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[摘要]：文章主要介绍了转炉炼钢技术的发展历史，生产设备、生产技术以及该工艺的未来发展方向。
[关键词]：转炉炼钢 结构 研究方向
中图分类号：TQ330.1+7 文献标识码：TQ 文章编号：1009-914X（2012）35- 0501-01
一、引言
早在1856年德国人贝赛麦就发明了底吹酸性转炉炼钢法，这种方法是近代炼钢法的开端，它为人类生产了大量廉价钢，促进了欧洲的工业革命。但由于此法不能去除硫和磷，因而其发展受到了限制。1879 年出现 了托马斯底吹碱性转炉炼钢法，它使用带有碱性炉衬的转炉来处理高磷生铁。虽然转炉法可 以大量生产钢，但它对生铁成分有着较严格的要求，而且一般不能多用废钢 。随着工业 的进一步发展，废钢越来越多。在酸性转炉炼钢法发明不到十年，法国人马丁利用蓄热原理，在1864年创立了平炉炼钢法，1888年出现了碱性平炉。平炉炼钢法对原料的要求不那么严格，容量大，生产的品种多，所以不到20年它就成为世界上主要的炼钢方法，直到20世纪50年代，在世界钢产量中，约85%是平炉炼出来的。1952年在奥地利 出现纯氧顶吹转炉，它解决了钢中氮和其他有害杂质的含量问题，使质量接近平炉钢，同时减少了随废气（当用普通空气吹炼时，空气含79 %无用的氮）损失的热量，可以吹炼温度较低的平炉生铁，因而节省了高炉的焦炭耗量，且能使用更多的废钢 。由于转炉炼钢速度快（炼一炉钢约10min，而平炉则需7h），负能炼钢，节约能源，故转炉炼钢成为当代炼钢的主流。
随着用户对钢材性能和质量的要求越来越高，钢材的应用范围越来越广，同时钢铁生产企业也对提高产品产量和质量，扩大品种，节约能源和降低成本越来越重视。在这种情况下，转炉生产工艺流程发生了很大变化。铁水预处理、复吹转炉、炉外精炼、连铸技术的发展，打破了传统的转炉炼钢模式。已由单纯用转炉冶炼发展为铁水预处理——复吹转炉吹炼——炉外精炼——连铸这一新的工艺流程。这一流程以设备大型化、现代化和连续化为特点。氧气转炉已由原来的主导地位变为新流程的一个环节，主要承担钢水脱碳和升温的任务了。
二、主体：转炉炼钢的主要生产力
（一）、顶吹氧气转炉炼钢工艺特点：
完全依靠铁水氧化带来的化学热及物理热；
生产率高（冶炼时间在20分钟以内）；
质量好（*气体含量少：（因为CO的反应搅拌，将N、 H除去）可以生产超纯净钢，有害成份（S、P、N、H、O）〈80ppm；
冶炼成本低，耐火材料用量比平炉及电炉用量低；
原材料适应性强，高P、低P都可以。
（二）、转炉设备：
转炉炉体及转炉倾动系统
铁水、废钢、散状材料设备
氧枪提升机构
（三）、转炉冶炼工艺：
转炉冶炼五大制度： 装料制度、供氧制度、造渣制度、温度制度、终点控制及合金化制度。
3.1、装料制度
确定合理的装入量，需考虑的两个参数：
炉容比：（V/T，m3/t），0.8-1.05（30-300t转炉）；
熔池深度：需大于氧气射流的冲击深度
800-2000mm （30-300t转炉）
装料制度：定量装入、定深装入；分阶段定量装入。
分阶段定量装入：1-50炉，51-200炉，200炉以上，枪位每天要校正。交接班看枪位。
3.2、供氧制度
两种操作方式：
软吹：低压、高枪位，吹入的氧在渣层中，渣中FeO升高、有利于脱磷；
硬吹：高压低枪位（与软吹相反），脱P不好，但脱C好，穿透能力强，脱C反应激烈 。
氧枪操作方式
氧枪操作就是调节氧压和枪位。
氧枪的操作方式：
衡枪变压 ：压力控制不稳定，阀门控制不好；
恒压变枪：压力不变，枪位变化，目前主要操作方式
3.3、造渣制度
炼钢就是炼渣。
造渣的目的：通过造渣，脱P、减少喷溅、保护炉衬。
造渣制度：确定合适的造渣方式、渣料的加入数量和时间、成渣速度。
渣的特点：一定碱度、良好的流动性、合适的FeO及MgO、正常泡沫化的熔渣
造渣方式：
单渣法：铁水Si、P低，或冶炼要求低。
双渣法：铁水Si、P高，或冶炼要求高。
留渣法：利用终渣的热及FeO，为下炉准备。
成渣速度
转炉冶炼时间短，快速成渣是非常重要的，石灰的溶解是决定冶炼速度的重要因素。
三、总结：转炉炼钢的科研方向
提高钢水洁净度，即大大降低吹炼终点时的各种夹杂物含量，要求S低于0.005%；P低于0.005%，N低于20ppm。提高化学成分及温度给定范围的命中精度，为此采用复合吹炼、对熔池进行高水平搅拌并采用现代检测手段及控制模型。减少补吹炉次比例，降低吨钢耐材消耗。
铁水预处理对改进转炉操作指标及提高钢的质量有着十分重要的作用。美国及西欧各国铁水预处理只限于脱硫，而日本铁水预处理则包括脱硫、脱硅及脱磷。例如1989年日本经预处理的铁水比例为：NKK公司京滨厂为55%，新日铁君津厂为74%，神户厂为85%，川崎千叶厂为90%。
日本所有转炉钢厂，美国、西欧各国的几十家钢厂以及其它国家的所有新建钢厂，在转炉上都装有检测用的副枪，在预定的吹炼时间结束前的几分钟内正确使用此枪可保证极高的含碳量及钢水温度命中率，使90%-95%的爐次都能在停吹后立即出钢，即无需再检验化学成分，当然也就无需补吹。此外，这也使产量提高，使补衬磨损大大减少。
复合吹炼能促进各项冶炼参数稳定，因而在许多国家得到推广。80年代初期诞生于卢森堡和法国的LBE炼钢法，除原型方案外，相继演化出一系列派生工艺，有20多种名称，例如：STB、LD—KC、BAP、TBM、LD—OTB、LD—CB、K—BOP、K—OBM、LET等。无论是LBE原型，还是各派生工艺，实践证明它们有其各自的优势。LBE、LD—KC、BAP、TBM这些方法实际无差别—都是炉顶吹氧及经炉底喷人氩气。还有一些方法是从炉底输入一氧化碳、二氧化碳、氧气。各种复合吹炼工艺可用以下数字（转炉座数）说明其推广情况。1983年63座，1988年140座，1990年228座。奥地利、澳大利亚、比利时、意大利、加拿大、卢森堡、葡萄牙、法国、瑞士、韩国等这些国家全部或几乎全部转炉都采用复合吹炼。
单纯底吹的氧气炼钢法（Q—BOP、OBM、LWS）未能推广。1983年运行的这类转炉有26座，而到1990年只剩下18座。
日本采用所谓的吹洗法，即在炉顶吹氧结束时，接着从炉底吹氩，使钢水中碳含量达到0.01%。这对汽车用钢、薄板用钢及电工用钢的冶炼尤为重要。
值得注意的是，日本正在开发复合吹炼条件下调控冶炼过程用的新方法及新设备。其中有利用炉顶氧枪里的光缆随吹炼进程连续监测钢中锰含量；利用装于炉底的光纤传感器以及利用所排气体信息连续监测钢水温度；并在进行喷溅预测及预防方面的研究。
神户制钢公司开发的喷溅预测是以顶吹氧枪悬吊系统的检测为基础。日本NKK公司京滨厂是通过对出钢口的监测来减轻喷溅。当熔渣猛烈上浮时，视频信号发出往炉内添煤或石灰石的指令。比较好用的材料（从平息熔池的时间来说）是煤。
转炉炉衬寿命是极为重要的课题。日本、美国及西欧各国资料分析表明，影响炉衬磨损的各项冶炼参数，例如后期渣氧化度、碱度及吹炼终点时钢水温度，各国钢厂之间并无大的差别。只有通过用副枪检测方可将对炉衬最为有害的后吹时间从10-15min减少到1-3min及消除补吹。
[关键词]：转炉炼钢 结构 研究方向
中图分类号：TQ330.1+7 文献标识码：TQ 文章编号：1009-914X（2012）35- 0501-01
一、引言
早在1856年德国人贝赛麦就发明了底吹酸性转炉炼钢法，这种方法是近代炼钢法的开端，它为人类生产了大量廉价钢，促进了欧洲的工业革命。但由于此法不能去除硫和磷，因而其发展受到了限制。1879 年出现 了托马斯底吹碱性转炉炼钢法，它使用带有碱性炉衬的转炉来处理高磷生铁。虽然转炉法可 以大量生产钢，但它对生铁成分有着较严格的要求，而且一般不能多用废钢 。随着工业 的进一步发展，废钢越来越多。在酸性转炉炼钢法发明不到十年，法国人马丁利用蓄热原理，在1864年创立了平炉炼钢法，1888年出现了碱性平炉。平炉炼钢法对原料的要求不那么严格，容量大，生产的品种多，所以不到20年它就成为世界上主要的炼钢方法，直到20世纪50年代，在世界钢产量中，约85%是平炉炼出来的。1952年在奥地利 出现纯氧顶吹转炉，它解决了钢中氮和其他有害杂质的含量问题，使质量接近平炉钢，同时减少了随废气（当用普通空气吹炼时，空气含79 %无用的氮）损失的热量，可以吹炼温度较低的平炉生铁，因而节省了高炉的焦炭耗量，且能使用更多的废钢 。由于转炉炼钢速度快（炼一炉钢约10min，而平炉则需7h），负能炼钢，节约能源，故转炉炼钢成为当代炼钢的主流。
随着用户对钢材性能和质量的要求越来越高，钢材的应用范围越来越广，同时钢铁生产企业也对提高产品产量和质量，扩大品种，节约能源和降低成本越来越重视。在这种情况下，转炉生产工艺流程发生了很大变化。铁水预处理、复吹转炉、炉外精炼、连铸技术的发展，打破了传统的转炉炼钢模式。已由单纯用转炉冶炼发展为铁水预处理——复吹转炉吹炼——炉外精炼——连铸这一新的工艺流程。这一流程以设备大型化、现代化和连续化为特点。氧气转炉已由原来的主导地位变为新流程的一个环节，主要承担钢水脱碳和升温的任务了。
二、主体：转炉炼钢的主要生产力
（一）、顶吹氧气转炉炼钢工艺特点：
完全依靠铁水氧化带来的化学热及物理热；
生产率高（冶炼时间在20分钟以内）；
质量好（*气体含量少：（因为CO的反应搅拌，将N、 H除去）可以生产超纯净钢，有害成份（S、P、N、H、O）〈80ppm；
冶炼成本低，耐火材料用量比平炉及电炉用量低；
原材料适应性强，高P、低P都可以。
（二）、转炉设备：
转炉炉体及转炉倾动系统
铁水、废钢、散状材料设备
氧枪提升机构
（三）、转炉冶炼工艺：
转炉冶炼五大制度： 装料制度、供氧制度、造渣制度、温度制度、终点控制及合金化制度。
3.1、装料制度
确定合理的装入量，需考虑的两个参数：
炉容比：（V/T，m3/t），0.8-1.05（30-300t转炉）；
熔池深度：需大于氧气射流的冲击深度
800-2000mm （30-300t转炉）
装料制度：定量装入、定深装入；分阶段定量装入。
分阶段定量装入：1-50炉，51-200炉，200炉以上，枪位每天要校正。交接班看枪位。
3.2、供氧制度
两种操作方式：
软吹：低压、高枪位，吹入的氧在渣层中，渣中FeO升高、有利于脱磷；
硬吹：高压低枪位（与软吹相反），脱P不好，但脱C好，穿透能力强，脱C反应激烈 。
氧枪操作方式
氧枪操作就是调节氧压和枪位。
氧枪的操作方式：
衡枪变压 ：压力控制不稳定，阀门控制不好；
恒压变枪：压力不变，枪位变化，目前主要操作方式
3.3、造渣制度
炼钢就是炼渣。
造渣的目的：通过造渣，脱P、减少喷溅、保护炉衬。
造渣制度：确定合适的造渣方式、渣料的加入数量和时间、成渣速度。
渣的特点：一定碱度、良好的流动性、合适的FeO及MgO、正常泡沫化的熔渣
造渣方式：
单渣法：铁水Si、P低，或冶炼要求低。
双渣法：铁水Si、P高，或冶炼要求高。
留渣法：利用终渣的热及FeO，为下炉准备。
成渣速度
转炉冶炼时间短，快速成渣是非常重要的，石灰的溶解是决定冶炼速度的重要因素。
三、总结：转炉炼钢的科研方向
提高钢水洁净度，即大大降低吹炼终点时的各种夹杂物含量，要求S低于0.005%；P低于0.005%，N低于20ppm。提高化学成分及温度给定范围的命中精度，为此采用复合吹炼、对熔池进行高水平搅拌并采用现代检测手段及控制模型。减少补吹炉次比例，降低吨钢耐材消耗。
铁水预处理对改进转炉操作指标及提高钢的质量有着十分重要的作用。美国及西欧各国铁水预处理只限于脱硫，而日本铁水预处理则包括脱硫、脱硅及脱磷。例如1989年日本经预处理的铁水比例为：NKK公司京滨厂为55%，新日铁君津厂为74%，神户厂为85%，川崎千叶厂为90%。
日本所有转炉钢厂，美国、西欧各国的几十家钢厂以及其它国家的所有新建钢厂，在转炉上都装有检测用的副枪，在预定的吹炼时间结束前的几分钟内正确使用此枪可保证极高的含碳量及钢水温度命中率，使90%-95%的爐次都能在停吹后立即出钢，即无需再检验化学成分，当然也就无需补吹。此外，这也使产量提高，使补衬磨损大大减少。
复合吹炼能促进各项冶炼参数稳定，因而在许多国家得到推广。80年代初期诞生于卢森堡和法国的LBE炼钢法，除原型方案外，相继演化出一系列派生工艺，有20多种名称，例如：STB、LD—KC、BAP、TBM、LD—OTB、LD—CB、K—BOP、K—OBM、LET等。无论是LBE原型，还是各派生工艺，实践证明它们有其各自的优势。LBE、LD—KC、BAP、TBM这些方法实际无差别—都是炉顶吹氧及经炉底喷人氩气。还有一些方法是从炉底输入一氧化碳、二氧化碳、氧气。各种复合吹炼工艺可用以下数字（转炉座数）说明其推广情况。1983年63座，1988年140座，1990年228座。奥地利、澳大利亚、比利时、意大利、加拿大、卢森堡、葡萄牙、法国、瑞士、韩国等这些国家全部或几乎全部转炉都采用复合吹炼。
单纯底吹的氧气炼钢法（Q—BOP、OBM、LWS）未能推广。1983年运行的这类转炉有26座，而到1990年只剩下18座。
日本采用所谓的吹洗法，即在炉顶吹氧结束时，接着从炉底吹氩，使钢水中碳含量达到0.01%。这对汽车用钢、薄板用钢及电工用钢的冶炼尤为重要。
值得注意的是，日本正在开发复合吹炼条件下调控冶炼过程用的新方法及新设备。其中有利用炉顶氧枪里的光缆随吹炼进程连续监测钢中锰含量；利用装于炉底的光纤传感器以及利用所排气体信息连续监测钢水温度；并在进行喷溅预测及预防方面的研究。
神户制钢公司开发的喷溅预测是以顶吹氧枪悬吊系统的检测为基础。日本NKK公司京滨厂是通过对出钢口的监测来减轻喷溅。当熔渣猛烈上浮时，视频信号发出往炉内添煤或石灰石的指令。比较好用的材料（从平息熔池的时间来说）是煤。
转炉炉衬寿命是极为重要的课题。日本、美国及西欧各国资料分析表明，影响炉衬磨损的各项冶炼参数，例如后期渣氧化度、碱度及吹炼终点时钢水温度，各国钢厂之间并无大的差别。只有通过用副枪检测方可将对炉衬最为有害的后吹时间从10-15min减少到1-3min及消除补吹。