项目二 氧气转炉炼钢工艺 任务1 炼钢用原材料的识别 提钒与转炼钢工艺 项目二 氧气转炉炼钢工艺 任务1 炼钢用原材料的识别

任务目标 总体：在高产、优质、低耗、长寿的技术经济指标条件下，掌握以完成冶炼一炉质量合格钢的工作任务为目标所具备的紧密相关的 “必须、够用” “比较完整和比较系统”的原料知识。 具体： 熟悉炼钢用主原料、辅原料、铁合金的种类、作用； 熟悉炼钢生产对所用各种主原料、辅原料、铁合金的要求及为了保证炼钢生产获得优质、高产、低耗及长寿技术经济指标对主原料进行的处理。 掌握各种原料识别的技能及为获得良好的技术经济指标合理炉料结构最佳配比确定的技能；

任务引入：原料是炼钢生产的物质基础即炼钢的粮食，为在高产、优质、低耗、长寿的技术经济指标理念下，冶炼质量合格钢水获得良好的技术经济指标，必须具备炼钢所需的“必须、够用” “比较完整和比较系统”的原料知识，特别是识别原料技能和合理炉料结构的配比确定技能。 学习性工作任务：在高产、优质、低耗、长寿的技术经济指标理念下，掌握以完成冶炼质量合格钢水的工作任务为目标所具备的紧密相关的 “必须、够用” “比较完整和比较系统”的主原料、辅原料及铁合金等知识。

任务1 ：3炼钢用原料 前言 单元一：主原料 单元二：辅原料 单元三：铁合金

前言 原材料是炼钢的物质基础 原材料的质量和供应条件对炼钢生产的各项技术经济指标有重大影响 原材料质量评价内容——化学成分和物理性质应符合技术标准 化学成分和物理性质应保持稳定

炼钢原料的分类—分类方法一 主原料 原 料 辅原料 锰铁、硅铁及硅锰合金等 各种铁合金 铁水 造渣剂 废钢 部分冷却剂 增碳剂及各种气体等

炼钢原料的分类—分类方法二 原 料 铁水 金属料 废钢 铁合金 造渣料 非金属料 部分冷却剂 增碳剂等 各种气体 氧气、氮气、氩气等 返回目录

3-1 主原料 3-1-1 铁水（半钢） 3-1-2 废钢 3-1-3 生铁块

3-1-1 铁水 观看录像3－1 录像网址：http://www.scemi.com/jpkc/tfyzl/Article/ShowArticle.asp?ArticleID=38 铁水是转炉炼钢的主要原料，一般装入炉量的70~100%，由于攀钢转炉炼钢工艺的特殊性,铁水作为炼钢的基本原料时,半钢更是主要的原料。 为保证转炉炼钢稳定操作,均衡生产和改善技术经济指标,对铁水和半钢的化学成分、温度都作出了明确的要求。

铁水供应 铁水罐车 宝钢鱼雷罐车

3-1-1 铁水（半钢） 半钢是指含钒铁水经转炉、雾化炉提取钒渣之后，余下的金属称为半钢。 3-1-1 铁水（半钢） 半钢是指含钒铁水经转炉、雾化炉提取钒渣之后，余下的金属称为半钢。 半钢是一种“化学冷”的炼钢中间产品，其特点是硅全部氧化，锰大部分氧化，碳少量氧化，半钢碳含量一般在3.6%～4.0% 半钢中的Ti、Si、Mn、V等元素的含量甚微 。

攀钢提钒半钢的主要成分 半钢成分 质量分数/% C 3.8～4.0 Si 痕迹 Mn 0.1～0.2 V 0.05～0.08 P

A 铁水的温度 ●高 ●稳定 我国规定，入炉铁水温度应大于1250℃，以利于转炉的热行，成渣迅速，减少喷溅。

B 铁水的化学成分 元素 Si S Mn P C 发热元素，要求含量适当 有益元素 不宜过高 有害元素

B 铁水的化学成分—碳 ◆ 碳（C）：重要发热元素，铁水中的碳质量分数一般为4.2%～4.5%,半钢中的碳的质量分数通常为3.2～3.8% 。炼钢生铁含碳量：

◆ 硅 (Si)：重要发热元素之一。铁水中每增加0.1％，废钢比可提高1.3％ 。过高的硅含量，会给冶炼带来不良后果。 B 铁水的化学成分—硅 ◆ 硅 (Si)：重要发热元素之一。铁水中每增加0.1％，废钢比可提高1.3％ 。过高的硅含量，会给冶炼带来不良后果。 ★ 增加渣料消耗，渣量大。铁水中每增加0.1％，每吨铁水就需多加6kg左右的石灰 ★加剧对炉衬的冲蚀 ★降低成渣速度，并使吹损增加 ★ 铁水中 w si =0.50％～0.80％为宜。少渣冶炼工艺时， 0.3~0.5%为好

B 铁水的化学成分—锰 锰 (Mn)：锰是弱发热元素 ，有益元素。 铁水中锰氧化后形成的MnO能有效地促进石灰溶解，加快成渣，减少助熔剂的用量和炉衬侵蚀 减少氧枪粘钢，终点钢中余锰高，能够减少合金用量，利于提高金属收得率 锰在降低钢水硫含量和硫的危害方面起到有利作用。 当前使用较多的为低锰铁水，一般铁水中锰的百分含量0.20～0.40％

B 铁水的化学成分—磷 磷：强发热元素，对一般钢种来说也是有害元素（冷脆），因此要求铁水含磷量越低越好。根据磷含量的多少铁水可以分为三类： W〔P〕＜0.3％ 低磷铁水 W〔P〕＝0.3％～1.00％ 中磷铁水 W〔P〕 ＞1.5％ 高磷铁水 氧气顶吹转炉脱磷效率为85~95%，在出钢过程中若控制不好，很易回磷 铁水含磷量越低越好（小于0.15％～0.20％），最高不能超过0.40％）

B 铁水的化学成分—硫 易切钢 有害元素易造成“冷脆” 在转炉炼钢氧化气氛下脱硫效率只有30~60%（单渣法冶炼时的脱硫率仅为30％～35％），因而脱硫是困难的。而通常要求钢液的含硫量在0.03％以下。 铁水含硫量愈低愈好

厂 家 我国一些钢厂用铁水成分 首 钢 鞍钢三炼 武钢二炼 包 钢 攀 钢 化 学 成 分 w/% 入炉温度/℃ Si Mn P S V 厂 家 化 学 成 分 w/% 入炉温度/℃ Si Mn P S V 首 钢 0.20～0.40 0.40～0.50 ≤0.10 <0.050 1310 鞍钢三炼 0.52 0.45 (≤0.10)① 0.013 (>1250) ① 武钢二炼 0.67 ≤0.30 ≤0.015 0.024 1220～1310 包 钢 0.72 1.73 0.580 0.047 >1200 攀 钢 0.064 0.052 0.050 0.323 宝 钢 0.40～0.80 ≥0.40 ≤0.120 ≤0.040

国外一些厂家用铁水平均成分 国家或厂名 化 学 成 分 w/% Si Mn P S 美国 0.80～1.20 0.60～1.00 ≤0.15 ≤0.030 日本大分厂 0.55～0.60 0.097～0.105 0.020～0.023 英国托尔伯特厂 0.65 0.75 <0.15 0.030 联邦德国布鲁豪克森厂 0.58 0.71 0.2～0.3 0.023

C 铁水除渣 高炉渣中含S、SiO2和Al2O3量较高，过多的高炉渣进入转炉内会导致转炉钢渣量大，石灰消耗增加，喷溅加剧，损坏炉衬，降低金属收得率，损失热量等。 兑入转炉的铁水要求带渣量不得超过0.5% 。 返回子目录

结论 理想的铁水条件 S、P:越低越好 铁水带渣：≯0.5％ 温度：＞1250℃ 成分：C:4.2%~4.5% Si：0.5％～0.8％ Mn：0.4～0.6％ S、P:越低越好 铁水带渣：≯0.5％

3-1-2废钢 观看录像3－2 废钢是氧气顶吹转炉炼钢的主原料之一，是冷却效果稳定的冷却剂。 通常占装入量的30％以下。 录像网址：http://www.scemi.com/jpkc/tfyzl/Article/ShowArticle.asp?ArticleID=38 废钢是氧气顶吹转炉炼钢的主原料之一，是冷却效果稳定的冷却剂。 通常占装入量的30％以下。 适当地增加废钢比，可以降低转炉钢消耗和成本。

废钢来源 炼钢原料 废钢厂 回收料 返回料 工业废料 钢制报废件

对废钢的要求 不同性质废钢应分类存放，以避免贵重合金元素损失或造成熔炼废品； 废钢入炉前应仔细检查，严防混入封闭器皿、爆炸物和毒品；严防混入易残留于钢水中的某些元素如铅、锌等有色金属（铅比重大，能够沉入砖缝危害炉底）； 废钢应清洁干燥，尽量避免带入泥土沙石、耐火材料和炉渣等杂质； 废钢应具有合适的外形尺寸和单重。 返回子目录

3-1-3 生铁块 生铁块也叫冷铁，是铁锭、废铸件、罐底铁和出铁沟铁的总称，其成分与铁水相近，但没有显热。 3-1-3 生铁块 生铁块也叫冷铁，是铁锭、废铸件、罐底铁和出铁沟铁的总称，其成分与铁水相近，但没有显热。 冷却效应比废钢低，同时还需要配加适量石灰渣料。有的厂家将废钢与生铁块搭配使用。 生铁块

3-1-4 铁水预处理 降低转炉 脱硫负荷， 提高钢材 质量和性 能。 3-1-4 铁水预处理 铁水预处理是指铁水在兑入炼钢炉之前，为去除或提取某种成分而进行的处理过程－三脱 脱硫 脱硅 脱磷 提铌 降低转炉 脱硫负荷， 提高钢材 质量和性 能。 降低转炉 脱磷负荷，提高钢材质量和性能。 提取铁水中有益元素 实现少渣或无渣工艺；为炉外脱磷创造了条件；减少脱磷剂用，提高脱磷脱硫效率。

3-1-4-1 铁水炉外脱硫 脱硫原理：使用与硫的亲和力比铁与硫的亲和力大的元素或化合物，将硫化铁中的硫转变为更稳定的，极少溶解或完全不溶于铁液的化合物 。 铁水脱硫条件优于钢水脱硫条件，原因： 铁水中含有较高的C、Si、P等元素，提高了铁水中硫的活度系数； 铁水中氧含量低，提高渣铁之间硫分配比，脱硫效率高； 铁水含氧量低，因而可以使用强脱硫剂强化脱硫而不会造成强烈氧化； 铁水脱硫费用低于高炉、转炉和炉外精炼的脱硫费用。

脱硫剂的选择原则 脱硫能力 成本 资源 环境保护 对耐火材料的侵蚀程度 形成硫化物的性状 对操作影响 安全因素

常用的脱硫剂 电石粉（CaC2） 石灰粉（CaO） 石灰石粉（Ca2CO3） 金属镁（Mg）和镁基粉剂（Mg／CaO、Mg／CaC2） 苏打粉（Na2CO3）

电石粉脱硫 主要成分:CaC2 ，熔点为2300℃，粒度在0.1～1mm，脱硫反应： 脱硫特点： CaC2有很强的脱硫能力 易于扒渣，对混铁车或铁水包内衬侵蚀较轻 污染环境，必须安装除尘装置 电石粉是工业产品，价格较贵 5）要特别注意电石粉在运输和储存过程的安全

石灰粉脱硫 主要成分是CaO 石灰粉

脱硫特点： 可在铁水中加入一定量的铝，可以显著提高石灰的脱硫能力和脱硫效率 与用CaC2脱硫相比，其脱硫能力相应低得多 脱硫产物为固态，便于扒渣，对铁水包内衬耐火材料侵蚀较轻，但渣量较大 石灰粉最好在干燥氮气下密封存放在单独料仓 石灰粉资源广，价格低，易加工，使用安全

脱硫特点： 可在铁水中加入一定量的铝，可以显著提高石灰的脱硫能力和脱硫效率 在高碳和一定硅含量的铁水中，CaO有较强的脱硫能力。但与用CaC2脱硫相比，其脱硫能力相应低得多 脱硫产物为固态，便于扒渣，对铁水包内衬耐火材料侵蚀较轻，但渣量较大 石灰粉流动性差，易堵料，且石灰粉易吸潮，吸潮后其流动性更大大恶化。因此，石灰粉最好也在干燥氮气下密封存放在单独料仓 石灰粉资源广，价格低，易加工，使用安全

石灰石粉脱硫 其主要成分是CaCO3，属于石灰脱硫范畴（钙基脱硫剂）

脱硫反应： 分解产生的CaO起着脱硫作用

脱硫特点 用石灰石粒子分解时会发生炸裂，生成的是细小的、多孔的、活性强的CaO粉粒子，使CaO的反应面积增大，脱硫作用增强，提高了CaO的利用率 石灰石受热分解放出CO2气体，CO2气体从铁水中上浮，加强了铁水的搅拌，真假了脱硫剂与铁水的接触机会，提高了脱硫反应率和脱硫剂效率 用石灰石粉脱硫降低铁水温度，这是不利于脱硫反应进行的 石灰石资源丰富，价格低廉，不吸潮，易于保存，流动性好，不易堵塞喷吹管

金属镁和镁基材料脱硫 金属镁脱硫剂 镁为碱土金属，其熔点与沸点都较低，熔点为651℃，沸点是1107℃，在铁水存在的温度下呈气态。镁与硫的结合力很强

脱硫特点 镁的脱硫能力很强，脱硫效率高产物为固态硫化镁，易于扒除，对耐火材料侵蚀较轻 消耗量少，处理时间短 可实现自动控制 金属镁价格较贵

Mg／CaO复合脱硫剂：喷吹Mg／CaO复合脱硫剂时，铁水中会发生喷吹Mg和单独喷吹CaO脱硫时，相应发生的反应，但平衡时 不存在 脱硫反应式： Mg(气)＋[S] ＋CaO(固) = CaS(固)＋MgO(固) ［Mg］＋[S] ＋CaO(固) = CaS(固)＋MgO(固) 理论上喷吹Mg／CaO复合脱硫剂时，脱硫极限as可达约10－7％数量级。镁基粉剂中的钙镁比（Wcao／WMg）为2～3作为石灰、镁粉的喷吹比，效果好

Mg／CaC2复合脱硫剂 喷吹Mg／CaC2复合脱硫剂的体系，由于CaC2与［O］反应生成CaO，MgS(固) 不能稳定存在于该体系中，由于Mg／CaC2复合脱硫剂 体系与Mg／CaO复合脱硫体系的脱氧、脱硫平衡反应是相同的，因此对脱氧、脱硫能力而言，喷吹这两种复合脱硫剂效果是一样的 CaC2比CaO 昂贵且不安全，因此从脱硫成本及储运、使用的安全性方面考虑，使用Mg／CaO复合脱硫剂更安全、成本更低

苏打粉脱硫 其主要成分是Na2CO3，其受热分解，然后与铁水中的硫反应 脱硫反应： Na2CO3(固)=Na2O(固)+CO2↑ NaO2(固) + [FeS] + [Si]＝(Na2S) + (Na2O·SiO2) + [Fe] Na2O(固)+[C]+[FeS]＝(Na2S)+[Fe]+CO↑ 很早以前，曾经用过苏打粉作脱硫剂，但由于价格贵，污染又严重，未能坚持下来

脱硫能力比较 各脱硫剂脱硫能力的大小：Mg/CaO（Mg/ CaC2）、CaC2、Mg 、CaO ，并且都能满足工业应用中的脱硫要求 脱硫剂使用情况 如电石粉＋石灰粉（如攀钢） 电石粉＋石灰粉＋石灰石粉或金属镁＋石灰粉（如武钢三炼钢、宝钢、本钢） 金属镁＋电石粉（宝钢）

3-1-4-2 脱硫方法 炉外脱硫基本操作环节 加脱硫剂 搅拌 扒渣 取样测温 1 2 3 4 Company Logo

机械搅拌法 原理： 使用的脱硫剂：有电石、CaO为主的复合脱硫剂（活性石灰85％、萤石10％、活性炭、无碳脱硫剂（90％活性石灰、10％萤石）。 脱硫效果：处理后≤0.005％，整个脱硫作业周期30~50min（平均42 min），过程温降45℃。每次处理重量75～85t/罐，一次处理的铁水容量最大可达330吨。渣层厚度＜50 mm。

铁水搅拌法脱硫装置示意图

喷吹法 原理：是将脱硫剂用载气（N2或惰性气体）经喷枪吹入铁水深部，使粉剂与铁水充分接触，在上浮过程中将硫去除。可以在铁水包或混铁车内进行。喷枪垂直插入铁水中，由于铁水的搅动，脱硫效果好。如西德某厂、攀钢提钒炼钢厂 脱硫效果：

喷吹罐 喷枪 铁水罐 扒渣机 操作室 渣盘 粉仓 布带除尘器 喷枪提升装置 铁水喷吹脱硫设备配置

铁水罐车开到脱硫工位，喷枪下降到 铁水中，开喷吹阀，脱硫剂由氮气带入铁水中，进行脱硫 铁水喷吹脱硫装置示意图 喷枪 喷枪罐 铁水罐 铁水罐车 渣盘 铁水罐车开到脱硫工位，喷枪下降到 铁水中，开喷吹阀，脱硫剂由氮气带入铁水中，进行脱硫

喷吹法脱硫装置示意图 喷吹脱硫

3-1-4-2 铁水预脱硅工艺 A 铁水脱硅的目的 减少转炉石灰用量，减少渣量和铁损。 减少脱磷剂用量，提高脱磷脱硫效率。 3-1-4-2 铁水预脱硅工艺 A 铁水脱硅的目的 减少转炉石灰用量，减少渣量和铁损。 减少脱磷剂用量，提高脱磷脱硫效率。 对于含钒和含铌等特殊铁水，预脱硅可为富集V2O5、Nb2O5等创造条件。

B 脱硅剂 脱硅剂均为氧化剂，主要有轧钢皮、高碱度烧结矿粉、烧结粉尘、铁矿石粉、铁锰矿、氧气等。有的要加入一定量的熔剂（石灰、萤石），用于改进脱硅渣性能，提高流动性，减少泡沫渣。 目前使用的材料是以轧钢皮和烧结矿粉为主的脱硅剂，轧钢皮脱硅率比烧结返矿高。 各厂家使用的脱硅剂的配比也不一样，例如： 太钢二钢 轧钢皮90％（＜0.147mm，100目）、10％石灰（＜0. 542mm，30目 ） 日本钢管福山 轧钢皮70~100％、0~20％石灰、萤石0～10 日本川崎水岛 烧结矿粉75％、石灰25％

表1-4 脱硅剂成分及粒度要求 项 目 化学成分w/% TFe CaO SiO2 Al2O3 MgO O2 氧化铁皮 75.86 0.40 0.53 0.22 0.14 24.00 烧结矿 47.50 13.35 6.83 3.20 1.34 20.00 项 目 粒度/㎜ <0.25 0.25～0.50 0.50～1.0 >1.0 氧化铁皮 38% 52% 9% 1% 烧结矿 68% 17% 14%

C 脱硅基本反应 ［Si］＋Fe2O3(固)＝SiO2(固)＋Fe（液） ［Si］＋Fe3O4(固)＝SiO2(固)＋Fe（液） ［Si］＋2（FeO）＝SiO2(固)＋2Fe（液） ［Si］＋O2(气)＝SiO2(固) 特点： 放热反应 固体脱硅剂与气体脱硅剂混合使用

铁水预脱硅方法 ◆出铁场脱硅 自然投入法-- 脱硅剂以皮带机或溜槽自然落下加入铁水沟，随铁水流入铁水罐进行反应；脱硅剂在铁水沟高点加入（落差脱硅，锰含量有相应下降），过落差点后一段反应距离设置撇渣器，将脱硅渣分离。 顶喷法-- 一种为插入铁水的喷枪，喷枪附近的铁水沟改为圆形反应坑。另一种喷枪在铁水面上以高速气粉流（可用工作压力为0.2～0.3MPa的空气或氮气作载体）向铁水投射。如图1－6所示.脱硅效果按自然投入法、喷吹法递增

◆铁水罐或混铁车脱硅 优点是脱硅反应氧的利用率较高，工作条件较好，并可克服高炉出铁时铁水硅含量的波动，处理后铁水硅含量稳定；缺点是脱硅处理要占用一定的时间和温度降低较多。 ◆“两段式”脱硅法 “两段式”脱硅法，为前两种方法的结合，先在铁水沟内加脱硅剂脱硅，之后在铁水罐或混铁车中喷吹脱硅。使用两段脱硅操作可使硅含量降到0.15％以下。 ◆一般三脱预处理脱硅能将W[Si]从0.30～1.25％降至0.10～0.15％。

3-1-4-3 铁水预脱磷工艺 铁矿石中的磷在高炉的还原气氛下将全部进入铁水中，而磷对炼钢来说是有害元素。转炉炼钢脱磷效率高，但要加入较多的造渣料和熔剂，并且延长冶炼时间，降低生产率。为了降低转炉炼钢生产成本和实现少渣炼钢，也要求铁水磷含量小于0.015％ 铁水预脱磷与炉内脱磷的原理相同 脱磷剂 通常由氧化剂、固定剂和熔剂组成，根据各地资源情况分别选用

◆氧化剂 氧气、氧化铁（来源于轧钢皮、铁矿石、烧结返矿、锰矿石）以及别的氧化物质（硫酸铁、硫酸钙、氧化锰），硫酸铁、硫酸钙、二氧化锰都是比FeO强的氧化剂，而碳酸钙的氧化能力不及FeO。 2［P］＋O2（气）＝（P2O5） △G0＝－781571＋582.41T J／mol 2［P］＋5（FeO）＝（P2O5）＋Fe △G0＝－176983＋320.7T J／mol 2［P］＋7／2CaSO4(s)=3CaO. P2O5(S)+1/2CaS(s)+3SO2 △G0＝－63764＋296.85T J／mol ［P］+Fe2(SO4)3 → (3FeO. P2O5)+ SO2

◆固定剂 一类为石灰系脱磷剂，它由氧化铁或氧气将磷氧化生成P2O5，再与石灰结合生成磷酸钙留在渣中 另一类为苏打（即碳酸钠），它既能氧化磷又能生成磷酸钠留在渣中 Na2CO3(液)＋4［P］ →5（Na2O）＋2（P2O5）＋5［C］ 3（Na2O）＋（P2O5）→（3Na2O. P2O5） CaO（固）＋ ［P］＋ O2（气） ＝3CaO. P2O5（固） △G0＝－ 828342＋ 249.90T J／mol CaO（固）＋ ［P］＋ O2（气） ＝4CaO. P2O5（固） △G0＝－846190＋ 256.58T J／mol Na2O（液）＋［P］＋O2（气） ＝3Na2O. P2O5（固） △G0＝－ 1017734＋ 257.1T J／mol

苏打粉脱磷的特点 ▲苏打粉脱磷的同时还可以脱硫 ▲ 铁水中锰几乎没有损失 ▲ 金属损失少 ▲可以回收铁水中V、Ti等贵重金属元素 ▲处理过程中苏打粉挥发，钠的损失严重，污染环境，产物对耐火材料有侵蚀 ▲ 处理过程铁水温度损失较大 ▲苏打粉价格较贵 使用石灰系脱磷剂既能达到脱磷效果，价格又便宜，成本低

◆助熔剂 CaCl2（熔点775℃）和 CaF2（熔点1418℃）,他们都能和CaO生成低熔点的共晶体。

★ 脱磷方法 ◆机械搅拌法 把配制好的脱磷剂加入到铁水包中，然后利用装有叶片的机械搅拌器使铁水搅拌混匀，也可在铁水中同时吹入氧气。日本某厂曾用机械搅拌法在50t铁水包中进行炉外脱磷。脱磷率60～85％ ◆喷吹法 喷吹法是目前应用最多的方法，它是把脱磷剂用载气喷吹到铁水包中，使脱磷剂与铁水混合、反应，达到高效率脱磷。喷吹法在日本新日铁公司100t铁水包中应用，以氩气作载气，吹入脱磷剂45kg／t，喷吹处理时间20min，脱磷率达90％左右

铁水同时脱硫与脱磷 根据对铁水脱磷和脱硫的程度要求，当渣系一定时，可以通过控制炉渣―金属界面的氧位Po2来调节Lp和Ls的大小，即增大Po2能提高Lp，减小Ls；减小Po2能降低Lp，增大Ls。在采用喷吹冶金技术时，经试验测定，在喷枪出口处氧位高，有利于脱磷；当粉液流股上升时，其氧位逐渐降低，到包壁回流处氧位低，有利于实现脱硫 在喷吹冶金时铁水中Po2的变化

3-1-4-4铁水预处理提铌 我国包头铁水中含有铌，含铌的铁矿石在高炉冶炼时，其中的Fe（NbO3）2、Ca2Nb2O5等被还原 ，有70～80％的铌进入铁水，使铁水铌含量达到0.05～0.1％。铌的氧化反应为 [Nb]+O2＝NbO2(固) △G0＝－798307＋ 239.20T J／mol [Nb]+O2＝Nb2O4(s） △G0＝－798307＋ 231.58T J／mol 铌与钒性质相似，存在提铌保碳问题，为了防止碳的大量氧化，将提铌温度控制在［C］、［Nb］氧化的转化温度以下（通常不超过1400℃），吹炼过程中采用生铁块或矿石作冷却剂来控制熔池温度 返回目录

3-2 辅原料 增碳剂 焦 炭沥青焦石油焦 造渣剂 石灰 白云石 熔剂 萤石 氧化铁皮 冷却剂 铁矿石 石灰石 辅原料

3-2-1造渣剂 石灰 石灰的主要成分CaO，是炼钢主要造渣材料，具有脱P、脱S能力，也是用量最多的造渣材料

A 对石灰质量的要求 有效CaO含量高 硫含量低 残余CO2少 活性度高 石灰的各种特性 焙烧特征 体积密度 /g·㎝-3 比表面积 总气孔率/% 晶粒直径/㎜ 软烧 1.60 17800 52.25 1～2 正常 1.98 5800 40.95 3～6 过烧 2.54 980 23.30 晶粒连在一起

项 目 化学成分ω/% 活性度/mL 块度/㎜ 烧减/% 生（过）烧率/% CaO SiO2 S 指标 ≥90 ≤3 ≤0.1 我国顶吹转炉用石灰标准 项 目 化学成分ω/% 活性度/mL 块度/㎜ 烧减/% 生（过）烧率/% CaO SiO2 S 指标 ≥90 ≤3 ≤0.1 >300 5～40 <4 ≤14 一些国家转炉用石灰标准 内 容 指 标 国 家 成 分 w/% CaO SiO2 S 烧减/% 块度/㎜ 美 国 >96 <1 0.035 <20 7～30 日 本 >92 <2 <0.020 <30 4～30 英 国 >95 <0.050 <25 7～40 前西德 >87～95 <0.05 8～40 前苏联 >90～92 <0.04 8～30

B 石灰的性质 石灰的主要成分是CaO，通常由石灰石（晶格常数6.36埃）在竖窑或回转窑内用煤、焦碳、油、煤气煅烧而成 CaCO3=CaO＋CO2（气）↑ 反应的过程包括三步： （1）CaCO3微粒破坏，在CaCO3中生成 CaO过饱和溶体： （2）过饱和溶体分解，生成CaO晶体；（3）CO2气体解吸，随后向晶体表面扩散

石灰的类型 硬烧石灰（过烧石灰） 中烧石灰 软烧石灰（轻烧石灰）：熔解速度快，反应能力强 生烧石灰 ：影响化渣速度

石灰活性的测量方法 温升法：把石灰放入保温瓶中，然后加入水，并不停地搅拌，同时测定达到最高温度的时间 如美国材料试验协会（ASTM）规定：把1kg，6目筛。取其中76g石灰试样加入24℃的360ml水的保温瓶中，达到最高温度的时间小于8min的才是活性石灰 （2） 盐酸滴定法：利用石灰与水反应后生成的碱性溶液，加入一定浓度的盐酸使其中和，根据一定时间内盐酸溶液的消耗量作为活性度的计量标准 我国石灰活性度的测定采用盐酸滴定法，其标准规定：lkg石灰块压碎，10mm标准筛。取50g石灰试样加入盛有40℃±1℃的2000ml水的烧杯中，并滴加1％酚酞指示剂2～3ml，开动搅拌器不停地搅拌。用4N浓度的盐酸开始滴定，并记录滴定时间。采用10分钟时间中和碱溶液所消耗的盐酸溶液量作为石灰的活性度。我国标准规定，盐酸溶液消耗量大于300ml才属活性石灰

萤石 萤石 萤石

萤石的主要成分是CaF2。纯CaF2的熔点在1418℃，萤石中还含有其他杂质，因此熔点还要低些 造渣加入萤石可以加速石灰的溶解，萤石的助熔作用是在很短的时间内能够改善炉渣的流动性，但过多的萤石用量，会产生严重的泡沫渣，导致喷溅，同时加剧炉衬的损坏，并污染环境 转炉炼钢用萤石的应大于85％，≤5.0％，≤0.10％，块度在5～40mm，并要干燥清洁

生白云石 白云石块 白云石灰

生白云石即天然白云石，主要成分是CaMg(CO3)2。焙烧后为熟白云石，其主要成分CaO与MgO。目的是保持渣中有一定的MgO含量，以减轻初期酸性渣对炉衬的侵蚀，提高炉衬寿命，实践证明效果很好 生白云石也是溅渣护炉的调渣剂 由于生白云石在炉内分解吸热，所以用轻烧白云石效果最为理想。目前有的厂家在焙烧石灰时配加一定数量的生白云石，石灰中就带有一定的MgO成分，用这种石灰造渣也取得了良好的冶金和护炉效果

菱镁矿 菱镁矿 菱镁矿也是天然矿物，主要成分是MgCO3，焙烧后用作耐火材料，也是目前溅渣护炉的调渣剂

合成造渣剂 合成造渣剂是将石灰和熔剂预先在炉外制成的低熔点造渣材料，然后用于炉内造渣。即把炉内的石灰块造渣过程部分地，甚至全部移到炉外进行。显然，这是一种提高成渣速度，改善冶炼效果的有效措施 作为合成造渣剂中熔剂的物质有：氧化铁、氧化锰或其它氧化物、萤石等。可用一种或几种同石灰粉一起在低温下预制成型，这种预制料一般熔点较低、碱度高、颗粒小、成分均匀而且在高温下容易碎裂，是效果较好的成渣料。高碱度烧结矿或球团矿也可做合成造渣剂使用，它的化学成分和物理性能稳定，造渣效果良好

锰矿石 加入锰矿石有助于化渣，也有利于保护炉衬，若是半钢冶炼更是必不可少的造渣材料。要求 ≥18％， <0.20％， <0.20％，粒度在20～80mm 锰矿石 锰矿石

石英砂 石英砂也是造渣材料，其主要成分是SiO2，用于调整碱性炉渣流动性。对于半钢冶炼，加入石英砂利于成渣，调整炉渣碱度以去除P、S。要求使用前应烘烤干燥水分应小于3％ 石英砂 石英砂

3-2-2 冷却剂 铁矿石和氧化铁皮 作用：氧化剂、助熔剂、冷却剂 3-2-2 冷却剂 铁矿石和氧化铁皮 作用：氧化剂、助熔剂、冷却剂 铁矿石化学成分最好为： ≥56％， ≤10％， ≤0.20％；块度在10～50mm为宜。 氧化铁皮含铁量高 >90％，其他杂质量比不大于3.0％，使用前烘烤干燥，去除油污。氧化铁皮细小体轻，因而容易浮在渣中，增加渣中氧化铁的含量，有利于化渣，因此氧化铁皮不仅能起到冷却剂的作用，而且能起到助熔剂的作用

其他冷却剂 石灰石、生白云石也可作冷却剂使用，其分解熔化均能吸收热量，同时还具有脱P、S的能力 当废钢与铁矿石供应不足时，可用少量的石灰石和生白云石作为补充冷却剂

3-2-3 增碳剂 在吹炼中、高碳钢种时，吹炼终点用增碳剂调整钢中碳含量达到要求 3-2-3 增碳剂 在吹炼中、高碳钢种时，吹炼终点用增碳剂调整钢中碳含量达到要求 顶吹转炉炼钢用增碳剂的要求是固定碳要高，灰分、挥发分和硫含量要低，并要干燥，干净，粒度要适中通常是使用石油焦为增碳剂。其固定碳不小于95％；粒度在3～5mm，粒度太细容易烧损，太粗加入后浮在钢液表面，不容易被钢液吸收。最好是称量后装入纸袋投入钢液中

3-2-4 焦炭 当前氧气顶吹转炉开新炉时需用焦炭烘烤炉衬。焦炭固定碳不小于80％，水分应小于7％，不大于0.7％，块度应在10～40mm

3-2-5 氧气 氧气是氧气转炉炼钢的主要氧化剂，要求含氧量达到99.5％以上，并脱除水分 3-2-5 氧气 氧气是氧气转炉炼钢的主要氧化剂，要求含氧量达到99.5％以上，并脱除水分 工业用氧是通过制氧机把空气中的氧气分离、提纯来实现的。炼钢用氧一般由厂内附设的制氧车间供给，用管道输送到炉前 要求氧压稳定，满足吹炼所要求的最低压力，并且安全可靠

3-2-6 底吹搅拌用气 氮气和氩气 二氧化碳 一氧化碳 天然气 返回目录

3-3 铁合金

作用：脱除钢中多余的氧，并调整成分达到钢种规格，需加入铁合金以脱氧合金化 主要生产方法有高炉法、电热法、电硅热法和金属热法等 多数铁含金是用电能在矿热炉中生产，有的还要用金属作还原剂，所以生产成本较高

对铁合金的要求 使用块状铁合金时，块度应合适，以控制在10～50毫米为宜，这有利于减少烧损和保证钢的成分均匀 在保证钢质量的前提下，选用适当牌号铁合金，以降低钢的成本 铁合金使用前要经过烘烤（特别是对含氢量要求严格的钢），以减少带入钢中的气体。对熔点较低和易氧化的合金，如钒铁、钛铁、硼铁和稀土金属等可在低温（473K）下烘烤。熔点高和不易氧化的合金，如硅铁、铬铁、锰铁等应在高温（1073K）下烘烤 铁合金成分应符合技术标准规定，以避免炼钢操作失误。如硅铁中的含铝、钙量，沸腾钢脱氧用锰铁的含硅量，都直接影响钢水的脱氧程度

转炉常用的合金种类：有Fe—Mn、Fe—Si、Mn—Si合金、Ca—Si合金、铝、Fe—A1、钙系复合脱氧剂等。其化学成分及质量均应符合国家标准规定 硅铁 锰铁

小结 炼钢用原料 主要内容 原料种类 原料性能 对原料要求 原料的用途