钢铁是怎样炼成的？走进转炉生产工艺-aau3d打印

转炉冶炼的任务和目的
柳钢转炉厂主要的生产任务是将高炉冶炼出来的生铁进一步冶炼成合格的钢水，并将之浇铸成合格铸坯送往各轧钢厂进行轧制。
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。

现代化转炉炼钢生产流程

一、转炉冶炼生产
1. 铁水预处理
铁水在进入转炉前，为去除铁水中有害元素S、P等，或回收某些稀有元素铌、钒等的处理过程称为铁水预处理。

（1）喷吹法（铁水罐顶喷颗粒镁）
使用惰性气体氮气将颗粒镁吹入铁水中，同时也搅动了铁水，可以在混铁车或铁水包内处理，见下图。

（2）KR法（机械搅拌法）
将十字形叶轮搅拌头（见图1）沉入铁水内部旋转，在铁水中央部位形成锥形漩涡，使脱硫剂与铁水充分混合、作用，（见图2）。

图1

图2

2. 炼钢
★转炉炼钢用原材料
【金属料】
（1）铁水：转炉炼钢的主要金属料，在转炉炼钢生产中铁水的用量一般占金属料装入量的70～100%。
（2）废钢：在转炉炼钢生产中废钢的用量一般占金属料装入量的0～30%。
（3）铁合金：用于脱氧用的铁合金称为脱氧剂，常用的脱氧剂有锰铁、硅铁、铝、硅锰、硅钙、硅锰铝等。用于调整钢液成分的铁合金称为合金料，常用的合金料有锰铁、硅铁、钒铁、钛铁、铬铁等。
【非金属料】
1. 造渣材料
（1）石灰：石灰是转炉炼钢生产的基本造渣材料，通过向炉内加入石灰造渣，可以脱磷脱硫，保护炉衬，此外还可充当冷却剂。
（2）萤石:萤石在转炉炼钢生产的主要作用是充当助熔剂。
（3）白云石：在转炉炼钢生产中加入白云石可以代替部分石灰，减少石灰用量，还可以促进前期渣早化，稠化终渣，延长炉衬寿命。
2. 氧化剂：转炉炼钢生产使用的氧化剂主要是氧气，此外铁矿石和氧化铁皮也可以充当氧化剂。
3. 冷却剂：转炉炼钢生产使用的冷却剂有废钢、铁矿石、氧化铁皮、石灰、白云石等等
4. 增碳剂：转炉炼钢生产时增碳剂用来增加钢中碳含量，如碳粉、碳线。

★氧气顶吹转炉主要设备
氧气顶吹转炉的设备包括炉子本体、倾动设备和供氧设备，如图3所示。

（图3）
1.炉体：炉体的最外层是炉壳，其作用是承受耐火材料、钢液、炉渣的全部重量，并保持炉子的固定形状，由普通锅炉钢板或合金钢板焊接而成。炉壳内砌筑一定厚度的碱性耐火材料。
2.倾动设备：由电动机制动装置、减速装置和支座轴承等组成。倾动设备的作用是倾动炉体，以满足兑铁水、加废钢、取样、出钢和倒渣等工艺操作的要求，保证炉体正反转360°。
3.供氧设备：供氧设备有氧枪及供氧系统。氧枪（又称喷枪或喷氧管）担负着向熔池内吹氧的任务。

★吹炼
【氧气顶吹转炉炼钢法】是通过自炉口垂直伸入炉内的水冷氧枪，从顶部直接向熔池内吹入高压氧气，将铁水中的碳、硅、锰、磷等元素氧化去除，并利用铁水的物理热和元素氧化放出的化学热获得熔炼所需的高温，是无需外部热源的一种炼钢方法。
【顶底复合吹炼】就是在顶吹的同时从底部吹入适量的气体，以增加金属熔池和炉渣的搅拌并控制熔池内气相中CO的分压，因而克服了顶吹氧气流搅拌能力不足的弱点，使炉内反应接近平衡，铁损失减少，同时又保留了顶吹法容易控制造渣过程的优点。

★炉外精炼
炉外精炼就是把一般炼钢炉内要完成的部分任务，移到钢包或其他专用容器中进行。这样就把传统的炼钢工艺分成初炼和精炼两个步骤。因此，炉外精炼也称为二次炼钢。通过炉外精炼，可以在真空、惰性气氛或可控气氛的条件下对钢水进行深脱碳、脱硫、脱氧、除气、调整成分（微合金化）和调整温度并使其均匀化，去除夹杂物，改变夹杂物形态和组成等。
常用方法：
【钢包吹氩】通过钢包底部的透气砖向钢液吹入一定数量与压力的氩气，来排除钢液中的有害气体及非金属夹杂物，同时起到均匀钢液温度、成分，改善钢液流动性的作用。

【RH法（真空循环脱气法）】RH法处理钢液时，先将真空室下端的上升管及下降管插入钢包的钢液中，通过抽真空使钢液在
真空室内上升到压差高度（图4）。