转炉炼钢

转炉炼钢

在转炉中完成炼钢的过程
于1856年由英国人贝斯麦发明,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。[1]
    中文名:转炉炼钢 外文名:Convertersteelmaking 所属品牌: 使用装置:氧气顶吹转炉,顶底复吹转炉

正文

一种不需外加热源,主要以液态生铁为原料的炼钢方法。转炉炼钢法的主要特点是:靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分(如碳、锰、硅、磷等)与送入炉内的氧进行化学反应所产生的热量,使金属达到出钢要求的成分和温度。炉料主要为铁水和造渣料(如石灰、石英、萤石等),为调整温度,可加入废钢以及少量的冷生铁块和矿石等。转炉按炉衬的耐火材料性质分为碱性(用镁砂或白云石为内衬)和酸性(用硅质材料为内衬);按气体吹入炉内的部位分为底吹、顶吹和侧吹;按吹炼采用的气体,分为空气转炉和氧气转炉。酸性转炉不能去除生铁中的硫和磷,须用优质生铁,因而应用范围受到限制。碱性转炉适于用高磷生铁炼钢,曾在西欧得到较大发展。

简史

1856年,英国贝塞麦(H.Bessemer)发明了底吹酸性转炉炼钢法,以后被称为贝塞麦转炉炼钢法。从此开创了大规模炼钢的新时代。1879年英国托马斯(S.G.Thomas)创造了碱性转炉炼钢法。造碱性渣除磷,适用于西欧丰富的高磷铁矿的冶炼,一般称托马斯转炉炼钢法。1891年,法国特罗佩纳(Tropenas)创造了侧面吹风的酸性侧吹转炉炼钢法,曾在铸钢厂得到应用。

用氧气代替空气的优越性早被认识,但因未能获得大量廉价的工业纯氧,长期未能实现。到20世纪40年代,空气分离制氧以工业规模进行生产之后,炼钢大量用氧有了可能。但是,旧有转炉改用氧气吹炼,炉底风眼烧损很快,甚至使吹炼无法进行。1948年杜雷尔(R.Durrer)在瑞士采用水冷氧枪垂直插入炉内吹炼铁水获得成功,1952年奥地利林茨(Linz)和多纳维茨(Donawiz)钢厂建立30吨氧气顶吹转炉车间。

尽管氧气顶吹转炉法得到广泛发展,有人认为由底部供气,熔池搅拌力强,冶炼过程较为合理。1965年加拿大空气液化公司试验成功用同心吹氧管同时吹入气态碳氢化合物来冷却喷嘴的技术。随后法国也试成用燃料油冷却喷嘴的技术。较好地解决了氧气底吹风口烧损快的问题,使底吹转炉炼钢方法得以复苏。

氧气顶吹转炉采用喷嘴或透气砖自底部吹入少量惰性气体或氧气,可明显地改善熔池的搅拌力,而兼有底吹和顶吹的优点,1974年英国首先在1.25吨转炉上、1975年法国和卢森堡合作在65吨转炉上先后试验顶底复合吹炼转炉炼钢成功。随后开始在世界范围内推广应用。

中国于30~40年代曾在各地用侧吹酸性转炉炼钢,总生产能力约10万吨/年。50年代,唐山钢厂试用碱性炉衬吹炼成功,并推广到全国各地。50~60年代侧吹转炉钢产量曾达中国钢总产量的20%以上。50年代末,首先在北京建成30吨氧气顶吹转炉车间开始生产。以后在各地相继建成投产。1980年氧气转炉钢的产量占全国钢的总产量40.64%。

原理

转炉炼钢法同其他炼钢法主要区别在于他不借助外加能源,仅靠吹入熔池的空气或氧气与生铁水中各种元素的放热氧化反应完成脱碳和脱除杂质的任务,并将钢液加热到出钢(1600℃或更高)温度。

氧化当空气或氧气吹入铁水时,生铁中易氧化元素就开始氧化,产生的氧化物和加入的石灰形成炉渣。各项元素按其与氧结合能力的顺序依次氧化。首先氧化的是硅、锰和少量的铁。开始时因温度低(1200~1300℃),而且石灰溶解很慢,组成低氧化钙的铁-锰-硅酸渣。随着温度升高,碳开始激烈地进行氧化。随石灰逐渐溶解,炉渣转变为硅酸钙渣或磷酸钙渣,磷和硫亦被脱除,熔池铁液中各种元素氧化的先后顺序为硅、钒、锰、铬。碳随着温度的提高而分别先于有关元素氧化(见自由焓)。

炼钢原料

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)。

相关词条

相关搜索

其它词条