頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼

通過(guò)轉(zhuǎn)爐頂部的噴槍把氧氣或空氣吹入爐內(nèi)從而強(qiáng)化煉鋼過(guò)程并改善熔池?cái)嚢璧霓D(zhuǎn)爐煉鋼工藝。

應(yīng)用學(xué)科：材料科學(xué)技術(shù)（一級(jí)學(xué)科），金屬材料（二級(jí)學(xué)科），鋼鐵材料（三級(jí)學(xué)科），鋼鐵材料生產(chǎn)技術(shù)（四級(jí)學(xué)科）

中文名稱

頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼

英文名稱

top blown converter steelmaking

定　　義

通過(guò)轉(zhuǎn)爐頂部的噴槍把氧氣或空氣吹入爐內(nèi)從而強(qiáng)化煉鋼過(guò)程并改善熔池?cái)嚢璧霓D(zhuǎn)爐煉鋼工藝。

應(yīng)用學(xué)科

材料科學(xué)技術(shù)（一級(jí)學(xué)科），金屬材料（二級(jí)學(xué)科），鋼鐵材料（三級(jí)學(xué)科），鋼鐵材料生產(chǎn)技術(shù)（四級(jí)學(xué)科）

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼的品種和質(zhì)量

鋼中氣體和夾雜物是評(píng)價(jià)鋼的冶金質(zhì)量的主要指標(biāo)。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼反應(yīng)速率快，沸騰激烈，所以鋼中H、N、O含量較低，[H]為(3～5)×10-4%，[N]為(20～40)×10-4%，低碳鋼[O]為0．06%～0．10%。夾雜物和脫氧及凝固操作有關(guān)。影響頂吹轉(zhuǎn)爐鋼含氮量的重要因素是氧氣純度，由表4數(shù)據(jù)可以看出。所以用于轉(zhuǎn)爐煉鋼的氧氣應(yīng)該是99%以上的純氧。

低碳鋼是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要產(chǎn)品。由于轉(zhuǎn)爐脫碳快，鋼中氣體含量低，所以鋼的塑性和低溫塑性好，有良好的深沖性和焊接性能。用轉(zhuǎn)爐鋼制造熱軋薄板、冷軋薄板、鍍鋅板、汽車板、冷彎型鋼、低碳軟鋼絲等，都具有良好的性能。

轉(zhuǎn)爐冶煉中、高碳鋼雖然有一些困難，但也能保證鋼的質(zhì)量。轉(zhuǎn)爐鋼制造的各種結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼、硬鋼絲等都已廣泛使用。冶煉高碳鋼的困難是拉碳和脫磷。在C>O．2%時(shí)靠經(jīng)驗(yàn)拉碳很難控制準(zhǔn)確，如果有副槍可借副槍控制，沒(méi)有副槍時(shí)需要爐前快速分析，這就耽誤了時(shí)間。高碳鋼終點(diǎn)(FeO)低，脫磷時(shí)間短，因此需要采用雙渣操作，即在脫碳期開(kāi)始時(shí)放掉初期渣，把前期進(jìn)入渣中的磷放走，然而雙渣操作損失大量熱量和渣中的鐵，沒(méi)有特殊必要不宜采用。增碳法是冶煉中、高碳鋼的另一種操作法，這時(shí)吹煉操作和低碳鋼一樣，只是在鋼包內(nèi)用增碳劑增碳，使含碳量達(dá)到丘岡紳的要求。增碳劑為焦炭，石油焦等。中碳鋼的增碳量小，容易完成。高碳鋼增碳要很好控制，但軌鋼、硬線等用增碳法冶煉可以保證質(zhì)量合乎要求。

轉(zhuǎn)爐冶煉低合金鋼沒(méi)有特殊困難。冶煉合金鋼時(shí)，因?yàn)楹辖鸹枰尤脘摪蔫F合金數(shù)量大。會(huì)降低鋼水溫度，而過(guò)分提高出鋼溫度又使脫磷不利。所以冶煉合金鋼應(yīng)與爐外精煉相結(jié)合．用鋼包爐完成合金化。另外，隨著對(duì)鋼的成分的控制要求不斷嚴(yán)格，為減少鋼性能的波動(dòng)，要求成分范圍越窄越好。這也需要在鋼包精煉時(shí)進(jìn)行合金成分微調(diào)的操作。

頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉超低碳鋼（C<0.03%）尚有困難。首先因?yàn)樵谂R界含碳量以下，脫碳速率下降，熔池?cái)嚢铚p弱，加強(qiáng)供氧只能促使鐵氧化而不能使碳去除。其次，[%C][%O]=0.0025，當(dāng)[%C]=0.01時(shí)，[%O]=0.25，已經(jīng)是[0]的飽和濃度，也就是說(shuō)0.01%C是脫碳的理論極限。如果要進(jìn)一步脫碳，必須降低氣相的CO分壓，這需要采用爐外精煉的方法來(lái)完成。

主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以150～300t轉(zhuǎn)爐為例，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下：

提高電爐噸鋼用氧量，是強(qiáng)化電爐冶煉提高電爐節(jié)奏最有效的手段之一。電爐煉鋼氧氣產(chǎn)生的化學(xué)能在電爐能量輸入中所占的比例越來(lái)越高，目前零電耗的電爐冶煉方式在許多企業(yè)得到了應(yīng)用，其中電爐頂吹氧的冶煉方式是目前最為經(jīng)濟(jì)的冶煉方式。

頂吹氧槍為氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐采用底吹煤氧的復(fù)合吹煉工藝。依靠頂吹氧槍對(duì)整個(gè)冶煉過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制；底部煤氧噴槍可自始至終噴吹煤氧,且不影響頂吹操作,以期達(dá)到熱補(bǔ)償和攪拌熔池的作用。

氧槍包括外管、中管、內(nèi)管，內(nèi)管底部與氧槍頭部之間設(shè)置拉伐爾噴管，管口為超音速氧氣出氣道，中管與內(nèi)管之間設(shè)置冷卻水進(jìn)水通道，外管與中管之間設(shè)置冷卻水出水通道，內(nèi)管中間為氧氣進(jìn)氣道，內(nèi)管底部設(shè)置脈動(dòng)發(fā)生器，脈動(dòng)發(fā)生器前端設(shè)置凸臺(tái)。利用含有內(nèi)部氣體管道的氣動(dòng)裝置，可產(chǎn)生一脈動(dòng)總壓和射流的波動(dòng)結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)爐中激發(fā)一振動(dòng)，并且控制來(lái)自噴管的射流的流動(dòng)，其內(nèi)部無(wú)需應(yīng)用任何運(yùn)動(dòng)零件，在鋼廠轉(zhuǎn)爐上使用可進(jìn)一步減少煉鋼時(shí)的氧氣消耗、減少煉鋼時(shí)間、提高產(chǎn)量和噴頭壽命等其它性能 。