第八届（
2011）中国钢铁年会论文集
8-90
转炉
—CAS—转炉—CAS—LF—（VD）—铸机 2 种形式。
1.2 原料条件
炼钢厂使用的铁水由湘钢炼铁厂供应，铁水成分与温度情况如下
：
Si 的质量分数为 0.20%～0.80%；
Mn 的质量分数为 0.30%～0.60%；P 的质量分数不大于 0.150%；S 的质量分数不大于 0.050%；入炉温度大
于
1250 ℃；带渣量质量分数应小于 0.5%。
炼钢厂转炉中使用的铁矿石要求含粒度为
6.3~50mm, 小于 6.3mm 和大于 50
mm 的质量分数均不超过
10%。最大粒度不超过 70
mm。铁矿石标准中，各物质的质量分数见表 1。
表 1 转炉用矿石标准
w(Fe)
w(S)
w(P)
w(As)
w(Cu)
w(Pb)
w(Zn)
w(SiO
2
)
w(H
2
O)
>61
<0.1
<0.1 <0.01 <0.1 <0.1 <0.1 <4.5
<5
1.3 采用铁矿石替代废钢的操作难点
铁矿石的主要成分为
Fe
2
O
3
或
Fe
3
O
4
，矿石的熔化、分解和铁被还原都需要吸收热量，因而能起到调节
熔池温度的作用。随着铁矿石加入量的增大，会给转炉的操作带来诸多问题：一方面，由于铁矿石的含氧量
较高，钢水中的碳氧反应较为活跃，易造成冶炼前期出现较多的溢渣现象；另一方面，铁矿石中带有脉石，
而脉石的存在会增加炉渣总量，且铁矿石的一次加入量过多会引起喷溅和冒烟现象。所以采用铁矿石替代废
钢炼钢时，需要加强对转炉操作的控制，即通过灵活控制铁矿石的加入时间和加入质量、调整氧枪枪位及调
控熔池温度等措施来解决以上问题。
1.4 铁矿石替代废钢作冷却剂的理论依据
1.4.1 铁矿石的冷却效应吸热
铁矿石的冷却效应吸热包括物理冷却吸热和化学冷却吸热两个方面。铁矿石的物理冷却吸热，是指铁矿
石从常温加热至熔化后，直至出钢温度的整个过程所吸收的热量；化学冷却吸热是指铁矿石分解时所吸收的
热量。因铁矿石的冷却效应吸收的热量值可以通过下式计算
[2]
：
Q
矿
= m×C
矿
×Δt×λ
矿
+m×[112/160w(Fe
2
O
3
)×6
459+ 56/72w(FeO)×4
249]
式中—
m—铁矿石质量，kg；
C
矿
—铁矿石的质量热容，且
C
矿
=1.016
kJ/(kg·℃)；
Δt—铁矿石加入熔池后需升高的温度数，℃；
λ
矿
—铁矿石的熔化潜热，即
209
kJ/kg；
从上式可看出，
Fe
2
O
3
的分解热所占比例较大，这说明铁矿石冷却炉温主要靠
Fe
2
O
3
的分解吸热。因此，
铁矿石因冷却效应所吸收热量值随
Fe
2
O
3
质量分数的变化而变化。如设铁矿石中
Fe
2
O
3
的质量分数为
70%、
FeO 的质量分数为 10%，则 1
kg 该铁矿石在出钢温度为 1660
℃时因冷却效应吸收的热量值是
5
409.6
kJ。
1.4.2 废钢的冷却效应吸热
废钢冷却效应吸热主要依靠升温吸热来冷却熔池，
由于不知道废钢的准确成分，
通常按低碳钢的
1
500
℃
考虑其熔点，入炉温度按
25℃计算，其计算式可参照下式
[1]
：
Q
废
=1×[C
固
(t
熔
－
25)+λ
废
+ C
液
(t
出
－
t
熔
)]
式中—
C
固
—固态废钢的质量热容，且
C
固
=0.699kJ/(kg·℃)；
t
熔
—废钢的熔化温度；
λ
废
—废钢的熔化潜热，即
272
kJ/kg；
C
液
—液态废钢的质量热容，且
C
固
=0.837kJ/(kg·℃)；
t
出
—钢水的出炉温度。
经计算，
1 kg 废钢在出钢温度为 1660
℃时因冷却效应吸收的热量值是
1436.9
kJ。
从以上计算可知，
1 kg 铁矿石的冷却效应吸热值相当于 3.7
kg 废钢的冷却效应吸热值。因此，在减少废