基本介紹
BOF法(BOF steelmaking)是氧氣頂吹轉爐煉鋼法在北美的一種簡稱，以鹼性氧氣煉鋼爐的英文名稱basic oxygen furnace的縮寫字母構成。又稱BOP法，即鹼性氧氣煉鋼法的英文名稱basic oxygen process的縮寫。
原理
氧氣頂吹熔融還原煉鐵工藝主要的特點是：加速還原過程、能耗降低、流程簡短、熱效率高、熱利用率大，在生成過程中以還原煤作為主要的能源，將混合好的鐵礦石、煤粉和熔劑直接由皮帶機輸送到加料倉內，富氧空氣和氮氣在不同的壓力下由浸入到熔池的水冷噴槍噴吹到爐內，在高溫狀態下，進入到熔池中的碳一部分燃燒放出大量的熱量，一部分溶解在高溫熔池中把鐵氧化物還原，生產出液態鐵水．即在1 450-1 650℃高溫條件下，還原煤迅速地融解在鐵液中，從而與預熱過的鐵氧化物發生反應，產生鐵元素和CO的冶金過程；工藝主要的兩個重要反應發生在熔融還原爐的下部的高溫鐵水熔池中，即碳素的快速溶解和熔融的鐵氧化物的直接還原 。
工藝
氧氣頂吹熔融還原煉鐵反應是在熔融還原爐內進行的．將礦石(粒度2-25mm)、還原煤和熔劑按一定比例配料並充分混合後，從爐頂加入到爐內，下落的礦物經過2次燃燒區被初步預熱，同時也將氧化區的部分熱量帶到下部熔池內，在此過程中完成了多種物理化學反應，部分礦石被初步還原；隨著爐料落在熔池內，已溶解在熔池中的炭粒與高溫鐵氧化物迅速發生反應，還原出鐵水．由於渣、鐵密度不同，實現渣、鐵分離，渣、鐵分別由出鐵口和出渣口間歇式放出；反應過程中所產生的高溫煙氣從煙道排出，所帶出的大量熱量，經過餘熱回收處理系統加以回收，對低溫煙氣經過除塵淨化處理，直接排空。
正常作業時，礦石、煤粉和造渣所需要的石灰石、菱鎂石經過鄂式破碎機破碎分成小塊，混合均勻後不斷地加入高溫爐內，煤中的揮發份和水分受熱揮發，產生大量可燃氣體。為上部的氧化反應提供足夠的原料，以保證2次燃燒的順利進行；同時熱礦粉中的鐵氧化物也在熔池中迅速被溶解的碳素還原，產生出CO；在一定壓力下，氮氣通過浸入式水冷噴槍噴吹進渣層，使得渣層劇烈攪動，形成“湧泉”，並將包括大量爐渣的熔融物質噴到上部空間，在熔池的上部形成了一個氣固、固液、氣液等多相複雜混合流；富氧空氣由噴槍最外層套管正好噴吹到熔池上部的空間，從熔池下部逸出的煤氣，在高溫的富氧條件下迅速燃燒，放出大量的熱，又被飛濺到氧化區域的液態渣滴帶回熔池內，保證了熔池內的溫度始終維持在一定高度。礦石中的脈石、煤中的灰分和熔劑在鐵水熔池中形成熔渣，一部分遇到水冷噴槍，由於溫度相對較低，凝固在噴槍外管表面，保護了噴槍，延長使用壽命；大部分熔渣覆蓋在鐵水層的上部，在活潑的鐵水和提高2次燃燒率所需要的較高富氧之間形成阻隔，可以減少熔池中的熱量的散失，同時也使還原出的鐵水避免再次被氧化．由於此技術採用的是富氧頂吹強化熔煉，其2次燃燒率較高，氧氣的純度越高，2次燃燒率越高，煤氣燃燒的就比較充分，放出的熱量高，煤的消耗量就降低，熱效率越好．由於反應器內氧化性氣氛較強，熔渣中FeO的含量比高爐高，約為5%；由於爐內強烈的攪拌，爐襯受到熱循環的強烈衝擊，致使耐火材料消耗大，爐子壽命縮短，生產效率低．因此，選擇合適的耐高溫、耐FeO侵蝕的耐火材料是此工藝成敗的關鍵。
設備
氧氣頂吹熔融還原爐
氧氣頂吹熔融還原爐根據反應中氣氛分為上、下2部分，上部分是CO和H：在富氧氣體中充分燃燒，並放出大量的熱量，為氧化區；下部主要是鐵氧化物在高溫熔池中被還原，生產鐵水的部位，為還原區。氧氣頂吹熔融還原爐的上部，CO和H，燃燒所放出的大量的熱，通過對流和輻射把熱能傳給了下部熔池，而飛濺到高溫Ⅸ域的爐渣能把大量的熱能連續傳遞到還原區的熔池，從而來維持熔池中礦粉、煤和熔劑反應所需要的熱量。鐵水熔池爐缸側壁和爐底的溫度高，採用高鋁尖晶石砌築，渣線附近安裝了渣線水箱來進一步提高耐火材料的壽命．下部渣層攪動比較劇烈，對爐子耐火材料的侵蝕較為嚴重，選用耐高溫、耐FeO侵蝕的鎂鉻磚。
氧槍
氧氣頂吹熔融還原煉鐵過程是依靠噴槍噴射的氮氣氣流對熔池的強烈攪拌，噴吹富氧空氣強化燃燒來實現反應的正常進行，因而，噴槍的噴射行為對冶金過程至關重要．噴槍由多層同心圓套管組成：氧氣管、冷水進入套管、冷水排出套管、油管和氮氣管組成，循環冷卻水從套管壁之間的通道通過，實現對槍體的冷卻．槍末端是一個可更換的噴嘴，由噴嘴噴出壓力為0.2～1.0MPa的氣流來加強對渣層的攪動，加速爐料的熔化和冶金過程；高壓氮氣噴吹入到熾熱熔池內，引起渣層劇烈的攪動，強化了傳熱效率，提高了反應速度，大大縮短了反應時間．合理的噴吹強度不但能使爐料的熔化速度和反應速度加快、渣鐵分離良好，還要使熔體對爐襯的沖刷腐蝕最輕、煙塵量最小。在生產初期，由於煙氣量和熱量較低，首先往爐內加入大量的還原煤並由油管經霧化噴頭噴吹柴油，以提高爐內溫度和增加煤氣量，在爐內溫度達到一定的溫度後，同時由噴槍噴吹氧氣和氮氣，來強化熔煉並加強對熔池的攪拌。
利用
氧氣頂吹轉爐在煉鋼過程中會產生大量棕色煙氣，它的主要成分是氧化鐵塵粒和高濃度的一氧化碳氣體等。因此，必須加以淨化回收，綜合利用，以防止污染環境。從回收設備得到的氧化鐵塵粒可以用來煉鋼；一氧化碳可以作化工原料或燃料；煙氣帶出的熱量可以副產水蒸氣。此外，煉鋼時，生成的爐渣也可以用來做鋼渣水泥，含磷量較高的爐渣，可加工成磷肥，等等。
