【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(guò)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(jià)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(dòng)力來(lái)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?cái)嚢璩霭l(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(bǔ)充的主要冶金特點(diǎn)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(jìn)行；通過(guò)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(guò)氧化現(xiàn)象嚴(yán)重。而且盡管熔池?cái)嚢柙趶?fù)吹轉(zhuǎn)爐中，其動(dòng)力來(lái)源有頂吹氧、底吹氣體和碳氧反應(yīng)沸騰三者。而因?yàn)榈状捣▌t具有的攪拌力遠(yuǎn)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(guò)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(jìn)行，盡管通過(guò)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(guò)氧化現(xiàn)象嚴(yán)重。（1） 復(fù)吹方法的吹煉特點(diǎn)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(diǎn)，從而在一定程度上彌補(bǔ)了這兩種方法的不足之處。所以綜合多項(xiàng)復(fù)合吹煉具有的優(yōu)點(diǎn)，復(fù)合吹煉在許多國(guó)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(xiàn)[2]得知從轉(zhuǎn)爐爐頂吹氧的同時(shí)又向爐底吹入不同氣體進(jìn)行吹煉的轉(zhuǎn)爐煉鋼方法。根據(jù)這些原則開(kāi)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(qiáng)勁動(dòng)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(shí)間。因此在當(dāng)代轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝條件下（各爐次都有過(guò)吹操作），沒(méi)必要在燒結(jié)混合料中使用含錳原料來(lái)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(shí)，氧化度的影響如此之大，以致會(huì)把錳的最終含量定在極窄范圍內(nèi)，實(shí)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(duì)出鋼前終點(diǎn)鋼水氧化度起調(diào)節(jié)作用，長(zhǎng)期實(shí)踐證明，%%的水平，因而在燒結(jié)混合料中必需補(bǔ)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(lái)，在冶煉低硅鐵的同時(shí)不必再為保證轉(zhuǎn)爐中的精煉進(jìn)行代價(jià)很高的高爐爐外脫硅。 無(wú)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(dòng)力條件，因此進(jìn)行高爐煉鐵及轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中的深脫硫研究，在技術(shù)及經(jīng)濟(jì)上都是不可取的。在轉(zhuǎn)爐吹煉中脫硫也無(wú)效果，因?yàn)殇撛抵羞_(dá)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(guò)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?yàn)樵诤剂枯^高及氧化度較低條件下硫具有更高的活性。美國(guó)及西歐各國(guó)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(duì)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(guò)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(kuò)容改造， 轉(zhuǎn)爐煉鋼廠生產(chǎn)規(guī)模均有所擴(kuò)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(kāi)發(fā)與高附加值鋼種的大幅度增長(zhǎng)，轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝進(jìn)一步優(yōu)化，轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化水平不斷提高，轉(zhuǎn)爐消耗指標(biāo)逐步降低和市場(chǎng)的強(qiáng)勁需求，在將來(lái)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(guó)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(jì)、含釩生鐵吹煉工藝、創(chuàng)造不烘爐煉鋼操作、改進(jìn)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(jìn)行了許多研究和開(kāi)發(fā)工作。1979年全國(guó)氧氣轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量超過(guò)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(dá)到國(guó)際水平。當(dāng)時(shí)西方國(guó)家對(duì)中國(guó)實(shí)行經(jīng)濟(jì)封鎖，只有前蘇聯(lián)可以提供平爐煉鋼成套設(shè)備，中國(guó)的制氧機(jī)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(guó)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(guó)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(guó)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(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼試驗(yàn)。日本對(duì)頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼理論研究、擴(kuò)大煉鋼品種、改進(jìn)爐襯耐火材料和提高爐齡、爐氣回收技術(shù)、用副槍測(cè)取冶煉信息和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制、分解煉鋼操作功能使轉(zhuǎn)爐冶煉更加簡(jiǎn)化、配合連鑄機(jī)實(shí)現(xiàn)全連鑄煉鋼生產(chǎn)等方面，均進(jìn)行了深入研究和技術(shù)創(chuàng)新。日本對(duì)于發(fā)展氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼非常關(guān)注，先經(jīng)過(guò)多次考察，在1951年用5t鋼包改造的試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)(包括空氣側(cè)吹的試驗(yàn))后，決心向沃埃施特和阿爾派(現(xiàn)已合并為奧鋼聯(lián)VAI)購(gòu)買專利特許權(quán)，于1957年在八幡建設(shè)第一個(gè)LD車間，到1963年其LD鋼產(chǎn)量662t超過(guò)平爐鋼。BOF法(Basic oxygen Furnace的第一個(gè)字母構(gòu)成)成為北美對(duì)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(shí)世界最大的(80t級(jí))頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐。美國(guó)同時(shí)又是第二次世界大戰(zhàn)的最大戰(zhàn)勝國(guó)，工業(yè)基礎(chǔ)雄厚。該法問(wèn)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(qǐng)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(gè)氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐工廠。1949年6月在林茨建成2t頂吹氧試驗(yàn)轉(zhuǎn)爐，由蘇埃斯(T．Suess)和豪特(H．Hauttmann)負(fù)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(wèn)題。沃埃施特公司注意到了丟勒爾的試驗(yàn)，決心開(kāi)發(fā)一個(gè)具有競(jìng)爭(zhēng)力的新的煉鋼方法。從實(shí)驗(yàn)室研究向工業(yè)化試驗(yàn)的進(jìn)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(jìn)行不斷地實(shí)驗(yàn)，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(méi)有大量氧氣而未進(jìn)行試驗(yàn)。氧在用于燃燒之后，過(guò)剩的氧要通過(guò)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(guò)程，空氣是自然界氧的主要來(lái)源。正因?yàn)橛羞@些長(zhǎng)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(guò)去的空氣吹煉轉(zhuǎn)爐的優(yōu)點(diǎn)，又克服了其缺點(diǎn)。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(zhǎng)處，同時(shí)又兼?zhèn)溲鯕獾状缔D(zhuǎn)爐煉鋼熔池?cái)嚢韬?、鐵和錳氧化損失少、金屬噴濺少等優(yōu)點(diǎn)，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(fù)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(duì)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(lái)的。隨著工業(yè) 的進(jìn)一步發(fā)展，廢鋼越來(lái)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(lái)處理高磷生鐵。早在1856年英國(guó)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(kāi)端，它為人類生產(chǎn)了大量廉價(jià)鋼，促進(jìn)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(guò)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(jì)（論文）第一章 緒論 煉鋼技術(shù)的簡(jiǎn)史從人類社會(huì)步入工業(yè)時(shí)代開(kāi)始，鋼鐵材料一直是人類社會(huì)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(jì)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(lái)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(jìng)爭(zhēng)，但由于其在礦石儲(chǔ)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(shì)，在可以預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，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(huì)改變。煉鋼包括以下主要過(guò)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(jìn)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(guò)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(lái)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(duì)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(guó)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(wèn)題，使質(zhì)量接近平爐鋼，同時(shí)減少了隨廢氣（當(dāng)用普通空氣吹煉時(shí)，空氣含79 %無(wú)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(kāi)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(shí)由爐底噴口吹入氬，氮等氣體對(duì)熔池進(jìn)行攪拌（也可吹入少部分氧氣）。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在國(guó)外一般被稱為L(zhǎng)D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(diǎn)：；；；、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?dú)?，空氣吹煉時(shí)，這樣多的氮?dú)庠跔t內(nèi)穿行而過(guò)，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(kāi)發(fā)成功，大量的廉價(jià)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(yàn)轉(zhuǎn)爐，以450的斜度將水冷噴嘴插入鐵水吹氧煉鋼，無(wú)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(rèn)識(shí)到噴嘴垂直向下時(shí)，最有利于噴嘴和爐襯的壽命，這樣轉(zhuǎn)爐吹氧煉鋼的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)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(guó)缺少?gòu)U鋼使得平爐或電爐煉鋼法缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。1949年5月在奧地利累歐本(Leoben)開(kāi)了一次氧氣煉鋼的討論會(huì)，決定馮?羅爾、曼內(nèi)斯曼(Mannesmann)、阿爾派(ALPINE)和沃埃施特4個(gè)公司協(xié)作，在沃埃施特的林茨(Linz)鋼廠作進(jìn)一步的試驗(yàn)。之后迅速建立15t試驗(yàn)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L(zhǎng)D法。翌年春季第2個(gè)30tLD轉(zhuǎn)爐工廠在奧地利多納維茲([)onawitz)建成投產(chǎn)。推動(dòng)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(tái)。美國(guó)是平爐煉鋼大國(guó)，有平爐熔池吹氧的經(jīng)驗(yàn)。在得知轉(zhuǎn)爐氧氣煉鋼的信息后，美國(guó)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(gè)35t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐車間并投產(chǎn)。美國(guó)人沒(méi)有購(gòu)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(guó)方面勝訴。但美國(guó)礦冶工程師協(xié)會(huì)(AIME)主持編寫的權(quán)威著作《BOFSteelmaking》中明確承認(rèn)丟勒爾(Durrer)在開(kāi)發(fā)氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼上的貢獻(xiàn)。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(dá)的國(guó)家。然而對(duì)于中國(guó)發(fā)展氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的可行性，冶金界沒(méi)有統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。1964年中國(guó)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(guò)總產(chǎn)鋼量的50％。而現(xiàn)如今作