目前，钢铁企业大多数转炉均采用顶底复吹的吹炼技术把铁液冶炼成为钢液。而有关研究在顶底复吹转炉熔池侧壁上安装侧吹枪，形成顶底侧吹转炉。通过工业试验对比顶底侧吹转炉和顶底复吹转炉炼钢的冶金效果，结果表明，顶底侧吹转炉可以降低钢铁料消耗，吨钢石灰消耗可降低将近3千克，增强了转炉的脱磷能力，减弱炉渣和钢水的氧化性，平均出钢碳氧积为0.0025，钢水氧化性的减弱可提高合金收得率。有关单位通过研究开发出了顶底侧吹转炉炼钢新技术，取得了良好的冶金效果。这项攻关不仅对促进企业节能降耗、降本增效起到有利作用，也为钢铁行业进一步完善和优化转炉炼钢技术提供了条件。

　　为增强熔池搅拌能力的尝试

　　在顶底复吹转炉中，当底枪畅通时或者说底枪可见时，从底部吹入的气体，能够有效地搅拌熔池，提高熔池的传质速率，改善渣金间的冶金反应动力学条件，增加渣金反应界面积并加快反应速度，不仅可以增强转炉的脱磷能力和脱碳能力，而且还可以减弱吹炼终点熔渣和钢液的氧化性。

　　顶底复吹转炉的熔池搅拌能力可以通过调整底枪支数、底吹供气强度和优化底枪布置来得以增强。但是，当熔池的混匀时间缩短到一定的程度后，就难以再通过底吹工艺优化来进一步降低熔池的混匀时间。另外，转炉采用溅渣护炉工艺，可以大幅度延长转炉炉龄。但是，溅渣护炉会引起炉底上涨，造成底枪端部被炉渣覆盖，这时从底枪吹入的气体对熔池的搅拌能力减弱，从而影响到转炉内的渣金反应和吹炼终点的氧化性，使得复吹转炉的优越性不能充分发挥出来。

　　为了增强顶底复吹转炉熔池的搅拌能力，进一步缩短复吹转炉的熔池混匀时间，同时避免因转炉采用溅渣护炉工艺造成熔池搅拌能力减弱的问题，东北大学提出了在转炉上采用顶底侧吹技术的思路，并与福建三明钢铁公司合作，首先在实验室进行实验研究，并进行了三钢30吨转炉的顶底侧吹工艺工业试验。

　　福建三钢1号30吨转炉的炉底为平炉底，每炉装入铁水23吨～25吨、废钢3吨～4吨、生铁5吨～6吨，熔池深度在900毫米～1100毫米之间。该转炉吹炼采用的3孔氧枪喷头，喷孔夹角为10.5度，吹炼时氧气流量为7600标立方米/时～7800标立方米/时，供氧时间为11分钟～13分钟，主要冶炼钢种为HRB和Q235系列。该转炉原来是顶底复吹转炉，有3支底枪。在此基础上，技术人员通过实验室水模实验，确定侧吹枪支数、安装位置和侧吹气体流量，最后确定在出钢侧熔池液面下一定位置安装一支侧吹枪，组成顶底侧吹转炉。新炉役于2008年5月12日开新炉，到2008年10月6日侧吹枪停用，采用顶底侧吹技术共冶炼了7776炉钢。

　　顶底侧吹转炉的几个优势

　　由于铁水、废钢和生铁成分变化大，为了使转炉采用顶底侧吹技术与顶底复吹技术的冶金效果的对比具有代表性，此研究选择相同时间的顶底侧吹转炉和顶底复吹转炉炼钢的技术指标进行对比。

　　顶底侧吹转炉有利于石灰溶解。从试验结果可以看出，1号顶底侧吹转炉总平均钢铁料消耗比3号顶底复吹转炉低1.01千克/吨。且1号炉总平均石灰单耗也低于3号炉，总平均的石灰单耗1号炉为50.83千克/吨，而3号炉为53.36千克/吨。由此可知，1号炉的石灰单耗比3号炉低将近3千克/吨。

　　1号炉的总平均终渣碱度为3.03，3号炉的总平均的终渣碱度为2.99。由此可知，1号炉和3号炉的终渣碱度相近。由于1号炉的石灰单耗比3号炉低，因此可知，有了顶底侧吹的1号炉，由于动力学条件的改善，使得该炉的石灰比3号炉更有利于溶解进入渣中。

　　顶底侧吹转炉改善了渣金间的反应，脱磷能力增强。从约4个月内1号炉和3号炉总平均的一倒[C]和[P]可以看出，在1号炉的总平均一倒[C]与3号炉的相近的前提下，1号炉总平均的一倒[P]比3号炉低0.0035％。因此，顶底侧吹转炉由于增加了侧吹气体对熔池的搅拌，改善了反应动力学条件，有利于增强脱磷效果。 从不同时间段1号、3号炉一倒[P]和出钢[P]的结果来看，1号炉的一倒[P]开始变动较大，某阶段出钢[P]含量高于3号炉。出现这种情况，与操作工对顶底侧吹转炉炼钢新技术还不熟悉有关。因为增加侧吹后，转炉脱碳速度加快，补吹时枪位控制不好，影响到了补吹阶段的脱磷。随着工人操作水平的提高，1号炉的脱磷效果明显好于3号炉，后一阶段总平均的出钢[P]比3号炉低0.0025％。

　　由试验结果可知，1号炉总平均的一倒炉渣TFe为12.15％，3号炉总平均的一倒炉渣TFe为13.35％。分析一倒炉渣成分计算炉渣碱度可知，1号炉总平均的一倒炉渣碱度为2.85，而3号炉的为2.78。由此可得出：1号炉的平均一倒炉渣TFe比3号炉的低，而一倒炉渣碱度比3号炉略高。在这样的一倒炉渣成分下，1号炉的一倒钢水[P]含量比3号炉低0.0035％，说明1号顶底侧吹转炉比3号炉具有更好的脱磷能力。又因为1号炉一倒和出钢炉渣TFe比3号炉低，所以，1号炉的钢铁料消耗比3号炉低。

　　顶底侧吹转炉熔池搅拌能力增强，可降低出钢碳氧积。转炉炼钢钢水的碳氧浓度积是反映转炉熔池搅拌效果好坏的一个重要指标。熔池搅拌效果好，钢水的碳氧反应接近热力学平衡，吹炼终点钢水的碳氧浓度积低;若熔池搅拌能力差，钢水的碳氧反应远离热力学平衡，吹炼终点钢水的碳氧浓度积高。

　　大部分时间段，1号炉的平均出钢碳氧积为0.0025，比3号炉的平均出钢碳氧积低0.0006。但在某一个时间段，1号炉的平均碳氧浓度积较其他时间段偏高，在0.0030左右，这与1号炉补侧吹枪周围的炉衬有关。由于补炉时，侧吹枪被补炉料覆盖，侧吹气体的搅拌能力减弱，这期间1号炉的出钢碳氧浓度积偏高。　　

       侧吹枪是否堵塞，可以通过观察在出钢时侧吹枪吹出的气体是否对钢水有搅拌作用判断出来。当侧吹枪堵塞时，由于熔池搅拌能力减弱，测定的6炉出钢碳氧浓度积中有5炉的出钢碳氧积偏离热力学平衡线大，碳氧浓度积高，侧吹枪堵塞时测定的碳氧浓度积平均为0.0036。当侧吹枪畅通时，1号炉的出钢碳氧积与碳氧反应热力学平衡线很接近，平均值为0.0022，说明这时熔池的搅拌效果很好。在该时间段，3号炉的碳氧浓度积多数也偏离热力学平衡，平均为0.0029。

　　顶底侧吹转炉有利于降低钢铁料消耗，提高合金元素收得率。根据铁合金、出钢钢水和合金化后钢水成分，对1号炉、3号炉钢水的锰、硅元素收得率进行计算，因为1号炉冶炼的钢水的氧化性比3号炉低，所以1号炉的锰、硅元素收得率高于3号炉。1号炉总平均锰元素的收得率为94.50％，总平均硅元素的收得率为91.25％；3号炉总平均锰元素的收得率为91.52％，总平均硅元素的收得率为87.52％。