氧氣低吹轉爐煉鋼適合生產什麼碳鋼

1. 轉爐煉鋼 轉爐煉鋼

1、轉爐煉鋼法的分類轉爐是以鐵水為主要原料的現代煉鋼方法。該種煉鋼爐由圓台型爐帽、圓柱型爐身和球缺型爐底組成。爐身設有可繞之旋轉的耳軸，以滿足裝料和出鋼、倒渣操作，故而得名。酸性空氣底吹轉爐——貝塞麥爐（英國1856年）          空氣轉爐{ 鹼性空氣底吹轉爐——托馬斯爐（德國1878年）                    鹼性空氣側吹轉爐（中國1952年）轉爐{            氧氣頂吹轉爐——LD（奧地利1952年）          氧氣轉爐{ 氧氣底吹轉爐——OBM（德國1967年）                    頂底復吹轉爐（法國1975年）2、氧氣頂吹轉爐煉鋼法簡介(1) 誕生的背景及簡稱現代煉鋼生產首先是一個氧化精煉過程，最初的貝氏爐和托馬斯爐之所以採用空氣吹煉正是利用其中的氧。二次世界大戰以後，工業制氧機在美國問世，使利用純氧煉鋼成為可能，但原來的底吹方式爐底及噴槍極易燒壞。美國聯合碳化物公司於1947年在實驗室進行氧氣頂吹轉爐的實驗並獲成功，命名為BOF。奧地利聞之即派有關專家前往參觀學習，回來後於1949年在2噸的轉爐上進行半工業性實驗並獲成功，1952年、1953年30噸氧氣頂吹轉爐分別在Linz和Donawitz建成投產，故常簡稱LD。1967年12月德國與加拿大合作發明了氧氣底吹轉爐，使用雙層套管噴嘴並通以氣態碳氫化合物進行冷卻。1975年法國研發了頂底復吹轉爐，綜合了LD和OBM的優點，77年在世界年會上發表。(2) 氧氣頂吹轉爐的特點1）優點氧氣頂吹轉爐一經問世就顯示出了極大的優越性，世界各國竟相發展，目前成為最主要的煉鋼法。其優點主要表現在：（1）熔煉速度快，生產率高（一爐鋼只需20分鍾）；（2）熱效率高，冶煉中不需外來熱源，且可配用10%～30%的廢鋼；（3）鋼的品種多，質量好（高低碳鋼都能煉，S、P、H、N、O及夾雜含量低）； （4）便於開展綜合利用和實現生產過程計算機控制。2）缺點當然，LD尚存在一些問題，如吹損較高（10%，）、所煉鋼種仍受一定限制（冶煉含大量難熔元素和易氧化元素的高合金鋼有一定的困難）等。3 氧氣轉爐的發展趨勢對於氧氣頂吹轉爐的推廣和普及首推日本迅速，且引導了LD的發展趨勢：（1）容量大型化（相對投資較小）；（2）配加爐外精煉以增加品種，提高質量（理論上可煉任何鋼種）；（3）引入底吹技術，實施復合吹煉（減少噴濺，降低吹損）；（5）實現冶煉過程計算機控制。 1轉爐煉鋼的原材料引言轉爐煉鋼所用原材料可分為金屬料和非金屬料兩大類。原材料質量的好壞，不僅關繫到吹煉操作的難易，而且會影響鋼的產量、質量和生產成本。1.1 金屬料轉爐煉鋼的金屬料主要是鐵水、廢鋼和鐵合金。1.1.1鐵水1 作用：轉爐煉鋼的主原料，一般占裝入量的70%以上。2 要求鐵水應符合一定要求，以簡化和穩定操作並獲得良好技術經濟指標。1）溫度≥1250℃而且穩定鐵水溫度的高低，標志著其物理熱的多少。較高的鐵水溫度，不僅能保證轉爐吹煉順利進行，同時還能增加廢鋼的配加量，降低生產成本。因此，希望鐵水的溫度盡量高些，一般應保證入爐時仍在1250℃～1300℃以上。另外，還希望鐵水溫度相對穩定，以利於冶煉操作和生產調度。2）成分合適而且波動小  轉爐煉鋼的適應性較強，可將各種成分的鐵水吹煉成鋼。但是，為了方便轉爐操作及降低生產成本，鐵水的成分應該合適而穩定。（1）鐵水的含磷量≤0.4%：磷會使鋼產生「冷脆」現象，是鋼中的有害元素之一。轉爐單渣法冶煉時的脫磷效果為85%～95%，普碳鋼的含磷量通常要求≤0.04%,因此，國標規定鐵水的含磷量小於0.4%。需要指出的是，高爐內不能去磷，如果鐵水的含磷量超過0.4%,或者吹煉低磷鋼，則需採用雙渣法冶煉或對鐵水進行預脫磷處理。（2）鐵水的含硫量≤0.07%：硫會使鋼產生「熱脆」現象，也是鋼中的有害元素。轉爐的脫硫效果不理想，單渣法冶煉時的脫硫率僅為30%～35%，而通常要求鋼液的含硫量在0.05%以下，因此國標規定鐵水含硫量≤0.07%。如果鐵水含硫量超過0.07%或吹煉低硫鋼，則需採用雙渣法冶煉或對鐵水進行預脫硫處理。（3）鐵水的含硅量：鐵水中的硅是轉爐煉鋼的主要發熱元素之一，含硅量每增加0.1%，廢鋼比可增加1.3%～1.5%。對於大、中型轉爐，鐵水含硅量以0.5%～0.8%為宜。小型轉爐的熱損較大，鐵水的含硅量可以高些。若含硅量低於0.5%,鐵水的化學熱不足,會導致廢鋼比下降,小容量轉爐甚至不能正常吹煉；反之，如果鐵水含硅量高於0.8%,不僅會增加造渣材料的消耗，而且使爐內的渣量偏大，過多的渣量容易引起噴濺，增加金屬損失。另外，鐵水含硅量高時，初期渣子的鹼度低，對爐襯的侵蝕作用加劇；同時，初期渣中的二氧化硅含量高，這會使渣中的FeO、MnO含量相對降低，容易在石灰塊表面生成一層熔點為2130℃的2CaO•SiO2外殼，阻礙石灰熔化，降低成渣速度，不利於早期的去磷。應該指出的是，一些鋼廠鐵水的含硅量超過了1.2%，個別的甚至達到了1.5%，對此應進行預脫硅處理，以減輕轉爐的負擔。（4）鐵水的含錳量：鐵水中的錳是一種有益元素，主要體現在錳氧化後生成的氧化錳能促使石灰溶解，有利於提高爐齡和減輕氧槍粘鋼。我國大多數鋼鐵廠所用鐵水的含錳量都不高，多為0.2%～0.4%。提高鐵水含錳量的方法主要是向高爐的原料中配加錳礦石，但這將會使煉鐵生產的焦比升高和高爐的生產率下降。對於鐵水增錳的合理性還需要做詳細的技術經濟對比，因此，目前對鐵水含錳量不提硬性要求。（5）鐵水的含碳量：碳也是轉爐煉鋼的主要發熱元素，≥3.5%的含碳量即可滿足冶煉要求，而通常鐵水含碳4%左右，故一般不做要求。國內一些轉爐煉鋼廠對鐵水成分的控制見表（6）1-1。3）帶渣量≤0.5%高爐渣中含有大量的S、SiO2，因此希望兌入轉爐的鐵水盡量少帶渣，以減輕脫硫任務和減少渣量，通常要求帶渣量不得超過0.5%。3 鐵水的預處理定義：鐵水在兌入轉爐之前進行的脫硫、脫磷或脫硅操作叫做鐵水預處理。目的：減輕高爐、轉爐的負擔，提高生產率。1）鐵水爐外脫硫鐵水脫硫的條件比鋼水優越（鐵水中碳、硅、磷等元素的含量高，硫的活度系數大，同時鐵水中的氧含量低），脫硫效率比鋼水脫硫高4～6倍，經濟上比轉爐雙渣法合算，因此鐵水預脫硫技術已被國內外廣泛採用。基本思路：向鐵水中加入脫硫劑使之化合入渣。（1）脫硫劑及其特點：目前常用的鐵水預脫硫劑主要有以下四種。①電石粉（CaC2）脫硫反應：CaC2（S）+[S]=CaS(S)+2[C]特點：脫硫能力強，但脫硫過程中有少量CO和C2H2逸出，並帶出電石粉，污染環境，因而必須安裝除塵裝置；價格較貴。②石灰粉（CaO）脫硫反應：2CaO(S)+[S]+1/2[Si]=CaS(S)+1/22CaO•SiO2（S）特點：價格便宜，脫硫成本低，但單獨使用時脫硫能力差，而且石灰表面會出現C2S，阻礙脫硫反應繼續進行，降低脫硫速度和效率，為此，常配加適量的鋁或蘇打粉避免C2S的生成：CaO(S)+[S]+2/3[Al]=CaS(S)+1/3Al2O3（S）使脫硫速度和效率明顯提高，如8圖1-1。③蘇打粉（Na2CO3）脫硫反應：Na2CO3（l）+[S]+[Si]=Na2S(l)+SiO2(S)+{CO}特點：脫硫能力很強，且產生的氣體具有攪拌作用，脫硫速度快，但價格貴且污染嚴重，現已很少使用，有時與其它粉劑配成復合脫硫劑。④金屬鎂脫硫反應：金屬鎂的沸點僅為1107℃，鐵水溫度下為氣體，故脫硫反應為：{Mg}+[S]=MgS(S)特點：金屬鎂直接加入鐵水時，會發生爆發式氣化反應，不僅導致鎂的利用率大大降低，而且還會引起鐵水噴濺而造成事故，因此不能單獨使用，常與其它粉劑組成復合脫硫劑。在相同的鐵水條件下，各脫硫劑的能力強弱順序為：Na2CO3、CaC2、Mg、CaO，見9表1-3。以上脫硫劑有的可單獨使用，但多為幾種配合使用，如電石粉+石灰粉、金屬鎂+電石粉、石灰粉+蘇打粉、金屬鎂+石灰粉等，其脫硫能力有較大差別。（2）脫硫的方法及效果：鐵水預脫硫的基本工藝是向鐵水中加入脫硫劑並使之混合而發生脫硫反應，目前使用最廣泛的是機械攪拌法和噴吹法。①機械攪拌法混合方式：將脫硫劑加入鐵水罐中，用耐火材料製成的攪拌器插入鐵水攪拌，使之與脫硫劑充分混合。特點：脫硫效果與攪拌器的轉速及脫硫劑的種類有關，見（10）圖1-3、1-4。此法有多種形式，具有代表性的是日本的KR法（電石粉為主），武鋼二煉79年引進，經消化改造使用以石灰粉為主的脫硫劑。②噴吹法混合方式：它是以空氣或惰性氣體為載體，利用噴槍將粉狀脫硫劑噴射到鐵水中，使鐵水與脫硫劑充分混合。寶鋼80年代由日本引進的叫DTS法，噴吹電石粉。各種脫硫劑在噴射法中的應用效果見圖1-6。實際生產中，各廠應根據要求達到的脫硫程度、鐵水的熱損和鐵損、脫硫設備費用、環境污染等問題，選用最適合的脫硫劑和脫硫方法。2）鐵水預脫硅基本思路：向鐵水中加入氧化性的脫硅劑，使之氧化成SiO2進入爐渣。（1）脫硅劑：常用的脫硅劑是以氧化鐵皮和燒結礦粉為主，配加少量石灰和螢石以降低渣子的黏度。各廠家所用配比也不完全一樣：日本福山  氧化鐵皮70～100%，石灰0～20%，螢石0～10%；日本水島  燒結礦粉75%，石灰25%。脫硅劑用量約為15～30kg/t。（2）脫硅方法：常用的爐外脫硅方法有投入法和頂噴法兩種。投入法是在高爐出鐵時，將脫硅劑投到鐵水溝中，藉助鐵水流入鐵水罐的沖擊攪拌作用使之充分混合、反應。這是最早的一種脫硅方法，效率較低，通常在50%左右。頂噴法是用0.2～0.3MPa壓力的空氣通過噴槍從（鐵溝或流入鐵水灌的鐵水流）鐵水液面以上一定高度將脫硅劑噴入，使之混合、反應。由於該方式使鐵水與脫硅劑兩次混合，所以脫硅效率高達70～80%，鐵水含硅可達0.1～0.15%以下。3）鐵水預脫磷轉爐煉鋼的脫磷效率較高，雙渣法冶煉尤其如此，但會增加造渣材料消耗，並延長冶煉時間，生產成本增大。近年來，鐵水的爐外脫磷研究有了較大的發展，已用於工業生產。基本思路：向鐵水中加入脫磷劑使其中的磷氧化並固定在渣中。（1）脫磷劑：目前廣泛使用的是蘇打系和石灰系兩類。蘇打系脫磷劑：2[P]+5[O]+3Na2CO3(S)=(Na2O•P2O5)+3{CO}石灰系脫磷劑：2[P]+5[O]+4CaO(S)=(4 CaO•P2O5)，其中常配有一定的氧化鐵皮或燒結礦粉和螢石粉助熔劑。（2）脫硅處理：由於磷與氧的親和力小於硅與氧的親和力，而且鐵水中總含有一定的硅，因此，欲要脫磷需先進行脫硅處理。使用蘇打系脫磷時要求[Si]＜0.1%，使用石灰系處理時要求[Si]＜0.15%。（3）鐵水爐外脫磷方法及效果：目前，鐵水脫磷方法主要噴吹法，它是以氣體作載體將脫磷劑噴吹到鐵水包中，使之充分混合，快速脫磷。日本新日鐵以氬氣噴吹45kg/t，時間20min，脫磷率達90%左右。3）鐵水同時脫硫和脫磷從上所述，蘇打和石灰既是脫硫劑也是脫磷劑，因此鐵水同時進行脫硫和脫磷不僅成本低而且生產率高。目前，已在工業上應用的同脫工藝有以下兩種。（1）SARP法：即日本住友的鹼性精煉工藝，它是將鐵水首先進行脫硅處理，當[Si]＜0.1%後扒出爐渣，然後噴吹19kg/t蘇打粉，脫硫率可達96%，脫磷率可達95%。該法的特點是，脫硫磷效率高，但處理成本高、耐火材料侵蝕嚴重，同時有氣體（CO）污染。（2）ORP法：也是先進行脫硅處理，當[Si]＜0.15%後扒出爐渣，然後噴吹52kg/t石灰基粉料，脫硫率可達80%，脫磷率可達88%。該法的特點是，處理成本低，但渣量大而鐵損多（TFe=20～30%）。 1.1.2廢鋼1 作用：廢鋼是轉爐煉鋼的另一種金屬爐料，其作用是冷卻熔池。氧氣頂吹轉爐煉鋼中，主原料鐵水的物理熱和化學熱足以把熔池的溫度從1250℃～1300℃加熱到1600℃左右的煉鋼溫度，且有富餘熱量，廢鋼就是被用來消耗這些富餘熱量，以調控熔池的溫度。2 要求（1）清潔、少銹，無混雜，不含有色金屬；（2）最大長度不得超過爐口直徑的二分之一，最大截面積要小於爐口面積的五分之一。3 廢鋼的加工和預熱1）廢鋼的加工轉爐煉鋼所用廢鋼多為外購廢鋼。其來源廣泛，大小懸殊，外形各異，且多有混雜，應針對所購廢鋼的特點進行相應的加工處理如切割、打包、火燒、挑揀、水洗等，以滿足轉爐煉鋼對入爐廢鋼的基本要求。2）廢鋼的預熱目的：提高廢鋼比（見17表1-8），降低生產成本。方法及效果：利用鐵水罐余熱和燃料燃燒加熱。（首鋼）將廢鋼裝入鐵水罐中，置於煤氣烘烤器下烘烤30～40min，然後接鐵水一並倒入轉爐，廢鋼比提高10%。1.1.3鐵合金作用：脫氧劑、合金劑。種類：主要是Fe-Si、Fe-Mn、Mn-Si及Al，根據常煉鋼種不同還可能有Fe-Cr、Fe-W、Fe-Mo、Ni等合金。要求：成分准確、塊度合適（5～40mm）、用前烘烤。思考題1簡述氧氣轉爐的發展趨勢。2轉爐煉鋼對鐵水有哪些要求？3常用的脫硫劑有哪些？它們的脫硫能力如何？4鐵水爐外預脫硫方法有哪些？影響機械攪拌法脫硫效果的因素是什麼？5簡述SARP法同時脫硫脫磷工藝過程。6煉鋼用石灰應滿足哪些要求？2.2底吹氣體射流2.2.1底吹氣體的行為森一美等冶金學家，實驗用氮氣從底部吹入水或水銀中，並用高速攝影機拍攝其流出情況，發現氣體通過浸沒式噴嘴流出時在熔池中的行為有兩種：（1）鼓泡流速較小時，氣體在噴嘴出口鼓起而形成氣泡並逐漸長大，當氣泡長大一定程度（浮力大於粘滯力）後則脫離孔口上浮，這一現象稱為鼓泡。（2）形成射流流速較大時，氣體在孔口上形成連續的氣流射入液體中，這種現象稱為浸沒式射流。實驗發現，由流量計算的表觀馬赫數Ma/增加到1以上時，從噴嘴流出的氣體由鼓泡轉變成射流，即表觀馬赫數Ma/等於1的速度為臨界流速，如（32）圖2-12。表觀馬赫數Ma/用2-9式計算：Ma/=υ/a=Q/aA式中  υ——氣體出口速度，m/s；a——室溫的音速，m/s；A——噴嘴截面積，m2；Q——氣體流量，m3/s。

2. 碳素結構鋼的冶煉分析相關資料

碳素鋼
1. 概述
碳素鋼是指碳含量低於2%，並有少量硅、錳以及磷、硫等雜質的鐵碳合金。工業上應用的碳素鋼碳含量一般不超過1.4%。這是因為含碳量超過此量後，鋼表 現出很大的硬脆性，並且加工困難，失去生產和使用價值。碳素鋼按其質量不同可分為普通碳素結構鋼和優質碳素結構鋼二類。優質碳素結構鋼規定硫、磷的允許含量比普通碳素鋼低 ，所以綜合機械性能比普通碳素鋼好。
(1)生產製造方法。碳素鋼的冶煉通常在轉爐、平爐中進行。轉爐一般冶煉普通碳素鋼，而 平爐可以冶煉各種優質鋼。近年來氧氣頂吹轉爐煉鋼技術發展很快，有趨勢可代替平爐煉鋼。將煉好的鋼液注入鋼錠模，就得到各種鋼錠。鋼錠經過鍛壓或軋制後便加工成各種形狀的鋼材和鍛件。鋼錠經過壓力加工後，能夠改善鋼的內部組織和夾雜物分布，所以同樣成分的鋼材要比鋼錠的性能優越一些。
(2)用途。碳素鋼主要用來製造強度要求不高的機器零件和各種金屬構件。廣泛應用於機械製造的各個方面。如農業機械、機床、船舶等。它是一種應用最廣、用途最大的鋼材。
2. 主要生產及輸往國家、地區
我國的鞍山鋼廠、寶山鋼廠、上海鋼廠、太原鋼廠、重慶鋼廠、天津鋼廠等是出口碳素鋼的主要產地。一般碳素鋼多加工成型材，如角鋼、扁鋼、工字鋼等輸往日本、香港、東南亞、中東等國家和地區。
3. 主要進口生產國家
我國主要從日本、俄羅斯、德國、東歐等國家進口。與其他鋼類相比，碳素鋼進口數量最多。進口到貨後缺重問題較為突出。收用貨部門要加強到貨後重量的驗收。
4. 種類
碳素鋼按含碳量可劃分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。高碳鋼屬於工具鋼，詳見「工具鋼」部分。低碳鋼如20號鋼一般多用來製作滲碳零件。熱處理工藝是先進行滲碳處理，隨後進行淬火和低溫回火。經這樣處理後零件表面具有較高的硬度而心部具有良好的塑性。而中碳鋼如45號鋼根據使用條件不同，熱處理方式也不同。一般做熱加工使用的要進行調質處理，即淬火後高溫回火。其他條件使用的可進行正火處理。
5. 規格及外觀質量
碳素鋼的品種主要有圓鋼、扁鋼、方鋼等。經冷、熱加工後鋼材的表面不得有裂縫、結疤、夾雜、折疊和發紋等缺陷。尺寸和允許公差必須符合相應品種國家標準的要求。
6. 化學成分
現把國標、日本標准中某些主要鋼號的化學成分列舉，如表6 ―7―20。
表 6-7-20 碳素鋼化學成分指標
標准號 鋼號 化 學 成 分 %
C Si Mn P S Ni CR Cu
GB/T699-88 30 0.27-0.35 0.17-0.37 0.50-0.80 ＜0.040 ＜0.040 ＜0.25 ＜0.25
GB/T699-88 45 0.42-0.50 0.17-0.37 0.50-0.80 ＜0.040 ＜0.040 ＜0.25 ＜0.25
JISG4051-79(94) S30C 0.27-0.33 0.15-0.35 0.60-0.90 ＜ 0.030 ＜0.035 ＜0.20 ＜0.20 ＜0.30
JISG4051-79(94) S45C 0.42-0.48 0.15-0.35 0.60-0.90 ＜ 0.030 ＜0.035 ＜0.20 ＜0.20 ＜0.30

S30C、S45C鋼號中Ni-Cr應小於0.35%，其他國家的標准號有EN10083T―91.ГОСТ1050 等。
7. 物理性能
現把國標、日本標准中某些主要鋼號的機械性能如表6―7 ―21。
表 6-7-21 碳素鋼物理性能指標
標准號 鋼號 熱處理 機 械 性 能
正火
N
溫度℃ 淬火水冷
回火急冷
H溫度℃ 熱處理 屈服點
N/mm 2 抗拉
強度
N/mm 2 伸長率
% 收縮率
ψ % 沖擊值
J/cm 2 硬度
HB
GB/T699-88 30 850-900
空冷 N ＞294 ＞490 ＞21 ＞50 ＞78
GB/T699-88 45 820-870
空冷 N ＞353 ＞589 ＞16 ＞40 ＞49
JISG4051-79(94) S30C 850-900
550-650 H ＞333 ＞539 ＞23 ＞57 ＞108 152-212
JISG4051-79(94) S45C 820-870
550-650 H ＞490 ＞686 ＞17 ＞45 ＞78 201-269

8. 包裝
裸裝，國產鋼按鋼號在端部進行塗色，詳見GB/T699-88標准規定。
9. 注意事項
碳素鋼淬火時通常採用水冷，但對小尺寸的中碳鋼，尤其是直徑為8―12mm的45號鋼淬火時容易產生裂紋，這是一個較為復雜的問題。目前採取的措施是淬火時試樣在水中快速攪動，或者採用油冷，可避免出現裂紋。

3. 轉爐煉鋼的品種質量

氧氣頂吹轉爐煉鋼鋼的品種和質量
鋼中氣體和夾雜物是評價鋼的冶金質量的主要指標。氧氣頂吹轉爐煉鋼反應速率快，沸騰激烈，所以鋼中H、N、O含量較低，[H]為(3～5)×10-4%，[N]為(20～40)×10-4%，低碳鋼[O]為0．06%～0．10%。夾雜物和脫氧及凝固操作有關。影響頂吹轉爐鋼含氮量的重要因素是氧氣純度，由表4數據可以看出。所以用於轉爐煉鋼的氧氣應該是99%以上的純氧。
低碳鋼是轉爐煉鋼的主要產品。由於轉爐脫碳快，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。用轉爐鋼製造熱軋薄板、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。
轉爐冶煉中、高碳鋼雖然有一些困難，但也能保證鋼的質量。轉爐鋼製造的各種結構鋼、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%時靠經驗拉碳很難控制准確，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，因此需要採用雙渣操作，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，沒有特殊必要不宜採用。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量合乎要求。
轉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。所以冶煉合金鋼應與爐外精煉相結合．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的操作。
頂吹轉爐冶煉超低碳鋼（C<0.03%）尚有困難。首先因為在臨界含碳量以下，脫碳速率下降，熔池攪拌減弱，加強供氧只能促使鐵氧化而不能使碳去除。其次，[%C][%O]=0.0025，當[%C]=0.01時，[%O]=0.25，已經是[0]的飽和濃度，也就是說0.01%C是脫碳的理論極限。如果要進一步脫碳，必須降低氣相的CO分壓，這需要採用爐外精煉的方法來完成。
主要技術經濟指標以150～300t轉爐為例，主要技術經濟指標如下： 冶煉周期 30min 其中：吹氧時間 16~20min 氧氣消耗 48~58m3/t 鋼鐵料消耗 1060~1150kg/t 廢鋼比 15%~30% 石灰石消耗（包括白雲石） 30-70kg/t 螢石消耗 0.0~3.0kg/t 鐵礦石消耗 30~50kg/t 爐襯耐火材料消耗 3~7kg/t 電耗 9~12kw·h/t 年產量（單位公稱噸位） 10000~15000t

4. 煉鋼過程中需要哪些主料哪些輔料

生鐵，礦石或加工處理後的廢鋼氧氣等為主要原料
煉鋼的方法，一般可分為轉爐煉鋼、平爐煉鋼和電爐煉鋼三種方法。現分別介紹如下：
1. 轉爐煉鋼法 這種煉鋼法使用的氧化劑是氧氣。把空氣鼓入熔融的生鐵里，使雜質硅、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），可使爐內達到足夠高的溫度。因此轉爐煉鋼不需要另外使用燃料。
轉爐煉鋼是在轉爐里進行。轉爐的外形就像個梨，內壁有耐火磚，爐側有許多小孔（風口），壓縮空氣從這些小孔里吹爐內，又叫做側吹轉爐。開始時，轉爐處於水平，向內注入1300攝氏度的液態生鐵，並加入一定量的生石灰，然後鼓入空氣並轉動轉爐使它直立起來。這時液態生鐵表面劇烈的反應，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，使反應遍及整個爐內。幾分鍾後，當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。爐口由於溢出的一氧化炭的燃燒而出現巨大的火焰。最後，磷也發生氧化並進一步生成磷酸亞鐵。磷酸亞鐵再跟生石灰反應生成穩定的磷酸鈣和硫化鈣，一起成為爐渣。
當磷於硫逐漸減少，火焰退落，爐口出現四氧化三鐵的褐色蒸汽時，表明鋼已煉成。這時應立即停止鼓風，並把轉爐轉到水平位置，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分鍾左右。如果空氣是從爐低吹入，那就是低吹轉爐。
隨著制氧技術的發展，現在已普遍使用氧氣頂吹轉爐 （也有側吹轉爐）。這種轉爐吹如的是高壓工業純氧，反應更為劇烈，能進一步提高生產效率和鋼的質量。
2. 平爐煉鋼法 （平爐煉鋼法也叫馬丁法）
平爐煉鋼使用的氧化劑通入的空氣和爐料里的氧化物，（廢鐵，廢鋼，鐵礦石）。反應所需的熱量是由燃燒氣體燃料（高爐煤氣，發生爐煤氣）或液體燃料（重油）所提供。
平爐的爐膛是一個耐火磚砌成的槽，上面有耐火磚製成的爐頂蓋住。平爐的前牆上有裝料口，裝料機就從這里把爐料裝進去。熔煉時關上耐火磚造成的門。爐膛的兩端都築有爐頭，爐頭各有兩個孔道，供導入燃料與熱空氣，或從爐里導爐氣之用。
平爐煉鋼所用的原料有廢鋼、廢鐵、鐵礦石和溶劑 （石灰石和生石灰）。開始冶煉時，燃料遇到導入的熱空氣就在燃料面上燃燒，溫度高達1800攝氏度。熱量直接由火焰傳給爐料，使爐料迅速熔化 （鐵的熔點是1535攝氏度，鋼略低）。同時有一部分熔化的生鐵生成氧化亞鐵，生鐵里的雜質硅、錳被氧化亞鐵氧化，聲成爐渣。由於爐里放有過量的石灰石，磷與硫等雜質就生成磷酸鈣和硫化鈣成為爐渣。其次碳也進行氧化，生成一氧化碳從熔化的金屬里冒出，好象金屬在沸騰一樣。
反應快要進行完畢的時候，加入脫氧劑並定時把爐渣扒出。在冶煉將完成時要根據爐前分析 （用快速分析法，幾分鍾可完成）來檢驗鋼的成分是否合乎要求。煉鍀的鋼從出鋼口流入鋼水包里，再從鋼水包注入模子里鑄成製品或鋼錠。
為了提高爐溫，氣體燃料要在蓄熱室 （如圖I,II,III,IV）里進行預熱。
在平爐里不但可加入液態生鐵，而且可以加入固態的生鐵以及夾攻以後的廢鐵和鐵礦石等。另外，在平爐里如果用30%的富氧空氣鼓風，同時在熔化的金屬里吹入氧氣，可使生產率提高80%，冶煉的時間縮短2~4小時，並可節約燃料，富氧空氣也不需要預熱。
3. 電爐煉鋼法 鋼還可以在以電能為熱源的電爐里冶煉。使用電爐煉鋼可以煉出優質的合金鋼。電爐的種類很多，
應用最廣泛的是電弧爐。

5. 轉爐煉鋼的介紹

轉爐煉鋼（converter steelmaking）是以鐵水、廢鋼、鐵合金為主要原料，不藉助外加能源，靠鐵液本身的物理熱和鐵液組分間化學反應產生熱量而在轉爐中完成煉鋼過程。轉爐按耐火材料分為酸性和鹼性，按氣體吹入爐內的部位有頂吹、底吹和側吹；按氣體種類為分空氣轉爐和氧氣轉爐。鹼性氧氣頂吹和頂底復吹轉爐由於其生產速度快、產量大，單爐產量高、成本低、投資少，為目前使用最普遍的煉鋼設備。轉爐主要用於生產碳鋼、合金鋼及銅和鎳的冶煉。

6. 優質碳素鋼與普通碳素鋼的區別是什麼

普通碳素鋼和優質碳素鋼的區別在於含碳量不同。

按品質分類
(1) 普通鋼版（P≤權0.045%，S≤0.050%）
(2) 優質鋼（P、S均≤0.035%）
(3) 高級優質鋼（P≤0.035%，S≤0.030%）

7. 煉鋼爐有哪幾種形式.每一種方法的原理和優缺點是什麼

一、常用冶煉方法
1、轉爐煉鋼
一種不需外加熱源、主要以液態生鐵為原料的煉鋼方法。其主要特點是靠轉爐內液態生鐵的物理熱和生鐵內各組分，如碳、錳、硅、磷等與送入爐內的氧氣進行化學反應所產生的熱量作冶煉熱源來煉鋼。爐料除鐵水外，還有造渣料（石灰、石英、螢石等）；為了調整溫度，還可加入廢鋼以及少量的冷生鐵和礦石等。轉爐按爐襯耐火材料性質分為鹼性（用鎂砂或白雲為內襯）和酸性（用硅質材料為內襯）；按氣體吹入爐內的部分分為底吹頂吹和側吹；按所採用的氣體分為空氣轉爐和氧氣轉爐。酸性轉爐不能去除生鐵中的硫和磷，須用優質生鐵，因而應用范圍受到限制。鹼性轉爐適於用高磷生鐵煉鋼，曾在西歐獲得較大發展。空氣吹煉的轉爐鋼，因其含氮量高，且所用的原料有局限性，又不能多配廢鋼，未在世界范圍內得到推廣。1952年氧氣頂吹轉爐問世，現已成為世界上的主要煉鋼方法。在氧氣頂吹轉爐煉鋼法的基礎上，為吹煉高磷生鐵，又出現了噴吹石灰粉的氧氣頂吹轉爐煉鋼法。隨氧氣底吹的風嘴技術的發展成功，1967年德國和法國分別建成氧氣底吹轉爐。1971年美國引進此項技術後又發展了底吹氧氣噴石灰粉轉爐，用於吹煉含磷生鐵。1975年法國和盧森堡又開發成功頂底復合吹煉的轉爐煉鋼法。

2、氧氣頂吹轉爐煉鋼

用純氧從轉爐頂部吹煉鐵水成鋼的轉爐煉鋼方法，或稱LD法；在美國通常稱BOF法，也稱BOP法。它是現代煉鋼的主要方法。爐子是一個直立的坩堝狀容器，用直立的水冷氧槍從頂部插入爐內供氧。爐身可傾動。爐料通常為鐵水、廢鋼和造渣材料；也可加入少量冷生鐵和鐵礦石。通過氧槍從熔池上面向下吹入高壓的純氧（含O299.5％以上），氧化去除鐵水中的硅、錳、碳和磷等元素，並通過造渣進行脫磷和脫硫。各種元素氧化所產生的熱量，加熱了熔池的液態金屬，使鋼水達到現定的化學成分和溫度。它主要用於冶煉非合金鋼和低合金鋼；但通過精煉手段，也可用於冶煉不銹鋼等合金鋼。

3、氧氣底吹轉爐煉鋼

通過轉爐底部的氧氣噴嘴把氧氣吹入爐內熔池，使鐵水冶煉成鋼的轉爐煉鋼方法。其特點是；爐子的高度與直徑比較小；爐底較平並能快速拆卸和更換；用風嘴、分配器系統和爐身上的供氧系統代替氧氣頂吹轉爐的氧槍系統。由於吹煉平穩、噴濺少、煙塵量少、渣中氧化鐵含量低，因此氧氣底吹轉爐的金屬收得率比氧氣頂吹轉爐的高1％～2％；採用粉狀造渣料，由於顆粒細、比表面大，增大了反應界面，因此成渣快，有利於脫硫和脫磷。此法特別適用於吹煉中磷生鐵，因此在西歐用得最廣。

4、連續煉鋼

不分爐次地將原料（鐵水、廢鋼）從爐子一端不斷地加入，將成品（鋼水）從爐子的另一端不斷地流出的煉鋼方法。連續煉鋼工藝的設想早在19世紀就已出現。由於這種工藝具有設備小、工藝過程簡單而且穩定等潛在優越性，幾十年來許多國家都作了各種各樣方法的大量試驗，其中主要有槽式法、噴霧法和泡沫法三類，但迄今為止都尚未投入工業化生產。

5、混合煉鋼

用一個爐子煉鋼、另一個電爐煉還原渣或還原渣與合金，然後在一定的高度下進行沖混的煉鋼方法。用此法處理平爐、轉爐及電爐所煉鋼水，可提高鋼的質量。沖混可增加渣、鋼間的接觸面積，加速化學反應以及脫氧、脫硫，並有吸附和聚合氣體及夾雜物的作用，從而提高鋼的純結度和質量。

6、復合吹煉轉爐煉鋼

在頂吹和底吹氧氣轉爐煉鋼法的基礎上，綜合兩者的優點並克服兩者的缺點而發展起來的新煉鋼方法，即在原有頂吹轉爐底部吹入不同氣體，以改善熔池攪拌。目前，世界上大多數國家用這種煉鋼法，並發展了多種類型的復吹轉爐煉鋼技術，常見的英國鋼公司開發的以空氣+N2或Ar2作底吹氣體、以N2作冷卻氣體的熔池攪拌復吹轉爐煉鋼法——BSC——BAP法，德國克勒克納——馬克斯冶金廠開發的用天然保護底槍、從底部向熔池分別噴入煤和氧的KMS法、日本川崎鋼鐵公司開發的將占總氧量30%的氧氣混合石灰粉一道從爐底吹入熔池的K——BOP法以及新日本鋼鐵公司開發的將占總氧量10%——20%的氧氣從底部吹入，並用丙烷或天然氣冷卻爐底噴嘴的LD——OB法等。

二、特殊冶金法
包括電渣重熔、真空冶金、等離子冶金、電子束熔煉、區域熔煉等多種煉鋼方法的總稱。某些高新技術或特殊用途要求特高純度的鋼，若用普通煉鋼方法加爐外精煉達不到要求時，則可採用特殊冶金方法煉制。

1、電渣重熔
將冶煉好的鋼鑄造或鍛壓成為電極，通過熔渣電阻熱進行二次重熔的精煉工藝，也稱ESR。它的熱源來自熔渣電阻熱，重熔時自耗電極浸入熔渣中，電流通過電離後的熔渣，使熔渣升溫達到比被熔自耗電極熔點高得多的溫度。插入熔渣中的自耗電極端頭熔化後形成熔滴，並靠自重穿越渣池，得到渣洗精煉而後在減少空氣污染的情況下進入金屬熔池。鋼錠與結晶器壁之間形成薄的渣皮，既減緩了徑向冷卻

8. 轉爐煉鋼的煉鋼原料

轉爐煉鋼法
這種煉鋼法使用的氧化劑是氧氣。把空氣鼓入熔融的生鐵里，使雜質硅、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），可使爐內達到足夠高的溫度。因此轉爐煉鋼不需要另外使用燃料。
轉爐煉鋼帆跡是在轉爐里進行。轉爐的外形就像個梨，內壁有耐火磚，爐側有許多小孔（風口），壓縮空氣從這些小孔里吹爐內，又叫做側吹轉爐。開始時，轉爐處於水平，向內注入1300攝氏度的液態生鐵，並加入一定量的生石灰，然後鼓入空氣並轉動轉爐使它直立起來。這時液態生鐵表面劇烈的反應，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，使反應遍及整個爐內。幾分鍾後，當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。爐口由於溢出的一氧化炭的燃燒而出現巨大的火焰。最後，磷也發生氧化並進一步生成磷酸亞鐵。磷酸亞鐵再跟生石灰反應生成穩定的磷酸鈣和硫化鈣，一起成為爐渣。
當磷於硫逐漸減少，火焰退落，爐口出現四氧化三鐵的褐色蒸汽時，表態稿並明鋼已煉成。這時應立即停止鼓風，並把轉爐轉到水平位置，把鋼敬廳水傾至鋼水包里，再加脫氧劑進行脫氧。整個過程只需15分鍾左右。如果空氣是從爐低吹入，那就是低吹轉爐。
隨著制氧技術的發展，現在已普遍使用氧氣頂吹轉爐
（也有側吹轉爐）。這種轉爐吹如的是高壓工業純氧，反應更為劇烈，能進一步提高生產效率和鋼的質量。