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AFC炼钢法

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AFC炼钢法

来源：世展网分类：冶金行业资讯 2023-09-19 11:33 阅读：8391

2025年中国上海特殊钢工业展-中国冶金装备工业展CISSIE

2025-10-28-10-31

距离187天

AFC法(AFC method)是中国鞍山钢铁公司开发的一种顶底复吹转炉炼钢法。它是以鞍山、复合、吹炼3个词的汉语拼音第1个字母命名的，于1986年投入使用。炉底供气元件为双层套管或集束管。中心管内通O2+CO2，外管道通N2或Ar，底吹氧量占总氧量5.0%以下，底吹供气强度为0.05-0.15m3(min·t)。顶吹用双流道氧枪，以增加炉气的二次燃烧。二次燃烧用氧约占20%。

工艺特点

复吹方法的吹炼特点是：从炼钢熔池上部通过顶吹氧枪供应炼钢主要用氧，同时从埋入炉底的喷嘴将氧或惰性气体，有时伴之必要的粉剂吹入熔池，以增强熔池的搅拌和相应的冶金反应。

顶吹和底吹方法可作互相补充的主要冶金特点分别是：顶吹法熔池上下温差大，渣中FeO高，易于发生喷溅;脱碳反应在泡沫渣内进行；通过调节氧枪位置，能将炉内部CO燃烧成CO2，可适当提高废钢比；顶吹法冶炼超低碳钢困难，过氧化现象严重。底吹法则具有搅拌力远大于顶吹法，熔池内温差小；CO燃烧率小，不生成泡沫渣，前期脱磷较困难；熔池接近平衡状态，过氧化程度低等特点。

工艺原理及设备配置

顶底复合吹炼转炉基本结构和顶吹转炉类似，不同处是炉底装设供气系统以吹入不同的气体。调节底吹气体流量可以按照冶金要求来改变熔池搅拌情况。所以要从熔池搅拌出发，了解复合吹炼的工艺原理和设备配置。

熔池搅拌

在复吹转炉中，搅拌熔池的动力来源有顶吹氧、底吹气体和碳氧反应沸腾三者。除碳氧反应的搅拌力决定于脱碳速率外，顶吹和底吹的搅拌力都能根据要求灵活调节。改变顶吹射流搅拌功率的主要因素是氧枪高度(或氧压)，影响底吹气体搅拌功率的主要因素是底吹气体流量。底吹对改变熔池搅拌比顶吹敏感得多，增大底吹气量的比例能显著减小混合时间，也就是加强熔池搅拌作用。在底吹气比例在20%以下时，改变顶枪高度(LH)可以调节对熔池的搅拌能力；但当底吹气达到20%，熔池的搅拌和混合完全决定于底吹气流，改变顶吹枪高对熔池混合时间不再有影响。因此，根据底吹气流量的大小亦即熔池搅拌的强弱，可将复合吹炼转炉分为强搅拌和弱搅拌两大类，通常底吹供气强度在0.5m/(min·t)以上和底吹石灰粉的转炉称为强搅拌复吹转炉;而底吹气量小又不从底部吹入石灰粉的转炉称为弱搅拌复吹转炉。各种复合吹炼法介于二者之间，并且按底吹供气强度大小顺序，逐步加强熔池的搅拌效果。

底吹气体

底吹所用气体有氩、氮、氧、二氧化碳、一氧化碳以及天然气等。由于各种气体的性质及价格不同，在复吹转炉上大多将不同气体结合使用。(1)氮。氮是制氧的副产品，在钢厂中有大量的便宜的氮气可用。对于炼钢过程，氮基本上可看作惰性气体，它对耐火材料及底吹喷嘴侵蚀轻微，是应用最广泛的底吹气体。然而氮可溶于钢中，用氮气底吹会造成钢中含氮量增加。在吹炼过程中，钢中含氮量的变化由金属吸氮速率和CO气泡脱氮速率的差所决定。(2)氩。在空气中氩的含量接近1%，是一种稀有气体。在空气分离法制氧时，如能增设回收氩的系统，可制取供工业使用的氩。氩是真正的惰性气体，也不溶于钢中。在钢铁厂中除复吹用氩外，钢液炉外精炼和保护浇铸都要用氩，所以只能在吹炼末期以及后搅拌时，用氩作为底吹气体。(3)二氧化碳。CO2可由回收的转炉煤气转化生成，来源丰富，成本亦不高。二氧化碳吹入熔池后发生如下反应：CO2+[C]=2CO。体积增加1倍，所以搅拌能力很强。这个反应还有一些冷却作用。对钢质量无有害影响。因此CO2也是复吹转炉中广泛应用的气体。但在高温下CO2有微弱氧化性，对耐火材料的侵蚀比氮气严重。(4)一氧化碳。它是转炉煤气的主成分，吹入CO搅拌熔池和碳氧沸腾作用一样，从冶金观点是很好的底吹气体。但CO是一种毒性很大的气体，必须保证整个管路系统特别是阀门、接口不泄露，而且在维修管路时要把其中残余气体排除干净。由于安全因素，限制了CO气体的应用。(5)氧。它不仅用于底吹搅拌，而且也参加冶金反应。底吹氧气有利于更方便控制冶金过程。特别在冶炼超低碳钢种时，必须由底部吹入氧。但炉底吹氧时必须同时吹天然气、丙烷等可裂解的气体包围在氧流四周，使喷嘴区局部冷却。可分解的粉剂如石灰石也有冷却保护作用。调节冷却剂吹入量可以使喷嘴出口附近形成蘑菇状通头，避免喷嘴被侵蚀。这是用氧作为底吹气体时要注意的。

顶底复吹的类型

复吹转炉炼钢法名称极多，这些方法大同小异，但也各有特点。一般说可分为以下4种：(1)顶吹氧占100%，底吹惰性气体搅拌，顶部加石灰块造渣;(2)顶吹氧占90%～95%，底吹氧占5%～10%，顶部加石灰块造渣;(3)顶吹氧占70%～80%，底吹氧占20%～30%，底吹石灰粉造渣;(4)顶吹氧占20%～40%，底吹氧占60%～80%，附加喷吹燃料以预热废钢。基于以上分类，各种复吹法可据此作如下归纳：(1)LD-KG，LBE，LD-OTB，NK-CB，LD-AB诸法。它们的特点是靠底吹惰性气体以搅拌熔池，所用气体主要为Ar、N2及CO2。由于N2比较便宜，所以使用较多。不过使用N2带来的问题是钢液增氮，尤其对氮敏感的钢种，更要慎重使用。为避免钢液增氮，有时使用Ar和CO2作为搅拌气体，或在吹炼全程使用，或于吹炼后期使用。个别场合，还要在吹炼完毕后底吹氩3～5min，以进一步降低钢液氮含量并促进冶金反应接近平衡。(2)BSC-BAP，LD-OB，LD-HC，STB及STB-P和STB-S诸法。它们的特点是从炉底吹入O2或其他氧化性气体来搅拌熔池。使用上述气体时，都需要采用双套管喷嘴，使氧流得到屏蔽，以免氧气等与炉底耐火材料直接接触。BSC-BAP法是用N2作保护气体，STB法通常在中心管中通入O2及CO2，外管通入CO2、N2或Ar。LD-OB和LD-HC法则是用天然气(或丙烷)为保护气体，其缺点是钢液有增氢现象，吹炼结束时需用惰性气体清洗。STB-P和STB-S法基本仍为STB法，前者在吹炼时由顶部喷石灰粉以增强脱磷;后者则增加底吹氩量以提高Ar/O2比，用来冶炼不锈钢。(3) K-BOP法。该法与OBM法相似。底部吹氧量控制在40%以下，其余氧气由顶吹供给熔池。K-BOP法通过使用顶枪，可减少底部供氧量及相应的底吹喷嘴数，从而简化了炉底结构。因其底部可吹氧有利于脱碳;可用于冶炼超低碳钢种。(4)OBM-S，KMS，KS，Hoogovens-BSC，ALCI等法。它们均企图克服OBM法渣中FeO含量少和CO燃烧量少带来的炉料中废钢比小的缺点。主要措施是增加炉气在炉内的二次燃烧。ALCI法使用三流道喷枪向熔池喷入煤粉，内流道(即中心流道)喷吹煤粉，中间流道喷吹精炼用氧，外层流道喷入氧气供二次燃烧炉气用。OBM-S法在炉帽处装设侧向喷嘴，吹氧供二次燃烧用。另外，从炉底吹入油/氧用来预热废钢。KMS法和OBM-S法相似，只是在炉底增加了喷煤粉设施。Hoogovens-BSC法则从炉口加入煤块以增加炉内热量。表中给出各种复吹转炉炼钢法的主要特征及名称由来。