我國轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)技術(shù)分析【摘要】轉(zhuǎn)爐煉鋼是把氧氣鼓入熔融的生鐵里，使雜質(zhì)硅、錳等氧化。在氧化的過程中放出大量的熱量（含1%的硅可使生鐵的溫度升高200攝氏度），可使?fàn)t內(nèi)達到足夠高的溫度。因此轉(zhuǎn)爐煉鋼不需要另外使用燃料。煉鋼的基本任務(wù)是脫碳、脫磷、脫硫、脫氧，去除有害氣體和非金屬夾雜物，提高溫度和調(diào)整成分。歸納為：“四脫”（碳、氧、磷和硫），“二去”（去氣和去夾雜），“二調(diào)整”（成分和溫度）。采用的主要技術(shù)手段為：供氧，造渣，升溫，加脫氧劑和合金化操作。本文詳細介紹轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的工藝流程，主要工藝設(shè)備的工作原理以及控制要求等信息?！娟P(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)爐工藝；冶煉原理；操作要求

AnalysisonProductionTechnologyofConverterSteelmakinginChina【Abstract】convertersteelistheoxygenintothemoltenpigiron,sothatimpuritiessuchassilicon,manganeseandotheroxidation.Intheprocessofoxidationtoreleasealotofheat(containing1%ofthesiliconcanincreasethetemperatureofthepigiron200degreesCelsius),thefurnacecanreachasufficientlyhightemperature.Sotheconvertersteelmakingdoesnotrequiretheuseoffuel.Thebasictaskofsteelmakingisdecarbonization,dephosphorization,desulfurization,deoxidation,removalofharmfulgasesandnon-metallicinclusions,increasedtemperatureandadjustthecomposition.Summarizedas"fouroff"(carbon,oxygen,phosphorusandsulfur),"twogo"(dehumidificationandinclusions),"twoadjustments"(compositionandtemperature).Themaintechnicalmeansused:oxygen,slagging,heating,plusdeoxidizerandalloyingoperation.Thisarticledescribesindetailtheconvertersteelmakingproductionprocess,themainprocessequipment,workingprincipleandcontrolrequirementsandotherinformation.【Keywords】convertertechnology;smeltingprinciple;operationalrequirements目錄TOC1引言 22我國轉(zhuǎn)爐煉鋼發(fā)展現(xiàn)狀 32.1轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量高速增長 32.2轉(zhuǎn)爐大型化趨勢明顯 32.3能耗指標(biāo)降低 32.4轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝進一步優(yōu)化 43中國轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的重大進步 43.1濺渣護爐工藝的優(yōu)化與完善 43.2長壽復(fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉工藝 53.3轉(zhuǎn)爐高效吹煉工藝 54轉(zhuǎn)爐冶煉目的及原理 64.1轉(zhuǎn)爐冶煉目的 64.2轉(zhuǎn)爐冶煉原理 65轉(zhuǎn)爐煉鋼主要工藝設(shè)備分析 75.1轉(zhuǎn)爐（converter） 75.2AOD精煉爐 85.3RH精煉爐 95.4LF精煉爐 106轉(zhuǎn)爐煉鋼要求及未來的發(fā)展 116.1開發(fā)轉(zhuǎn)爐少渣冶煉工藝 116.2吹煉終點動態(tài)控制技術(shù) 124.3節(jié)能與環(huán)保技術(shù)的發(fā)展 12結(jié)論 13參考文獻 14致謝 15

1引言早在1856年德國人貝賽麥就發(fā)明了底吹酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼法，這種方法是近代煉鋼法的開端，它為人類生產(chǎn)了大量廉價鋼，促進了歐洲的工業(yè)革命。但由于此法不能去除硫和磷，因而其發(fā)展受到了限制。1879年出現(xiàn)了托馬斯底吹堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼法，它使用帶有堿性爐襯的轉(zhuǎn)爐來處理高磷生鐵。雖然轉(zhuǎn)爐法可以大量生產(chǎn)鋼，但它對生鐵成分有著較嚴(yán)格的要求，而且一般不能多用廢鋼。隨著工業(yè)的進一步發(fā)展，廢鋼越來越多。在酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼法發(fā)明不到十年，法國人馬丁利用蓄熱原理，在1864年創(chuàng)立了平爐煉鋼法，1888年出現(xiàn)了堿性平爐。平爐煉鋼法對原料的要求不那么嚴(yán)格，容量大，生產(chǎn)的品種多，所以不到20年它就成為世界上主要的煉鋼方法，直到20世紀(jì)50年代，在世界鋼產(chǎn)量中，約85%是平爐煉出來的。1952年在奧地利出現(xiàn)純氧頂吹轉(zhuǎn)爐，它解決了鋼中氮和其他有害雜質(zhì)的含量問題，使質(zhì)量接近平爐鋼，同時減少了隨廢氣（當(dāng)用普通空氣吹煉時，空氣含79%無用的氮）損失的熱量，可以吹煉溫度較低的平爐生鐵，因而節(jié)省了高爐的焦炭耗量，且能使用更多的廢鋼。由于轉(zhuǎn)爐煉鋼速度快（煉一爐鋼約10min，而平爐則需7h），負能煉鋼，節(jié)約能源，故轉(zhuǎn)爐煉鋼成為當(dāng)代煉鋼的主流。其實130年以前貝斯麥發(fā)明底吹空氣煉鋼法時，就提出了用氧氣煉鋼的設(shè)想，但受當(dāng)時條件的限制沒能實現(xiàn)。直到20世紀(jì)50年代初奧地利的VoestAlpine公司才將氧氣煉鋼用于工業(yè)生產(chǎn)，從而誕生了氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，亦稱LD轉(zhuǎn)爐。頂吹轉(zhuǎn)爐問世后，其發(fā)展速度非常快，到1968年出現(xiàn)氧氣底吹法時，全世界頂吹法產(chǎn)鋼能力已達2.6億噸，占絕對壟斷地位。1970年后，由于發(fā)明了用碳氫化合物保護的雙層套管式底吹氧槍而出現(xiàn)了底吹法，各種類型的底吹法轉(zhuǎn)爐（如OBM，Q-BOP，LSW等）在實際生產(chǎn)中顯示出許多優(yōu)于頂吹轉(zhuǎn)爐之處，使一直居于首位的頂吹法受到挑戰(zhàn)和沖擊。頂吹法的特點決定了它具有渣中含鐵高，鋼水含氧高，廢氣鐵塵損失大和冶煉超低碳鋼困難等缺點，而底吹法則在很大程度上能克服這些缺點。但由于底吹法用碳氫化合物冷卻噴嘴，鋼水含氫量偏高，需在停吹后噴吹惰性氣體進行清洗。基于以上兩種方法在冶金學(xué)上顯現(xiàn)出的明顯差別，故在20世紀(jì)70年代以后，國外許多國家著手研究結(jié)合兩種方法優(yōu)點的頂?shù)讖?fù)吹冶煉法。繼奧地利人Dr.Eduard等于1973年研究轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹煉鋼之后，世界各國普遍開展了轉(zhuǎn)爐復(fù)吹的研究工作，出現(xiàn)了各種類型的復(fù)吹轉(zhuǎn)爐，到20世紀(jì)80年代初開始正式用于生產(chǎn)。由于它比頂吹和底吹法都更優(yōu)越，加上轉(zhuǎn)爐復(fù)吹現(xiàn)場改造比較容易，使之幾年時間就在全世界范圍得到普遍應(yīng)用，有的國家（如日本）已基本上淘汰了單純的頂吹轉(zhuǎn)爐。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐煉鋼過程是將高爐來的鐵水經(jīng)混鐵爐混勻后兌入轉(zhuǎn)爐，并按一定比例裝入廢鋼，然后降下水冷氧槍以一定的供氧、槍位和造渣制度吹氧冶煉。當(dāng)達到吹煉終點時，提槍倒?fàn)t，測溫和取樣化驗成分，如鋼水溫度和成分達到目標(biāo)值范圍就出鋼。否則，降下氧槍進行再吹。在出鋼過程中，向鋼包中加入脫氧劑和鐵合金進行脫氧、合金化。然后，鋼水送模鑄場或連鑄車間鑄錠。2我國轉(zhuǎn)爐煉鋼發(fā)展現(xiàn)狀2.1轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量高速增長由于我國廢鋼資源短缺，電力缺乏，電價偏高，因此電爐鋼的產(chǎn)量增長受到一定程度的制約，平爐鋼的淘汰和生鐵資源的充裕也給轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量的增長提供了良好條件，因此轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量近年來獲得了快速增長.2000年我國轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量不足1.1億噸，2010年約為5.49億噸.目前我國轉(zhuǎn)爐鋼所占的比例約為88%，遠高于電爐鋼，轉(zhuǎn)爐煉鋼法在我國煉鋼生產(chǎn)中占據(jù)絕對主導(dǎo)地位.2.2轉(zhuǎn)爐大型化趨勢明顯“十五”后期和“十一五”期間，為滿足生產(chǎn)需求，我國新建了一大批轉(zhuǎn)爐，產(chǎn)能迅速擴大.從技術(shù)裝備水平來看，我國轉(zhuǎn)爐大型化取得了較快進展，技術(shù)裝備水平也不斷提高，少數(shù)大中型轉(zhuǎn)爐已達國際先進水平.據(jù)統(tǒng)計，2007年全國重點大中型鋼鐵企業(yè)共有轉(zhuǎn)爐405座.從數(shù)量上來看，我國現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐中以80噸～199噸的轉(zhuǎn)爐數(shù)量最多，而200噸及以上的轉(zhuǎn)爐數(shù)量最少，我國仍然保有一定數(shù)量的30噸以下的轉(zhuǎn)爐，因此淘汰落后產(chǎn)能任務(wù)艱巨.目前，我國100噸及以上轉(zhuǎn)爐的產(chǎn)能約占全部轉(zhuǎn)爐產(chǎn)能的一半.據(jù)不完全統(tǒng)計，2009年新投產(chǎn)轉(zhuǎn)爐中100噸及以上轉(zhuǎn)爐的產(chǎn)能占80%以上，隨著國家不斷加大淘汰落后產(chǎn)能的力度，我國轉(zhuǎn)爐將進一步朝著大型化的方向邁進.2.3能耗指標(biāo)降低隨著轉(zhuǎn)爐技術(shù)裝備的不斷進步和過程控制水平的逐步提高，近年來我國重點統(tǒng)計鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐煉鋼的鋼鐵料消耗和工序能耗不斷下降，多數(shù)大中型轉(zhuǎn)爐具備實現(xiàn)負能煉鋼的裝備條件，但仍須優(yōu)化降罩控制、加強能源管理，少數(shù)先進鋼鐵企業(yè)已實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐-連鑄全工序負能煉鋼.但總體來看，我國轉(zhuǎn)爐煉鋼物料消耗和能源消耗與國際先進水平相比仍有較大差距，因此應(yīng)大力推廣高效長壽復(fù)吹、干法除塵等先進技術(shù)，重視節(jié)能環(huán)保和物料的綜合利用，力爭實現(xiàn)新的突破.2.4轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝進一步優(yōu)化為提高鋼材質(zhì)量且擴大冶煉鋼種，原有大、中型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠都相繼增建了鐵水脫硫裝置和二次精煉裝置.近年來新建的轉(zhuǎn)爐煉鋼廠大多配置了鐵水脫硫裝置，并根據(jù)冶煉鋼種的要求配置了相應(yīng)的爐外精煉裝置，一般多采用LF精煉，有些轉(zhuǎn)爐煉鋼廠還配置了VD精煉裝置，從而為高附加值鋼種的生產(chǎn)提供了有利條件.3中國轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的重大進步近年來，國內(nèi)轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)進步很快，這主要是由于以下先進技術(shù)的推廣和應(yīng)用.3.1濺渣護爐工藝的優(yōu)化與完善爐齡是轉(zhuǎn)爐煉鋼的重要技術(shù)指標(biāo).提高爐齡在降低生產(chǎn)成本的同時也提高了轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率.濺渣護爐的基本原理是利用高速氮氣將成分調(diào)整后的剩余爐渣噴濺在爐襯表面，形成濺渣層.濺渣層抑制了爐襯表層的氧化，減輕了高溫爐渣對磚表面的沖刷侵蝕.采用濺渣護爐工藝后，當(dāng)爐襯殘磚厚度侵蝕至500mm左右時，爐壁冷卻與爐內(nèi)鋼渣對爐襯的導(dǎo)熱基本實現(xiàn)了動態(tài)平衡.此時，爐襯與濺渣層的結(jié)合層很難被進一步熔損.在濺渣條件下爐襯基本為“零熔損”，即隨爐齡增加，爐襯厚度基本保持不變.國內(nèi)不少鋼廠據(jù)此研發(fā)出了長壽轉(zhuǎn)爐工藝，進而使轉(zhuǎn)爐爐齡達到30000爐以上，爐役期和產(chǎn)鋼量同步增長，耐火材料消耗和噸鋼成本也相應(yīng)降低.國內(nèi)轉(zhuǎn)爐濺渣護爐的基本經(jīng)驗可概括為以下幾點：（1）根據(jù)冶煉鋼種和生產(chǎn)工藝的不同，選擇恰當(dāng)?shù)臑R渣工藝；（2）提高氮氣壓力，優(yōu)化濺渣工藝；（3）合理選擇開始濺渣時機，實現(xiàn)爐襯的“零侵蝕”；（4）濺渣與補爐相結(jié)合，嚴(yán)格控制濺渣后轉(zhuǎn)爐爐型；3.2長壽復(fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉工藝采用長壽轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝后，轉(zhuǎn)爐爐齡大幅提高，如何進一步延長爐底噴嘴壽命，在高爐齡條件下實現(xiàn)100%復(fù)吹，是全世界鋼鐵企業(yè)迫切需要解決的重大技術(shù)難題.美國發(fā)明了濺渣護爐工藝，但未能解決延長爐底噴嘴壽命的技術(shù)難題.爐齡大幅提高后，復(fù)吹比顯著降低，最終導(dǎo)致放棄復(fù)吹工藝.日本和西歐各國為保證復(fù)吹效果，尚未大規(guī)模采用濺渣護爐技術(shù).為解決這一難題，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)發(fā)明了爐渣蘑菇頭保護底吹透氣磚的先進技術(shù)，成功解決了復(fù)吹轉(zhuǎn)爐爐底噴嘴長壽命的技術(shù)難題，使底吹噴槍壽命與轉(zhuǎn)爐爐齡實現(xiàn)了同步，并保證復(fù)吹比達到100%，這是我國對國際鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的重大貢獻.3.3轉(zhuǎn)爐高效吹煉工藝近年來，國內(nèi)各大鋼企陸續(xù)開展了提高轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率，加大供氧強度，實現(xiàn)平穩(wěn)吹煉的技術(shù)研究，并開發(fā)出一整套轉(zhuǎn)爐高效冶煉技術(shù)，使轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率大幅提高.劉瀏等統(tǒng)計了國內(nèi)大、中、小型轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率.據(jù)分析，國內(nèi)小型轉(zhuǎn)爐的作業(yè)率和利用系數(shù)均高于大、中型轉(zhuǎn)爐，平均冶煉周期為24.7min，最短可達23min，其主要原因是小轉(zhuǎn)爐的輔助作業(yè)時間（如出鋼兌鐵時間）短，易于擴裝.傳統(tǒng)觀點認為，提高轉(zhuǎn)爐供氧強度受爐容比限制，但采用以下技術(shù)有利于進一步提高供氧強度，從而使轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率提高：（1）大幅減少渣量，對于少渣冶煉轉(zhuǎn)爐由于渣量減少可大幅提高供氧強度；（2）優(yōu)化改進氧槍結(jié)構(gòu)，提高噴槍化渣速度，減少熔池噴濺和避免產(chǎn)生大量FeO粉塵是大幅提高供氧強度的關(guān)鍵；（3）采用底吹強攪拌工藝，促進初渣熔化，實現(xiàn)渣鋼反應(yīng)平衡，是提高熔池供氧強度的重要基礎(chǔ)；（4）采用計算機終點動態(tài)控制技術(shù)，實現(xiàn)不倒?fàn)t出鋼及提高出鋼口壽命，縮短出鋼時間，進而縮短轉(zhuǎn)爐輔助作業(yè)時間，也是提高轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率的重要技術(shù)措施.4轉(zhuǎn)爐冶煉目的及原理4.1轉(zhuǎn)爐冶煉目的轉(zhuǎn)爐冶煉主要是將生鐵里的碳及其它雜質(zhì)（如：硅、錳）等氧化，產(chǎn)出比鐵的物理、化學(xué)性能與力學(xué)性能更好的鋼。鋼與生鐵的區(qū)別：首先是碳的含量，理論上一般把碳含量小于2.11%稱之鋼，它的熔點在1450-1500℃，而生鐵的熔點在1100-1200℃。在鋼中碳元素和鐵元素形成Fe3C固熔體，隨著碳含量的增加，其強度、硬度增加，而塑性和沖擊韌性降低。鋼具有很好的物理、化學(xué)性能與力學(xué)性能，可進行拉、壓、軋、沖、拔等深加工，其用途十分廣泛。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備工藝：如圖1所示。按照配料要求，先把廢鋼等裝入爐內(nèi)，然后倒入鐵水，并加入適量的造渣材料（如生石灰等）。加料后，把氧氣噴槍從爐頂插入爐內(nèi)，吹入氧氣（純度大于99%的高壓氧氣流），使它直接跟高溫的鐵水發(fā)生氧化反應(yīng)，除去雜質(zhì)。用純氧代替空氣可以克服由于空氣里的氮氣的影響而使鋼質(zhì)變脆，以及氮氣排出時帶走熱量的缺點。在除去大部分硫、磷后，當(dāng)鋼水的成分和溫度都達到要求時，即停止吹煉，提升噴槍，準(zhǔn)備出鋼。出鋼時使?fàn)t體傾斜，鋼水從出鋼口注入鋼水包里，同時加入脫氧劑進行脫氧和調(diào)節(jié)成分。鋼水合格后，可以澆成鋼的鑄件或鋼錠，鋼錠可以再軋制成各種鋼材。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在煉鋼過程中會產(chǎn)生大量棕色煙氣，它的主要成分是氧化鐵塵粒和高濃度的一氧化碳氣體等。因此，必須加以凈化回收，綜合利用，以防止污染環(huán)境。從回收設(shè)備得到的氧化鐵塵?？梢杂脕頍掍摚灰谎趸伎梢宰骰ぴ匣蛉剂?；煙氣帶出的熱量可以副產(chǎn)水蒸氣。此外，煉鋼時，生成的爐渣也可以用來做鋼渣水泥，含磷量較高的爐渣，可加工成磷肥，等等。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法具有冶煉速度快、煉出的鋼種較多、質(zhì)量較好，以及建廠速度快、投資少等許多優(yōu)點。但在冶煉過程中都是氧化性氣氛，去硫效率差，昂貴的合金元素也易被氧化而損耗，因而所煉鋼種和質(zhì)量就受到一定的限制。4.2轉(zhuǎn)爐冶煉原理轉(zhuǎn)爐煉鋼是在轉(zhuǎn)爐里進行。轉(zhuǎn)爐的外形就像個梨，內(nèi)壁有耐火磚，爐側(cè)有許多小孔（風(fēng)口），壓縮空氣從這些小孔里吹爐內(nèi)，又叫做側(cè)吹轉(zhuǎn)爐。開始時，轉(zhuǎn)爐處于水平，向內(nèi)注入1300攝氏度的液態(tài)生鐵，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空氣并轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)爐使它直立起來。這時液態(tài)生鐵表面劇烈的反應(yīng)，使鐵、硅、錳氧化（FeO，SiO2，MnO，）生成爐渣，利用熔化的鋼鐵和爐渣的對流作用，使反應(yīng)遍及整個爐內(nèi)。幾分鐘后，當(dāng)鋼液中只剩下少量的硅與錳時，碳開始氧化，生成一氧化碳（放熱）使鋼液劇烈沸騰。爐口由于溢出的一氧化炭的燃燒而出現(xiàn)巨大的火焰。最后，磷也發(fā)生氧化并進一步生成磷酸亞鐵。磷酸亞鐵再跟生石灰反應(yīng)生成穩(wěn)定的磷酸鈣和硫化鈣，一起成為爐渣。當(dāng)磷與硫逐漸減少，火焰退落，爐口出現(xiàn)四氧化三鐵的褐色蒸汽時，表明鋼已煉成。這時應(yīng)立即停止鼓風(fēng)，并把轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)到水平位置，把鋼水傾至鋼水包里，再加脫氧劑進行脫氧。整個過程只需15分鐘左右。如果氧氣是從爐底吹入，那就是底吹轉(zhuǎn)爐；氧氣從頂部吹入，就是頂吹轉(zhuǎn)爐。轉(zhuǎn)爐一爐鋼的基本冶煉過程。頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼的操作過程主要由以下六步組成：（1）上爐出鋼、倒渣，檢查爐襯和傾動設(shè)備等并進行必要的修補和修理；（2）傾爐，加廢鋼、兌鐵水，搖正爐體（至垂直位置）；（3）降槍開吹，同時加入第一批渣料（起初爐內(nèi)噪聲較大，從爐口冒出赤色煙霧，隨后噴出暗紅的火焰；3～5min后硅錳氧接近結(jié)束，碳氧反應(yīng)逐漸激烈，爐口的火焰變大，亮度隨之提高；同時渣料熔化，噪聲減弱）；（4）3～5min后加入第二批渣料繼續(xù)吹煉（隨吹煉進行鋼中碳逐漸降低，約12min后火焰微弱，停吹）；（5）倒?fàn)t，測溫、取樣，并確定補吹時間或出鋼；（6）出鋼，同時（將計算好的合金加入鋼包中）進行脫氧合金化。5轉(zhuǎn)爐煉鋼主要工藝設(shè)備分析5.1轉(zhuǎn)爐（converter）轉(zhuǎn)爐煉鋼（convertersteelmaking）是以鐵水、廢鋼、鐵合金為主要原料，不借助外加能源，靠鐵液本身的物理熱和鐵液組分間化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生熱量而在轉(zhuǎn)爐中完成煉鋼過程。轉(zhuǎn)爐按耐火材料分為酸性和堿性，按氣體吹入爐內(nèi)的部位有頂吹、底吹和側(cè)吹；按氣體種類為分空氣轉(zhuǎn)爐和氧氣轉(zhuǎn)爐。堿性氧氣頂吹和頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐由于其生產(chǎn)速度快、產(chǎn)量大，單爐產(chǎn)量高、成本低、投資少，為目前使用最普遍的煉鋼設(shè)備。轉(zhuǎn)爐主要用于生產(chǎn)碳鋼、合金鋼及銅和鎳的冶煉。爐體可轉(zhuǎn)動，用于吹煉鋼或吹煉锍的冶金爐。轉(zhuǎn)爐爐體用鋼板制成，呈圓筒形，內(nèi)襯耐火材料，吹煉時靠化學(xué)反應(yīng)熱加熱，不需外加熱源，是最重要的煉鋼設(shè)備，也可用于銅、鎳冶煉。早在1856年英國人貝斯麥就發(fā)明了底吹酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼法，這種方法是近代煉鋼法的開端，它為人類生產(chǎn)了大量廉價鋼，促進了歐洲的工業(yè)革命。但由于此法不能去除硫和磷，因而其發(fā)展受到了限制。1879年出現(xiàn)了托馬斯底吹堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼法，它使用帶有堿性爐襯的轉(zhuǎn)爐來處理高磷生鐵。雖然轉(zhuǎn)爐法可以大量生產(chǎn)鋼，但它對生鐵成分有著較嚴(yán)格的要求，而且一般不能多用廢鋼。隨著工業(yè)的進一步發(fā)展，廢鋼越來越多。在酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼法發(fā)明不到十年，法國人馬丁利用蓄熱原理，在1864年創(chuàng)立了平爐煉鋼法，1888年出現(xiàn)了堿性平爐。平爐煉鋼法對原料的要求不那么嚴(yán)格，容量大，生產(chǎn)的品種多，所以不到20年它就成為世界上主要的煉鋼方法。20世紀(jì)50年代，在世界鋼產(chǎn)量中，約85%是平爐煉出來的。1952年在奧地利出現(xiàn)純氧頂吹轉(zhuǎn)爐，它解決了鋼中氮和其他有害雜質(zhì)的含量問題，使質(zhì)量接近平爐鋼，同時減少了隨廢氣（當(dāng)用普通空氣吹煉時，空氣含79%無用的氮）損失的熱量，可以吹煉溫度較低的平爐生鐵，因而節(jié)省了高爐的焦炭耗量，且能使用更多的廢鋼。由于轉(zhuǎn)爐煉鋼速度快（煉一爐鋼約10min，而平爐則需7h），負能煉鋼，節(jié)約能源，故轉(zhuǎn)爐煉鋼成為當(dāng)代煉鋼的主流。5.2AOD精煉爐AOD即氬氧脫碳精煉爐，是一項用于不銹鋼冶煉的專有工藝。AOD爐型根據(jù)容量有3t、6t、8t、10t、18t、25t、30t等。裝備水平也由半自動控制發(fā)展到智能計算機控制來冶煉不銹鋼。在爐子的底側(cè)部裝有向熔池水平方向吹入氣體的噴槍，噴槍的數(shù)量根據(jù)爐子的噸位而有所不同，一般為2～3支。噴槍延長線的會合點與爐子的豎軸重合。噴槍由內(nèi)管(銅質(zhì))及外管(不銹鋼)兩層組成，內(nèi)管導(dǎo)入主吹煉氣體(由ArO2。或Ar—N2組成)，內(nèi)管與外管之間的環(huán)形縫隙導(dǎo)入Ar、N2或空氣起冷卻作用以保護噴槍。噴槍是消耗式的，在筑爐時埋入耐火材料層，在冶煉過程中與爐襯同步燒損。吹入的氧氣主要是用于氧化碳升溫，吹入的氬氣主要是強對流攪拌，還有生產(chǎn)高氮合金時可以進行吹氮進行合金化，既是可以進行沖氮，這對基本的生產(chǎn)21—4N類的鋼種中節(jié)省了很多金屬氮化物，如氮化絡(luò)的加入量，節(jié)省很多生產(chǎn)成本。爐體用鎂鈣磚或者鉻鎂磚或富鎂白云石磚砌筑；噴槍周圍采用質(zhì)量更高的電熔鉻鎂磚砌筑，以承受高溫及鋼液沖刷?？梢剖綘t帽用鉻鎂磚或鋁鎂磚砌筑，也可以用耐熱混凝土澆灌。爐膛的尺寸比例大致是：熔池深度：爐膛直徑：爐膛總高一1：2：3。爐子在前傾一定角度的情況下，由轉(zhuǎn)移鋼包倒入初煉鋼水，此時氣體噴槍處于鋼液面以上。爐子恢復(fù)到直立位置時，噴槍沒入鋼水深處，開始吹氣精煉。精煉完成后，仍經(jīng)爐帽出鋼。5.3RH精煉爐RH精煉全稱為RH真空循環(huán)脫氣精煉法。于1959年由德國人發(fā)明，其中RH為當(dāng)時德國采用RH精煉技術(shù)的兩個廠家的第一個字母。真空技術(shù)在煉鋼上開始應(yīng)用起始于1952年，當(dāng)時人們在生產(chǎn)含硅量在2%左右的硅鋼時在澆注過程中經(jīng)常出現(xiàn)冒渣現(xiàn)象，經(jīng)過各種試驗，終于發(fā)現(xiàn)鋼水中的氫和氮是產(chǎn)生冒渣無法澆注或軋制后產(chǎn)生廢品的主要原因，隨之各種真空精煉技術(shù)開始出現(xiàn)，如真空鑄錠法、鋼包滴流脫氣法、鋼包脫氣法等，從而開創(chuàng)了工業(yè)規(guī)模的鋼水真空處理方法，特別是蒸汽噴射泵的出現(xiàn)，更是加速了真空煉鋼技術(shù)的發(fā)展。隨著真空煉鋼技術(shù)的開發(fā)與發(fā)展，最終RH和VD因為處理時間短、成本低、可以大量處理鋼水等優(yōu)點而成為真空煉鋼技術(shù)的主流，70年代開始隨著全連鑄車間的出現(xiàn)，RH因為采用鋼水在真空槽環(huán)流的技術(shù)從而達到處理時間短、效率高、能夠與轉(zhuǎn)爐連鑄匹配的優(yōu)點而被轉(zhuǎn)爐工序大量采用。RH從開始出現(xiàn)到現(xiàn)在40多年來，有多項關(guān)鍵性技術(shù)的出現(xiàn)，從而加速了RH精煉技術(shù)的發(fā)展。表1為40多年來RH技術(shù)的發(fā)展情況。RH系統(tǒng)設(shè)備是一種用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼的鋼水二次精煉工藝裝備。整個鋼水冶金反應(yīng)是在砌有耐火襯的真空槽內(nèi)進行的。真空槽的下部是兩個帶耐火襯的浸漬管，上部裝有熱彎管。被抽氣體由熱彎管經(jīng)氣體冷卻器至真空泵系統(tǒng)排到廠房外。鋼水處理前，先將浸漬管浸入待處理的鋼包鋼水中。當(dāng)真空槽抽真空時，鋼水表面的大氣壓力迫使鋼水從浸漬管流入真空槽內(nèi)(真空槽內(nèi)大約0.67mbar時可使鋼水上升1.48m高度)。與真空槽連通的兩個浸漬管，一個為上升管，一個為下降管。由于上升管不斷向鋼液吹入氬氣，相對沒有吹氬的下降管產(chǎn)生了一個較高的靜壓差，使鋼水從上升管進入并通過真空槽下部流向下降管，如此不斷循環(huán)反復(fù)。在真空狀態(tài)下，流經(jīng)真空槽鋼水中的氬氣、氫氣、一氧化碳等氣體在鋼液循環(huán)過程中被抽走。同時，進入真空槽內(nèi)的鋼水還進行一系列的冶金反應(yīng)，比如碳氧反應(yīng)等;如此循環(huán)脫氣精煉使鋼液得到凈化。經(jīng)RH處理的鋼水優(yōu)點明顯:合金基本不與爐渣反應(yīng)，合金直接加入鋼水之中，收得率高;鋼水能快速均勻混合;合金成分可控制在狹窄的范圍之內(nèi);氣體含量低，夾雜物少，鋼水純凈度高;還可以用頂槍進行化學(xué)升溫的溫度調(diào)整，為連鑄機提供流動性好、純凈度高、符合澆鑄溫度的鋼水，以利于連鑄生產(chǎn)的多爐連澆。5.4LF精煉爐LF（ladlefurnace）爐是具有加熱和攪拌功能的鋼包精煉爐。加熱一般通過電極加熱，攪拌是通過底部透氣磚進行的。LF(LadleFurnace)精煉技術(shù)的研究始于1968年。當(dāng)時發(fā)現(xiàn)用電弧爐預(yù)造還原渣、鋼渣混出、鋼包吹氬處理，還原精煉效果顯著，因此進行了以省略電弧爐還原期為目的的有電弧加熱功能的鋼包精煉技術(shù)的開發(fā)。1971I年，日本大同特殊鋼廠第一臺鋼包精煉爐(LF)投入使用。1973年，新日鐵八幡制鐵所在轉(zhuǎn)爐廠設(shè)置了LF。LF設(shè)置在電弧爐煉鋼廠，減少了電弧爐還原時間，最終取消了電弧爐的還原期.縮短了電弧爐的冶煉周期，提高了電弧爐的生產(chǎn)率，同時在一定時間內(nèi)為連鑄提供符合溫度、成分及潔凈度要求的鋼液，保證了電弧爐+LF精煉+連鑄工藝的順行，使電弧爐發(fā)展成為可以用普通廢鋼和生鐵生產(chǎn)普通鋼種的高效率的短流程煉鋼方式，而不再僅僅是生產(chǎn)高質(zhì)量鋼種的設(shè)備。電弧爐發(fā)展的第一階段是包括熔化、氧化、還原的傳統(tǒng)型電弧爐。第二階段是由于電弧爐爐型(出鋼槽式電弧爐)的原因，為避免氧化渣污染鋼液及發(fā)揮鋼渣脫氧、脫硫的作用，在電弧爐內(nèi)必須造好還原渣。鋼渣混出，由LF來完成進一步還原精煉的任務(wù)。第三階段是由于無渣出鋼技術(shù)的開發(fā)，還原期全部由LF精煉來完成，也即形成了現(xiàn)代電弧爐煉鋼流程EAF+LF+CC的形式。LF用于轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)特殊鋼，淘汰了過去用煉鋼方法來區(qū)別鋼質(zhì)量的方式，確立了“初煉(電爐或轉(zhuǎn)爐)+LF精煉+連鑄”的生產(chǎn)多品種、高質(zhì)量鋼的思想。LF技術(shù)開發(fā)成功后，向多功能方向發(fā)展，1981年在日本鋼管福山制鐵所開發(fā)NK-AP法.即擦入式噴槍代替透氣磚進行氣體攪拌法，1987年開發(fā)了有噴吹設(shè)備和真空設(shè)備的LF。由于LF設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單。具有多種冶金功能和使用中的靈活性、精煉效果顯著，具有較高的經(jīng)濟效益，成為鋼鐵生產(chǎn)流程中的重要設(shè)備。6轉(zhuǎn)爐煉鋼要求及未來的發(fā)展低碳鋼是轉(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%時靠經(jīng)驗拉碳很難控制準(zhǔn)確，如果有副槍可借副槍控制，沒有副槍時需要爐前快速分析，這就耽誤了時間。高碳鋼終點（FeO）低，脫磷時間短，因此需要采用雙渣操作，即在脫碳期開始時放掉初期渣，把前期進入渣中的磷放走，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)爐冶煉低合金鋼沒有特殊困難。冶煉合金鋼時，因為合金化需要加入鋼包的鐵合金數(shù)量大。會降低鋼水溫度，而過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，隨著對鋼的成分的控制要求不斷嚴(yán)格，為減少鋼性能的波動，要求成分范圍越窄越好。這也需要在鋼包精煉時進行合金成分微調(diào)的操作。6.1開發(fā)轉(zhuǎn)爐少渣冶煉工藝我國鋼鐵產(chǎn)量迅猛增長必然會受到資源、能源及環(huán)境的制約.研發(fā)各種節(jié)鐵技術(shù)，將會緩解國內(nèi)鐵礦資源緊張的現(xiàn)象.轉(zhuǎn)爐采用少渣冶煉工藝可大幅提高鐵水收得率，降低生產(chǎn)成本，獲得良好的經(jīng)濟效益.少渣冶煉技術(shù)應(yīng)包括更廣泛的內(nèi)容：（1）煉鐵原料結(jié)構(gòu)優(yōu)化，降Si提Fe，提高入爐礦石品位；（2）高爐低Si冶煉；（3）轉(zhuǎn)爐少渣冶煉.6.2吹煉終點動態(tài)控制技術(shù)終點控制是煉鋼操作的技術(shù)關(guān)鍵.目前，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)多采用人工經(jīng)驗控制，無法滿足潔凈鋼和高品質(zhì)鋼種生產(chǎn)的質(zhì)量要求.因此，盡快采取措施提高煉鋼終點的控制精度和命中率已成為當(dāng)前國內(nèi)煉鋼生產(chǎn)中迫切需要解決的技術(shù)問題.提高轉(zhuǎn)爐煉鋼終點控制水平的技術(shù)關(guān)鍵主要有以下兩點：（1）優(yōu)化復(fù)吹工藝，促進鋼渣平衡，穩(wěn)定終點操作；（2）采用終點動態(tài)控制技術(shù)，根據(jù)爐內(nèi)反饋信息來實現(xiàn)對煉鋼終點的精確控制.4.3節(jié)能與環(huán)保技術(shù)的發(fā)展鋼鐵生產(chǎn)的技術(shù)進步必須與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展.就轉(zhuǎn)爐煉鋼廠而言，必須采用各種綜合節(jié)能技術(shù)，實現(xiàn)“負能”煉鋼.為消除對大氣環(huán)境的污染，必須進一步做好煙塵處理，積極采用干法除塵技術(shù)，節(jié)約水資源.必須采用各種環(huán)保與綜合利用措施，將煉鋼廠建設(shè)成為無污染、零排放與生態(tài)平衡的綠色工廠.主要技術(shù)措施：（l）采用鐵水脫硅工藝，減少爐渣生成量；（2）精煉渣、煉鋼爐渣回收，資源循環(huán)利用；（3）煙氣粉塵回收處理，提倡采用干法除塵工藝，綜合利用；（4）推廣煤氣回收技術(shù)，余能發(fā)電；（5）不用混鐵爐，并控制好各種無序排放物.為加速新時期國內(nèi)先進鋼鐵廠的建設(shè)，應(yīng)加大國內(nèi)鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)的自主創(chuàng)新、原始創(chuàng)新和集成創(chuàng)新力度，不斷提高工藝技術(shù)裝備水平和自動化控制水平，進一步提高鋼的質(zhì)量，并根據(jù)市場需求大力開發(fā)高附加值產(chǎn)品，使我國煉鋼生產(chǎn)技術(shù)水平能得到更大的發(fā)展。

結(jié)論我國中、小型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠（車間）生產(chǎn)量達到6000t以上，與前后工序配套的有小高爐、小連鑄、小軋機；已形成一定的綜合生產(chǎn)能力。中、小型轉(zhuǎn)爐鋼廠是在我國鋼鐵發(fā)展的歷史中形成的，今后在一段較長的時間應(yīng)配合我國鋼鐵行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策和優(yōu)化工藝及調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的發(fā)展戰(zhàn)略，搞好擴容改造挖潛，相應(yīng)提高技術(shù)和裝備水平，比如適當(dāng)增設(shè)鐵水脫硫設(shè)施和根據(jù)鋼種要求增設(shè)爐外精煉裝置，以求在增產(chǎn)的同時進一步提高鋼的質(zhì)量，擴大冶煉鋼種范圍，降低消耗，改善環(huán)保條件，在市場競爭中繼續(xù)求得生存發(fā)展。今后應(yīng)抑制低水平中小型轉(zhuǎn)爐重復(fù)建設(shè)。在沿海建設(shè)大型鋼鐵企業(yè)，應(yīng)當(dāng)充分考慮我國的國情和利用優(yōu)越的海港天然條件，本著設(shè)備大型化、現(xiàn)代化原則，選取適合于大型鋼鐵企業(yè)的大型高爐、大型轉(zhuǎn)爐和大型熱連軋機、冷連軋機等國內(nèi)外成熟的工藝技術(shù)裝備，以滿足大規(guī)模生產(chǎn)的要求，對一些國外尚處于開發(fā)試用階段或通常適合于中、小型鋼鐵企業(yè)的工藝技術(shù)裝備一般不宜選用?？傊覈D(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)近年來雖取得了較大的進步，但其生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)距歐美、日本等國際先進水平仍存在一定的差距。因此，轉(zhuǎn)爐鋼廠必須從實際情況出發(fā)，深入開展節(jié)能技術(shù)的研究及應(yīng)用，從而達到節(jié)能減排，降本增效，提高企業(yè)市場競爭力的目的。轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)之所以在實際運用過程中產(chǎn)生較大的效益，主要就是該項技術(shù)能夠?qū)掍摴に嚵鞒踢M行優(yōu)化，從根本上實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐高速吹煉，建立并完善相對廉價的生產(chǎn)節(jié)能體系，從而獲得更大的經(jīng)濟以及社會效益。

參考文獻[1]羅麗軍,喻中心.國內(nèi)轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀及技術(shù)應(yīng)用[J].寬厚板.2014(01)[2]李光輝,劉青.轉(zhuǎn)爐煉鋼過程工藝控制的發(fā)展與展望[J].鋼鐵研究學(xué)報.2013(01)[3]劉瀏.中國轉(zhuǎn)爐“負能煉鋼”技術(shù)的發(fā)展與展望[J].中國冶金.2009(11)[4]趙素華,潘秀蘭,梁慧智.少渣煉鋼工藝的進步與展望[J].鞍鋼技術(shù).2008(06)[5]殷瑞鈺.我國煉鋼-連鑄技術(shù)發(fā)展和2010年展望[J].煉鋼.2008(06)[6]劉瀏,蘭德年,蕭忠敏.中國煉鋼技術(shù)的發(fā)展、創(chuàng)新與展望[J].煉鋼.2007(02)[7]劉瀏.中國轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的進步[J].鋼鐵.2005(02)[8]王承寬.我國轉(zhuǎn)爐煉鋼現(xiàn)狀與發(fā)展[J].鋼鐵技術(shù).2004(05)[9]現(xiàn)余志祥.代轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)(續(xù)完)[J].煉鋼.2001(03)[10]劉瀏,余志祥,蕭忠敏.轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展與展望[J].中國冶金.2001(01)[11