冶 金 工 程 概 論 第07章 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼(工藝部分)

1、第七章 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼（工藝）7.3 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝 轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼的過程：上爐鋼出鋼完畢，濺渣護(hù)爐，倒盡爐渣，堵出鋼口，兌鐵水加廢鋼，搖正爐體，降槍吹煉，開吹同時(shí)加入第一批渣料（占2/3），開吹4-6min后，第一批渣料化好，再加入第二批渣料。如果化渣不好，則需加入第三批螢石渣料。當(dāng)吹煉達(dá)到所煉鋼種要求終點(diǎn)范圍時(shí)，停吹，倒?fàn)t取樣、測溫，快速分析鋼水成分，當(dāng)溫度和成分滿足要求，即出鋼（否則需補(bǔ)吹）。出鋼時(shí)，當(dāng)鋼水流出總量的1/4時(shí)，向鋼包中加脫氧劑，進(jìn)行脫氧合金化出鋼，至此，一爐鋼冶煉完畢。7.3.1轉(zhuǎn)爐煉鋼五大操作制度轉(zhuǎn)爐包括五大操作制度：裝料制度、造渣制度、供氧制度、溫度制度、終點(diǎn)控制與出

2、鋼合金化制度。 裝料制度（a）裝入量1）選擇合適的爐容比（V/T）爐容比小（裝入量大），噴濺增加、金屬損耗增加、易粘槍；爐容比大（裝入量?。?，熔池淺、氧氣射流沖擊爐底，易造成漏鋼；頂吹爐容比：0.85-1.0m3/t；復(fù)吹：0.85-0.95m3/t2）保證一定的熔池深度為保護(hù)爐底爐襯，熔池深度h必須大于氧氣射流最大穿透深度。一般認(rèn)為L/h=0.4-0.6例如：300t（1949mm），210t（1650mm），100t（1250mm）3）對于模鑄車間，裝入量應(yīng)與錠型相匹配?？鄢F損應(yīng)是鋼錠質(zhì)量整數(shù)倍。（b）裝入方式由于冶煉過程中，爐襯不斷被侵蝕，爐膛空間在不斷擴(kuò)大，因此不同爐役期，裝入量也應(yīng)

3、做相應(yīng)的調(diào)整。目前國內(nèi)裝入方式可分為三類：定深裝入、定量裝入、分階段定量裝入其中分階段定量裝入各廠普遍采用。（c）裝入順序一般先加廢鋼，后兌鐵水。先加輕廢鋼、后加重廢鋼，以保護(hù)爐襯。爐役末期，也可采用先兌鐵水，后加廢鋼。廢鋼裝入量較多時(shí)，先兌鐵水，后加廢鋼 供氧制度（a）氧氣射流與熔池的相互作用氧槍流出的超音速射流從上而下吹入熔池，供氧的同時(shí)還攪動(dòng)熔池，加快鋼液的傳質(zhì)和傳熱。當(dāng)射流壓力大于維持液面靜平衡狀態(tài)的爐內(nèi)壓力時(shí)，渣層被吹開，并把鐵水?dāng)D開而形成凹坑。 其特征用以下參數(shù)描述：沖擊面積：熔池內(nèi)氧氣射流沖擊凹坑的上沿面積。穿透深度：射流沖擊凹坑的最底點(diǎn)到熔池表面的距離。硬吹時(shí)，射流穿透深度大、

4、沖擊面積小、攪拌強(qiáng)烈。軟吹時(shí)，射流穿透深度小、沖擊面積大、攪拌微弱。（c）供氧參數(shù)1）氧氣壓力：供氧制度中指定的測定點(diǎn)的壓力。應(yīng)保證射流出口速度達(dá)到超音速，并使噴頭出口處氧壓稍高于爐膛內(nèi) 爐氣壓力。大型轉(zhuǎn)爐一般為：0.8-1.2MP2）氧氣流量：單位時(shí)間內(nèi)熔池供氧量。單位m3/t,常以標(biāo)態(tài)下體積量度。3）供氧強(qiáng)度：單位時(shí)間內(nèi)每噸鋼的耗氧量。單位m3/(t.min) 目前國內(nèi)120t以上轉(zhuǎn)爐供氧強(qiáng)度：2.8-3.6 m3/(t.min)（d）供氧方式供氧方式包括三種：恒壓變槍、恒槍變壓、分階段恒壓變槍其中，在國內(nèi)分階段恒壓變槍方式普遍采用。 造渣制度a）概念：是確定合適的造渣方法、渣料的種類、渣

5、料的加入數(shù)量和時(shí)間以及加速成渣的措施，以達(dá)到去除磷硫、減少噴濺、保護(hù)爐襯、減少終點(diǎn)氧及金屬損失的目的。b）熔渣的形成爐渣一般由鐵水中的Si、P、Mn、Fe的氧化物及加入的石灰溶解而生成，另外還有少量的其他渣料（白云石、螢石）、帶入爐內(nèi)的高爐渣、侵蝕的爐襯等。開吹后，鐵水中的Si、Mn、Fe等元素氧化成FeO、SiO2、MnO等氧化物進(jìn)入渣中，相互作用產(chǎn)生（Fe、Mn、Mg、Ca）SiO4和玻璃體SiO2隨著爐渣中石灰溶解，CaO逐漸取代橄欖石中的氧化物，形成硅酸鈣（CaO.SiO2、 3CaO.2SiO2 、 2CaO.SiO2 、 3CaO.SiO2 ）。到吹煉后期，F(xiàn)eO增加，石灰進(jìn)一步溶

6、解，渣中可能產(chǎn)生鐵酸鈣。c）成渣途徑：鐵質(zhì)成渣，常采用高槍位操作，爐襯侵蝕小、前期脫S脫P(yáng)效果差、適用于低P、S鐵水吹煉低碳鋼。鈣質(zhì)成渣，常采用低槍位操作，爐襯侵蝕較嚴(yán)重，易產(chǎn)生噴濺，前期脫S脫P(yáng)效果好、高P、S原料吹煉中高碳鋼d）造渣方式：常用造渣方法包括：單渣法、雙渣法、雙渣留渣法 單渣法：整個(gè)吹煉過程中只造一次渣中途不倒渣、不扒渣，直到吹煉終點(diǎn)出鋼(低Si、P)。 雙渣法：整個(gè)吹煉過程個(gè)需要倒出或扒出約1/21/3爐渣，然后加入料渣重新造渣(高Si、P)。 雙渣留渣法：將雙渣法操作的高堿度、高氧化鐵、高溫流動(dòng)性好的終渣留一部分在爐內(nèi)，然后在下一爐吹煉第一期結(jié)束時(shí)倒出，重新造渣。 溫度制度

7、a）定義：主要指煉鋼過程溫度控制和終點(diǎn)溫度控制。1）吹煉過程熔池溫度，保證使吹煉過程升溫均衡，保證操作順利進(jìn)行。2）終點(diǎn)鋼水溫度的控制，保證合格的出鋼溫度。b）溫度控制措施1）熔池升溫：降槍脫C、氧化熔池金屬鐵；熔池降溫：加冷卻劑(礦石、球團(tuán)礦、氧化鐵皮、廢鋼)；c）終點(diǎn)溫度要求：1）出鋼溫度過低，澆鑄時(shí)會(huì)造成斷澆，甚至使全爐鋼回爐處理；2）出鋼溫度過高，鋼中氣體和非金屬夾雜物增加，爐襯和氧槍壽命降低，甚至造成澆鑄時(shí)漏鋼； 終點(diǎn)控制與出鋼合金化制度a）終點(diǎn)控制1）終點(diǎn)： 2）終點(diǎn)控制實(shí)質(zhì)：終點(diǎn)溫度控制和C含量控制3） C含量的控制：自動(dòng)控制法和經(jīng)驗(yàn)法經(jīng)驗(yàn)法：增碳法和拉碳法b）出鋼采用紅包出鋼和

8、擋渣出鋼，出鋼時(shí)間約2-6min。常見擋渣方法包括：擋渣球法、擋渣塞法、氣動(dòng)擋渣器法和氣動(dòng)吹渣法等c）脫氧合金化1）脫氧脫氧方法：擴(kuò)散脫氧、沉淀脫氧、真空脫氧脫氧劑：Fe-Mn、Si-Fe、Al等2）合金化合金化和脫氧操作不能截然分開，而是緊密相連的。合金化的關(guān)鍵問題是合金元素加入原則：7.3.2吹煉過程概述吹煉前期：Si、Mn含量高，熔池溫度低（1500以下)，Si、Mn優(yōu)先于C劇烈氧化，直至很低含量繼續(xù)吹煉不再氧化。而碳的氧化則受到抑制，隨Si、Mn含量的降低，熔池溫度迅速上升，脫碳速度逐漸增大。此時(shí)，渣中含有較高的SiO2 、 MnO和FeO，隨著溫度的升高，石灰熔化，渣中氧化鈣不斷上升

9、， SiO2含量相對下降，爐渣堿度增大， P可被大量氧化，含量迅速降低；而S則變化不大。吹煉中期： Si、Mn含量很低，熔池溫度上升到1500，脫碳反應(yīng)劇烈進(jìn)行，同時(shí)由于泡沫渣和乳化液的形成，加速了傳質(zhì)過程，使脫碳速度達(dá)最大值且?guī)缀鯙槎ㄖ?。吹入的氧全部消耗于碳的氧化，而且渣中?FeO)也被消耗于脫碳，因而使渣中(FeO) 含量降低，引起回錳和回磷。由于溫度升高， (FeO) 含量降低，再加上脫碳反應(yīng)對鋼渣的強(qiáng)烈攪拌，均有利于脫硫，因此硫含量明顯下降。吹煉后期：金屬中的含碳量已降低到0.5%以下，脫碳速度減小，并隨吹煉時(shí)間的推移而直線下降。鋼中的O及渣中(FeO)相應(yīng)增加，使鋼液中的Mn和P再

10、次被氧化而含量降低。同時(shí)，由于溫度高，爐渣堿度高、流動(dòng)性好，故后期硫含量下降。p 金屬成分的變化Si：吹煉初期大量氧化，一般在5min內(nèi)氧化到很低，直到吹煉終點(diǎn)，不發(fā)生Si的還原，產(chǎn)生穩(wěn)定的2CaO。SiO2Mn：吹煉初期迅速氧化，但不如Si快，隨著吹煉進(jìn)行，CaO含量增加，大量MnO游離出來，吹煉后期，爐溫升高，F(xiàn)eO減少，MnO被部分還原，稱作“回錳”C：前期脫C速度慢，不斷增大，中期脫C速度快，速度為定值，后期脫C速度逐漸降低。7.3.3 轉(zhuǎn)爐吹煉過程及熔池內(nèi)的變化S:前期溫度堿度低，氧化性高，渣流動(dòng)性差，脫S速度慢；中期溫度高，堿度高，氧化性低，脫S速度快；后期攪拌不足，脫S速度低于中

11、期。P：前期，溫度低、堿度低，氧化性高，速度慢；中期：溫度較高，堿度較高，氧化性較低，速度較快；后期：溫度高、氧化性高、堿度高，速度低于中期。p 爐渣及熔池溫度變化a）（FeO）：input：槍位、加礦石量；output：脫c速度1）槍位：槍位低，攪拌劇烈，渣金乳化好，脫c速度快， FeO低 槍位高、攪拌微弱，渣金乳化差，脫c速度慢， FeO高2）礦石：爐渣中加礦量大，F(xiàn)eO高3）脫碳速度：脫碳速度快， FeO低；脫碳速度慢， FeO高故現(xiàn)場有：“提槍化渣，降槍脫碳”的說法。b）熔渣堿度吹煉初期：溫度低，石灰未大量熔化，而Si大量氧化成SiO2，堿度不高，平均水平：R=2.0吹煉中期：溫度升高，促進(jìn)石灰熔化、而Si 氧化完，有利于形成高堿度渣。吹煉后期：溫度更高、利于石灰熔化、易得到高堿度、流動(dòng)性好的熔渣c(diǎn)）熔池溫度吹煉初期：input：鐵水物理熱、元素氧化放熱；output：廢鋼吸熱、渣料分解吸熱，綜合作用：前期終了，溫度可達(dá)1500 吹煉中期：C和P繼續(xù)氧化放熱，熔池溫度可升高到：1500-1550 吹煉后期：熔池溫度接近出鋼溫度，可達(dá)：1650-1680p轉(zhuǎn)爐冶煉特點(diǎn) 完全依靠鐵水氧化帶來的化學(xué)熱及物理熱； 生產(chǎn)率高(冶煉時(shí)間在30分鐘左右)； 質(zhì)量好(氣體含量少，CO的反應(yīng)攪拌，將N、 H除去)可以生產(chǎn)超純凈鋼,有害