铁水是氧气转炉炼钢的基本原料。铁水成分和铁水温度是否适当和稳定，对简化和稳定转炉操作并获得良好的技术经济指标非常重要。

铁水成分：Si：发热元素，转炉热量来源。根据[P]，[Si]一般在0.4～0.8％范围内 ? Mn：有利元素。[Mn]一般在0.2～0.4％左右

? P：有害元素，强发热元素。P是高炉不能去除的元素，故只能要求[P]稳定，采用

铁水预处理脱磷或相应的炼钢方法来去除。

? S：有害元素。[S]<0.04％。采用铁水预处理脱硫， [S]<0.015％。

废钢是电炉炼钢的基本原料，用量占钢铁料的70％～90％。对转炉来说，既是金属料也是冷却剂。 造渣材料

? 石灰（CaO）。碱性炼钢方法的基本造渣材料，有强的脱磷、脱硫能力，对炉衬危

害小。石灰要求含有效CaO大于80～85％，含S和SiO2低，块度小而均匀，且无细粉；生烧过烧率要小；不能潮解，应保持干燥、新鲜。 ? 萤石（CaF2）。熔点低（1418 ℃ ），能使CaO熔点显著降低，加速化渣，改善渣

的流动性。萤石要求：CaF2>85%。 ? 白云石（MgO）。增加渣中Mg含量，以减少炉衬中MgO向炉渣中转移，且能促进

前期化渣。 氧化剂

? 氧气。炼钢中氧的重要来源。一般要求氧气纯度应大于98％，冶炼低氮钢种时，应

大于99.5％。还应脱除水分。 ? 铁矿石、氧化铁皮。

? 铁矿石要求含铁高，SiO2、P和水分少，使用前要加热。 ? 氧化铁皮要求杂质少，不含油污和水分，使用前必须烘烤。 冷却剂

? 废钢。冷却效果稳定、喷溅少，价格低。

? 富铁矿、团矿、烧结矿和氧化铁皮。利用它们所含FexOy氧化金属中的杂质时，需

要吸收大量的热而起到冷却的作用。

? 石灰石。缺少以上冷却剂时，可以使用，CaCO3分解时吸收大量热量。 还原剂和增碳剂

? 电炉炼钢使用的还原剂和增碳剂有石墨电极、木炭、焦炭、电石、硅铁、硅钙、铝

等。

? 氧气转炉冶炼中、高碳钢时，一般用含灰分很少的石油焦作增碳剂。 转炉复合吹炼工艺最初是沿袭顶吹和底吹两种吹炼工艺逐步发展完善：即在顶吹转炉底部喷吹惰性气体和在底吹转炉上部安装顶吹氧枪。 实践证明，复吹转炉基本保留了顶吹转炉和底吹转炉的优点，避免各自的缺点，成为当代转炉的基本操作工艺。 顶底复吹转炉炼钢的设备由4个系统组成，每个系统又由各自的设备组成。

? 炼钢容器的炉子系统；

? 提供炼钢所需的氧气和底部搅拌气体的供气系统； ? 提供炼钢所需的金属料和造渣材料的供料系统；

? 对高温含尘烟气进行降温除尘处理，并回收余热和煤气的烟气处理系统。

供料系统：铁水供应 2）废钢供应 3）造渣剂供应

? 铁水供应：混铁车（鱼雷罐车）方式流程为：高炉铁水→鱼雷罐车→铁水罐→转炉 ? 废钢供应 向转炉供应废钢一般采用废钢槽方式。流程：磁盘吊车装槽→桥式吊

车+废钢槽→转炉。

? 造渣剂供应：转炉的造渣剂采用以下的供应方式：地下储料仓→胶带运输机→高位

料仓→称量漏斗→汇总漏斗→溜槽 →转炉。 烟气处理系统

? 转炉炉内的气体称为炉气，炉气离开炉口进入烟罩后称为烟气。

? 氧气转炉在吹炼期间产生大量含尘炉气，其温度高达1400~1600℃，炉气中含有大

量CO和含铁60％左右的粉尘。

? 转炉炉气的处理方法主要有燃烧法和未燃烧法。

? 未燃法是在炉口上方采用可以升降的活动烟罩，使炉气在收集过程中尽量不

与空气接触，经降温除尘净化后，通过风机抽入煤气回收系统中。

吹炼工艺流程 一炉钢的冶炼过程是指从装料到倒尽渣为止。顶底复吹转炉炼钢的冶炼周期一般是30～40min。其中的纯吹氧时间约15～20min。 吹炼过程元素的变化

? 根据[C]的氧化速度不同，炼钢过程可分为三个时期。 ? 氧化初期，脱碳速度由小变大。

? 由于氧化初期熔池温度低，Si﹑Mn氧化量多，消耗了大部分的氧，[C]的氧

化受到限制。

? 脱碳速度d[C]/dt=-k1t，与吹炼时间成正比。

? 这一时期称吹炼初期，又叫硅﹑锰氧化期，时间从开吹到约4～5min。

? 氧化中期

? Si、Mn氧化结束，熔池温度升高，供给的氧几乎全部用于脱碳。 ? 脱碳速度达到最大且几乎不变。

? 这一时期称为吹炼中期，又叫碳氧化期，w[c]=3.0%-3.5%时进入吹炼中期。

? 氧化后期

? 随着碳含量下降，在钢液与气相的边界层中,碳的浓度梯度逐渐下降，使得

脱碳速度越来越小。

? 脱碳速度由大变小。这一时期称吹炼末期，又叫碳氧化后期。

? 除碳外其他元素变化不大，主要进行终点操作。当w[c]﹤0.3%-0.7%时，进

入吹炼末期。

吹炼工艺制度

? 顶底复吹转炉炼钢，根据底吹气体种类的不同，可分为底部吹入非氧化性气体的复

吹工艺和底部吹入氧化性气体的复吹工艺。

? 我国采用的是前一种工艺进行复吹转炉炼钢，即底部吹入氮气、氩气来搅拌熔池。 ? 氧气顶底复吹转炉炼钢工艺包括装料﹑供氧﹑底部供气、造渣﹑温度及终点控制﹑

脱氧及合金化等内容。 1 装料制度 1）装料次序

? 一般来说是先装废钢后兑铁水，防止加入铁水时造成喷溅。

? 到了炉役后期，或者废钢装入量比较多的转炉，可以先兑铁水，后加废钢。 2）装入量

? 不同吨位的转炉以及一座转炉在不同的生产条件下，都有其不同的合理金属装入

量。

? 装入量过小，产量低，熔池浅，氧流易直接冲击炉底，造成炉底破坏。装入量过大,

熔池搅拌不充分，吹炼时间增加，易造成喷溅。 2 供氧制度

当氧气射流作用在金属熔池上时，一部分氧气被金属液吸收，参与炼钢反应，来不及反应的氧气沿冲击坑表面产生反射流动，另外由[C]-[O]反应产生的CO气体上升排除，使冲击坑壁面附近的金属液向上运动，造成冲击坑四周的金属液不断向冲击 坑底部补充，从而产 生了循环流动。

硬吹是氧枪枪位低或氧压 高时的供氧方式。软吹为枪位高或氧压低时 的供氧方式。 3 造渣制度 ? 造渣的要求

? 氧气转炉的冶炼周期短，必须做到快速成渣，使炉渣尽快具有适当的碱度、氧化性

和流动性，以便迅速把金属中的杂质去除。 ? 避免炉渣溢出和喷溅，减少原材料的损失。

? 在生产中，一般根据铁水成分和所炼钢种来确定造渣方法，包括单渣法、双渣法和

双渣留渣法。 4 温度控制

在吹炼过程中，升温应均衡，在前期和中期，为了脱磷，温度可控制低些，但应保证炉渣中石灰的溶解，以形成具有一定碱度的炉渣。

? 前期结束时温度可控制在1450~1550℃ ? 中期控制在1500~1600℃

? 到吹炼后期应均匀升温，达到钢种要求的出钢温度。

5 终点控制和出钢

? 终点控制内容包括钢水成分[C]﹑[P]﹑[S]含量应满足出钢要求，钢水温度应达到出

钢温度。

? 在终点都要测温取样，如果两者之一不满足出钢要求，就要进行补吹。

? 补吹会产生一些不良影响如铁损增加，气体含量增高，炉衬侵蚀严重。补吹应尽量

避免。

出钢操作：钢水成分和温度达到出钢要求后，便可摇炉将钢水通过出钢口倒入钢包中。

? 为了减少转炉内的炉渣进入钢包，影响钢水成分，应采用挡渣技术和在钢包

中加入小粒石灰基粉剂提高钢包顶渣碱度和降低渣中FeO含量。 ? 常用的挡渣方法是用挡渣球挡渣和气动挡渣。

? 为了减少钢水进入钢包时的热量损失，降低出钢温度，应对钢包进行烘烤，

达到红包出钢。

在转炉炼钢中，到达吹炼终点时，钢水含氧量一般比较高（w[O]为0.02%～0.08%），为了保证钢的质量和顺利浇注，必须对钢水进行脱氧。为了使钢达到性能要求，还需向钢水中加入合金元素，即所谓合金化操作。 6 溅渣护炉操作

? 在出完钢后，利用高压N2将转炉内的炉渣溅到炉壁上，形成一定厚度的溅渣层，

作为下一炉炼钢的炉衬，这一工艺称溅渣护炉。

? 采用这一工艺，减少了炉衬的侵蚀速度，大幅度提高转炉炉龄。 ? 溅渣护炉工艺主要涉及到吹N2、炉渣和炉衬。

? 对溅渣护炉效果有重要影响的工艺参数有供N2参数、炉渣性质及渣量和镁碳砖中

的含碳量。

第三章 小结

? 重点掌握内容： ? 炼钢的基本任务

? ? ? ? ? ? ? ?

炉渣在炼钢中的作用，其来源及主要成分。 脱碳反应的作用。 脱硫、脱磷的反应式。 脱氧的方法。

钢中气体来源及降低气体的措施。

非金属夹杂物的来源、组成及降低其措施。

炼钢用原材料：铁水的要求；废钢、铁合金的作用；造渣材料的种类；

铁水预处理工艺：概念；铁水预处理功能；铁水预处理脱硫的两种常用方法；脱硫反应；

? 顶底复吹转炉炼钢的设备：4个组成系统；炉衬组成；氧枪结构； ? 复吹转炉吹炼工艺：吹炼工艺流程；吹炼过程元素的变化（三期）；装料顺序；枪

位、硬吹、软吹；底吹气体种类；终点控制；溅渣护炉。

第四章 电炉炼钢 4.1 电炉炼钢概述

4.2 现代炼钢电弧炉的构造 4.3 电弧炉的电气设备 4.4 电炉氧化法冶炼工艺 ----4.1 电炉炼钢概述

? 电炉是采用电能作为热源进行炼钢的炉子的统称。

? 传统电弧炉是以废钢为主要原料，以三相交流电作电源，利用电流通过石墨电极与

金属料之间产生电弧的高温来加热、熔化炉料，是用来产生特殊钢和高合金钢的主要方法。

? 电炉钢除了将在传统的特殊钢和高合金钢领域继续保持其相对优势外，正在普钢领

域表现出强劲的竞争态势。

电弧炉近于球形体，从减少散热表面积出发，以球形为最好。现代电弧炉炉体中部是圆桶形，炉底为弧形，炉顶为拱形。 4.2 现代炼钢电弧炉的构造

? 炉体：电炉炉体主要由炉壳、炉门、偏心底出钢机构、小炉底（直流电弧炉）等组

成。

? 炉体倾动装置：炉体倾动装置是用作炉体出钢和流渣时实现炉体倾动。炉体倾动是

在炉底两侧设置一对圆弧轨道，通过液压装置趋动炉体倾动。在加料冶炼时靠机械设备维持炉子在水平位置。

? 水冷炉盖：主要用来关闭电炉。水冷炉盖由钢结构框架和管式冷却盘组成，此结构

同时支撑管式抽气弯管，冷却盘由位于外径的供水管供水。炉盖中心孔设一个锥形套环用来放置带孔的耐火材料圈，电极穿过此孔做升降运动。

炉盖提升通过四点连接件与提升炉盖的悬梁相连，通过电动卷扬机或液压缸带动连杆机构提升炉盖。

? 电极升降装置：电极横臂升降装置由支撑横臂的立柱、立柱导向装置（铸钢结构）、

电极升降液压缸以及锁定装置组成。控制电极升降的液压缸装在立柱内，缸体固定在立柱导向装置上。电极升降是由电极升降调节系统所控制的比例阀来调节，从而控制冶炼电流。 4.3 电弧炉的电气设备 电气设备的作用