到纯氧底吹的主要效果；当底部吹氧量为总氧量的吹氧量为总氧量的2030时，则几乎能达到纯氧底时，则几乎能达到纯氧底吹的全部混合效果。吹的全部混合效果。此法适于生产低此法适于生产低C、超低、超低C（C0.007%）和超低）和超低S、P（S、P0.005%）的钢种。但由于使用天然气或石油）的钢种。但由于使用天然气或石油裂化气作为喷嘴冷却剂，钢中裂化气作为喷嘴冷却剂，钢中H含量略有增加。含量略有增加。C 代表方法有：代表方法有：日本住友金属开发的日本住友金属开发的S

8、TB、新日铁公、新日铁公司开发的司开发的LDOB。顶、底复合吹炼法在上述两大类的基顶、底复合吹炼法在上述两大类的基础上，根据底吹气体种类、数量以及渣础上，根据底吹气体种类、数量以及渣料加入方法等的不同，又可组合成各种料加入方法等的不同，又可组合成各种不同的复合吹炼法。各方法的名称及主不同的复合吹炼法。各方法的名称及主要特征见下表。要特征见下表。各国复合吹炼法的主要特征各国复合吹炼法的主要特征 类类 型型名称名称发明单位发明单位顶吹顶吹O2底吹底吹O2使用其它种使用其它种类气体及流类气体及流量量m3/min加入石灰加入石灰底吹方式底吹方式比例比例%流量流量m3/min比例比例%流量流量m3/mi

9、n顶顶部部底底部部LBEARBED-IRSID1004.04.50 Ar/N2 00.25块块 透气砖透气砖LD-KG日本川崎日本川崎1003.03.50 Ar/N20.010.05块块 小口径喷嘴小口径喷嘴LD-OTB日本神户日本神户1003.33.50 Ar/N20.010.10块块 NK-CB日本钢管日本钢管（NKK）1003.03.30 Ar/CO2N20.040.10块块 单孔喷嘴或多孔塞单孔喷嘴或多孔塞LE-AB日本新日日本新日铁铁1003.54.00 Ar0.0140.31块块 炉底喷嘴炉底喷嘴JL系统系统Jones and Laughlin1003.33.50 Ar/N2/CO

10、2 0.045或或0.112块块 炉底喷嘴或沟槽砖，炉底喷嘴或沟槽砖，大部分时间吹大部分时间吹N2，最，最后阶段吹后阶段吹Ar/CO2BSC-BAPBSC85952.23.0515 Ar 0.0750.20块块 炉底喷嘴吹炉底喷嘴吹O2或空气，或空气，用用N2遮盖遮盖LD-OB日本新日日本新日铁铁80902.53.010200.30.8天然气遮盖天然气遮盖块块 OBM型喷嘴、天然型喷嘴、天然气遮盖气遮盖LD-HC比利时比利时92953.14.2580.080.20天然气遮盖天然气遮盖块块或或粉粉 炉底喷嘴炉底喷嘴STB或或STB-P日本住友日本住友金属金属90922.02.58100.150.

11、25内喷嘴：内喷嘴：O2/CO2；外喷嘴：；外喷嘴：CO2/N2/Ar0.030.07 粉粉炉底喷嘴吹入氧化性炉底喷嘴吹入氧化性气体，气体，STB-P为顶枪为顶枪喷石灰粉喷石灰粉K-BOP日本川崎日本川崎60802.02.520400.71.5天然气遮盖天然气遮盖 粉粉OBM型喷嘴，氧气型喷嘴，氧气底喷石灰粉、底喷石灰粉、OBM-S（K-OBM）德国德国Maxhutte-Klockner2040 6080 天然气遮盖天然气遮盖 粉粉经侧面喷嘴、从顶部吹经侧面喷嘴、从顶部吹O2，有时用油有时用油/氧预热废钢。每氧预热废钢。每吨钢多用吨钢多用5m3 O2,增加废钢增加废钢50kg/t钢水。钢水。K

12、SKHS德国德国日本川崎日本川崎0 1004.55.5天然气遮盖天然气遮盖 粉粉KS法为100%废钢，喷50kg煤/t，增废钢比1020%5.3 复合吹炼底部供气元件复合吹炼底部供气元件5.3.1 复合吹炼底部供气元件的类型及特点复合吹炼底部供气元件的类型及特点 复合吹炼转炉底部的供气元件有喷嘴型供气元复合吹炼转炉底部的供气元件有喷嘴型供气元件、砖型供气元件和细金属管多孔塞式供气元件。件、砖型供气元件和细金属管多孔塞式供气元件。A 喷嘴型供气元件喷嘴型供气元件 早期使用的是单管式喷嘴型供气元件。因其易早期使用的是单管式喷嘴型供气元件。因其易造成钢水粘结喷嘴和灌钢等，因而出现由底吹氧气造成钢水粘

13、结喷嘴和灌钢等，因而出现由底吹氧气转炉引伸来的双层套管喷嘴。但其外层不是引入冷转炉引伸来的双层套管喷嘴。但其外层不是引入冷却介质，而是吹入速度较高的气流，以防止内管的却介质，而是吹入速度较高的气流，以防止内管的粘结堵塞。实践表明，采用双层套管喷嘴，可有效粘结堵塞。实践表明，采用双层套管喷嘴，可有效地防止内管粘结。图地防止内管粘结。图5 5-2为双层套管构造。图为双层套管构造。图5 5-3为为采用双层套管喷嘴的复吹法。采用双层套管喷嘴的复吹法。图图5-2为双层套管构造为双层套管构造 图图5-3 采用双层套管喷嘴的复吹法采用双层套管喷嘴的复吹法 环缝管喷嘴环缝管喷嘴 将双层套管的中心管堵死，将双层

14、套管的中心管堵死，就形成环缝管喷嘴。如前图。就形成环缝管喷嘴。如前图。这种喷嘴环缝的宽度一般在这种喷嘴环缝的宽度一般在0.55.0mm。底部供气强度可在底部供气强度可在0.010.10Nm3/(tmin)的较的较宽范围内调节，完全可以消除由于喷嘴堵塞而宽范围内调节，完全可以消除由于喷嘴堵塞而引起的故障。环缝喷嘴的气体调节量大，后坐引起的故障。环缝喷嘴的气体调节量大，后坐（喘气）频率低，喷嘴与炉底寿命高，因而被（喘气）频率低，喷嘴与炉底寿命高，因而被广泛应用。但要特别注意保持环缝的均匀性，广泛应用。但要特别注意保持环缝的均匀性，以保证供气的稳定。以保证供气的稳定。B 砖型供气元件砖型供气元件（1

15、）弥散型透气砖）弥散型透气砖弥散型透气砖是由法国和卢森堡联合研制成功的。弥散型透气砖是由法国和卢森堡联合研制成功的。它由许多呈弥散分布的微孔（约它由许多呈弥散分布的微孔（约100目左右）目左右）组成。它的气孔率高、砖的致密性差、气体绕组成。它的气孔率高、砖的致密性差、气体绕行阻力大、寿命低。行阻力大、寿命低。（2）砖缝组合型供气元件）砖缝组合型供气元件它是由多块耐火砖以不同形式拼凑成各种砖缝并它是由多块耐火砖以不同形式拼凑成各种砖缝并外包不锈钢板而组成的（见图外包不锈钢板而组成的（见图5-4），气体经），气体经下部气室通过砖缝进入炉内。由于砖较致密，下部气室通过砖缝进入炉内。由于砖较致密，其寿

16、命比弥散型高。但存在着钢壳开裂漏气，其寿命比弥散型高。但存在着钢壳开裂漏气，砖与钢壳间缝隙不匀等缺陷，造成供气不均匀砖与钢壳间缝隙不匀等缺陷，造成供气不均匀和不稳定。和不稳定。（3）直孔型透气砖）直孔型透气砖 直孔型透气砖（图直孔型透气砖（图5-5）内分布很多贯通的直孔道。它是在制）内分布很多贯通的直孔道。它是在制砖时埋入许多细的易熔金属丝，在焙烧过程中被熔出而形成的。砖时埋入许多细的易熔金属丝，在焙烧过程中被熔出而形成的。这种砖致密度比弥散型好，同时气流阻力小。这种砖致密度比弥散型好，同时气流阻力小。砖型供气元件的最大优点是：砖型供气元件的最大优点是：可调气量范围大，具有可调气量范围大，具有

17、能允许气流间断的优点，故对吹炼操作有较大的适应性，在生产能允许气流间断的优点，故对吹炼操作有较大的适应性，在生产中得到应用。但不适用于吹氧和喷粉。中得到应用。但不适用于吹氧和喷粉。砖缝组合型砖缝组合型直孔型透气砖直孔型透气砖C 细金属管多孔塞式细金属管多孔塞式 细金属管多孔塞式供气元件（细金属管多孔塞式供气元件（Multiple Hole Plug，简，简称称MHP）最早由日本钢管公司研制成功，是目前普遍应用）最早由日本钢管公司研制成功，是目前普遍应用的底部供气元件。的底部供气元件。它由埋设在母体耐火材料它由埋设在母体耐火材料中的许多不锈钢管所组成（见中的许多不锈钢管所组成（见图图5-6），所

18、埋设的金属管内所埋设的金属管内径一般为径一般为1.54.0mm（多（多为为1.5mm左右）左右）。每块供气。每块供气元件中埋设的细金属管数通常元件中埋设的细金属管数通常为为10150根，根，各金属管焊装各金属管焊装在一个集气箱内。这种供气元在一个集气箱内。这种供气元件调节气量幅度比较大，不论件调节气量幅度比较大，不论在供气的均匀性、稳定性和寿在供气的均匀性、稳定性和寿命上都比较好。命上都比较好。图图5-6 MHP型供气元件型供气元件 1-耐火砖；耐火砖；2-钢套；钢套；3-钢板；钢板；4-炉壳；炉壳；5-砖的微孔砖的微孔 新型细金属管砖式新型细金属管砖式供气元件（供气元件（MHP-D型透型透气

19、砖）气砖），如图如图5-7所示。所示。由图可以看出，在砖体由图可以看出，在砖体外层细金属管处，增设外层细金属管处，增设一个专门供气箱，因而一个专门供气箱，因而使一块元件可分别通入使一块元件可分别通入两路气体。在用两路气体。在用CO2气气源供气时，可在外侧通源供气时，可在外侧通以少量氩气，以减轻多以少量氩气，以减轻多孔砖与炉底接缝处由于孔砖与炉底接缝处由于CO2气体造成的腐蚀。气体造成的腐蚀。图5-7 MHP-D型供气元件 新的类环缝新的类环缝管式细金属管管式细金属管型供气元件如型供气元件如图图5-8，简化了，简化了细金属管砖的细金属管砖的制作工艺。制作工艺。细金属管细金属管型供气元件，型供气元

20、件，将是最有发展将是最有发展前途的一种类前途的一种类型。型。图5-8 新的类环缝管式细金属管型供气元件 5.3.2 底部供气元件的布置底部供气元件的布置 底部供气元件的布置对吹炼工艺的影响很大，底部供气元件的布置对吹炼工艺的影响很大，气泡从炉底喷嘴喷出上浮，抽引钢液随之向上流动，气泡从炉底喷嘴喷出上浮，抽引钢液随之向上流动，从而使熔池得到搅拌。底部供气喷嘴布置的位置和从而使熔池得到搅拌。底部供气喷嘴布置的位置和数量不同，它与顶吹氧射流引起的综合搅拌效果也数量不同，它与顶吹氧射流引起的综合搅拌效果也不同，从而，得到的冶金效果也不同。从搅拌效果不同，从而，得到的冶金效果也不同。从搅拌效果来看，底部

21、气体从来看，底部气体从搅拌较弱的部位对称地搅拌较弱的部位对称地吹入熔池吹入熔池效果较好。在最佳冶金效果的条件下，使用喷嘴的效果较好。在最佳冶金效果的条件下，使用喷嘴的数目最少为最经济合理。同时，考虑到非吹炼期，数目最少为最经济合理。同时，考虑到非吹炼期，如在倒炉测温、取样等成分化验结果时，供气喷嘴如在倒炉测温、取样等成分化验结果时，供气喷嘴最好露出炉液面，为此供气元件一般都排列于最好露出炉液面，为此供气元件一般都排列于耳轴耳轴连接线上，或在此线附近。连接线上，或在此线附近。用用8mm的小管供气，不同的布置方式的小管供气，不同的布置方式 图5-9 底部供气元件布置模拟试验图 a形式之一；b形式之

22、二：c形式之三；d形式之四；e形式之五；f 形式之六 结果显示，图中结果显示，图中c和和f的布置形式搅拌效果的布置形式搅拌效果最好。即底部供入的最好。即底部供入的气体，总的气体流量气体，总的气体流量分布在几个相互靠得分布在几个相互靠得很近的喷嘴内，对熔很近的喷嘴内，对熔池搅拌效果最好。换池搅拌效果最好。换句话说，底部供入的句话说，底部供入的气体，集中布置在炉气体，集中布置在炉底的几个部位，钢液底的几个部位，钢液在熔池内能加速循环在熔池内能加速循环运动，可强化搅拌；运动，可强化搅拌；比用大量分散的微弱比用大量分散的微弱循环搅拌要好得多循环搅拌要好得多。宝钢的水力学模型宝钢的水力学模型实验认为，在

23、实验认为，在顶吹火点顶吹火点区内或边缘区内或边缘布置底部供布置底部供气喷嘴较好。对气喷嘴较好。对300t转转炉而言，若采用集管式炉而言，若采用集管式元件，以不超过两个为元件，以不超过两个为宜，间距应接近或大于宜，间距应接近或大于0.15D；实际中，两个喷；实际中，两个喷嘴布置在炉底耳轴方向嘴布置在炉底耳轴方向中心线上，位于火点区，中心线上，位于火点区，间距间距1 m，相当于相当于0.143D(D7m)；实践实践证明，这样冶金效果良证明，这样冶金效果良好，如图好，如图5-10所示。所示。图图5-10 宝钢宝钢300t转炉底部转炉底部 喷嘴布置喷嘴布置 图图5 5-11是鞍钢喷嘴水力学模型试验图，

24、是鞍钢喷嘴水力学模型试验图，在模拟在模拟6t转炉上试验，认为两个喷嘴效果较转炉上试验，认为两个喷嘴效果较好，而其中以好，而其中以b形式更好些。形式更好些。图图511 鞍钢喷嘴鞍钢喷嘴 水力学模型试验图水力学模型试验图 a0.4D，b0.6D5.4 复吹的底吹气体复吹的底吹气体 5.4.1 底吹气体的种类底吹气体的种类 转炉顶底复合吹炼工艺底部供气的目的是搅拌转炉顶底复合吹炼工艺底部供气的目的是搅拌熔池，强化冶炼，也可以供给作为热补偿的燃气。熔池，强化冶炼，也可以供给作为热补偿的燃气。所以，在选择气源时应考虑其冶金行为、操作性能、所以，在选择气源时应考虑其冶金行为、操作性能、制取的难易、价格是否

25、便宜等因素；同时还要求对制取的难易、价格是否便宜等因素；同时还要求对钢质量无害、安全、冶金行为良好，并有一定的冷钢质量无害、安全、冶金行为良好，并有一定的冷却效应、对炉底的耐火材料无强烈影响等。目前作却效应、对炉底的耐火材料无强烈影响等。目前作为底部气源的有为底部气源的有N2、Ar、O2、CO2和和CO，也有采用，也有采用空气空气的。的。（1）氮气（）氮气（N2）氮气是惰性气体，是制氧的副产品，也是惰性气氮气是惰性气体，是制氧的副产品，也是惰性气体中唯一价格最低廉又最容易制取的气体。氮气作体中唯一价格最低廉又最容易制取的气体。氮气作为底部供气气源，无需采用冷却介质对供气元件进为底部供气气源，无

26、需采用冷却介质对供气元件进行保护。所以，底吹氮气供气元件结构简单，对炉行保护。所以，底吹氮气供气元件结构简单，对炉底耐火材料蚀损影响也较小，是目前被广泛采用的底耐火材料蚀损影响也较小，是目前被广泛采用的气源之一。气源之一。使用氮气作为底部供气气源，不可全程吹氮，因使用氮气作为底部供气气源，不可全程吹氮，因为即使供氮强度很小，钢中也会增氮为即使供氮强度很小，钢中也会增氮0.00300.0050，影响钢的质量。，影响钢的质量。生产实践表明，如果在吹炼的前期和中期供给生产实践表明，如果在吹炼的前期和中期供给氮气，而在吹炼后期适当的时刻切换氮气，供给其氮气，而在吹炼后期适当的时刻切换氮气，供给其他气体

27、，钢中就极少有增氮的危险。他气体，钢中就极少有增氮的危险。（2）氩气（）氩气（Ar）氩气是最为理想的气体，不仅能达氩气是最为理想的气体，不仅能达到搅拌效果，而且对钢质无害。但氩气到搅拌效果，而且对钢质无害。但氩气来源有限，来源有限，1000N Nm3h的制氧机仅能产的制氧机仅能产生生25N Nm3氩气，同时制取氩气设备费用昂氩气，同时制取氩气设备费用昂贵，所以氩气耗量对钢的成本影响很大。贵，所以氩气耗量对钢的成本影响很大。面对氩气需用量的日益增加，所以在复面对氩气需用量的日益增加，所以在复合吹炼工艺中，除特殊要求采用全程供合吹炼工艺中，除特殊要求采用全程供给氩气外，一般只用于冶炼后期搅拌熔给氩

28、气外，一般只用于冶炼后期搅拌熔池。池。（3）二氧化碳气体（）二氧化碳气体（CO2）二氧化碳气体作为底部气源，具有良好的搅拌作二氧化碳气体作为底部气源，具有良好的搅拌作用和冷却底部供气元件的效果。其冷却效应包括两用和冷却底部供气元件的效果。其冷却效应包括两部分：部分：一是物理效应，即二氧化碳气体从室温升到一是物理效应，即二氧化碳气体从室温升到1600可吸热可吸热77.15kJmol；（；（1mol液态二氧化碳液态二氧化碳可吸热可吸热90 kJmol）；）；二是化学效应，即吹入的二氧化碳气体与熔池中二是化学效应，即吹入的二氧化碳气体与熔池中碳发生吸热反应（碳发生吸热反应（CO2+C=2CO H=1

29、8564kJ），），同时产生同时产生两倍于原气体体积两倍于原气体体积的一氧化碳气体。的一氧化碳气体。这样，就产生了良好的搅拌效果和冷却效果，这样，就产生了良好的搅拌效果和冷却效果，从而提高了供气元件的使用寿命。因此可以选择二从而提高了供气元件的使用寿命。因此可以选择二氧化碳气体为复合吹炼工艺的底吹气源。氧化碳气体为复合吹炼工艺的底吹气源。虽然，二氧化碳气体可以作为复合吹炼的底吹虽然，二氧化碳气体可以作为复合吹炼的底吹气源。但是，气源。但是，单一的使用二氧化碳气体是不可以单一的使用二氧化碳气体是不可以的的。因为，底吹的二氧化碳不仅可以与熔池中的。因为，底吹的二氧化碳不仅可以与熔池中的碳发生反应，

30、而且也可以与碳质供气元件中的碳碳发生反应，而且也可以与碳质供气元件中的碳发生反应，致使碳质供气元件脱碳。并且在冶炼发生反应，致使碳质供气元件脱碳。并且在冶炼后期二氧化碳气体还会与后期二氧化碳气体还会与Fe反应：反应：CO2+Fe=（FeO）+CO 造成供气元件受到（造成供气元件受到（FeO）的化学侵蚀，烧损）的化学侵蚀，烧损加剧。加剧。为此，可以在吹炼前期供给二氧化碳气体，为此，可以在吹炼前期供给二氧化碳气体，后期切换为后期切换为N2、或、或CO2N2的混合气体。的混合气体。（4）一氧化碳（）一氧化碳（CO）一氧化碳气体的物理冷却效应良好，热容、一氧化碳气体的物理冷却效应良好，热容、热传导系数

31、均优于氩气，也比二氧化碳气好。热传导系数均优于氩气，也比二氧化碳气好。因此，使用一氧化碳气体也可使供气元件得到因此，使用一氧化碳气体也可使供气元件得到很好的冷却，并可以顺利地将钢中碳含量降到很好的冷却，并可以顺利地将钢中碳含量降到0.020.03，其冶金效果与氩气相当。，其冶金效果与氩气相当。使用一氧化碳气为底部气源，也可以与二使用一氧化碳气为底部气源，也可以与二氧化碳气体混合使用，但二氧化碳气体比例在氧化碳气体混合使用，但二氧化碳气体比例在10以下为宜。以下为宜。若使用一氧化碳为底吹气源时，应有若使用一氧化碳为底吹气源时，应有防毒、防毒、防爆防爆措施，并应装有一氧化碳检测报警装置，措施，并应

32、装有一氧化碳检测报警装置，以保安全。以保安全。（5）氧气（）氧气（O2）氧气作为复吹工艺的底部供气气源，其氧氧气作为复吹工艺的底部供气气源，其氧气用量一般不应超过总供氧量的气用量一般不应超过总供氧量的10。用氧气。用氧气为底吹气源需要为底吹气源需要同时输送天然气、或丙烷、或同时输送天然气、或丙烷、或油等冷却介质油等冷却介质。靠冷却介质的分解吸热对供气。靠冷却介质的分解吸热对供气元件及其四周的耐火材料进行遮盖保护，其反元件及其四周的耐火材料进行遮盖保护，其反应如下：应如下：C3H8=3C+4H2 (吸热反应吸热反应)吹入的氧气也与熔池中碳反应，吹入的氧气也与熔池中碳反应，O2+2C=2CO产生了

33、两倍于氧气体积的一氧化碳气体，对熔池产生了两倍于氧气体积的一氧化碳气体，对熔池搅拌有利，并强化了冶炼，但随着熔池碳含量搅拌有利，并强化了冶炼，但随着熔池碳含量的减少搅拌力也随之减弱。的减少搅拌力也随之减弱。复吹用氧气作为底吹气源，有利于熔复吹用氧气作为底吹气源，有利于熔池脱氮，钢中氮含量明显降低，一般池脱氮，钢中氮含量明显降低，一般N0.0010左右。左右。应当注意的是，虽然应用了冷却介应当注意的是，虽然应用了冷却介质，但用氧气作为底吹气源时，供气元质，但用氧气作为底吹气源时，供气元件的烧损仍较严重。同时冷却介质分解件的烧损仍较严重。同时冷却介质分解出的氢气，会使钢水增氢较多。因此出的氢气，会

34、使钢水增氢较多。因此只只有有K-BOP法法用氧气作为载流喷吹石灰粉用氧气作为载流喷吹石灰粉时，其用量才达到供氧量的时，其用量才达到供氧量的40。（6）空气）空气 由于空气中含有氧气，所以使用空气作为底部气由于空气中含有氧气，所以使用空气作为底部气源时，供气元件也需要惰性气体遮盖（冷却）保护，源时，供气元件也需要惰性气体遮盖（冷却）保护，同样有使钢水增氮的危险。所以空气只作为吹扫气同样有使钢水增氮的危险。所以空气只作为吹扫气体，保持供气元件畅通。我国南京钢厂用过此法，体，保持供气元件畅通。我国南京钢厂用过此法，效果很好。效果很好。此外，还有用此外，还有用二氧化碳喷石灰石粉二氧化碳喷石灰石粉作为复

35、吹作为复吹的底吹粉剂气源。以二氧化碳气体为载流喷入石灰的底吹粉剂气源。以二氧化碳气体为载流喷入石灰石粉料时，石灰石粉遇热分解出二氧化碳气体，通石粉料时，石灰石粉遇热分解出二氧化碳气体，通过喷入石灰石粉料的数量可以控制二氧化碳的发生过喷入石灰石粉料的数量可以控制二氧化碳的发生量及其冷却效应。由石灰石分解出细微气泡有很强量及其冷却效应。由石灰石分解出细微气泡有很强的脱氢作用，采用石灰石粉为底吹粉剂气源，终点的脱氢作用，采用石灰石粉为底吹粉剂气源，终点钢水氢含量达钢水氢含量达0.00015，因此转炉有可能直接冶炼，因此转炉有可能直接冶炼低氢钢种。日本称这种方法为低氢钢种。日本称这种方法为LDPB法。

36、法。5.4.2 底吹气体的供气压力底吹气体的供气压力 复吹转炉其底部供气气压可分为高压、中复吹转炉其底部供气气压可分为高压、中压、低压三档。压、低压三档。1)低压复吹。低压复吹底部供气压力为低压复吹。低压复吹底部供气压力为1.5MPa。由于搅拌强度太小，透气元件容易。由于搅拌强度太小，透气元件容易堵塞，操作麻烦，已被淘汰。堵塞，操作麻烦，已被淘汰。2)中压复吹。中压复吹底部供气压力在中压复吹。中压复吹底部供气压力在2.53.0MPa的范围。我国和日本大多数采用中压的范围。我国和日本大多数采用中压复吹技术，如复吹技术，如STB法、法、NKCB法等都是中压法等都是中压复吹技术。复吹技术。3)高压复

37、吹。高压复吹底部供气压力高压复吹。高压复吹底部供气压力5.0MPa。熔池搅拌强度增加，为炼低碳钢和超低碳钢创熔池搅拌强度增加，为炼低碳钢和超低碳钢创造了有利条件，金属和合金收得率高。造了有利条件，金属和合金收得率高。5.4.3 底吹气体的流量底吹气体的流量 底吹惰性气体的供气流量底吹惰性气体的供气流量0.l0.35m3mint钢。钢。底吹氧时其流量为底吹氧时其流量为0.071.0m3mint钢。钢。底吹氧同时吹石灰粉其流量为底吹氧同时吹石灰粉其流量为0.71.3m3mint钢。钢。5.5 复吹工艺复吹工艺 根据原料条件、底吹气种类、底吹喷根据原料条件、底吹气种类、底吹喷嘴类别、是否喷吹粉剂以及

38、钢种的不同，嘴类别、是否喷吹粉剂以及钢种的不同，顶底复吹转炉吹炼工艺有：顶底复吹转炉吹炼工艺有：1)先顶吹，后底吹的复吹炼钢法；先顶吹，后底吹的复吹炼钢法；2)与顶吹氧的同时，底吹非氧化性气体的与顶吹氧的同时，底吹非氧化性气体的复吹炼钢法；复吹炼钢法；3)顶底同时吹氧的复合吹炼法；顶底同时吹氧的复合吹炼法；4)随底吹氧气喷吹粉剂的复吹炼钢法等。随底吹氧气喷吹粉剂的复吹炼钢法等。5.5.1 与顶吹氧的同时底吹非氧化性气体与顶吹氧的同时底吹非氧化性气体的复吹炼钢法的复吹炼钢法 这种炼钢方法的这种炼钢方法的关键关键在于控制在于控制底气底气量、顶枪枪位和供氧强度量、顶枪枪位和供氧强度。操作是否恰。操作

39、是否恰当主要看渣中氧化铁的含量是否满足要当主要看渣中氧化铁的含量是否满足要求。可以通过改变底气流量、顶枪枪位求。可以通过改变底气流量、顶枪枪位和氧气流量达到控制渣中氧化铁的目的。和氧气流量达到控制渣中氧化铁的目的。A 顶部供气顶部供气 顶底复吹转炉的熔池搅拌主要依靠底部吹气和顶底复吹转炉的熔池搅拌主要依靠底部吹气和CO气体产气体产生的搅拌能来实现，因此其顶吹氧枪的供氧压力有所降低。生的搅拌能来实现，因此其顶吹氧枪的供氧压力有所降低。枪位有所提高。就目前我国大多数顶底复吹转炉来说，属于枪位有所提高。就目前我国大多数顶底复吹转炉来说，属于底吹少量气体的弱搅拌型复吹转炉，仍然采用恒压变枪操作，底吹少

40、量气体的弱搅拌型复吹转炉，仍然采用恒压变枪操作，在一个炉役期内氧压变化不大。国内几个复吹转炉供氧压力在一个炉役期内氧压变化不大。国内几个复吹转炉供氧压力变化见表变化见表5-35-3。在吹炼过程中，复吹转炉的氧枪枪位比顶吹转炉提高在吹炼过程中，复吹转炉的氧枪枪位比顶吹转炉提高100300mm。如鞍钢。如鞍钢150t复吹转炉氧枪枪位变化在复吹转炉氧枪枪位变化在1.41.8m，武钢，武钢50t复吹转炉枪位变化在复吹转炉枪位变化在1.21.6m，首钢，首钢30t t复复吹转炉枪位变化在吹转炉枪位变化在0.81.2m，南京钢铁厂，南京钢铁厂l5t复吹转炉枪位复吹转炉枪位变化在变化在0.71.lm。冶炼过

41、程中复吹转炉氧枪枪位变化实例见。冶炼过程中复吹转炉氧枪枪位变化实例见图图5-145-14。B 底部供气底部供气 底部供气的供气强度视各类复吹工艺不同底部供气的供气强度视各类复吹工艺不同而异，搅拌型复吹转炉的底吹供气强度而异，搅拌型复吹转炉的底吹供气强度0.10Nm3/(mint)，而复合吹氧型复吹转炉的底，而复合吹氧型复吹转炉的底吹供气强度吹供气强度0.20Nm3/(mint)。在底吹气体中，若底吹在底吹气体中，若底吹N2气，将引起钢水气，将引起钢水增氮，为了减少钢水中的增氮，为了减少钢水中的N含量，可在冶炼含量，可在冶炼后期切换为后期切换为Ar气吹炼，并增大供气强度，以去气吹炼，并增大供气强

42、度，以去除钢水中除钢水中N。N2-Ar切换时期应选择在炉内搅切换时期应选择在炉内搅拌最好，钢水中拌最好，钢水中N含量最低时为佳，生产实含量最低时为佳，生产实践中践中 N2-Ar 切换实例见图切换实例见图5-15。若是底吹。若是底吹Ar和和CO2气体，则冶炼中不用切换，其吹炼实例见气体，则冶炼中不用切换，其吹炼实例见图图5-16。为了进一步降低钢水中为了进一步降低钢水中O含量，武含量，武钢钢50t复吹转炉采用了在氧枪停吹氧后用复吹转炉采用了在氧枪停吹氧后用底吹底吹Ar气的后搅拌工艺。气的后搅拌工艺。后搅拌操作时，底吹供气强度大于后搅拌操作时，底吹供气强度大于0.035 m3/(mint)，搅拌时

43、间，搅拌时间3min，其结，其结果是钢水中果是钢水中O含量降低，渣中含量降低，渣中(TFe)也也降低降低2%左右。当后搅拌供气强度为左右。当后搅拌供气强度为0.04 m3/(mint)时，钢水降温时，钢水降温5.6，并可使，并可使钢水中钢水中C含量进一步降低。采用后搅拌含量进一步降低。采用后搅拌工艺时的底部供气模式见图工艺时的底部供气模式见图5-17。由于在顶底复吹由于在顶底复吹转炉中，能用于熔化转炉中，能用于熔化废钢的富余热量少于废钢的富余热量少于顶吹转炉，为此，应顶吹转炉，为此，应对复吹转炉进行热补对复吹转炉进行热补偿。其方法有：偿。其方法有：（1）使用顶吹二次燃）使用顶吹二次燃烧氧枪促进

44、转炉炉膛烧氧枪促进转炉炉膛内内CO的二次燃烧的二次燃烧（2）向熔池中添加固）向熔池中添加固体碳质燃料；体碳质燃料；（3）底吹喷枪预热废）底吹喷枪预热废钢。钢。二次燃烧氧枪复吹转炉的经济效益复吹转炉的经济效益 渣中含铁量降低渣中含铁量降低2.55.0%；石灰消耗降低石灰消耗降低310kg/t；金属收得率提高金属收得率提高0.51.5%；氧气消耗减少氧气消耗减少46Nm3/t；残锰提高残锰提高0.020.06%；提高炉龄，减少耐火材料消耗。提高炉龄，减少耐火材料消耗。磷含量降低磷含量降低0.002%；复吹转炉的经济效益，因冶炼的品种、炉子的大小和复吹转炉的经济效益，因冶炼的品种、炉子的大小和各钢厂

45、的具体情况下同而有差异。一般说来，在欧洲约各钢厂的具体情况下同而有差异。一般说来，在欧洲约为为23.6马克马克/t；在美国约为；在美国约为0.251.5美元美元/t；在中国为；在中国为615元元/t。4.5.2 先顶吹后底吹的复吹炼钢法先顶吹后底吹的复吹炼钢法 此法是在顶吹氧到终点停吹后，底吹此法是在顶吹氧到终点停吹后，底吹氩、氮等非氧化性气体或弱氧化性气体氩、氮等非氧化性气体或弱氧化性气体CO2的复吹炼钢法。这种操作方法顶气的复吹炼钢法。这种操作方法顶气和底气不是同时吹入熔池，实际上是把和底气不是同时吹入熔池，实际上是把钢包吹气精炼的方法移植到了顶吹转炉钢包吹气精炼的方法移植到了顶吹转炉中，

46、是最简单的顶底复吹炼钢法。中，是最简单的顶底复吹炼钢法。这种方法底部供气喷嘴采用多孔透气这种方法底部供气喷嘴采用多孔透气砖。底吹供气强度砖。底吹供气强度0.3Nm3t钢钢min，供气时间供气时间 5min。在停止顶吹氧后，用。在停止顶吹氧后，用底吹气体搅拌熔池有如下作用：底吹气体搅拌熔池有如下作用：(1)使炉渣继续与金属作用使炉渣继续与金属作用,让脱磷反应向让脱磷反应向平衡接近，可使平衡接近，可使P进一步降低；进一步降低；(2)使炉渣中显著数量的氧化铁还原，提高使炉渣中显著数量的氧化铁还原，提高金属收得率；金属收得率；(3)如果底吹气是如果底吹气是Ar或或N2，可以发挥金属中，可以发挥金属中碳

47、的脱氧作用，使金属中的碳的脱氧作用，使金属中的O降低，从降低，从而提高钢的纯洁度和减少铁合金消耗；而提高钢的纯洁度和减少铁合金消耗；(4)可以微调熔池温度。可以微调熔池温度。采用这种顶底复吹操作法，对于减小渣钢之间的采用这种顶底复吹操作法，对于减小渣钢之间的温度差和促进脱磷，供气强度要达到温度差和促进脱磷，供气强度要达到0.010.lNm3分分吨钢，吹气时间吨钢，吹气时间 5分钟。如搅拌气体的强度小于分钟。如搅拌气体的强度小于0.01Nm3分分吨钢，则会因搅拌强度过小而延长搅吨钢，则会因搅拌强度过小而延长搅拌时间，降低炉子生产率。拌时间，降低炉子生产率。对于还原炉渣中的氧化铁，则最好用对于还原

48、炉渣中的氧化铁，则最好用0.050.3Nm3分分吨钢的供气强度和吨钢的供气强度和5分钟以内的搅拌。分钟以内的搅拌。但是，当供气强度超过但是，当供气强度超过0.3Nm3分分吨钢时，将因搅吨钢时，将因搅拌气吸热和氧化铁还原过量造成钢水降温过多和拌气吸热和氧化铁还原过量造成钢水降温过多和C过过多地氧化。多地氧化。试验表明，以上两种供气方式，其供气时间都不试验表明，以上两种供气方式，其供气时间都不应超过应超过5分钟，过多的时间已不再有明显的脱磷和还分钟，过多的时间已不再有明显的脱磷和还原氧化铁的效果，反而使生产率降低和炉龄下降。原氧化铁的效果，反而使生产率降低和炉龄下降。这种复合吹炼法的缺点是：这种复合吹炼法的缺点是：(1)顶枪停吹时的熔池温度要高出顶枪停吹时的熔池温度要高出10左右，左右，以补偿底吹搅拌时熔池温度的降低；以补偿底吹搅拌时熔池温度的降低；(2)降低了炉子生产率；降低了炉子生产率；(3)降低炉龄；降低炉龄；(4)不能用于吹炼超低碳钢和不锈钢；不能用于吹炼超低碳钢和不锈钢；(5)不能降低顶吹氧时的喷溅量和烟尘；不能降低顶吹氧时的喷溅量和烟尘；(6)底部喷嘴不能喷粉。底部喷嘴不能喷粉。