学文网【摘 要】在转炉炼钢工艺中，主要是利用氧气在熔融的生铁里发生反应，让铁水的成分发生变化，让其中的杂质硅、锰等氧化从降低含碳率。一般在演化过程中都会伴随有大量的热量放出，一般情况下1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度。所以转炉炼钢不需要任何的绕料，本文从转炉炼钢工艺出发，对转炉炼钢的主要设备，工作原来已经各种有效控制措施加以详细阐述。
【关键词】转炉炼钢；冶炼技术；工艺参数控制
把铁水重的含碳率降低，对铁水进行脱碳、脱磷、脱硫处理就是转炉炼钢的主要任务，在炼钢的过程中还要去除其中的各种有害气体和非金属杂质，转炉炼钢的主要技术一般都是：供氧，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作，在冶炼过程中，要做好各种设备的巡检维护，严格控制好工艺参数的变化。
1 转炉冶炼目的
将生铁里的碳及其它杂质（如：硅、锰）等氧化，产出比铁的物理、化学性能与力学性能更好的钢。
钢与生铁的区别：首先是碳的含量，理论上一般把碳含量小于2.11%称之钢，它的熔点在1450-1500℃，而生铁的熔点在1100-1200℃。在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体，随着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲击韧性降低。钢具有很好的物理、化学性能与力学性能，可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，其用途十分广泛。
氧气顶吹转炉炼钢设备工艺：如***所示。按照配料要求，先把废钢等装入炉内，然后倒入铁水，并加入适量的造渣材料（如生石灰等）。加料后，把氧气喷***从炉顶插入炉内，吹入氧气（纯度大于99%的高压氧气流），使它直接跟高温的铁水发生氧化反应，除去杂质。用纯氧代替空气可以克服由于空气里的氮气的影响而使钢质变脆，以及氮气排出时带走热量的缺点。在除去大部分硫、磷后，当钢水的成分和温度都达到要求时，即停止吹炼，提升喷***，准备出钢。出钢时使炉体倾斜，钢水从出钢口注入钢水包里，同时加入脱氧剂进行脱氧和调节成分。钢水合格后，可以浇成钢的铸件或钢锭，钢锭可以再轧制成各种钢材。 氧气顶吹转炉在炼钢过程中会产生大量棕色烟气，它的主要成分是氧化铁尘粒和高浓度的一氧化碳气体等。因此，必须加以净化回收，综合利用，以防止污染环境。从回收设备得到的氧化铁尘粒可以用来炼钢；一氧化碳可以作化工原料或燃料；烟气带出的热量可以副产水蒸气。此外，炼钢时，生成的炉渣也可以用来做钢渣水泥，含磷量较高的炉渣，可加工成磷肥，等等。氧气顶吹转炉炼钢法具有冶炼速度快、炼出的钢种较多、质量较好，以及建厂速度快、投资少等许多优点。但在冶炼过程中都是氧化性气氛，去硫效率差，昂贵的合金元素也易被氧化而损耗，因而所炼钢种和质量就受到一定的限制。
2 转炉冶炼原理简介
转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化 （FeO，SiO2 ， MnO，） 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。当磷与硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果氧气是从炉底吹入，那就是底吹转炉；氧气从顶部吹入，就是顶吹转炉。
转炉冶炼工艺流程简介：
转炉一炉钢的基本冶炼过程。顶吹转炉冶炼一炉钢的操作过程主要由以下六步组成：
（1）上炉出钢、倒渣，检查炉衬和倾动设备等并进行必要的修补和修理；
（2）倾炉，加废钢、兑铁水，摇正炉体（至垂直位置）；
（3）降***开吹，同时加入第一批渣料（起初炉内噪声较大，从炉口冒出赤色烟雾，随后喷出暗红的火焰；3～5min后硅锰氧接近结束，碳氧反应逐渐激烈，炉口的火焰变大，亮度随之提高；同时渣料熔化，噪声减弱）；
（4）3～5min后加入第二批渣料继续吹炼（随吹炼进行钢中碳逐渐降低，约12min后火焰微弱，停吹）；
（5）倒炉，测温、取样，并确定补吹时间或出钢；
（6）出钢，同时（将计算好的合金加入钢包中）进行脱氧合金化。
3 转炉炼钢主要工艺设备简介
3.1 转炉（converter）
炉体可转动，用于吹炼钢或吹炼锍的冶金炉。转炉炉体用钢板制成，呈圆筒形，内衬耐火材料，吹炼时靠化学反应热加热，不需外加热源，是最重要的炼钢设备，也可用于铜、镍冶炼。
3.2 AOD精炼炉
AOD即氩氧脱碳精炼炉，是一项用于不锈钢冶炼的专有工艺。AOD炉型根据容量有3t、6t、8t、10t、18t、25t、30t等。装备水平也由半自动控制发展到智能计算机控制来冶炼不锈钢。
3.3 VOD精炼炉
VOD精炼炉（vacuumoxygen decarburization），是在真空状态下进行吹氧脱碳的炉外精炼炉，它以精炼铬镍不锈钢、超低碳钢、超纯铁素体不锈钢及纯铁为主。将初炼钢液装入精炼包中放入密封的真空罐中进行吹氧脱碳、脱硫、脱气、温度调整、化学元素调整。
3.4 LF精炼炉
LF（ladle furnace） 炉是具有加热和搅拌功能的钢包精炼炉。加热一般通过电极加热，搅拌是通过底部透气砖进行的。
转炉倾炉系统
倾炉系统：变频调速（变频器+电机+减速机+大齿轮）
倾炉机构：倾炉机构由轨道、倾炉油缸、摇架平台、水平支撑机构和支座等组成。
4 转炉炉体工艺参数
4.1 转炉炉体
炉体总高（包括炉壳支撑板）：7050mm
炉壳高度：6820mm
炉壳外径：Φ4370mm
高宽比： H/D=1.56
炉壳内径：Φ4290mm
公称容量：50t
有效容积：39.5m3
熔池直径： Φ3160mm
炉口内径：Φ1400mm
出钢口直径：140mm
出钢口倾角（与水平）：20°
炉膛内径：Φ3160mm
炉容比：0.79m3 /t.s
熔池深度：1133mm
炉衬厚度：熔池：500mm 炉身：500mm 炉底：465mm 炉帽：550mm
炉壳总重：77.6t
炉衬重量：120t
炉口结构：水冷炉口
炉帽结构：水冷炉帽
挡渣板结构：双层钢板焊接式
托圈结构：箱式结构（水冷耳轴）
4.2 倾动装置
型式：四点啮合全悬挂扭力杆式（交流变频器调速）
最大工作倾动力矩：100t*m
最大事故倾动力矩：300t*m
倾动角度：±360°
倾动速度：0.2～1r/min
参考文献：
[1]王贤慧， 肖孝华， 张宏伟. 转炉炼钢设备结构改进[J].冶金设备， 2010（S1）
[2]转炉炼钢节能减排未来发展方向[J].山东冶金， 2010（02） .
[3]杨文远，蒋晓放，王明林，吴文东，刘路长. 转炉炼钢节能的技术问题[J]. 钢铁研究学报， 2010（08） .