【正文】 0min，合金和耐材消耗明顯降低；3）終點(diǎn)命中率高。近期成熟的計(jì)算機(jī)控制煉鋼，其數(shù)學(xué)模型是以冶金反應(yīng)機(jī)理和傳輸理論為基礎(chǔ)，以經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式和數(shù)據(jù)為補(bǔ)充，以數(shù)值計(jì)算方法為手段的半機(jī)理半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，以運(yùn)行速度不斷提高的計(jì)算機(jī)和副槍監(jiān)測(cè)、爐氣分析和聲納噪音分析為工具，使過程預(yù)測(cè)、優(yōu)化和工藝過程控制日臻完善。（當(dāng)年全廠連鑄比約為70%）。武鋼三煉鋼通過采取各項(xiàng)措施，（見圖29），為全公司降能做出重要貢獻(xiàn)。因此，轉(zhuǎn)爐節(jié)能應(yīng)在降低直接能源、間接能源和提高能量回收三方面同時(shí)做好工作。除了轉(zhuǎn)爐工序能耗外，轉(zhuǎn)爐鋼廠工序能耗也是衡量能耗水平的重要指標(biāo)。 轉(zhuǎn)爐工序能耗計(jì)算工序能耗是指某工序中生產(chǎn)1噸合格產(chǎn)品直接消耗的能源量，它是衡量工序能耗水平的指標(biāo)。圖28 某廠轉(zhuǎn)爐工序能源消耗比例圖 轉(zhuǎn)爐能量的回收吹煉過程以碳氧反應(yīng)為基礎(chǔ)，生成物主要是CO（俗稱煤氣），也有少量CO2。另外，轉(zhuǎn)爐熱效率一般為70%～75%，剩余熱量為爐渣、爐氣及其他熱損失帶走。眾所周知，鐵水是高能值原料，利用熱工特點(diǎn)，降低鐵水消耗是降低煉鋼能耗的關(guān)鍵。我國鋼鐵企業(yè)能耗高，除與設(shè)備、技術(shù)和管理等有關(guān)外，鐵鋼比高、連鑄比低、連鑄坯熱送熱裝率低、原燃料質(zhì)量差、大型節(jié)能設(shè)備普及低有關(guān)。%，%，鋼產(chǎn)量增長所需能源的1 3是靠節(jié)約解決的。圖26 底吹透氣磚覆蓋渣層厚度與吹煉終點(diǎn)[%C][%O]≤，借助于激光爐襯測(cè)厚裝置，對(duì)影響爐底上漲的各種影響因素，包括終渣特性、濺渣操作的工藝參數(shù)等進(jìn)行調(diào)查，初步摸清了它們之間的關(guān)系（圖26），以致能采取一些有針對(duì)性的措施初步達(dá)到目的。表3　不同濺渣和復(fù)吹條件終點(diǎn)[%C]特別是日本尤為如此。美國內(nèi)陸鋼廠在采用濺渣護(hù)爐技術(shù)后，吹煉低碳鋼終點(diǎn)[%C]通常采用濺渣護(hù)爐技術(shù)后，底吹透氣磚的壽命均≤3000爐。濺渣護(hù)爐綜合效益每噸鋼大約為2～10元。如LTV廠轉(zhuǎn)爐作業(yè)率由78%提高到97%。綜上所述，為了獲得較為理想的濺渣效果，需采取如下措施：（1）爐襯材質(zhì)不能因?qū)嵭袨R渣護(hù)爐技術(shù)而降低，對(duì)使用鎂碳磚而言，其碳含量應(yīng)控制為下限；（2）控制和降低終渣FeO含量；（3）合理調(diào)整終渣MgO含量；（4）提高濺渣層熔化性溫度，降低爐渣過熱度；（5）降低出鋼溫度。（3）噴濺時(shí)間：～4min。另外，最大濺渣量與一定的槍位存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，過低或過高的槍位都會(huì)使濺渣量減少?！R渣操作參數(shù)控制為了在盡可能短的時(shí)間內(nèi)將爐渣均勻噴敷在整個(gè)爐襯表面而形成有足夠厚度的致密濺渣層，必須控制好濺渣操作手段，即根據(jù)爐形尺寸，來控制噴吹N2氣壓力和流量、槍位、噴槍結(jié)構(gòu)尺寸等噴濺參數(shù)。在確定FeO含量時(shí)要考慮堿度和MgO含量，以盡可能提高熔渣熔化溫度為原則。一般來說，當(dāng)終渣堿度為3左右時(shí)，MgO達(dá)到飽和的含量約為8%左右。從圖24不難看出，8%的MgO含量是一個(gè)臨界值。根據(jù)國內(nèi)外實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，留渣量隨爐子容量增大而增大，而渣量控制在80～120Kg/t較為合適。然而為了獲得濺渣護(hù)爐預(yù)期的效果，必須掌握如下技術(shù)要點(diǎn)，即：（1）爐內(nèi)合理的留渣量；（2）爐渣的物化性質(zhì)，包括成分、熔點(diǎn)、過熱度、表面張力、粘度；（3）合理的濺渣參數(shù)。濺渣層與爐襯的結(jié)合，主要是靠化學(xué)燒結(jié)和機(jī)械鑲嵌兩種機(jī)理。1994年9月LTＶ232t轉(zhuǎn)爐已創(chuàng)15658爐的世界紀(jì)錄。因此爐齡是轉(zhuǎn)爐煉鋼一項(xiàng)十分重要的綜合性經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。對(duì)于高品級(jí)低合金鋼，單靠轉(zhuǎn)爐一個(gè)工序不能達(dá)到所有要求，因此必須聯(lián)合采用鐵水預(yù)處理、二次精煉及連鑄有關(guān)技術(shù)。同時(shí)，在中、高碳范圍轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)命中率也很低，通常需等成分補(bǔ)吹，即“高拉補(bǔ)吹”，延長冶煉周期。（2）中、高碳鋼中、高碳鋼冶煉的矛盾焦點(diǎn)是終點(diǎn)碳的控制。圖6 出鋼擋渣塞裝置示意圖圖7 擋渣過程示意圖 典型鋼種的冶煉要點(diǎn)及其質(zhì)量（1）低碳、超低碳鋼對(duì)深沖鋼的使用要求決定了鋼中碳低、硅低、總氧（非金屬夾雜物）低的特點(diǎn)，此外，還要求氮低、硫低，并添加適量的微量元素，如鈦、鈮等。要注意根據(jù)合金對(duì)氧的親合力、熔點(diǎn)、比重等特性來選擇加入的時(shí)間、順序和方法。%，T177。廢鋼為主要冷卻劑，通常在開吹前與鐵水一起加入爐內(nèi)，廢鋼比可取10%～30%。石灰通常分批加入，最好采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)加料方法。主要通過加入石灰來實(shí)現(xiàn)。Min；3）槍位，對(duì)于不同沖擊速度存在獲得最大沖擊面積的最佳槍位。采用復(fù)吹法帶來的經(jīng)濟(jì)效益，因各鋼廠具體情況不同而異。（3）脫磷脫硫反應(yīng)更趨平衡。如圖20（武鋼三煉鋼的實(shí)際應(yīng)用結(jié)果）所示，當(dāng)吹煉終點(diǎn)[C]=%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，無復(fù)吹的終點(diǎn)[O]約為900106（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），而進(jìn)行復(fù)吹的爐次則為550106左右。如武鋼二煉鋼廠開發(fā)出三種典型的供氣曲線（見圖19）。比較先進(jìn)的復(fù)吹系統(tǒng)不僅能滿足不同復(fù)吹工藝模式進(jìn)行自動(dòng)控制，而且具有自動(dòng)檢漏、檢堵及氣量調(diào)節(jié)功能。（3）多微孔透氣塞式供氣元件它綜合鋼管型和磚型供氣元件的優(yōu)點(diǎn)，～4mm，它具有供氣阻力小、氣體流量調(diào)節(jié)范圍大，氣密性好等特點(diǎn)，同時(shí)有利于蘑菇頭的生產(chǎn)和連接，減少燒損，延長壽命。雙層套管主要用于中心吹氧、外層吹保護(hù)氣體的復(fù)吹方式，即頂?shù)状笛醴?。圖17不同吹煉方式ISCO值與混均時(shí)間關(guān)系圖 復(fù)吹供氣元件復(fù)吹供氣元件是安裝于轉(zhuǎn)爐底部的特殊透氣耐火材料，它直接影響復(fù)吹效果及使用壽命，因此是復(fù)吹系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件。其中KS法采用100%底吹O2，同時(shí)底噴煤粉，實(shí)現(xiàn)100%廢鋼氧氣煉鋼。供氣元件為雙套管，中心吹O2，外層吹CONAr及天燃?xì)庾鞅Ｗo(hù)。我國現(xiàn)有的復(fù)吹轉(zhuǎn)爐絕大多數(shù)采用該技術(shù)，需要指出的是，在底吹N2時(shí)（因價(jià)格低廉）鋼種增[N]約30106（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），因此為防止增[N]，通常在冶煉終點(diǎn)前將底吹氣體切換成Ar?？梢哉f，到80年代末，復(fù)吹煉鋼法已取代頂吹法而成為轉(zhuǎn)爐煉鋼的主流[7]。另外，70年代，連鑄技術(shù)在全世界迅速發(fā)展，對(duì)煉鋼在鋼質(zhì)和成分上提出了更高要求，因此這種集頂吹和底吹優(yōu)點(diǎn)的新技術(shù)的研究加快了步伐。然而，氧氣底吹轉(zhuǎn)爐也存在一些自身難以克服的缺點(diǎn)，如：1）由于熔池上方形成不了類似頂吹法時(shí)的熔狀區(qū)，因此，脫磷困難。然而，1968年OBM煉鋼法即氧氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法的誕生，使處于壟斷地位的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法受到了挑戰(zhàn)和沖擊。長期項(xiàng)目有：開發(fā)用鐵水流程處理鐵水實(shí)現(xiàn)連續(xù)煉鋼的技術(shù)。預(yù)計(jì)，在21世紀(jì)，鋼鐵仍是“必選材料”。綜觀轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展歷史，不難看出所有技術(shù)進(jìn)步始終都是圍繞著以下目標(biāo)：1）提高轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)效率；2）提高鋼水質(zhì)量，滿足社會(huì)日益苛刻的需求；3）降低轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)成本；4）降低煉鋼能源消耗及回收利用煉鋼過程產(chǎn)生的能源；5）減少對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。2）計(jì)算機(jī)全自動(dòng)煉鋼技術(shù)：在科學(xué)控制煉鋼的基礎(chǔ)上，成熟應(yīng)用靜態(tài)模型、副槍及動(dòng)態(tài)模型、加之吹煉過程防噴濺動(dòng)態(tài)槍位、加料控制以及終點(diǎn)磷、硫預(yù)報(bào)快速出鋼技術(shù)，使轉(zhuǎn)爐煉鋼實(shí)現(xiàn)全過程自動(dòng)控制，終點(diǎn)碳、溫雙命中率可穩(wěn)定保持在90%以上，同時(shí)能降低終點(diǎn)鋼水氧含量，為潔凈鋼生產(chǎn)打下良好基礎(chǔ)。復(fù)合吹煉技術(shù)明顯改善了轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)操作，使吹煉后期鋼渣反應(yīng)趨近平衡，降低了終點(diǎn)鋼水、爐渣的氧化性，這不僅提高了鋼水質(zhì)量，還降低金屬吹損、耐材消耗及降低鐵鋼比所引起的節(jié)能等經(jīng)濟(jì)效益。因此，集頂吹和底吹優(yōu)點(diǎn)為一體的復(fù)合吹煉技術(shù)的開發(fā)引起了高度重視。1968年，正式用于工業(yè)生產(chǎn)的氧氣底吹轉(zhuǎn)爐（OBM）在德國誕生。4）1970～1980年，借助于測(cè)量技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，已能準(zhǔn)確連續(xù)測(cè)量出吹入轉(zhuǎn)爐的氧量及對(duì)廢氣的成分進(jìn)行分析，特別是副槍技術(shù)的開發(fā)，使轉(zhuǎn)爐煉鋼基本實(shí)現(xiàn)由靜態(tài)模型和副槍動(dòng)態(tài)模型相結(jié)合的全過程控制煉鋼的目標(biāo)。從經(jīng)驗(yàn)煉鋼到科學(xué)控制煉鋼大約經(jīng)歷了以下幾個(gè)歷程：1）20世紀(jì)50年代末到60年代初，煉鋼科學(xué)工作者利用熱力學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)已能精確計(jì)算出煉鋼過程化學(xué)反應(yīng)生成的熱。（2）經(jīng)驗(yàn)操作轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)控制煉鋼這一技術(shù)發(fā)展過程主要完成于20世紀(jì)50年代末至70年代末。對(duì)于當(dāng)時(shí)來說，這種技術(shù)的完善首先是為了安全、連續(xù)、穩(wěn)定地進(jìn)行煉鋼生產(chǎn)的目的，其次再考慮進(jìn)一步提高生產(chǎn)能力和品種適應(yīng)的問題，因此這些基本煉鋼技術(shù)的完善可歸納為[1]：1）氧槍的改進(jìn)，單孔—→多孔槍頭；2）OG法除塵系統(tǒng)的完善，開始回收煤氣；3）擴(kuò)大對(duì)原料的適應(yīng)性，如高磷鐵水的使用；4）品種擴(kuò)大，低碳到中、高碳及合金鋼；5）爐料改進(jìn)，提高爐齡，從開始的數(shù)百爐提高到數(shù)千爐。由于從爐底吹入氧氣，使冶煉過程更加平穩(wěn)，脫碳能力強(qiáng)，有利冶煉超低碳鋼種，鐵和錳的氧化損失較氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐小，也適用高磷鐵水煉鋼，這一工藝的出現(xiàn)受到煉鋼界的普遍重視。奧地利聯(lián)合鋼鐵公司獲悉并觀察后：在奧地利林茨（Linz）2t和15t轉(zhuǎn)爐上試驗(yàn)，于1949年10月成功。當(dāng)時(shí)采用（1） 富氧鼓風(fēng)（O2 3032%）；（2） 混合氣體（O2 50%，CO2 3032%）；（3） 氧氣中加H2O。目 錄 轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展 1 發(fā)展概要 1 轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展的進(jìn)程 1 轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的展望 4 頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù) 5 復(fù)吹技術(shù)開發(fā)的歷史背景 5 頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù)的分類 6 復(fù)吹的主要技術(shù)特點(diǎn) 6 復(fù)吹冶金效果和經(jīng)濟(jì)效益 8 轉(zhuǎn)爐基本操作工藝 10 裝入制度 10 供氧制度 11 造渣制度 11 溫度制度 11 終點(diǎn)控制與出鋼合金化 11 典型鋼種的冶煉要點(diǎn)及其質(zhì)量 12 長壽命爐襯技術(shù) 13 濺渣護(hù)爐的基本原理 14 濺渣護(hù)爐的技術(shù)要點(diǎn) 14 濺渣護(hù)爐的優(yōu)點(diǎn)及負(fù)面影響 16 轉(zhuǎn)爐節(jié)能和負(fù)能煉鋼的實(shí)現(xiàn) 18 概述 18 轉(zhuǎn)爐煉鋼的熱工特點(diǎn) 18 轉(zhuǎn)爐煉鋼的直接能源消耗 19 轉(zhuǎn)爐能量的回收 19 轉(zhuǎn)爐工序能耗計(jì)算 19 轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要節(jié)能途徑 20 轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼的實(shí)現(xiàn) 21 計(jì)算機(jī)控制煉鋼 21 計(jì)算機(jī)控制煉鋼的發(fā)展概要 21 計(jì)算機(jī)控制煉鋼的優(yōu)點(diǎn) 21 煉鋼計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其功能 22 靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模型 23 計(jì)算機(jī)控制煉鋼應(yīng)具備的條件 26 鐵水預(yù)處理與轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法煉鋼 26 運(yùn)載容器中的鐵水預(yù)處理 26 轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法 32現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù) 轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展 發(fā)展概要1855年，首次用鐵水煉液態(tài)鋼。由于托馬斯煉鋼法是空氣底吹，[N]較高，易產(chǎn)生時(shí)效硬化現(xiàn)象。首先在1847年瑞士人羅佰特（Robert）、杜勒（），于1848年3月試驗(yàn)成功。1967年，原聯(lián)邦德國和法國建成氧氣底吹轉(zhuǎn)爐。 轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展的進(jìn)程LD氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法自1952年誕生以來，半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展大致有以下特點(diǎn)：（1）LD基本煉鋼技術(shù)的完善和轉(zhuǎn)爐大型化的實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)發(fā)展過程主要在20世紀(jì)50年代初至60年代末完成。眾所周知，從70年代開始，容量為250～300t的轉(zhuǎn)爐一直是當(dāng)今世界轉(zhuǎn)爐煉鋼的主力爐型。由于經(jīng)驗(yàn)煉鋼的局限性，自然提出了煉鋼過程實(shí)施科學(xué)控制的要求。3）1965～1970年，采用計(jì)算機(jī)設(shè)定計(jì)算值并進(jìn)行煉鋼過程的監(jiān)控，這實(shí)際上已是利用靜態(tài)模型對(duì)煉鋼過程進(jìn)行開環(huán)控制的指導(dǎo)，然而終點(diǎn)的閉環(huán)控制尚未實(shí)現(xiàn)。（3）頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù)的開發(fā)與完善這一技術(shù)的發(fā)展過程主要完成于20世紀(jì)70年代末到80年代末。60年代末，由于連鑄技術(shù)迅速發(fā)展，特別是后來全連鑄鋼廠的出現(xiàn)，對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼在時(shí)間、溫度、成分及鋼水質(zhì)量方面提出了更高的要求。頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù)主要包括以下三種類型：1）頂吹氧、底吹惰性氣體工藝；2）頂?shù)讖?fù)合吹氧工藝；3）頂?shù)讖?fù)吹氧及噴吹燃料工藝。1）長壽高效技術(shù)：長壽命爐襯技術(shù)的發(fā)展，特別是濺渣護(hù)爐技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，使?fàn)t齡可以提高到1～2萬爐以上，不僅可大大降低耐材消耗，更重要的是改變傳統(tǒng)“三吹二”、“二吹一”模式，大大提高轉(zhuǎn)爐利用率，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐“高效化”。近20年來，潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù)得到迅速發(fā)展，比如已能生產(chǎn)出T[O]≤10106的軸承鋼、鋼簾線，ｗ（[S]）≤10106的管線鋼等等。比較認(rèn)同的看法是：盡管鋼鐵產(chǎn)品受到“鋼鐵替代材料”越來越嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，但鋼材以其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，以其優(yōu)良的綜合性能和較低的價(jià)格滿足不同使用者的需求，仍為各行各業(yè)的首選材料。中期的項(xiàng)目有：1）延長爐體壽命，開發(fā)冷卻系統(tǒng)防止?fàn)t體變形；2）開發(fā)供氧新系統(tǒng)及可長時(shí)間保持射流特征的新型氧槍及二次氧槍；3）降低能耗（如二次燃燒），提高廢氣回收率；4）轉(zhuǎn)爐冶煉和爐渣形成過程的檢測(cè)（如射線波測(cè)量）。自1952年LD法問世以來，短短20年，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的鋼產(chǎn)量已接近世界鋼產(chǎn)量的50%，LD煉鋼法如此迅速地推廣應(yīng)用，主要得益于其諸多優(yōu)點(diǎn)。由于以上兩點(diǎn)明顯的優(yōu)點(diǎn)，從70年代開始，西德、美國、法國、比利時(shí)、瑞典以及日本相繼投產(chǎn)了一些氧氣底吹轉(zhuǎn)爐。因?yàn)轫敶捣ê偷状捣ǜ饔虚L處和短處，而自身又無法克服其短處，因此，促使人們?nèi)ニ伎紝で蠹瘍烧邇?yōu)點(diǎn)而克服兩者缺點(diǎn)的新途徑。由于頂?shù)讖?fù)吹技術(shù)顯示出諸多冶金效果及經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)，由于將頂吹轉(zhuǎn)爐改成復(fù)吹轉(zhuǎn)爐無須大幅度改造，因而頂?shù)讖?fù)吹技術(shù)經(jīng)問世5年后，在世界范圍內(nèi)已有70座容量≥150t的大型轉(zhuǎn)爐改造成功并投產(chǎn)。代表技術(shù)有LBE、LD—KG、LD—OBT、N