早在1856年英國(guó)人貝斯麥就發(fā)明了底吹酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼法,這種方法是近代煉鋼法的開端,它為人類生產(chǎn)了大量廉價(jià)鋼,促進(jìn)了歐洲的工業(yè)革命。但由于此法不能去除硫和磷,因而其發(fā)展受到了限制。1879
年出現(xiàn) 了托馬斯底吹堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼法,它使用帶有堿性爐襯的轉(zhuǎn)爐來處理高磷生鐵。雖然轉(zhuǎn)爐法可 以大
氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐
量生產(chǎn)鋼,但它對(duì)生鐵成分有著較嚴(yán)格的要求,而且一般不能多用廢鋼 。隨著工業(yè) 的進(jìn)一步發(fā)展,廢鋼越來越多。
在酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼法發(fā)明不到十年,法國(guó)人馬丁利用蓄熱原理,在1864年創(chuàng)立了平爐煉鋼法,1888年出現(xiàn)了堿性平爐。
平爐煉鋼法對(duì)原料的要求不那么嚴(yán)格,容量大,生產(chǎn)的品種多,所以不到20年它就成為世界上主要的煉鋼方法,直到20世紀(jì)50年代,在世界鋼產(chǎn)量中,約85%是平爐煉出來的。1952年在奧地利
出現(xiàn)純氧頂吹轉(zhuǎn)爐,它解決了鋼中氮和其他有害雜質(zhì)的含量問題,使質(zhì)量接近平爐鋼,同時(shí)減少了隨廢氣(當(dāng)用普通空氣吹煉時(shí),空氣含79
%無用的氮)損失的熱量,可以吹煉溫度較低的平爐生鐵,因而節(jié)省了高爐的焦炭耗量,且能使用更多的廢鋼
。由于轉(zhuǎn)爐煉鋼速度快(煉一爐鋼約10min,而平爐則需7h),負(fù)能煉鋼,節(jié)約能源,故轉(zhuǎn)爐煉鋼成為當(dāng)代煉鋼的主流。
轉(zhuǎn)爐煉鋼
其實(shí)130年以前貝斯麥發(fā)明底吹空氣煉鋼法時(shí),就提出了用氧氣煉鋼的設(shè)想,但受當(dāng)時(shí)條件的限制沒能實(shí)現(xiàn)。直到20世紀(jì)50年代初奧地利的Voest
Alpine公司才將氧氣煉鋼用于工業(yè)生產(chǎn),從而誕生了氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐,亦稱LD轉(zhuǎn)爐。頂吹轉(zhuǎn)爐問世后,其發(fā)展速度非常快,到1968年出現(xiàn)氧氣底吹法時(shí),全世界頂吹法產(chǎn)鋼能力已達(dá)2.6億噸,占絕對(duì)壟斷地位。1970年后,由于發(fā)明了用碳?xì)浠衔锉Wo(hù)的雙層套管式底吹氧槍而出現(xiàn)了底吹法,各種類型的底吹法轉(zhuǎn)爐(如OBM,Q-BOP,LSW等)在實(shí)際生產(chǎn)中顯示出許多優(yōu)于頂吹轉(zhuǎn)爐之處,使一直居于首位的頂吹法受到挑戰(zhàn)和沖擊。
頂吹法的特點(diǎn)決定了它具有渣中含鐵高,鋼水含氧高,廢氣鐵塵損失大和冶煉超低碳鋼
困難等缺點(diǎn),而底吹法則在很大程度上能克服這些缺點(diǎn)。但由于底吹法用碳?xì)浠衔锢鋮s噴嘴,鋼水含氫量偏高,需在停吹后噴吹惰性氣體進(jìn)行清洗?;谝陨蟽煞N方法在冶金學(xué)上顯現(xiàn)出的明顯差別,故在20世紀(jì)70年代以后,國(guó)外許多國(guó)家著手研究結(jié)合兩種方法優(yōu)點(diǎn)的頂?shù)讖?fù)吹冶煉法。繼奧地利人Dr.Eduard等于1973年研究轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹煉鋼之后,世界各國(guó)普遍開展了轉(zhuǎn)爐復(fù)吹的研究工作,出現(xiàn)了各種類型的復(fù)吹轉(zhuǎn)爐,到20世紀(jì)80年代初開始正式用于生產(chǎn)。由于它
比頂吹和底吹法都更優(yōu)越,加上轉(zhuǎn)爐復(fù)吹現(xiàn)場(chǎng)改造
比較容易,使之幾年時(shí)間就在全世界范圍得到普遍應(yīng)用,有的國(guó)家(如日本)已基本上淘汰了單純的頂吹轉(zhuǎn)爐。
傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐煉鋼過程是將高爐來的鐵水經(jīng)混鐵爐混勻后兌入轉(zhuǎn)爐,并按一定
比例裝入廢鋼,然后降下水冷氧槍以一定的供氧、槍位和造渣制度吹氧冶煉。當(dāng)達(dá)到吹煉終點(diǎn)時(shí),提槍倒?fàn)t,測(cè)溫和取樣化驗(yàn)成分,如鋼水溫度和成分達(dá)到
目標(biāo)值范圍就 出鋼。否則,降下氧槍進(jìn)行再吹。在出鋼過程中,向鋼包中加入脫氧劑和鐵合金進(jìn)行脫氧、合金化。然后,鋼水送模鑄場(chǎng)或連鑄車間鑄錠。
轉(zhuǎn)爐煉鋼
隨著用戶對(duì)鋼材性能和質(zhì)量的要求越來越高,鋼材的應(yīng)用范圍越來越廣,同時(shí)鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)也對(duì)提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量,擴(kuò)大品種,節(jié)約能源和降低成本越來越重視。在這種情況下,轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝流程發(fā)生了很大變化。鐵水預(yù)處理、復(fù)吹轉(zhuǎn)爐、爐外精煉、連鑄技術(shù)的發(fā)展,打破了傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐煉鋼模式。已由單純用轉(zhuǎn)爐冶煉發(fā)展為鐵水預(yù)處理——復(fù)吹轉(zhuǎn)爐吹煉——爐外精煉——連鑄這一新的工藝流程。這一流程以設(shè)備大型化、現(xiàn)代化和連續(xù)化為特點(diǎn)。氧氣轉(zhuǎn)爐已由原來的主導(dǎo)地位變?yōu)樾铝鞒痰囊粋€(gè)環(huán)節(jié),主要承擔(dān)鋼水脫碳和升溫的任務(wù)了。