氧气炼钢

一种向炼铁过程供氧的方法

氧气炼钢，是一种向炼铁过程供氧的方法，包括通过空气的精馏使氧与空气分离，将自精馏的第一氧流供往炼钢过程，将自精馏的第二氧流供往炼铁过程。1952 年在奥地利诞生了第一座原始的转炉。在随后不到20年的时问内，氧气炼钢法已成为世界上处于统治地位的炼钢工艺。

简介

在现代钢铁联合企业中，氧气是重要的工业气体，用量很大，氧气炼钢就是一种氧气炼钢方法，通过向炼铁过程供氧，使氧和碳反应生成二氧化碳除去一氧化碳用于炼铁，将铁从化合物中还原出来。它包括通过空气的精馏使氧与空气分离，将自精馏的第一氧流供往炼钢过程，将自精馏的第二氧流供往炼铁过程，其中第一和第二氧流基本上都自精馏的相同的级排出，且都含97—98%（体积）的氧和小于100ppm（体积）的氮。

工作原理及过程

炼钢主要是除去里面的杂杂质比如碳、磷等元素，用氧气在高温条件下，可以是碳和磷氧化除去，从而达到炼钢的目的。首先通过精馏使氧气流和空气分离，其中该氧气含97－98%（体积）的氧和小于100ppm（体积）的氮，之后使铁水与通过精馏与空气分离的氧气流接触。利用氧气的氧化性使炼钢顺利完成，在炼钢过程中氧气与铁矿中的部分杂质发生氧化反应，从而减低钢材杂质的含量，常见如在高温下氧气易与铁矿中的碳发生反应生成一氧化碳和二氧化碳。同时吹入氧气可以促进燃料燃烧，加速原料和难熔合金的熔化，提高氧与铁水中碳、硅、锰、磷、硫等杂质元素的反应速度，缩短炼钢周期，提高产品质量。

发展历程

氧气炼钢工艺从最初的设想到首次实现工业化应用经历了150年，而对于整个钢铁工业的影响是革命性的，针对于氧气的吹入方式，氧气炼钢转炉工艺的发展历程可以用10个里程碑事件来描述：

(1) 一封1855年的专利信中提到插入式顶吹方案，用一根耐火粘土吹管喷吹空气。

(2) 埋入式侧吹，将空气吹入固定式转炉的炉底附近。

(3) 底吹，将空气吹进一个可旋转的不对称转炉中。这就是贝塞麦工艺或碱性贝塞麦一托马斯工艺。当可获得大量氧气后，1930—1949年间进行了重要的开发工作。

(4)1936—1939年间，重点研究了底吹工艺，但这时增加了吹氧以保证熔池充分搅拌。

(5 ) 随后，加强了顶吹，确保了氧气射流进入熔池深处进行搅拌 (施瓦茨专利，1939 年 )。

(6) 在此期间还试验了从转炉炉壁下部以一定角度顶吹氧气。试验是在加拉芬根一台由Durrer和Hellbrfigge提供的2t转炉上进行的。

但由于种种原因，比如耐材问题，风口损坏，喷溅严重、钢水质量等，上述 (4)～ (6)项研究没有得到工业化推广。

(7) 1949年6月，奥地利林茨的钢联公司开始在一台改进的2t贝塞麦转炉上进行顶吹氧气试验。获得的最重要结果是，证实了深入熔池内部的氧气射流及其强大动能并不是搅动金属熔体和渣所必须的。

(8) 在 1936—1939年间进行的底吹氧气试验几乎3O年之后，开发出用碳氢化合物保护底吹风口的方案。

(9) 底吹和复吹转炉技术的进一步改善，也促进了氧气顶吹结合惰性气体底吹搅拌工艺的改善。

(10 ) 最新的发展很可能是在高碳范围内部分顶吹热空气结合底吹氧气。氧气顶吹时与CO反应生成CO2

分类

根据氧气吹入的方式主要有：

氧气顶吹转炉炼钢法

氧气底吹转炉炼钢法

氧气侧吹转炉炼钢法

发展现状

20世纪60年代中期,我国设计、科研、制造、生产人员共同协作，开展了大型氧气顶吹转炉炼钢厂的设计，1971年容量120t的大型转炉炼钢厂于1971年在攀枝花钢铁公司顺利建成投产。1978年我国宝钢首次从国外引进了300t大型转炉成套设备,1985年建成投产。通过对宝钢引进大型转炉炼钢技术的学习、消化,于20世纪90年代中、后期，又在宝钢二炼钢厂、武钢三炼钢厂、鞍钢三炼钢厂、首钢炼钢厂先后建成投产了180t，210t，250t大型氧气顶底复吹转炉，从此，我国转炉炼铸进入了高速发展期。

近年,我国转炉氧耗明显降低；一方面很多转炉厂建设了铁水预处理和二次精炼设备，“分段冶炼”有利于降低转炉氧耗；其次，炼钢过程控制水平和复吹比例提高；另外，氧枪设计、制造技术的进步和供氧制度的优化。我国转炉吹炼氧气的消耗在55~70m3/t,少数转炉消耗达到50m3/t，水平为55~60m/t，2006年日本转炉炼钢的氧气消耗为59.9m/t,可见，我国转妒氧气消耗水平已接近国际先进水平；少数转炉处于领先地位。

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