轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝

1、朱朱 榮榮煉鋼工藝部分授課內(nèi)容 轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝；轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝；(4) 鐵水預(yù)處理工藝；鐵水預(yù)處理工藝；(2) 電爐煉鋼工藝；電爐煉鋼工藝；(4) 鋼水爐外精煉處理工藝。鋼水爐外精煉處理工藝。(4)建筑是藝術(shù)之母，冶金是科學(xué)之父。建筑是藝術(shù)之母，冶金是科學(xué)之父。冶金工業(yè)是遷移不是滅亡。冶金工業(yè)是遷移不是滅亡。氧氣轉(zhuǎn)爐的種類：氧氣轉(zhuǎn)爐的種類： 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐 氧氣底吹轉(zhuǎn)爐氧氣底吹轉(zhuǎn)爐 氧氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐氧氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐 氧氣頂?shù)讖?fù)合轉(zhuǎn)爐氧氣頂?shù)讖?fù)合轉(zhuǎn)爐1、頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼 特點特點 生產(chǎn)率高（冶煉時間在生產(chǎn)率高（冶煉時間在2020分鐘以內(nèi)）；分鐘以內(nèi)）； 質(zhì)量好（質(zhì)量好（* *氣體含量少：（因為氣體

2、含量少：（因為COCO的反應(yīng)攪拌，的反應(yīng)攪拌，將將N N、 H H除去）可以生產(chǎn)超純凈鋼；除去）可以生產(chǎn)超純凈鋼； 有害成份（有害成份（S S、P P、N N、H H、O O）80PPm80PPm； 冶煉成本低，耐火材料用量比平爐電爐用量低；冶煉成本低，耐火材料用量比平爐電爐用量低； 原材料適應(yīng)性強，高原材料適應(yīng)性強，高P P、低、低P P都可以；都可以； 設(shè)備少，平爐的設(shè)備少，平爐的2/32/3，比電爐多。，比電爐多。 氧氣射流及熔池攪拌氧氣射流及熔池攪拌 氧槍吹煉參數(shù)決定轉(zhuǎn)爐的冶煉過及冶煉結(jié)果；氧槍吹煉參數(shù)決定轉(zhuǎn)爐的冶煉過及冶煉結(jié)果； 氧槍的心藏是氧槍噴頭；氧槍的心藏是氧槍噴頭； 有關(guān)氧槍

3、及氧槍噴頭設(shè)計，在單元設(shè)計中闡述有關(guān)氧槍及氧槍噴頭設(shè)計，在單元設(shè)計中闡述 氧氣射流屬于氣體動力學(xué)的范疇。氧氣射流屬于氣體動力學(xué)的范疇。氧槍噴頭的種類 直簡型直簡型 收縮型收縮型 拉瓦爾型拉瓦爾型 多孔拉瓦爾型。多孔拉瓦爾型?；靖拍罨靖拍?槍位槍位 操作氧壓操作氧壓 氧氣流量氧氣流量 射流穿透深度射流穿透深度氧氣射流對熔池的物理作用 轉(zhuǎn)爐實際上是一個黑箱，對爐內(nèi)的運動狀態(tài)轉(zhuǎn)爐實際上是一個黑箱，對爐內(nèi)的運動狀態(tài)是冷態(tài)實驗的分析結(jié)果。是冷態(tài)實驗的分析結(jié)果。 氧流作用下熔池的循環(huán)運動，動量傳遞，氧氧流作用下熔池的循環(huán)運動，動量傳遞，氧壓或氧速越高，凹坑越深，攪拌加劇。壓或氧速越高，凹坑越深，攪拌加

4、劇。操作俗語軟吹：低壓、高槍位，吹入的氧在渣層中，軟吹：低壓、高槍位，吹入的氧在渣層中，渣中渣中FeOFeO升高、有利于脫磷；升高、有利于脫磷；硬吹：高壓低槍位硬吹：高壓低槍位( (與軟吹相反與軟吹相反) )，脫，脫P P不好，不好，但脫但脫C C好，穿透能力強，脫好，穿透能力強，脫C C反應(yīng)激烈反應(yīng)激烈 。軟吹與硬吹對熔池的影響軟吹與硬吹對熔池的影響吹煉過程熔池變化吹煉過程爐渣及槍位吹煉過程爐渣及槍位冶煉過程渣、鋼成份變化 氧氣射流對熔池的化學(xué)作用 直接氧化與間接氧化直接氧化與間接氧化 直接氧化與間接氧化是針對除鐵元素之直接氧化與間接氧化是針對除鐵元素之外的元素氧化的（即所謂的雜質(zhì)）。外的元

5、素氧化的（即所謂的雜質(zhì)）。直接氧化直接氧化-氧氣射流直接與雜質(zhì)元素產(chǎn)生氧化氧氣射流直接與雜質(zhì)元素產(chǎn)生氧化反應(yīng)；反應(yīng)；間接氧化間接氧化-氧氣射流先與氧氣射流先與FeFe反應(yīng)生成后反應(yīng)生成后FeO FeO ，F(xiàn)eOFeO傳氧給雜質(zhì)元素。傳氧給雜質(zhì)元素。是直接氧化還是間接氧化為主呢？是直接氧化還是間接氧化為主呢？ 是間接氧化為主，最主要一點是是間接氧化為主，最主要一點是由于氧流是集中于作用區(qū)附近，而不是高度分由于氧流是集中于作用區(qū)附近，而不是高度分散在熔池中。散在熔池中。 頂吹轉(zhuǎn)爐的操作過程 上爐出鋼上爐出鋼- - 倒完爐渣倒完爐渣( (或加添加劑或加添加劑)- )- 補爐或濺補爐或濺渣渣- - 堵

6、出鋼口堵出鋼口-兌鐵水兌鐵水-裝廢鋼裝廢鋼-下槍下槍-加渣料（石灰、鐵皮）加渣料（石灰、鐵皮）- - 點火點火- - 熔池升溫熔池升溫-脫脫P P、Si Si 、MnMn-降槍脫碳。降槍脫碳。 （看爐口的火，聽聲音，看渣中稠不稠）看爐口的火，（看爐口的火，聽聲音，看渣中稠不稠）看爐口的火，聽聲音。看火亮度聽聲音?？椿鹆炼?加第二批（渣料）加第二批（渣料）-倒?fàn)t倒?fàn)t-取樣測溫。取樣測溫。 技術(shù)水平高的爐長，一次命中率高。技術(shù)水平高的爐長，一次命中率高。50%50%。（寶鋼是。（寶鋼是付槍）根據(jù)分析取樣結(jié)果付槍）根據(jù)分析取樣結(jié)果-決定出鋼（或補吹）決定出鋼（或補吹）-合金化。合金化。 不要補吹的就

7、是通常說的一次命中。不要補吹的就是通常說的一次命中。冶煉技巧 鋼液碳的判斷方法鋼液碳的判斷方法 取樣分析、磨樣、看火花、付槍。取樣分析、磨樣、看火花、付槍。 鋼液磷的判斷方法鋼液磷的判斷方法 取樣分析、渣的顏色及氣孔；取樣分析、渣的顏色及氣孔； 鋼液溫度判斷方法鋼液溫度判斷方法 接觸熱電偶、看爐口火焰、看鋼液顏色、接觸熱電偶、看爐口火焰、看鋼液顏色、讀秒表。讀秒表。 鋼液顏色：白亮、青色、淺蘭、深蘭、紅色鋼液顏色：白亮、青色、淺蘭、深蘭、紅色頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐吹煉過程的操作制度裝料制度 裝 料 是 指 裝 鐵 水 及 廢 鋼 。 裝 入 量 是 由 爐 容 比裝 料 是 指 裝 鐵 水 及 廢 鋼

8、。 裝 入 量 是 由 爐 容 比(V/T,m(V/T,m3 3/t)/t)決定的。裝入量過大，噴濺增加，冶煉時間決定的。裝入量過大，噴濺增加，冶煉時間延長。裝入量小生產(chǎn)能力下降，通常爐容比為延長。裝入量小生產(chǎn)能力下降，通常爐容比為0.7-1.050.7-1.05。 定量裝入定量裝入 優(yōu)點：便于穩(wěn)定操作，自動控制，適合大型優(yōu)點：便于穩(wěn)定操作，自動控制，適合大型轉(zhuǎn)爐。一定的物料量。缺點：前期熔池深，后期熔池淺，轉(zhuǎn)爐。一定的物料量。缺點：前期熔池深，后期熔池淺，氧槍不易控制。氧槍不易控制。 定深裝入定深裝入 優(yōu)點：主要是熔池深度不變，氧槍操作穩(wěn)定優(yōu)點：主要是熔池深度不變，氧槍操作穩(wěn)定 缺點：裝入量

9、變化，輔料也變。缺點：裝入量變化，輔料也變。 分階段定量裝入分階段定量裝入 分階段定量裝入。分階段定量裝入。 150爐，爐，51200爐，爐，200爐以上，槍位每天要校正。交接班看槍位。爐以上，槍位每天要校正。交接班看槍位。廢鋼量的確定廢鋼量的確定 轉(zhuǎn)爐煉鋼不需要外來熱源；轉(zhuǎn)爐煉鋼不需要外來熱源； 熱量來源于：熱量來源于： 鐵水物理熱及元素氧化化學(xué)熱。鐵水物理熱及元素氧化化學(xué)熱。 鐵水及廢鋼的合理配比須根據(jù)爐子的熱平衡鐵水及廢鋼的合理配比須根據(jù)爐子的熱平衡計算確定。計算確定。 硅的作用硅的作用 優(yōu)點：因發(fā)熱量大，增大廢鋼加入量，一般鐵優(yōu)點：因發(fā)熱量大，增大廢鋼加入量，一般鐵水中水中SiSi增加

10、增加0.1%0.1%，廢鋼比增大，廢鋼比增大1%1%。 缺點：增大渣量，侵蝕爐襯一般控制在缺點：增大渣量，侵蝕爐襯一般控制在0.40.40.60.6以下。以下。供氧制度 氧氣流量大小氧氣流量大小(Nm3/h)： 裝入量，C、Mn、Si的含量，由物料平衡計算得到，50-65Nm3/h。氧壓氧壓(Mpa) 噴頭的喉口及馬赫數(shù)一定，P大，流量大,有一范圍 0.81.1Mpa。槍位，槍位，由沖擊深度決定，1/3-1/2。供氧強度供氧強度(Nm3/t.min) 決定冶煉時間，但太大，噴濺可能性增大，一般3.0-4.0。氧槍操作方式 氧槍操作就是調(diào)節(jié)氧壓和槍位。氧槍操作就是調(diào)節(jié)氧壓和槍位。 氧槍的操作方式

11、：氧槍的操作方式： 衡槍變壓衡槍變壓 ：壓力控制不穩(wěn)定，閥門控：壓力控制不穩(wěn)定，閥門控制不好；制不好； 恒壓變槍：壓力不變，槍位變化。恒壓變槍：壓力不變，槍位變化。造渣制度 煉鋼就是煉渣。通過造渣，控制脫煉鋼就是煉渣。通過造渣，控制脫P P。 石灰的熔解石灰的熔解： 開始吹氧時渣中主要是開始吹氧時渣中主要是SiOSiO，MnOMnO，F(xiàn)eOFeO, ,是酸是酸性渣，加石灰后，石灰溶解速度，可用下式表性渣，加石灰后，石灰溶解速度，可用下式表 J J K K （ C a OC a O + 1 . 3 5 M g O -+ 1 . 3 5 M g O -1.09SiO1.09SiO2 2+2.75F

12、eO+1.9MnO-39.1+2.75FeO+1.9MnO-39.1） 2CaO2CaO* *SiOSiO2 2，難熔渣，難熔渣， FeO,MnO,MgOFeO,MnO,MgO加速石灰熔化是因為：降低爐渣加速石灰熔化是因為：降低爐渣粘度，破壞了粘度，破壞了2 2CaOCaO* *SiOSiO2 2的存在的存在 。 加礦石，吹氧。加礦石，吹氧。 成渣途徑 鈣質(zhì)成渣鈣質(zhì)成渣 低槍位操作，渣中低槍位操作，渣中FeO含量下降很快，碳接近含量下降很快，碳接近終點時，渣中鐵才回升。終點時，渣中鐵才回升。 適用于低磷鐵水、對爐襯壽命有好處。適用于低磷鐵水、對爐襯壽命有好處。 鐵質(zhì)成渣過程鐵質(zhì)成渣過程 高槍位

13、操作，渣中高槍位操作，渣中FeO含量保持較高水平，含量保持較高水平，碳接近終點時，渣中鐵才下降。碳接近終點時，渣中鐵才下降。 適用于高磷鐵水、對爐襯侵蝕嚴重；適用于高磷鐵水、對爐襯侵蝕嚴重；FeO高，高，爐渣泡沫化嚴重，易產(chǎn)生噴濺。爐渣泡沫化嚴重，易產(chǎn)生噴濺。CaO(+MgO)-FeO(+MnO)-SiO2(+P2O5)相圖相圖 ABCABC鈣質(zhì)成渣鈣質(zhì)成渣 ADCADC鐵質(zhì)成渣鐵質(zhì)成渣白云石造渣白云石造渣 提高渣中提高渣中MgO的含量，延長爐襯壽命；的含量，延長爐襯壽命； 渣中飽和渣中飽和MgO的概念；的概念； 一般根據(jù)冶煉情況，一般根據(jù)冶煉情況，MgO控制在控制在610。大噴 濺 選擇逃跑

14、路線選擇逃跑路線 噴濺的產(chǎn)生噴濺的產(chǎn)生 低溫吹氧，氧位低溫吹氧，氧位較高，吹入的氧成為較高，吹入的氧成為FeOFeO，而，而C C反應(yīng)較慢當(dāng)溫反應(yīng)較慢當(dāng)溫度升高后度升高后 C-OC-O反應(yīng)激烈；反應(yīng)激烈； 操作中防止噴濺的措施：操作中防止噴濺的措施：控制溫度，不能一直高控制溫度，不能一直高槍位操作。槍位操作。吹煉過程的溫度控制 升溫升溫 降槍、脫降槍、脫C、氧化熔池金屬鐵。金屬收到、氧化熔池金屬鐵。金屬收到率低；率低； 降溫降溫 加冷卻劑加冷卻劑(礦石、球團礦、氧化鐵皮、廢鋼礦石、球團礦、氧化鐵皮、廢鋼)；廢鋼冶煉時一般不加。廢鋼冶煉時一般不加。終點成份控制 終點成份控制的元素：終點成份控制的

15、元素：Mn Si Mn Si P C SP C S； N H O N H O 的控制；的控制； 合金的加入方式。合金的加入方式。 脫C曲線及冶煉控制模型1.1. 第一階段：脫第一階段：脫C C速度逐漸增大，速度逐漸增大，SiSi、MnMn的反應(yīng)控制了的反應(yīng)控制了脫脫C C反應(yīng)、先脫反應(yīng)、先脫SiSi、MnMn，后脫，后脫C C。 VcVcdC/dtdC/dt=K=K1 1t t2.2. 第二階段：脫第二階段：脫C C速度與速度與C C含量基本無關(guān)。如含量基本無關(guān)。如VcVc 變快，變快，說明脫說明脫C C速度隨氧流量的變化而變化。速度隨氧流量的變化而變化。 Vc= Vc= dC/dtdC/dt

16、=K=K2 2k k2 2 Q QO2O2 K K2 2=(1.89Q=(1.89QO2O2-0.048h-0.048h槍位槍位-28.5)-28.5)1010-3-3( (試驗數(shù)試驗數(shù)據(jù)據(jù)) )3. 3. 第三階段：碳下降到一定后，碳的傳質(zhì)成了限制環(huán)節(jié)。第三階段：碳下降到一定后，碳的傳質(zhì)成了限制環(huán)節(jié)。 VcVcdC/dtdC/dt=K=K3 3%C%C脫碳速度與時間的關(guān)系脫碳速度與時間的關(guān)系頂吹轉(zhuǎn)爐的自動控制1對氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐控制的要求鐵水質(zhì)量穩(wěn)定，能準(zhǔn)確知道鐵水成份和重量；廢鋼量穩(wěn)定，有害殘余元素含量低；石灰等其他造渣劑的化學(xué)成份及塊度穩(wěn)定。 2. 控制方案 靜態(tài)控制模型 動態(tài)控制模型 全自

17、動控制模型靜態(tài)控制模型 靜態(tài)控制是動態(tài)控制的基礎(chǔ)，根據(jù)物料平衡和靜態(tài)控制是動態(tài)控制的基礎(chǔ)，根據(jù)物料平衡和熱量平衡；熱量平衡； 靜態(tài)控制的原理是：質(zhì)量守恒；靜態(tài)控制的原理是：質(zhì)量守恒； 先確定出終點的目標(biāo)成份和溫度及出鋼量，并選先確定出終點的目標(biāo)成份和溫度及出鋼量，并選擇適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件，進行裝入量的計算；擇適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件，進行裝入量的計算； 確定物料收支和熱收支的關(guān)系輸入計算機；確定物料收支和熱收支的關(guān)系輸入計算機； 鐵水、廢鋼、生鐵塊、鐵皮、鐵礦石等；鐵水、廢鋼、生鐵塊、鐵皮、鐵礦石等； 可計算需要的氧氣量，在單位時間內(nèi)的氧氣流量，可計算需要的氧氣量，在單位時間內(nèi)的氧氣流量，從所需的氧量可計算出所需要的冶煉時間；從所需的氧量可計算出所需要的冶煉時間； 用熱收支方面進行分析定論。用熱收支方面進行分析定論。動態(tài)模型控制 是在運行途中對軌道進行計算和檢測。并給予是在運行途中對軌道進行計算和檢測。并給予修正的一種控制方法。修正的一種控制方法。 鋼液中的鋼液中的CC和溫度測定，鋼液中的和溫度測定，鋼液中的CC和溫度是和溫度是隨時間推移而變化的。隨時間推移而變化的。 動態(tài)控制的條件：點測的條件動態(tài)控制的條件：點測的條件, , 部份連續(xù)檢測；部份連續(xù)檢測；控制主要項目：控制主要項目： 能測定其軌道（途中測定