煉鋼學(xué)-供養(yǎng)制度

1、轉(zhuǎn)爐煉鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼 供氧制度供氧制度主講人：辛瑞峰主講人：辛瑞峰冶金化工系冶金化工系2015年年5月月5日日引言引言 煉鋼工藝流程煉鋼工藝流程: :按照配料要求，先把廢鋼等裝入按照配料要求，先把廢鋼等裝入爐內(nèi)，然后倒入鐵水，并加入適量的造渣材料后，爐內(nèi)，然后倒入鐵水，并加入適量的造渣材料后，將氧槍從爐頂插入爐內(nèi)，將氧槍從爐頂插入爐內(nèi)，吹氧吹氧使它直接跟高溫的鐵使它直接跟高溫的鐵水發(fā)生氧化反應(yīng)，除去雜質(zhì)。當(dāng)鋼水的成分和溫度水發(fā)生氧化反應(yīng)，除去雜質(zhì)。當(dāng)鋼水的成分和溫度都達(dá)到要求時，即停止吹煉，提升噴槍，準(zhǔn)備出鋼。都達(dá)到要求時，即停止吹煉，提升噴槍，準(zhǔn)備出鋼。傾爐出鋼時，同時加入脫氧劑進(jìn)行脫氧和調(diào)節(jié)成

2、分。傾爐出鋼時，同時加入脫氧劑進(jìn)行脫氧和調(diào)節(jié)成分。鋼水合格后，可以澆成鋼的鑄件或鋼錠，鋼錠可以鋼水合格后，可以澆成鋼的鑄件或鋼錠，鋼錠可以再軋制成各種鋼材。再軋制成各種鋼材。 從裝料到出鋼每爐鋼一般控制在從裝料到出鋼每爐鋼一般控制在3035min，而，而吹氧時間吹氧時間1218min，可見，可見供氧制度是冶煉的中心環(huán)供氧制度是冶煉的中心環(huán)節(jié)節(jié)，直接關(guān)系到鋼水的質(zhì)量。，直接關(guān)系到鋼水的質(zhì)量。主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、一、 氧槍噴頭氧槍噴頭 二二 、供氧強(qiáng)度和供氧壓力供氧強(qiáng)度和供氧壓力三三 、槍位及其控制槍位及其控制一、氧槍噴頭一、氧槍噴頭 轉(zhuǎn)爐供氧射流特征是通過氧槍噴頭來實現(xiàn)的，轉(zhuǎn)爐供氧射流特征是通過

3、氧槍噴頭來實現(xiàn)的，因此，噴頭結(jié)構(gòu)的合理選擇是轉(zhuǎn)爐供氧的關(guān)鍵。因此，噴頭結(jié)構(gòu)的合理選擇是轉(zhuǎn)爐供氧的關(guān)鍵。氧槍噴頭有單孔、多孔和雙流道等多種結(jié)構(gòu)，對氧槍噴頭有單孔、多孔和雙流道等多種結(jié)構(gòu)，對噴頭的選擇要求為：噴頭的選擇要求為：（1）應(yīng)獲得超音速流股，有利于氧氣利用率的）應(yīng)獲得超音速流股，有利于氧氣利用率的提高；提高；（2）合理的沖擊面積，使熔池液面化渣快，對）合理的沖擊面積，使熔池液面化渣快，對爐襯沖刷少；爐襯沖刷少；（3）必須有利于提高爐內(nèi)的熱效率；）必須有利于提高爐內(nèi)的熱效率；（4）便于加工制造，有一定的使用壽命。）便于加工制造，有一定的使用壽命。氧槍噴頭類型氧槍噴頭類型二、供氧強(qiáng)度二、供氧強(qiáng)

4、度 所謂所謂供氧強(qiáng)度供氧強(qiáng)度，是指單位時間內(nèi)向每噸，是指單位時間內(nèi)向每噸金屬供給的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)氧氣量的多少，即：供金屬供給的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)氧氣量的多少，即：供氧強(qiáng)度（氧強(qiáng)度（m/（tmin）=每噸金屬需氧量每噸金屬需氧量（m/t）/供氧時間（供氧時間（min）。）。 生產(chǎn)實踐表明，容量為生產(chǎn)實踐表明，容量為3050噸的轉(zhuǎn)爐，噸的轉(zhuǎn)爐，供氧強(qiáng)度為供氧強(qiáng)度為2.84.0 m/tmin）,120150噸的噸的轉(zhuǎn)爐，供氧強(qiáng)度為轉(zhuǎn)爐，供氧強(qiáng)度為2.53.5 m/（tmin）。國）。國外大型轉(zhuǎn)爐的供氧強(qiáng)度一般為外大型轉(zhuǎn)爐的供氧強(qiáng)度一般為2.54.0 m/（tmin）。）。 氧氣的壓力是轉(zhuǎn)爐煉鋼中供氧操作的一氧氣的壓

5、力是轉(zhuǎn)爐煉鋼中供氧操作的一個重要參數(shù)。對于個重要參數(shù)。對于同一氧槍同一氧槍來說，提高氧氣來說，提高氧氣壓力可以增加供氧強(qiáng)度而縮短冶煉時間。壓力可以增加供氧強(qiáng)度而縮短冶煉時間。但但是槍位一定時，是槍位一定時，過分增大氧壓會引起嚴(yán)重噴過分增大氧壓會引起嚴(yán)重噴濺，同時氧氣射流對熔池的沖擊深度也會增濺，同時氧氣射流對熔池的沖擊深度也會增加，從而有沖蝕爐底的危險。合適的供氧壓加，從而有沖蝕爐底的危險。合適的供氧壓力，一般是先經(jīng)驗選定，然后在使用中修正。力，一般是先經(jīng)驗選定，然后在使用中修正。轉(zhuǎn)爐中涉及的氧氣壓力主要是噴頭前的絕對轉(zhuǎn)爐中涉及的氧氣壓力主要是噴頭前的絕對壓力壓力p0和使用壓力和使用壓力p用用

6、（測定點氧壓）。（測定點氧壓）。 二、供氧壓力二、供氧壓力 轉(zhuǎn)爐煉鋼中的槍位，通常定義為轉(zhuǎn)爐煉鋼中的槍位，通常定義為氧槍噴頭至平靜熔池液面的距離。這氧槍噴頭至平靜熔池液面的距離。這一距離較大時，稱高槍位，反之稱低一距離較大時，稱高槍位，反之稱低槍位。槍位高低是轉(zhuǎn)爐吹煉過程中的槍位。槍位高低是轉(zhuǎn)爐吹煉過程中的一個重要參數(shù)，它不僅與熔池內(nèi)鋼液一個重要參數(shù)，它不僅與熔池內(nèi)鋼液環(huán)流運動的強(qiáng)弱有直接關(guān)系，而且對環(huán)流運動的強(qiáng)弱有直接關(guān)系，而且對轉(zhuǎn)爐內(nèi)的傳氧情況有重大影響。轉(zhuǎn)爐內(nèi)的傳氧情況有重大影響。 三、槍位及其控制三、槍位及其控制1、 槍位與熔池內(nèi)鋼液環(huán)流槍位與熔池內(nèi)鋼液環(huán)流的關(guān)系，氧氣流股不斷沖的關(guān)系

7、，氧氣流股不斷沖擊熔池，在熔池中央沖出擊熔池，在熔池中央沖出一個一個“凹凹”坑，該坑的深坑，該坑的深度常被叫做度常被叫做氧氣射流的沖氧氣射流的沖擊深度擊深度，坑口的面積被稱，坑口的面積被稱為為氧氣射流的沖擊面積氧氣射流的沖擊面積；與此同時，到達(dá)坑底后的與此同時，到達(dá)坑底后的氧氣射流形成氧氣射流形成反射流股反射流股，通過與鋼液的摩擦力引起通過與鋼液的摩擦力引起熔池內(nèi)的鋼液進(jìn)行環(huán)流運熔池內(nèi)的鋼液進(jìn)行環(huán)流運動，改善了爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)動，改善了爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的動力學(xué)條件，對加速冶的動力學(xué)條件，對加速冶煉有重要意義。煉有重要意義。 在吹煉過程中，采用低槍位或高氧壓的在吹煉過程中，采用低槍位或高氧壓的吹氧操作稱

8、為吹氧操作稱為“硬吹硬吹”。（如圖。（如圖2-1）硬吹時，）硬吹時，氧氣射流與熔池接觸時的速度較快，斷面積氧氣射流與熔池接觸時的速度較快，斷面積較小，因而熔池中央被沖出一個面積較小而較小，因而熔池中央被沖出一個面積較小而深 度 較 大 的 作 用 區(qū) 。 該 區(qū) 內(nèi) 溫 度 高 達(dá)深 度 較 大 的 作 用 區(qū) 。 該 區(qū) 內(nèi) 溫 度 高 達(dá)22002700，而且鋼液被粉碎成細(xì)小的液滴，而且鋼液被粉碎成細(xì)小的液滴，從坑的內(nèi)壁的切線方向濺出，形成很強(qiáng)的反從坑的內(nèi)壁的切線方向濺出，形成很強(qiáng)的反射流股，從而帶動鋼液進(jìn)行劇烈的循環(huán)流動，射流股，從而帶動鋼液進(jìn)行劇烈的循環(huán)流動，幾乎使整個熔池都得到了強(qiáng)有

9、力的攪拌。幾乎使整個熔池都得到了強(qiáng)有力的攪拌。 轉(zhuǎn)爐的吹氧操作有三種類型，即轉(zhuǎn)爐的吹氧操作有三種類型，即恒氧壓變槍位操作、恒恒氧壓變槍位操作、恒槍位變氧壓操作和變槍位變氧壓操作槍位變氧壓操作和變槍位變氧壓操作。所謂。所謂恒氧壓變槍位操恒氧壓變槍位操作作，是指在一爐鋼的吹煉過程中的氧氣的壓力保持不變，而，是指在一爐鋼的吹煉過程中的氧氣的壓力保持不變，而通過變槍位來調(diào)節(jié)氧氣射流對熔池的沖擊深度和沖擊面積，通過變槍位來調(diào)節(jié)氧氣射流對熔池的沖擊深度和沖擊面積，以控制冶煉過程順利進(jìn)行的吹氧方法。生產(chǎn)實踐證明，這種以控制冶煉過程順利進(jìn)行的吹氧方法。生產(chǎn)實踐證明，這種方法能根據(jù)一爐鋼冶煉過程中各階段的特點靈

10、活地控制爐內(nèi)方法能根據(jù)一爐鋼冶煉過程中各階段的特點靈活地控制爐內(nèi)的反應(yīng)，吹煉平穩(wěn)、金屬損失少，去磷硫效果好，國內(nèi)外各的反應(yīng)，吹煉平穩(wěn)、金屬損失少，去磷硫效果好，國內(nèi)外各廠普遍采用這種方法。廠普遍采用這種方法。恒槍位變氧壓恒槍位變氧壓的操作比較簡單，但是的操作比較簡單，但是吹煉效果不太理想，而且要求鐵水成分和溫度波動范圍較小。吹煉效果不太理想，而且要求鐵水成分和溫度波動范圍較小。變槍位變氧壓變槍位變氧壓操作，不但可以化渣迅速，而且可以提高吹煉操作，不但可以化渣迅速，而且可以提高吹煉前期和后期的供氧強(qiáng)度，縮短冶煉時間。但是這種方法要求前期和后期的供氧強(qiáng)度，縮短冶煉時間。但是這種方法要求技術(shù)水平高，

11、不容易掌握。如今，國內(nèi)外煉鋼廠普遍采用的技術(shù)水平高，不容易掌握。如今，國內(nèi)外煉鋼廠普遍采用的是是分階段恒氧壓變槍位分階段恒氧壓變槍位操作。操作。 轉(zhuǎn)爐吹氧操作轉(zhuǎn)爐吹氧操作的的類型類型2、渣鋼乳化渣鋼乳化 在頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，特別是吹煉過在頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，特別是吹煉過程劇化的開始階段，有時爐渣會起泡并從爐口溢程劇化的開始階段，有時爐渣會起泡并從爐口溢出，這就是吹煉過程中發(fā)生的典型的乳化和泡沫出，這就是吹煉過程中發(fā)生的典型的乳化和泡沫現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 由于氧射流對熔池的強(qiáng)烈沖擊和由于氧射流對熔池的強(qiáng)烈沖擊和CO氣泡的沸氣泡的沸騰作用，使熔池上部金屬、熔渣和氣體三相劇烈騰作用，使熔池上部金

12、屬、熔渣和氣體三相劇烈混合，形成了轉(zhuǎn)爐內(nèi)發(fā)達(dá)的乳化和泡沫狀態(tài)?；旌?，形成了轉(zhuǎn)爐內(nèi)發(fā)達(dá)的乳化和泡沫狀態(tài)。 轉(zhuǎn)爐內(nèi)的泡沫現(xiàn)象轉(zhuǎn)爐內(nèi)的泡沫現(xiàn)象1-氧槍；氧槍；2-氣氣-鋼鋼-渣乳化相；渣乳化相；3-CO氣泡；氣泡；4-金屬熔池；金屬熔池；5-火點；火點； 6-金屬液滴；金屬液滴；7-CO氣流；氣流；8-飛濺出的金屬液滴；飛濺出的金屬液滴；9-煙塵煙塵 乳化乳化（emulsification）是指金屬液滴或氣泡彌）是指金屬液滴或氣泡彌散在爐渣中，若液滴或氣泡數(shù)量較少而且在爐散在爐渣中，若液滴或氣泡數(shù)量較少而且在爐渣中自由運動，這種現(xiàn)象稱為渣鋼乳化或渣氣渣中自由運動，這種現(xiàn)象稱為渣鋼乳化或渣氣乳化。乳化

13、。若爐渣中僅有氣泡，而且氣泡無法自由運動，若爐渣中僅有氣泡，而且氣泡無法自由運動，這種現(xiàn)象稱這種現(xiàn)象稱爐渣泡沫化爐渣泡沫化（slag foaming）。）。由于渣滴或氣泡也能進(jìn)入到金屬熔體中，因此由于渣滴或氣泡也能進(jìn)入到金屬熔體中，因此轉(zhuǎn)爐中還存在金屬熔體中的轉(zhuǎn)爐中還存在金屬熔體中的乳化體系乳化體系。渣鋼乳化渣鋼乳化是沖擊坑上沿流動的鋼液被射流撕裂是沖擊坑上沿流動的鋼液被射流撕裂成金屬滴所造成的。成金屬滴所造成的。通過對通過對230tLD轉(zhuǎn)爐乳液取樣分析，發(fā)現(xiàn)其中轉(zhuǎn)爐乳液取樣分析，發(fā)現(xiàn)其中金金屬液滴比例屬液滴比例很大：很大： 吹氧吹氧 6-7 min 時時 占占45%-80%； 10-12 m

14、in時時 占占40%-70%； 15-17min 時時 占占30%-60%。可見，吹煉時金屬和爐渣密切相混?？梢姡禑挄r金屬和爐渣密切相混。 軟吹時，由于渣中（軟吹時，由于渣中（FeOFeO）含量增加，并且氧）含量增加，并且氧化位（即化位（即FeFe3+3+/Fe/Fe2+2+）升高，持續(xù)時間過長就會產(chǎn)）升高，持續(xù)時間過長就會產(chǎn)生大量起泡沫的乳化液，乳化的金屬量非常大，生大量起泡沫的乳化液，乳化的金屬量非常大，生成大量氣體，容易發(fā)生大噴或溢渣。因此，必生成大量氣體，容易發(fā)生大噴或溢渣。因此，必須正確調(diào)整槍位和供氧量，使乳化液中金屬保持須正確調(diào)整槍位和供氧量，使乳化液中金屬保持某一百分比。某一百

15、分比。3、供氧操作、供氧操作 供氧操作供氧操作是指調(diào)節(jié)是指調(diào)節(jié)氧壓或槍位氧壓或槍位，達(dá)到調(diào)節(jié)氧氣流，達(dá)到調(diào)節(jié)氧氣流量、噴頭出口氣流壓力及射流與熔池的相互作用程量、噴頭出口氣流壓力及射流與熔池的相互作用程度，以控制化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程的操作。度，以控制化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程的操作。 供氧操作分為供氧操作分為恒壓變槍恒壓變槍、恒槍變壓恒槍變壓和和分階段恒分階段恒壓變槍壓變槍幾種方法。國內(nèi)多采用第三種操作法。幾種方法。國內(nèi)多采用第三種操作法。 所謂所謂槍位槍位，是指氧槍噴頭端面距靜止液面的距離，常，是指氧槍噴頭端面距靜止液面的距離，常用表示，單位是用表示，單位是m。 目前，氧槍操作有兩種類型，一種是目前，氧槍操作有兩

16、種類型，一種是恒壓變槍操作恒壓變槍操作，一種是一種是恒槍變壓操作恒槍變壓操作。比較而言，恒壓變槍操作更為方便、。比較而言，恒壓變槍操作更為方便、準(zhǔn)確、安全，因而國內(nèi)鋼廠普遍采用。準(zhǔn)確、安全，因而國內(nèi)鋼廠普遍采用。 1 1）、槍位的變化范圍和規(guī)律）、槍位的變化范圍和規(guī)律 關(guān)于槍位的確定，目前的做法是經(jīng)驗公式計算，實踐關(guān)于槍位的確定，目前的做法是經(jīng)驗公式計算，實踐中修正。中修正。 一爐鋼冶煉中槍位的變化范圍可據(jù)經(jīng)驗公式確定：一爐鋼冶煉中槍位的變化范圍可據(jù)經(jīng)驗公式確定： H=（3746）PD出出 式中式中 P供氧壓力，供氧壓力，MPa； D噴頭的出口直徑，噴頭的出口直徑，mm； H槍位，槍位，mm。

17、 （1）初期高槍位化渣）初期高槍位化渣（2）中期低槍位脫碳）中期低槍位脫碳（3）后期提槍調(diào)渣控終點。）后期提槍調(diào)渣控終點。 吹煉后期，吹煉后期，C-O反應(yīng)已弱，產(chǎn)生噴濺的可能反應(yīng)已弱，產(chǎn)生噴濺的可能性不大，此時的基本任務(wù)是調(diào)好爐渣的氧化性和性不大，此時的基本任務(wù)是調(diào)好爐渣的氧化性和流動性繼續(xù)去除硫磷，并準(zhǔn)確控制終點碳（較流動性繼續(xù)去除硫磷，并準(zhǔn)確控制終點碳（較低），因此槍位應(yīng)適當(dāng)高些。低），因此槍位應(yīng)適當(dāng)高些。（4）終點前）終點前點吹點吹破壞泡沫渣。破壞泡沫渣。 接近終點時，降槍點吹一下，均勻鋼液的成接近終點時，降槍點吹一下，均勻鋼液的成分和溫度，同時降低爐渣的氧化鐵含量并破壞泡分和溫度，同時

18、降低爐渣的氧化鐵含量并破壞泡沫渣，以提高金屬和合金的收得率。沫渣，以提高金屬和合金的收得率。2 2）、槍位的調(diào)節(jié)）、槍位的調(diào)節(jié) 生產(chǎn)條件千變?nèi)f化，因此具體操作中還應(yīng)根生產(chǎn)條件千變?nèi)f化，因此具體操作中還應(yīng)根據(jù)實際情況對槍位進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。據(jù)實際情況對槍位進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。（1 1）鐵水溫度）鐵水溫度：若遇鐵水溫度偏低，應(yīng)先壓槍：若遇鐵水溫度偏低，應(yīng)先壓槍提溫，而后再提槍化渣，以防渣中的（提溫，而后再提槍化渣，以防渣中的（FeOFeO）積）積聚引發(fā)大噴，即采用低聚引發(fā)大噴，即采用低- -高高- -低槍位操作。低槍位操作。（2 2）鐵水成分）鐵水成分：鐵水硅、磷高時，若采用雙渣：鐵水硅、磷高時，若采用雙渣操作，可先低槍位脫硅、磷，倒掉酸性渣；若單操作，可先低槍位脫硅、磷，倒掉酸性渣；若單渣操作，由于石灰加入量大，應(yīng)較高槍位化渣。渣操作，由于石灰加入量大，應(yīng)較高槍位化渣。鐵水含錳