【正文】 與爐底耐火材料直接接觸。(b) BSC—BAP，LD—OB，LD—HC，STB及STB—P和STB—S諸法。不過使用N2使鋼液增氮?？康状刀栊詺怏w以攪拌熔池，所用氣體主要為Ar、N2及CO2。一般可分為4種：a)頂吹氧占l00％，底吹惰性氣體攪拌，頂部加石灰塊造渣；b)頂吹氧占90％～95％，底吹氧占5％～10％，頂部加石灰塊造渣；c)頂吹氧占70％～80％，底吹氧占20％～30％，底吹石灰粉造渣；d)頂吹氧占20％～40％，底吹氧占60％～80％，附加噴吹燃料以預(yù)熱廢鋼。由于各種氣體的性質(zhì)及價格不同，在復(fù)吹轉(zhuǎn)爐上大多將不同氣體結(jié)合使用。改變頂吹射流攪拌功率的主要因素是氧槍高度(或氧壓)，影響底吹氣體攪拌功率的主要因素是底吹氣體流量。在復(fù)吹轉(zhuǎn)爐中，攪拌熔池的動力來源有頂吹氧、底吹氣體和碳氧反應(yīng)沸騰三者。所以要從熔池攪拌出發(fā)，了解復(fù)合吹煉的工藝原理和設(shè)備配置。頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)和頂吹轉(zhuǎn)爐類似，不同處是爐底裝設(shè)供氣系統(tǒng)以吹入不同的氣體。（2） 頂吹和底吹方法可作互相補充的主要冶金特點頂吹法熔池上下溫差大，渣中FeO高，易于發(fā)生噴濺；脫碳反應(yīng)在泡沫渣內(nèi)進行；通過調(diào)節(jié)氧槍位置，能將爐內(nèi)部CO燃燒成CO2，可適當(dāng)提高廢鋼比；頂吹法冶煉超低碳鋼困難，過氧化現(xiàn)象嚴(yán)重。而且盡管熔池攪拌在復(fù)吹轉(zhuǎn)爐中，其動力來源有頂吹氧、底吹氣體和碳氧反應(yīng)沸騰三者。而因為底吹法則具有的攪拌力遠大于頂吹法，所以熔池內(nèi)溫差小，CO燃燒率小，不生成泡沫渣，過氧化程度低。由于頂吹法熔池上下溫差大，渣中FeO高，易于發(fā)生噴濺，使得脫碳反應(yīng)在泡沫渣內(nèi)進行，盡管通過調(diào)節(jié)氧槍位置，能將爐內(nèi)部CO燃燒成CO2，適當(dāng)提高廢鋼比但頂吹法冶煉超低碳鋼困難，過氧化現(xiàn)象嚴(yán)重。（1） 復(fù)吹方法的吹煉特點頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)和頂吹轉(zhuǎn)爐類似，不同處是爐底裝設(shè)供氣系統(tǒng)以吹入不同的氣體。它發(fā)揮了氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐和氧氣底吹轉(zhuǎn)爐兩種煉鋼方法的優(yōu)點，從而在一定程度上彌補了這兩種方法的不足之處。所以綜合多項復(fù)合吹煉具有的優(yōu)點，復(fù)合吹煉在許多國家推廣，并成為當(dāng)下吹煉發(fā)展的主要方向[2]由參考文獻[2]得知從轉(zhuǎn)爐爐頂吹氧的同時又向爐底吹入不同氣體進行吹煉的轉(zhuǎn)爐煉鋼方法。根據(jù)這些原則開發(fā)出轉(zhuǎn)爐煉鋼新工藝，即在轉(zhuǎn)爐煉鋼本身中多次（35次）利用后期渣（循環(huán)造渣），可降低石灰消耗及渣中鐵損，也可及早造就高堿度氧化渣，即使硅、錳含量低仍可提供鋼水深脫磷所需的強勁動力。在這樣的條件下，渣的精煉功能只限于鐵水脫磷。冶煉鐵水不添加錳礦石，而在轉(zhuǎn)爐煉鋼中添加錳礦石，%的鐵水煉鋼，這兩種煉鋼法相比，前者每噸生鐵可節(jié)省錳礦石和其他諸多原料，如：錳鐵、石灰、氧氣等，并可大大縮短吹煉時間。因此在當(dāng)代轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝條件下（各爐次都有過吹操作），沒必要在燒結(jié)混合料中使用含錳原料來提高鐵水原始錳含量，更合理的作法是冶煉低錳鐵。在碳含量很低（%%）條件下停止吹煉時，氧化度的影響如此之大，以致會把錳的最終含量定在極窄范圍內(nèi)，實際上已很少再與鐵水原始錳含量相關(guān)。在氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼中錳的作用非常重要，它決定著及造渣所需的條件并對出鋼前終點鋼水氧化度起調(diào)節(jié)作用，長期實踐證明，%%的水平，因而在燒結(jié)混合料中必需補充錳，而這就提高了成本。將脫硫從高爐及轉(zhuǎn)爐中分離出來，在冶煉低硅鐵的同時不必再為保證轉(zhuǎn)爐中的精煉進行代價很高的高爐爐外脫硅。 無論是在高爐煉鐵，還是在轉(zhuǎn)爐煉鋼當(dāng)中都保證不了金屬有效脫硫所需的熱動力條件，因此進行高爐煉鐵及轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中的深脫硫研究，在技術(shù)及經(jīng)濟上都是不可取的。在轉(zhuǎn)爐吹煉中脫硫也無效果，因為鋼渣系中達不到平衡狀態(tài)，渣與鋼間的硫分配系數(shù)因熔池氧化度高及碳含量低僅為27。（2） 優(yōu)化轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝煉鐵煉鋼各階段脫硫過程規(guī)律表明，在鐵水中比在鋼水中更容易保證脫硫反應(yīng)，因為在含碳量較高及氧化度較低條件下硫具有更高的活性。美國及西歐各國鐵水預(yù)處理只限于脫硫，而日本鐵水預(yù)處理則包括脫硫、脫硅及脫磷。而對鐵水的主要要求是含硫量低（%），相應(yīng)要求較高含硅（%%）及具有優(yōu)化造渣所需的錳量（%%）。但在冶煉過程中都是氧化性氣氛，去硫效率差，昂貴的合金元素也易被氧化而損耗，因而所煉鋼種和質(zhì)量就受到一定的限制[1]。其次，由于新建一批大、中型轉(zhuǎn)爐以及原有小型轉(zhuǎn)爐的擴容改造， 轉(zhuǎn)爐煉鋼廠生產(chǎn)規(guī)模均有所擴大, 因此大、中型轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量大幅度提高，再加上轉(zhuǎn)爐冶煉新鋼種的開發(fā)與高附加值鋼種的大幅度增長，轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝進一步優(yōu)化，轉(zhuǎn)爐自動化水平不斷提高，轉(zhuǎn)爐消耗指標(biāo)逐步降低和市場的強勁需求，在將來轉(zhuǎn)爐煉鋼仍然具有相當(dāng)可觀的前景和工業(yè)生產(chǎn)地位。中國在氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的基本操作制度、可壓縮性氧氣射流結(jié)構(gòu)和多孔噴槍的設(shè)計、含釩生鐵吹煉工藝、創(chuàng)造不烘爐煉鋼操作、改進白云石爐襯質(zhì)量和研究白云石造渣工藝以提高轉(zhuǎn)爐爐齡等方面，也進行了許多研究和開發(fā)工作。1979年全國氧氣轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量超過平爐鋼，1978～1985年建設(shè)了寶山鋼鐵總廠300t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)方達到國際水平。當(dāng)時西方國家對中國實行經(jīng)濟封鎖，只有前蘇聯(lián)可以提供平爐煉鋼成套設(shè)備，中國的制氧機制造工業(yè)也還十分薄弱，由于這些客觀情況，加上一些主觀上的原因，中國氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼發(fā)展比較緩慢。20世紀(jì)50年代中期，中國有科學(xué)家大力提倡發(fā)展氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼，北京鋼鐵研究總院、中國科學(xué)院化工冶金研究所、北京鋼鐵學(xué)院(北京科技大學(xué)前身)等也進行了實驗室規(guī)模的氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼試驗。日本對頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼理論研究、擴大煉鋼品種、改進爐襯耐火材料和提高爐齡、爐氣回收技術(shù)、用副槍測取冶煉信息和計算機自動控制、分解煉鋼操作功能使轉(zhuǎn)爐冶煉更加簡化、配合連鑄機實現(xiàn)全連鑄煉鋼生產(chǎn)等方面，均進行了深入研究和技術(shù)創(chuàng)新。日本對于發(fā)展氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼非常關(guān)注，先經(jīng)過多次考察，在1951年用5t鋼包改造的試驗裝置進行試驗(包括空氣側(cè)吹的試驗)后，決心向沃埃施特和阿爾派(現(xiàn)已合并為奧鋼聯(lián)VAI)購買專利特許權(quán)，于1957年在八幡建設(shè)第一個LD車間，到1963年其LD鋼產(chǎn)量662t超過平爐鋼。BOF法(Basic oxygen Furnace的第一個字母構(gòu)成)成為北美對氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的習(xí)慣稱呼。隨后1957年瓊斯一拉弗林(Jones—Laughlin)公司阿里奎帕(Aliquippa)廠建成當(dāng)時世界最大的(80t級)頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐。美國同時又是第二次世界大戰(zhàn)的最大戰(zhàn)勝國，工業(yè)基礎(chǔ)雄厚。該法問世后，數(shù)十年內(nèi)迅速取代了平爐煉鋼而成為世界上最主要的煉鋼方法。1950年由蘇埃斯申請得到專利權(quán)。林茨的30tLD轉(zhuǎn)爐工廠于1952年11月投產(chǎn)。由于鋼的質(zhì)量很好而且煉鋼工藝的效率很高，1949年末該公司決定在林茨投資建設(shè)世界第一個氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐工廠。1949年6月在林茨建成2t頂吹氧試驗轉(zhuǎn)爐，由蘇埃斯(T．Suess)和豪特(H．Hauttmann)負責(zé)，在丟勒爾參與下，成功地解決了合適的氧氣壓力、流量和噴嘴與熔池面距離等工藝操作問題。沃埃施特公司注意到了丟勒爾的試驗，決心開發(fā)一個具有競爭力的新的煉鋼方法。從實驗室研究向工業(yè)化試驗的進一步發(fā)展是由奧地利的沃埃施特公司完成的。此后有諸多科學(xué)家在氧氣煉鋼上進行不斷地實驗，但都以這樣或那樣的失敗告終。早在19世紀(jì)，現(xiàn)代煉鋼法的創(chuàng)始人貝塞麥(H．Bessemer)就有了純氧煉鋼的設(shè)想，但因沒有大量氧氣而未進行試驗。氧在用于燃燒之后，過剩的氧要通過渣層傳入鋼水，所以反應(yīng)速率極慢，這也就增加了熱損失。煉鋼是氧化熔煉過程，空氣是自然界氧的主要來源。正因為有這些長處，氧氣頂吹煉鋼法在1950年后迅速發(fā)展成為世界上主要的煉鋼方法。此煉鋼方法繼承了過去的空氣吹煉轉(zhuǎn)爐的優(yōu)點，又克服了其缺點。頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼既具備頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼化渣好、廢鋼用量多的長處，同時又兼?zhèn)溲鯕獾状缔D(zhuǎn)爐煉鋼熔池攪拌好、鐵和錳氧化損失少、金屬噴濺少等優(yōu)點，因而目前世界上較大容量的轉(zhuǎn)爐絕大多數(shù)都采用了頂?shù)讖?fù)合轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝。由于轉(zhuǎn)爐煉鋼速度快（煉一爐鋼約10min，而平爐則需7h），負能煉鋼，節(jié)約能源，故轉(zhuǎn)爐煉鋼成為當(dāng)代煉鋼的主流。平爐煉鋼法對原料的要求不那么嚴(yán)格，容量大，生產(chǎn)的品種多，所以不到20年它就成為世界上主要的煉鋼方法，直到20世紀(jì)50年代，在世界鋼產(chǎn)量中，約85%是平爐煉出來的。隨著工業(yè) 的進一步發(fā)展，廢鋼越來越多。 1879 年出現(xiàn)了托馬斯底吹堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼法，它使用帶有堿性爐襯的轉(zhuǎn)爐來處理高磷生鐵。早在1856年英國人貝斯麥就發(fā)明了底吹酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼法，這種方法是近代煉鋼法的開端，它為人類生產(chǎn)了大量廉價鋼，促進了歐洲的工業(yè)革命。煉鋼學(xué)是一門研究如何將高爐鐵水（生鐵）、直接還原鐵（DRI、HBI）或廢鋼（鐵）加熱、融化，通過化學(xué)反應(yīng)去除鐵液中的有害雜質(zhì)元素，配加合金并澆鑄成半成品——鑄坯并不斷優(yōu)化和創(chuàng)新的工程科學(xué)。江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）第一章 緒論 煉鋼技術(shù)的簡史從人類社會步入工業(yè)時代開始，鋼鐵材料一直是人類社會最主要使用的結(jié)構(gòu)材料,也是產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣泛的功能材料，在經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著舉足輕重的作用，被稱為“工業(yè)之脊梁”。盡管近年來鋼鐵面臨著陶瓷材料、高分子材料、有色金屬材料（如鋁）等的競爭，但由于其在礦石儲量、生產(chǎn)成本、回收再利用率、綜合性能等方面所具有的明顯優(yōu)勢，在可以預(yù)見的將來，鋼鐵在工業(yè)生產(chǎn)中相比其他各類材料所具備的優(yōu)越性和重要地位仍不會改變。煉鋼包括以下主要過程：（a） 去除鋼中的氮、磷、硫、氧、氫等雜質(zhì)組分以及由廢鋼帶入的混雜元素銅、錫、鉛、鉍等；（b） 為了保證冶煉和澆鑄的順利進行，需將鋼水加熱升溫至1600~1700度；（c） 普通碳素鋼通常需含錳、硅，低合金鋼和合金鋼則需含有鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鈮、鋁等，為此在煉鋼過程中需向鋼液配加有關(guān)合金以使之合金化；（c） 去除鋼液中內(nèi)生和外來的各類非金屬夾雜物；（d） 將合格鋼水澆鑄成方坯、小方坯、圓坯、板坯等；（e） 節(jié)能和減少排放，包括回收轉(zhuǎn)爐煉鋼煤氣、煉鋼煙氣余熱利用、減少煙塵和爐渣排放以及煉鋼煙塵污泥、爐渣、耐火材料等的返回再利用。但由于此法采用酸性爐襯，故不能去除硫和磷兩種元素，因而其發(fā)展受到了限制。雖然轉(zhuǎn)爐法可以大量生產(chǎn)鋼，但它對生鐵成分有著較嚴(yán)格的要求，而且一般不能多用廢鋼 。在酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼法發(fā)明不到十年，法國人馬丁利用蓄熱原理，在1864年創(chuàng)立了平爐煉鋼法，1888年出現(xiàn)了堿性平爐。1952年在奧地利出現(xiàn)純氧頂吹轉(zhuǎn)爐，它解決了鋼中氮和其他有害雜質(zhì)的含量問題，使質(zhì)量接近平爐鋼，同時減少了隨廢氣（當(dāng)用普通空氣吹煉時，空氣含79 %無用的氮）損失的熱量，可以吹煉溫度較低的平爐生鐵，因而節(jié)省了高爐的焦炭耗量，且能使用更多的廢鋼 。在20世紀(jì)80年代中后期，西歐、日本、美等又相繼開發(fā)成功了頂?shù)讖?fù)吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法，在此法中，氧氣由頂部氧槍供入，同時由爐底噴口吹入氬，氮等氣體對熔池進行攪拌（也可吹入少部分氧氣）。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在國外一般被稱為LD轉(zhuǎn)爐（LinzDonawit工廠的縮寫），或稱為BOF轉(zhuǎn)爐（Basic Oxygen furnace的縮寫）。與電爐煉鋼相比，該方法具有如下優(yōu)點：；；；、低磷、低氮及低雜質(zhì)鋼；。 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的世界發(fā)展歷程空氣底吹轉(zhuǎn)爐和平爐是氧氣轉(zhuǎn)爐出現(xiàn)以前的主要煉鋼設(shè)備。然而空氣中4／5的氣體是氮氣，空氣吹煉時，這樣多的氮氣在爐內(nèi)穿行而過，白白帶走大量的熱,且有部分氮溶解在鐵液中，成為惡化低碳鋼品質(zhì)的重要原因。因此，直接把氧氣吹入熔池?zé)掍?，成為許多冶金學(xué)家向往的目標(biāo)?？删驮?0世紀(jì)20年代后期，以空氣液化和分餾為基礎(chǔ)的林德一弗蘭克(Linde—Frankel)制氧技術(shù)開發(fā)成功，大量的廉價氧氣能夠生產(chǎn)，供工業(yè)使用，氧氣煉鋼又為冶金界所注意。1948年丟勒爾(R．Durrer)等在馮?羅爾(VonRoll)公司建成2．5t的焦油白云石襯的試驗轉(zhuǎn)爐，以450的斜度將水冷噴嘴插入鐵水吹氧煉鋼，無論貝塞麥生鐵或托馬斯生鐵都能成功煉成優(yōu)質(zhì)鋼水，而且認識到噴嘴垂直向下時，最有利于噴嘴和爐襯的壽命，這樣轉(zhuǎn)爐吹氧煉鋼的實驗室試驗宣告完成。第二次世界大戰(zhàn)后奧地利面臨重建鋼鐵工業(yè)的需要，該國缺少廢鋼使得平爐或電爐煉鋼法缺乏競爭力。1949年5月在奧地利累歐本(Leoben)開了一次氧氣煉鋼的討論會，決定馮?羅爾、曼內(nèi)斯曼(Mannesmann)、阿爾派(ALPINE)和沃埃施特4個公司協(xié)作，在沃埃施特的林茨(Linz)鋼廠作進一步的試驗。之后迅速建立15t試驗轉(zhuǎn)爐，廣泛研究新方法所冶煉鋼的品質(zhì)。并命名該煉鋼法為LD法。翌年春季第2個30tLD轉(zhuǎn)爐工廠在奧地利多納維茲([)onawitz)建成投產(chǎn)。推動煉鋼工業(yè)再次大變革的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法登上了歷史舞臺。美國是平爐煉鋼大國，有平爐熔池吹氧的經(jīng)驗。在得知轉(zhuǎn)爐氧氣煉鋼的信息后，美國麥克勞斯(McLouth)公司和加拿大多法斯柯(DOFASCO)公司于1954年各迅速建成一個35t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐車間并投產(chǎn)。美國人沒有購買奧地利的專利，由此發(fā)生了關(guān)于氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼專利權(quán)的糾紛，最終美國方面勝訴。但美國礦冶工程師協(xié)會(AIME)主持編寫的權(quán)威著作《BOFSteelmaking》中明確承認丟勒爾(Durrer)在開發(fā)氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼上的貢獻。1978年關(guān)閉所有的平爐，前后僅歷20年。日本已成為氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)最發(fā)達的國家。然而對于中國發(fā)展氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的可行性，冶金界沒有統(tǒng)一認識。1964年中國的第一座30t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐車間才在石景山鋼鐵廠(首都鋼鐵公司前身)建成投產(chǎn)。1986年氧氣轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量超過總產(chǎn)鋼量的50％。而現(xiàn)如今作