氧气顶吹转炉炼钢(oxygen top blown converter steelmaking)，由转炉顶部垂直插入的氧枪将工业纯氧吹入熔池，以氧化铁水中的碳、硅、锰、磷等元素，并发热提高熔池温度而冶炼成为钢水的转炉炼钢方法。它所用的原料是铁水加部分废钢，为了脱除磷和硫，要加入石灰和萤石等造渣材料。炉衬用镁砂或白云石等碱性耐火材料制作。所用氧气纯度在99％以上，压力为0.81～1.22MPa(即8～12atm)。
简史
空气底吹转炉和平炉是氧气转炉出现以前的主要炼钢设备。炼钢是氧化熔炼过程，空气是自然界氧的主要来源。然而空气中4／5的气体是氮气，空气吹炼时，这样多的氮气在炉内穿行而过，白白带走大量的热且有部分氮溶解在铁液中，成为恶化低碳钢品质的重要原因。平炉中，氧在用于燃烧燃料之后，过剩的氧要通过渣层传入钢水，所以反应速率极慢，这也就增加了热损失。因此，直接把氧气吹入熔池炼钢，成为许多冶金学家向往的目标。
早在19世纪，现代炼钢法的创始人贝塞麦(H．Bessemer)就有了纯氧炼钢的设想，但因没有大量氧气而未进行试验。
20世纪20年代后期，以空气液化和分馏为基础的林德一弗兰克(Linde—Frankel)制氧技术开发成功，能够生产可供工业使用的廉价氧气，氧气炼钢又为冶金界所注意。
从1929年开始，柏林工业大学的丢勒尔教授(R．Durrer)在实验室中研究吹氧炼钢，第二次世界大战开始后转到瑞士的冯·罗尔(V．Roll)公司继续进行研究。
1936～1939年勒莱普(O.Lellep)在奥伯豪森(Oberhausen)进行了底吹氧炼钢的试验，由于喷嘴常损坏未能成功。1938年亚琛(Aachen)工业大学的施瓦茨(C．V．Schwarz)提出用超音速射流向下吹氧炼钢，并在实验室进行了试验，将托马斯生铁吹炼成低氮钢，但因熔池浅而损坏了炉底。
1948年丢勒尔(R．Durrer)等在冯·罗尔(VonRoll)公司建成2.5t的焦油白云石衬的试验转炉，以450的斜度将水冷喷嘴插入铁水吹氧炼钢，无论贝塞麦生铁或托马斯生铁都能成功炼成优质钢水，而且认识到喷嘴垂直向下时，最有利于喷嘴和炉衬的寿命。这样就最后完成了转炉吹氧炼钢的实验室试验。从实验室研究向工业化试验的进一步发展是由奥地利的沃埃施特(VOEST)公司完成的。
第二次世界大战后奥地利面临重建钢铁工业的需要，该国缺少废钢使得平炉或电炉炼钢法缺乏竞争力。沃埃施特公司注意到丢勒尔的试验，决心开发一个具有竞争力的新的炼钢方法。1949年5月在奥地利累欧本(Leoben)开了一次氧气炼钢的讨论会，决定冯·罗尔、曼内斯曼(Mannesmann)、阿尔派(ALPINE)和沃埃施特4个公司协作，在沃埃施特的林茨(Linz)钢厂作进一步的试验。1949年6月在林茨建成2t顶吹氧试验转炉，由苏埃斯(T．Suess)和豪特曼(H．Hauttmann)负责，在丢勒尔参与下，成功地解决了合适的氧气压力、流量和喷嘴与熔池面距离等工艺操作问题。之后迅速建立15t试验转炉，广泛研究新方法所冶炼钢的品质。由于钢的质量很好而且炼钢工艺的效率很高，1949年末该公司决定在林茨投资建设世界第一个氧气顶吹转炉工厂。并命名该炼钢法为LD法。林茨的30tLD转炉工厂于1952年11月投产。翌年春季第2个30tLD转炉工厂在奥地利多纳维兹([)onawitz)建成投产。1950年由苏埃斯申请得到专利权。推动炼钢工业再次大变革的氧气顶吹转炉炼钢法登上了历史舞台。该法问世后，数十年内迅速取代了平炉炼钢而成为世界上最主要的炼钢方法。
在北美，美国是平炉炼钢大国，有平炉熔池吹氧的经验。美国又是第二次世界大战的最大战胜国，工业基础雄厚。在得知转炉氧气炼钢的信息后，美国麦克劳斯(McLouth)公司和加拿大多法斯柯(DOFASCO)公司于1954年各迅速建成一个35t氧气顶吹转炉车间并投产。随后1957年琼斯一拉弗林(Jones—Laughlin)公司阿里奎帕(Aliquippa)厂建成当时世界最大的(80t级)顶吹氧气转炉。美国人没有购买奥地利的专利，由此发生了关于氧气顶吹转炉炼钢专利权的纠纷，最终美国方面胜诉。BOF法(Basic oxygen Furnace的第一个字母构成)成为北美对氧气顶吹转炉炼钢的习惯称呼。但美国矿冶工程师协会(AIME)主持编写的权威著作《BOF Steelmaking》中明确承认丢勒尔(Durrer)在开发氧气转炉炼钢上的贡献。
日本对于发展氧气转炉炼钢非常关注，先经过多次考察，在1951年用5t钢包改造的试验装置进行试验(包括空气侧吹的试验)后，决心向沃埃施特和阿尔派(现已合并为奥钢联VAI)购买专利特许权，于1957年在八幡建设第一个LD车间，到1963年其LD钢产662量即超过平炉钢，1978年关闭所有的平炉，前后仅历20年。日本对顶吹转炉炼钢理论研究、扩大炼钢品种、改进炉衬耐火材料和提高炉龄、炉气回收技术、用副枪测取冶炼信息和计算机自动控制、分解炼钢操作功能使转炉冶炼更加简化、配合连铸机实现全连铸炼钢生产等方面，均进行了深入研究和技术创新。日本已成为氧气转炉炼钢技术最发达的国家。
20世纪50年代中期，中国有远见的科学家叶渚沛大力提倡发展氧气转炉炼钢，北京钢铁研究总院、中国科学院化工冶金研究所、北京钢铁学院(北京科技大学前身)等也进行了实验室规模的氧气转炉炼钢试验。然而对于中国发展氧气转炉炼钢的可行性，冶金界没有统一认识。当时以美国为首的西方国家对中国实行经济封锁，只有前苏联可以提供平炉炼钢成套设备；中国的制氧机制造工业还十分薄弱；由于这些客观情况，加上一些主观上的原因，中国氧气转炉炼钢发展比较缓慢。1964年中国的第一座30t氧气顶吹转炉车间才在石景山钢铁厂(首都钢铁公司前身)建成投产。到70年代一些地方钢铁厂相继建设了氧气顶吹转炉和把空气侧吹转炉改建为氧气顶吹转炉，在攀枝花、本溪钢铁公司建成120t级的氧气顶吹转炉车间。
1979年全国氧气转炉钢产量超过了平炉钢，1978～1985年建设了宝山钢铁总厂300t氧气顶吹转炉，转炉炼钢技术方达到国际水平。1986年氧气转炉钢产量超过总产钢量的50％。中国在氧气转炉炼钢的基本操作制度、可压缩性氧气射流结构和多孔喷枪的设计、含钒生铁吹炼工艺、创造不烘炉炼钢操作、改进白云石炉衬质量和研究白云石造渣工艺以提高转炉炉龄等方面，也进行了许多研究和开发工作。然而有部分转炉还存在装备水平落后、炼出的钢质量差、产品深加工水平和专业化水平低等问题，影响着转炉炼钢生产的竞争力。
来源：冶金史话、钢铁研究学报
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钢铁料耗的计算知识，都为你们总结好了
2017-07-27 热处理生态圈
钢铁料耗是炼钢厂重要的经济技术指标，一般占转炉生产成本的80~85%，降低钢铁料耗成为一个炼钢厂降成本的主要手段，钢铁料耗指标即体现了炼钢厂技术水平，也体现了管理水平，对炼钢厂的成本有重要的意义。
一、钢铁料耗的统计方式
1.理论基础
任何指标都要统一标准才好对比，钢铁料耗的理论基础是物质不灭定律，推广到具体的钢铁料耗方面为物料平衡，投入量与产出量之间的关系，为了统计方便，国家专门制订了钢铁料耗统计的相关规定。
2.国家规定的统计标准
转炉钢铁料消耗（kg/t钢）=[生铁+废钢铁量(kg)]/转炉（电炉）合格产出量（t）
其中：生铁包括冷生铁、高炉铁水、还原铁；废钢铁包括各种废钢、废铁等。凡分别管理、按类配用下列废钢铁的，在计算废钢铁消耗指标时，可按下列统一的折合标准折合计算：
a. 轻薄料废钢，包括锈蚀的薄钢板以及相当于锈蚀薄板的其他轻薄废钢，按实物量×60%计算，其加工压块按实物量×60%计算；关于轻薄废钢，国家标准GB/T4223-1996中有明确规定；
b. 渣钢是指从炉渣中回收的带渣子的钢，按实物×70% 计算；经过砸碎加工（基本上去掉杂质）的渣钢，按实物量×90%计算；
c. 优质钢丝（即过去所称“钢丝”）、钢丝绳、普通钢钢丝（即过去所称“铁丝”）、铁屑以及钢锭扒皮车屑和机械加工的废钢屑（加工压块在内），按实物量×60%计算；
d. 钢坯切头切尾、汤道、中注管钢、桶底钢、冻包钢、重废钢等均按实物计算。
3.某些厂家的统计方式
国家标准规定钢铁料消耗，是入炉料计算，实际企业计算时，炼钢厂内部回收的废钢都被扣除了。
二.钢铁料耗构成
1.投入的铁料量
由于考虑理论与实际投入的铁量之间的差异，实际生铁、废钢铁量，但是冶炼过程加入的含铁物质如烧结矿、生矿、合金等含铁物质对钢铁料耗的降低是有贡献，贡献的大小是可以计算的；
所以在条件允许下，可以多消化烧结矿、生矿等含铁物质，根据资料有关厂家吨钢消化生矿达到６０kg，对钢铁料耗贡献大．
2. 生产的合格钢坯
依据规定，参与计算的是转炉（电炉）生产合格钢坯量；
三.钢铁料耗影响
1. 内部（工艺技术、管理等）影响因素
（1）转炉炉前吹损
转炉炉前吹损包括生铁和废钢的化学损失，烟尘损失，渣中氧化损失，渣中铁珠损失，喷溅损失，依据理论和首钢、武钢、马钢等公司转炉生产的实践经验转炉炉前吹损约为7.38~11.72%。与炉料和操作水平有关．
（2）转炉厂内部管理因素
理论上的是认为各种称量系统都是准确的，实际情况并不是这样，这对钢铁料耗数值影响也很大。
如进厂铁水实际（真值）６０吨，但过磅５９吨，所以要加强这方面的管理工作；
渣钢回收的回收管理工作特别重要，由于转炉冶炼操作的控制波动较大。渣中含有大块和小块钢以及铁颗粒的回收对降低钢铁料耗指标有重要的影响，影响多大体现了管理水平的高低。
转炉厂钢水的流转工序管理，钢包的剩余钢水量、中包包底钢水量以及连浇炉数，连铸坯的定尺长度及割缝；生产事故和质量事故的金属损失等；
有些是转炉厂可以控制的如钢包的剩余钢水量、中包包底钢水量以及连浇炉数、连铸坯的割缝等，如连铸坯的定尺长度和钢种不能控制的，公司计划是什么就执行什么。 转炉厂钢坯出厂钢坯未计重量、支数的。
特别是出厂钢坯，若出厂时没有记数如10炉钢，有2支没记数，每支1.65吨 这对钢铁料耗的数值影响是很大的！
2.外部因素
（1）统计因素
根据国家规定的统计标准，a类、b类、c类在实践中比较难以区分，所以在选择折算系数时难以确定，对转炉的钢铁料耗也有较大的影响。 如一车６０吨的小锣帽废钢，折算系数该怎么计。
（2）外部的称量系统因素
理论上称量系统是准确的，但在实际工作中不完全是这样的；若进入转炉的生铁、废钢铁量和出转炉的合格钢坯的称量系统出现系统误差，对钢铁料耗影响确实较大。
（3）原料因素
受高炉生产影响，铁水质量波动大如含Si 0.5%的铁水与Si 1.6%的铁水对转炉的钢铁料耗的影响是显著的；生铁块与废钢影响也是如此。
若有的钢厂铁水富余，全铁水炼钢，若含Si 0.5%的铁水与Si 1.6%的铁水，那钢铁料耗的数值影响５kg/t和16kg/t,可见钢铁料耗相差１１kg/t。
（4）钢种的影响
由于合金在计算钢铁料耗时，投入项不计合金量的
而在计算合格产出量时，合金参与了合格产出量的计算，所以合金对钢铁料耗有影响，有时还特别大！！！
案例分析（为了分析便于的问题）
以某钢厂生产60Si2Mn和20MnSi钢的生产为例，进行钢铁料耗的分析。炼钢终点控制一致，入炉原料基本相似。
1.基础数据
铁水65t，生铁10t，废钢5t，根据理论和实践经验转炉吹损8~12%，为计算选8.8%；60Si2Mn的合金FeMnSi加入0.775t，FeSi加入1.580t,铸坯收得率99.75%；20MnSi的合金FeMnSi加入1.10t，FeSi加入0.12t, 铸坯收得率99.73%；合金全部加入钢水中它重量的回收经理论和生产实践92%计；
2.投入铁料量
铁水65t +生铁10t +废钢5t =80 t
3. 收得铁料量
60Si2Mn钢合格钢坯：[80×（1-8.8%）+（0.775+1.58）×92%]×99.75%=74.75t
20MnSi钢合格钢坯：[80×（1-8.8%）+（1.10+0.12）×92%]×99.73%=73.88t
4. 计算钢铁料耗（按国家规定公式）
60Si2Mn钢铁料耗=80/74.75×1000=1070.23kg/t
20MnSi钢铁料耗=80/73.88×1000=1082.8kg/t
生产60Si2Mn和20MnSi钢的案例对入炉金属料的废钢折算系数没有考虑，实际操作中是有废钢折算系数，考虑分析问题原因未考虑；
从上面可以看出转炉炉前对钢铁料耗影响约90kg/t，所以炉前的操作控制显得特别重要，减少炉前的喷溅等事故。
有的恶性喷溅事故，金属料损失严重。每喷溅一次损失金属料有的２t多（７０t转炉）。不同的钢种，由于合金加入量的不同，对钢铁料耗的贡献也不同，合金加入量大，对钢铁料耗的贡献也大，因此生产不同的钢种要考虑不同的钢铁料耗指标；铸坯收得率收得率钢包残钢量、连浇炉数、中包残钢量、铸坯定尺长度、铸坯割缝、头坯量和尾坯量等影响， 所以以上每个环节都要在满足质量的条件下严格控制，精细化管理；加大炼钢厂内部废钢的回收，对钢铁料耗有重大贡献。
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