氧气顶吹转炉炼钢

 

简史

 

吹炼过程

 

热源及温度控制

 

金属装入量

 

氧气射流与熔池的相互作用

 

吹炼时氧的传递过程

 

转炉吹炼反应

 

造渣和脱磷脱硫

 

钢的品种和质量

由转炉顶部垂直插入的氧枪将工业纯氧吹入熔池，以氧化铁水中的碳、硅、锰、磷等

元素，并发热提高熔池温度而冶炼成为钢水的转炉炼钢方法。它所用的原料是铁水加部分
废钢，为了脱除磷和硫，要加入石灰和萤石等造渣材料。炉衬用镁砂或白云石等碱性耐火
材料制作。所用氧气纯度在

99%以上，压力为 0.81～1.22MPa(即 8～12atm)  

。

 

简史 空气底吹转炉和平炉是氧气转炉出现以前的主要炼钢设备。炼钢是氧化熔炼过程，

空气是自然界氧的主要来源。然而空气中

4/5 的气体是氮气，空气吹炼时，这样多的氮气

在炉内穿行而过，白白带走大量的热且有部分氮溶解在铁液中，成为恶化低碳钢品质的重
要原因。平炉中，氧在用于燃烧燃料之后，过剩的氧要通过渣层传入钢水，所以反应速率
极慢，这也就增加了热损失。因此，直接把氧气吹入熔池炼钢，成为许多冶金学家向往的
目标。早在

19 世纪，现代炼钢法的创始人贝塞麦(H.Bessemer)就有了纯氧炼钢的设想，

但因没有大量氧气而未进行试验。

20 世纪 20 年代后期，以空气液化和分馏为基础的林德-

弗兰克

(Linde-Frankel)制氧技术开发成功，能够生产可供工业使用的廉价氧气，氧气炼钢

又为冶金界所注意。从

1929 年开始，柏林工业大学的丢勒尔教授(R.Durrer)在实验室中

研究吹氧炼钢，第二次世界大战开始后转到瑞士的冯

·罗尔(V.Roll)公司继续进行研究。

1936～1939 年勒莱普(O.Lellep)在奥伯豪森(Oberhausen)进行了底吹氧炼钢的试验，
由于喷嘴常损坏未能成功。

1938 年亚琛(Aachen)工业大学的施瓦茨(C.V.Schwarz)提出

用超音速射流向下吹氧炼钢，并在实验室进行了试验，将托马斯生铁吹炼成低氮钢，但因
熔池浅而损坏了炉底。

1948 年丢勒尔(R.Durrer)等在冯·罗尔(VonRoll)公司建成 2.5t 的

焦油白云石衬的试验转炉，以

yang   

氧

45°的斜度将水冷喷嘴插入铁水吹氧炼钢，无论贝塞麦生铁或托马斯生铁都能成功炼

成优质钢水，而且认识到喷嘴垂直向下时，最有利于喷嘴和炉衬的寿命。这样就最后完成
了转炉吹氧炼钢的实验室试验。从实验室研究向工业化试验的进一步发展是由奥地利的沃
埃施特

(VOEST)公司完成的。第二次世界大战后奥地利面临重建钢铁工业的需要，该国缺

少废钢使得平炉或电炉炼钢法缺乏竞争力。沃埃施特公司注意到丢勒尔的试验，决心开发
一个具有竞争力的新的炼钢方法。

1949 年 5 月在奥地利累欧本(Leoben)开了一次氧气炼

钢的讨论会，决定冯

·罗尔、曼内斯曼(Mannesmann)、阿尔派(ALPINE)和沃埃施特 4 个

公司协作，在沃埃施特的林茨

(Linz)钢厂作进一步的试验。1949 年 6 月在林茨建成 2t 顶