基本介紹
- 中文名：氧氣轉爐煉鋼
- 所屬行業：冶煉
氧氣純度在99％以上。吹入氧氣的方式有頂吹、側吹、底吹三種。1952年，頂吹氧氣轉爐最早研究開發成功(見圖)。頂吹時，氧氣噴嘴不埋入鐵水中，和液面有1米左右的距離，可以用水冷卻噴嘴。為了使氧流達到液面時仍有必要的動能和動量，噴嘴出口的氧氣壓力達0.81～1.22兆帕，噴出的氧流為超聲速（450～500米/秒）。帶有巨大動能的氧流把熔池中心沖成一個旋轉拋物面形的凹坑，通過對凹坑表面的摩擦把動量傳遞給熔池，使熔池形成環流；另外，摩擦力又把金屬液體撕碎，形成大量小液滴彌散分布在渣中，成為乳化狀態。由於液滴有極大的界面積，反應速率極高。據實際測定，當熔池平均含碳1.0％～1.5％時，液滴中含碳量已降低到0.1％～0.7％；大量液滴是煉鋼反應速率高的原因。由於反應速率高，放出化學熱的反應速率也高，熱損失少，再加上空氣中的氮（占4/5）未進入熔池帶走熱量，因而氧氣轉爐熱量有富餘，可以用來熔化廢鋼。另外，高速脫碳使熔池沸騰非常激烈，沸騰的CO氣泡將溶解在鋼中的氫、氮、氧帶出來，此外由於可用計算機進行自動控制，使終點鋼的成分和溫度更為精確，所以鋼的質量優良。再加上轉爐煉鋼有極高的生產率（30～40分鐘產出一爐鋼），煉鋼不消耗能量，甚至產生二次能源。由於上述優點，使氧氣轉爐煉鋼發展極快；由1952年誕生到1970年不到20年的時間，氧氣轉爐鋼產量就超過了平爐鋼；20世紀90年代末期，氧氣轉爐鋼年產量達3.5億～4.0億噸，已超過總產鋼量的50％。1965年加拿大空氣液化公司研究成功用烴類（柴油、丙烷）裂解吸熱可以冷卻吹氧噴嘴的技術，於是法國、聯邦德國等國利用這一技術開發底吹氧氣轉爐煉鋼。底吹轉爐向熔池供氧可以不局限在一處，吹煉更平穩，噴濺少，金屬收得率高。中國的冶金工作者利用該技術改造側吹鹼性轉爐，也研發成功世界特有的側吹氧氣轉爐煉鋼。在研究底吹氧氣轉爐中發現，只需將20％～30％的氧由爐底吹入，70％～80％的氧仍由頂部吹入，效果和全部底吹差不多。於是產生了頂底複合吹煉轉爐。更多類型的復吹轉爐只從爐底吹入氮、氬等惰性氣體，全部氧保持頂吹，這樣也可以改進熔池的攪拌，減少金屬氧化損失。所以，幾乎所有的氧氣轉爐都改造成這種類型的復吹轉爐；而生產超低碳鋼種的轉爐，採用部分氧底吹、部分氧頂吹的方法。單純的頂吹轉爐和底吹轉爐已不復存在。
