基本介紹
- 中文名：氧氣煉鋼
- 外文名：oxygen steelmaking
- 首創者：奧地和的楞茨和杜那威茨
- 主要反應：氧化反應
- 套用領域：轉爐、平爐和電爐冶煉
- 反應元素：碳、矽、錳、磷、硫等
簡介,工作原理及過程,發展歷程,分類,發展現狀,
簡介
在現代鋼鐵聯合企業中，氧氣是重要的工業氣體，用量很大，氧氣煉鋼就是一種氧氣煉鋼方法，通過向煉鐵過程供氧，使氧和碳反應生成二氧化碳除去一氧化碳用於煉鐵，將鐵從化合物中還原出來。它包括通過空氣的精餾使氧與空氣分離，將自精餾的第一氧流供往煉鋼過程，將自精餾的第二氧流供往煉鐵過程，其中第一和第二氧流基本上都自精餾的相同的級排出，且都含97—98%（體積）的氧和小於100ppm（體積）的氮。
工作原理及過程
煉鋼主要是除去裡面的雜雜質比如碳、磷等元素，用氧氣在高溫條件下，可以是碳和磷氧化除去，從而達到煉鋼的目的。首先通過精餾使氧氣流和空氣分離，其中該氧氣含97－98%（體積）的氧和小於100ppm（體積）的氮，之後使鐵水與通過精餾與空氣分離的氧氣流接觸。利用氧氣的氧化性使煉鋼順利完成，在煉鋼過程中氧氣與鐵礦中的部分雜質發生氧化反應，從而減低鋼材雜質的含量，常見如在高溫下氧氣易與鐵礦中的碳發生反應生成一氧化碳和二氧化碳。同時吹入氧氣可以促進燃料燃燒，加速原料和難熔合金的熔化，提高氧與鐵水中碳、矽、錳、磷、硫等雜質元素的反應速度，縮短煉鋼周期，提高產品質量。
發展歷程
氧氣煉鋼工藝從最初的構想到首次實現工業化套用經歷了150年，而對於整個鋼鐵工業的影響是革命性的，針對於氧氣的吹入方式，氧氣煉鋼轉爐工藝的發展歷程可以用10個裡程碑事件來描述：
(1) 一 封1855年的專利信中提到插入式頂吹方案，用一根耐火粘土吹管噴吹空氣 。
(2) 埋入式側吹，將空氣吹入固定式轉爐的爐底附近 。
(3) 底吹，將空氣吹進一個可旋轉的不對稱轉爐中。這就是貝塞麥工藝或鹼性貝塞麥一托馬斯工藝。當可獲得大量氧氣後，1930—1949年間進行了重要的開發工作。
(4)1936—1939年間 ，重點研究了底吹工藝，但這時增加了吹氧以保證 熔池充分攪拌。
(5 ) 隨後，加強了頂吹，確保了氧氣射流進入熔池深處進行攪拌 (施瓦茨專利 ，1939 年 )。
(6) 在此期間還試驗了從轉爐爐壁 下部 以一定角度頂吹氧氣。試驗是在加拉芬根一台由Durrer和Hellbrfigge提供的2t轉爐上進行的。
但由於種種原因，比如耐材問題，風口損壞，噴濺嚴重、鋼水質量等，上述 (4)～ (6)項研究沒有得到工業化推廣。
(7) 1949年6月，奧地利林茨的 鋼聯公司開始在一台改進的2t貝塞麥轉爐上進行頂吹氧氣試驗。獲得的最重要結果是，證實了深入熔池內部的氧氣射流及其強大動能並不是攪動金屬熔體和渣所必須的。
(8) 在 1936—1939年間進行的底吹氧氣試驗幾乎3O年之 後，開發出用碳氫化合物保護底吹風口的方案 。
(9) 底 吹和復吹轉爐技術的進一步改善，也促進了氧氣頂吹結合惰性氣體底吹攪拌工藝的改善 。
(10 ) 最新的發展很可能是在高碳範圍內部分頂吹熱空氣結合底吹氧氣。氧氣頂吹時與CO反應生成CO2
分類
根據氧氣吹入的方式主要有：
氧氣頂吹轉爐煉鋼法
氧氣頂吹轉爐煉鋼法氧氣底吹轉爐煉鋼法
氧氣底吹轉爐煉鋼法氧氣側吹轉爐煉鋼法
氧氣煉鋼的三種方式發展現狀
20世紀60年代中期,我國設計、科研、製造、生產人員共同協作，開展了大型氧氣頂吹轉爐煉鋼廠的設計，1971年容量120t的大型轉爐煉鋼廠於1971年在攀枝花鋼鐵公司順利建成投產。1978年我國寶鋼首次從國外引進了300t大型轉爐成套設備,1985年建成投產。通過對寶鋼引進大型轉爐煉鋼技術的學習、消化,於20世紀90年代中、後期，又在寶鋼二煉鋼廠、武鋼三煉鋼廠、鞍鋼三煉鋼廠、首鋼煉鋼廠先後建成投產了180t，210t，250t大型氧氣頂底復吹轉爐，從此，我國轉爐煉鑄進入了高速發展期。
近年,我國轉爐氧耗明顯降低；一方面很多轉爐廠建設了鐵水預處理和二次精煉設備，“分段冶煉”有利於降低轉爐氧耗；其次，煉鋼過程控制水平和復吹比例提高；另外，氧槍設計、製造技術的進步和供氧制度的最佳化。我國轉爐吹煉氧氣的消耗在55~70m3/t,少數轉爐消耗達到50m3/t，水平為55~60m/t，2006年日本轉爐煉鋼的氧氣消耗為59.9m/t,可見，我國轉妒氧氣消耗水平已接近國際先進水平；少數轉爐處於領先地位。
