試談轉(zhuǎn)爐煉鋼法的分類

1、 HYPERLINK 轉(zhuǎn)爐煉鋼工工藝轉(zhuǎn)爐煉鋼工工藝 緒論1、轉(zhuǎn)爐爐煉鋼法法的分類類轉(zhuǎn)爐是是以鐵水水為主要要原料的的現(xiàn)代煉煉鋼方法法。該種種煉鋼爐爐由圓臺臺型爐帽帽、圓柱柱型爐身身和球缺缺型爐底底組成。爐爐身設(shè)有有可繞之之旋轉(zhuǎn)的的耳軸，以以滿足裝裝料和出出鋼、倒倒渣操作作，故而而得名。酸性空氣底吹轉(zhuǎn)爐貝塞麥爐（英國1856年）空氣轉(zhuǎn)爐 堿性空氣底吹轉(zhuǎn)爐托馬斯爐（德國1878年）堿性空氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐（中國1952年）轉(zhuǎn)爐氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐LD（奧地利1952年）氧氣轉(zhuǎn)爐 氧氣底吹轉(zhuǎn)爐OBM（德國1967年）頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐（法國1975年）2、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法簡介(1) 誕生的背景及簡稱現(xiàn)代煉鋼生產(chǎn)首先是一個

2、氧化精煉過程，最初的貝氏爐和托馬斯爐之所以采用空氣吹煉正是利用其中的氧。二次世界大戰(zhàn)以后，工業(yè)制氧機在美國問世，使利用純氧煉鋼成為可能，但原來的底吹方式爐底及噴槍極易燒壞。美國聯(lián)合碳化物公司于1947年在實驗室進行氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的實驗并獲成功，命名為BOF。奧地利聞之即派有關(guān)專家前往參觀學習，回來后于1949年在2噸的轉(zhuǎn)爐上進行半工業(yè)性實驗并獲成功，1952年、1953年30噸氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐分別在Linz和Donawitz建成投產(chǎn)，故常簡稱LD。1967年12月德國與加拿大合作發(fā)明了氧氣底吹轉(zhuǎn)爐，使用雙層套管噴嘴并通以氣態(tài)碳氫化合物進行冷卻。1975年法國研發(fā)了頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐，綜合了LD和OBM的優(yōu)

3、點，77年在世界年會上發(fā)表。(2) 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的特點1）優(yōu)點氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐一經(jīng)問世就顯示出了極大的優(yōu)越性，世界各國竟相發(fā)展，目前成為最主要的煉鋼法。其優(yōu)點主要表現(xiàn)在：（1）熔煉速度快，生產(chǎn)率高（一爐鋼只需20分鐘）；（2）熱效率高，冶煉中不需外來熱源，且可配用10%30%的廢鋼；（3）鋼的品種多，質(zhì)量好（高低碳鋼都能煉，S、P、H、N、O及夾雜含量低）； （4）便于開展綜合利用和實現(xiàn)生產(chǎn)過程計算機控制。2）缺點當然，LD尚存在一些問題，如吹損較高（10%，）、所煉鋼種仍受一定限制（冶煉含大量難熔元素和易氧化元素的高合金鋼有一定的困難）等。3 氧氣轉(zhuǎn)爐的發(fā)展趨勢對于氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的推廣和普及首推日

4、本迅速，且引導了LD的發(fā)展趨勢：（1）容量大型化（相對投資較?。?；（2）配加爐外精煉以增加品種，提高質(zhì)量（理論上可煉任何鋼種）；（3）引入底吹技術(shù)，實施復合吹煉（減少噴濺，降低吹損）；（5）實現(xiàn)冶煉過程計算機控制。 1轉(zhuǎn)爐煉鋼的原材料引言轉(zhuǎn)爐煉鋼所用原材料可分為金屬料和非金屬料兩大類。原材料質(zhì)量的好壞，不僅關(guān)系到吹煉操作的難易，而且會影響鋼的產(chǎn)量、質(zhì)量和生產(chǎn)成本。1.1 金屬料轉(zhuǎn)爐煉鋼的金屬料主要是鐵水、廢鋼和鐵合金。1.1.1鐵水1 作用：轉(zhuǎn)爐煉鋼的主原料，一般占裝入量的70%以上。2 要求鐵水應(yīng)符合一定要求，以簡化和穩(wěn)定操作并獲得良好技術(shù)經(jīng)濟指標。1）溫度1250而且穩(wěn)定鐵水溫度的高低，標

5、志著其物理熱的多少。較高的鐵水溫度，不僅能保證轉(zhuǎn)爐吹煉順利進行，同時還能增加廢鋼的配加量，降低生產(chǎn)成本。因此，希望鐵水的溫度盡量高些，一般應(yīng)保證入爐時仍在12501300以上。另外，還希望鐵水溫度相對穩(wěn)定，以利于冶煉操作和生產(chǎn)調(diào)度。2）成分合適而且波動小轉(zhuǎn)爐煉鋼的適應(yīng)性較強，可將各種成分的鐵水吹煉成鋼。但是，為了方便轉(zhuǎn)爐操作及降低生產(chǎn)成本，鐵水的成分應(yīng)該合適而穩(wěn)定。（1）鐵水的含磷量0.4%：磷會使鋼產(chǎn)生“冷脆”現(xiàn)象，是鋼中的有害元素之一。轉(zhuǎn)爐單渣法冶煉時的脫磷效果為85%95%，普碳鋼的含磷量通常要求0.04%,因此，國標規(guī)定鐵水的含磷量小于0.4%。需要指出的是，高爐內(nèi)不能去磷，如果鐵水的

6、含磷量超過0.4%,或者吹煉低磷鋼，則需采用雙渣法冶煉或?qū)﹁F水進行預脫磷處理。（2）鐵水的含硫量0.07%：硫會使鋼產(chǎn)生“熱脆”現(xiàn)象，也是鋼中的有害元素。轉(zhuǎn)爐的脫硫效果不理想，單渣法冶煉時的脫硫率僅為30%35%，而通常要求鋼液的含硫量在0.05%以下，因此國標規(guī)定鐵水含硫量0.07%。如果鐵水含硫量超過0.07%或吹煉低硫鋼，則需采用雙渣法冶煉或?qū)﹁F水進行預脫硫處理。（3）鐵水的含硅量：鐵水中的硅是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要發(fā)熱元素之一，含硅量每增加0.1%，廢鋼比可增加1.3%1.5%。對于大、中型轉(zhuǎn)爐，鐵水含硅量以0.5%0.8%為宜。小型轉(zhuǎn)爐的熱損較大，鐵水的含硅量可以高些。若含硅量低于0.5%,

7、鐵水的化學熱不足,會導致廢鋼比下降,小容量轉(zhuǎn)爐甚至不能正常吹煉；反之，如果鐵水含硅量高于0.8%,不僅會增加造渣材料的消耗，而且使爐內(nèi)的渣量偏大，過多的渣量容易引起噴濺，增加金屬損失。另外，鐵水含硅量高時，初期渣子的堿度低，對爐襯的侵蝕作用加劇；同時，初期渣中的二氧化硅含量高，這會使渣中的FeO、MnO含量相對降低，容易在石灰塊表面生成一層熔點為2130的2CaOSiO2外殼，阻礙石灰熔化，降低成渣速度，不利于早期的去磷。應(yīng)該指出的是，一些鋼廠鐵水的含硅量超過了1.2%，個別的甚至達到了1.5%，對此應(yīng)進行預脫硅處理，以減輕轉(zhuǎn)爐的負擔。（4）鐵水的含錳量：鐵水中的錳是一種有益元素，主要體現(xiàn)在錳

8、氧化后生成的氧化錳能促使石灰溶解，有利于提高爐齡和減輕氧槍粘鋼。我國大多數(shù)鋼鐵廠所用鐵水的含錳量都不高，多為0.2%0.4%。提高鐵水含錳量的方法主要是向高爐的原料中配加錳礦石，但這將會使煉鐵生產(chǎn)的焦比升高和高爐的生產(chǎn)率下降。對于鐵水增錳的合理性還需要做詳細的技術(shù)經(jīng)濟對比，因此，目前對鐵水含錳量不提硬性要求。（5）鐵水的含碳量：碳也是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要發(fā)熱元素，3.5%的含碳量即可滿足冶煉要求，而通常鐵水含碳4%左右，故一般不做要求。國內(nèi)一些轉(zhuǎn)爐煉鋼廠對鐵水成分的控制見表（6）1-1。3）帶渣量0.5%高爐渣中含有大量的S、SiO2，因此希望兌入轉(zhuǎn)爐的鐵水盡量少帶渣，以減輕脫硫任務(wù)和減少渣量，通常

9、要求帶渣量不得超過0.5%。3 鐵水的預處理定義：鐵水在兌入轉(zhuǎn)爐之前進行的脫硫、脫磷或脫硅操作叫做鐵水預處理。目的：減輕高爐、轉(zhuǎn)爐的負擔，提高生產(chǎn)率。1）鐵水爐外脫硫鐵水脫硫的條件比鋼水優(yōu)越（鐵水中碳、硅、磷等元素的含量高，硫的活度系數(shù)大，同時鐵水中的氧含量低），脫硫效率比鋼水脫硫高46倍，經(jīng)濟上比轉(zhuǎn)爐雙渣法合算，因此鐵水預脫硫技術(shù)已被國內(nèi)外廣泛采用?；舅悸罚合蜩F水中加入脫硫劑使之化合入渣。（1）脫硫劑及其特點：目前常用的鐵水預脫硫劑主要有以下四種。電石粉（CaC2）脫硫反應(yīng)：CaC2（S）+S=CaS(S)+2C特點：脫硫能力強，但脫硫過程中有少量CO和C2H2逸出，并帶出電石粉，污染環(huán)境

10、，因而必須安裝除塵裝置；價格較貴。石灰粉（CaO）脫硫反應(yīng)：2CaO(S)+S+1/2Si=CaS(S)+1/22CaOSiO2（S）特點：價格便宜，脫硫成本低，但單獨使用時脫硫能力差，而且石灰表面會出現(xiàn)C2S，阻礙脫硫反應(yīng)繼續(xù)進行，降低脫硫速度和效率，為此，常配加適量的鋁或蘇打粉避免C2S的生成：CaO(S)+S+2/3Al=CaS(S)+1/3Al2O3（S）使脫硫速度和效率明顯提高，如8圖1-1。蘇打粉（Na2CO3）脫硫反應(yīng)：Na2CO3（l）+S+Si=Na2S(l)+SiO2(S)+CO特點：脫硫能力很強，且產(chǎn)生的氣體具有攪拌作用，脫硫速度快，但價格貴且污染嚴重，現(xiàn)已很少使用，有時

11、與其它粉劑配成復合脫硫劑。金屬鎂脫硫反應(yīng)：金屬鎂的沸點僅為1107，鐵水溫度下為氣體，故脫硫反應(yīng)為：Mg+S=MgS(S)特點：金屬鎂直接加入鐵水時，會發(fā)生爆發(fā)式氣化反應(yīng)，不僅導致鎂的利用率大大降低，而且還會引起鐵水噴濺而造成事故，因此不能單獨使用，常與其它粉劑組成復合脫硫劑。在相同的鐵水條件下，各脫硫劑的能力強弱順序為：Na2CO3、CaC2、Mg、CaO，見9表1-3。以上脫硫劑有的可單獨使用，但多為幾種配合使用，如電石粉+石灰粉、金屬鎂+電石粉、石灰粉+蘇打粉、金屬鎂+石灰粉等，其脫硫能力有較大差別。（2）脫硫的方法及效果：鐵水預脫硫的基本工藝是向鐵水中加入脫硫劑并使之混合而發(fā)生脫硫反應(yīng)

12、，目前使用最廣泛的是機械攪拌法和噴吹法。機械攪拌法混合方式：將脫硫劑加入鐵水罐中，用耐火材料制成的攪拌器插入鐵水攪拌，使之與脫硫劑充分混合。特點：脫硫效果與攪拌器的轉(zhuǎn)速及脫硫劑的種類有關(guān)，見（10）圖1-3、1-4。此法有多種形式，具有代表性的是日本的KR法（電石粉為主），武鋼二煉79年引進，經(jīng)消化改造使用以石灰粉為主的脫硫劑。噴吹法混合方式：它是以空氣或惰性氣體為載體，利用噴槍將粉狀脫硫劑噴射到鐵水中，使鐵水與脫硫劑充分混合。寶鋼80年代由日本引進的叫DTS法，噴吹電石粉。各種脫硫劑在噴射法中的應(yīng)用效果見圖1-6。實際生產(chǎn)中，各廠應(yīng)根據(jù)要求達到的脫硫程度、鐵水的熱損和鐵損、脫硫設(shè)備費用、環(huán)境

13、污染等問題，選用最適合的脫硫劑和脫硫方法。2）鐵水預脫硅基本思路：向鐵水中加入氧化性的脫硅劑，使之氧化成SiO2進入爐渣。（1）脫硅劑：常用的脫硅劑是以氧化鐵皮和燒結(jié)礦粉為主，配加少量石灰和螢石以降低渣子的黏度。各廠家所用配比也不完全一樣：日本福山氧化鐵皮70100%，石灰020%，螢石010%；日本水島燒結(jié)礦粉75%，石灰25%。脫硅劑用量約為1530kg/t。（2）脫硅方法：常用的爐外脫硅方法有投入法和頂噴法兩種。投入法是在高爐出鐵時，將脫硅劑投到鐵水溝中，借助鐵水流入鐵水罐的沖擊攪拌作用使之充分混合、反應(yīng)。這是最早的一種脫硅方法，效率較低，通常在50%左右。頂噴法是用0.20.3MPa壓

14、力的空氣通過噴槍從（鐵溝或流入鐵水灌的鐵水流）鐵水液面以上一定高度將脫硅劑噴入，使之混合、反應(yīng)。由于該方式使鐵水與脫硅劑兩次混合，所以脫硅效率高達7080%，鐵水含硅可達0.10.15%以下。3）鐵水預脫磷轉(zhuǎn)爐煉鋼的脫磷效率較高，雙渣法冶煉尤其如此，但會增加造渣材料消耗，并延長冶煉時間，生產(chǎn)成本增大。近年來，鐵水的爐外脫磷研究有了較大的發(fā)展，已用于工業(yè)生產(chǎn)?；舅悸罚合蜩F水中加入脫磷劑使其中的磷氧化并固定在渣中。（1）脫磷劑：目前廣泛使用的是蘇打系和石灰系兩類。蘇打系脫磷劑：2P+5O+3Na2CO3(S)=(Na2OP2O5)+3CO石灰系脫磷劑：2P+5O+4CaO(S)=(4 CaOP2

15、O5)，其中常配有一定的氧化鐵皮或燒結(jié)礦粉和螢石粉助熔劑。（2）脫硅處理：由于磷與氧的親和力小于硅與氧的親和力，而且鐵水中總含有一定的硅，因此，欲要脫磷需先進行脫硅處理。使用蘇打系脫磷時要求Si0.1%，使用石灰系處理時要求Si0.15%。（3）鐵水爐外脫磷方法及效果：目前，鐵水脫磷方法主要噴吹法，它是以氣體作載體將脫磷劑噴吹到鐵水包中，使之充分混合，快速脫磷。日本新日鐵以氬氣噴吹45kg/t，時間20min，脫磷率達90%左右。3）鐵水同時脫硫和脫磷從上所述，蘇打和石灰既是脫硫劑也是脫磷劑，因此鐵水同時進行脫硫和脫磷不僅成本低而且生產(chǎn)率高。目前，已在工業(yè)上應(yīng)用的同脫工藝有以下兩種。（1）SA

16、RP法：即日本住友的堿性精煉工藝，它是將鐵水首先進行脫硅處理，當Si0.1%后扒出爐渣，然后噴吹19kg/t蘇打粉，脫硫率可達96%，脫磷率可達95%。該法的特點是，脫硫磷效率高，但處理成本高、耐火材料侵蝕嚴重，同時有氣體（CO）污染。（2）ORP法：也是先進行脫硅處理，當Si0.15%后扒出爐渣，然后噴吹52kg/t石灰基粉料，脫硫率可達80%，脫磷率可達88%。該法的特點是，處理成本低，但渣量大而鐵損多（TFe=2030%）。 1.1.2廢鋼1 作用：廢鋼是轉(zhuǎn)爐煉鋼的另一種金屬爐料，其作用是冷卻熔池。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼中，主原料鐵水的物理熱和化學熱足以把熔池的溫度從12501300加熱到16

17、00左右的煉鋼溫度，且有富余熱量，廢鋼就是被用來消耗這些富余熱量，以調(diào)控熔池的溫度。2 要求（1）清潔、少銹，無混雜，不含有色金屬；（2）最大長度不得超過爐口直徑的二分之一，最大截面積要小于爐口面積的五分之一。3 廢鋼的加工和預熱1）廢鋼的加工轉(zhuǎn)爐煉鋼所用廢鋼多為外購廢鋼。其來源廣泛，大小懸殊，外形各異，且多有混雜，應(yīng)針對所購廢鋼的特點進行相應(yīng)的加工處理如切割、打包、火燒、挑揀、水洗等，以滿足轉(zhuǎn)爐煉鋼對入爐廢鋼的基本要求。2）廢鋼的預熱目的：提高廢鋼比（見17表1-8），降低生產(chǎn)成本。方法及效果：利用鐵水罐余熱和燃料燃燒加熱。（首鋼）將廢鋼裝入鐵水罐中，置于煤氣烘烤器下烘烤3040min，然后

18、接鐵水一并倒入轉(zhuǎn)爐，廢鋼比提高10%。1.1.3鐵合金作用：脫氧劑、合金劑。種類：主要是Fe-Si、Fe-Mn、Mn-Si及Al，根據(jù)常煉鋼種不同還可能有Fe-Cr、Fe-W、Fe-Mo、Ni等合金。要求：成分準確、塊度合適（540mm）、用前烘烤。思考題1簡述氧氣轉(zhuǎn)爐的發(fā)展趨勢。2轉(zhuǎn)爐煉鋼對鐵水有哪些要求？3常用的脫硫劑有哪些？它們的脫硫能力如何？4鐵水爐外預脫硫方法有哪些？影響機械攪拌法脫硫效果的因素是什么？5簡述SARP法同時脫硫脫磷工藝過程。6煉鋼用石灰應(yīng)滿足哪些要求？2.2底吹氣體射流2.2.1底吹氣體的行為森一美等冶金學家，實驗用氮氣從底部吹入水或水銀中，并用高速攝影機拍攝其流出情

19、況，發(fā)現(xiàn)氣體通過浸沒式噴嘴流出時在熔池中的行為有兩種：（1）鼓泡流速較小時，氣體在噴嘴出口鼓起而形成氣泡并逐漸長大，當氣泡長大一定程度（浮力大于粘滯力）后則脫離孔口上浮，這一現(xiàn)象稱為鼓泡。（2）形成射流流速較大時，氣體在孔口上形成連續(xù)的氣流射入液體中，這種現(xiàn)象稱為浸沒式射流。實驗發(fā)現(xiàn)，由流量計算的表觀馬赫數(shù)Ma/增加到1以上時，從噴嘴流出的氣體由鼓泡轉(zhuǎn)變成射流，即表觀馬赫數(shù)Ma/等于1的速度為臨界流速，如（32）圖2-12。表觀馬赫數(shù)Ma/用2-9式計算：Ma/=/a=Q/aA式中氣體出口速度，m/s；a室溫的音速，m/s；A噴嘴截面積，m2；Q氣體流量，m3/s。2.2.2氧氣射流與熔池間的

20、相互作用氧射流與熔池間的作用包括物理作用和化學作用兩個方面。1 物理作用氧射流與熔池間的物理作用體現(xiàn)在以下三個方面：1）氧氣射流沖擊熔池沖擊結(jié)果：氧射流到達熔池表面時其M仍大于1，高速射流自上而下沖擊熔池，將其中央沖出一個凹坑。從凹坑的最低點到靜止液面的距離叫沖擊深度，又叫穿透深度，以h沖表示；射流與熔池的接觸時的截面積稱沖擊面積，常用A表示。影響因素：由式2-12可知，h沖PO/H槍；類似的有，AH槍/PO（H槍是吹氧時噴頭距靜止液面的距離叫槍位；P0是噴頭進口處的氧壓）?？梢姡淖働0和H均可以調(diào)整對冶煉過程有重要影響的工藝參數(shù)h和A：（1）高槍位或低氧壓吹煉時，h小、A大，稱軟吹，反之，

21、稱硬吹；（2）生產(chǎn)中多采用恒氧壓變槍位操作，即一爐鋼吹煉過程中保持供氧壓力不變，而通過變化槍位來調(diào)節(jié)h和A，以滿足爐內(nèi)反應(yīng)所需；（3）隨著爐容的增大，單孔噴頭很難同時滿足冶煉所需要的h和A，故目前多用三孔以上的噴頭。2）氧氣射流攪拌熔池產(chǎn)生過程：氣流從坑底沿四壁向上流動時，二者之間的摩擦力使鋼液也隨之向上，到達液面時流向爐壁，導致該處鋼液向下流動并補向熔池中心，形成環(huán)流，從而對熔池起到了攪拌作用。影響因素：硬吹時，凹坑深，熔池內(nèi)的鋼液環(huán)流強，氧氣射流的攪拌作用大；反之，軟吹時氧氣射流的攪拌作用小。如（36）圖2-16、2-17。需要指出的是，理論計算表明，轉(zhuǎn)爐內(nèi)對熔池進行攪拌的主要是上浮中的C

22、O氣泡，氧氣射流的攪拌作用隨爐容增大逐漸由40%以上降至不足20%。但是不能因此輕視氧氣射流的攪拌作用，因為CO氣泡產(chǎn)生的數(shù)量依賴于氧氣射流的攪拌強度。3）氧氣射流與熔池相互破碎破碎原因：高速的氧氣射流沖擊熔池，加之碳氧反應(yīng)生成的CO氣體的強烈攪拌作用，使得二者相互被破碎。破碎結(jié)果：大部分熔池都形成了氣泡、熔渣（2mm）、金屬(0.1mm)三相乳濁液（僅底層有少部分單相金屬），各相之間的接觸面積劇增（據(jù)估算，轉(zhuǎn)爐內(nèi)每吹入1m3的氧氣，所產(chǎn)生的金屬-氧氣的接觸面積約37m2；每噸金屬與熔渣的接觸面積高達60 m2，且所有金屬均有機會），極大地改善了爐內(nèi)反應(yīng)的動力學條件，使之得以快速進行。這是轉(zhuǎn)爐

23、冶煉速度快的原因之一。影響因素：硬吹時，相互間的作用力大，熔池乳化程度高（乳化范圍大、液滴的也細?。５珣?yīng)注意：出鋼前這種乳濁液應(yīng)基本消失（被破壞），以減少金屬損失。2 化學作用氧射流與熔池間的化學作用表現(xiàn)在以下兩方面：1）射流將氧傳給金屬氧化溶質(zhì)元素（1）直接氧化：在射流的沖擊區(qū)（也稱一次反應(yīng)區(qū)）及吸入流股的金屬滴表面將發(fā)生直接氧化反應(yīng)：1/2O2 +C =COO2 +Si =(SiO2)1/2O2 +Mn =(MnO)1/2O2 +Fe =（FeO）取樣分析結(jié)果，氧化產(chǎn)物的8590%是FeO。（2）間接氧化：被氧化了的鋼液和液滴（帶有大量的FeO）隨鋼液一起環(huán)流時，會使沿途的溶質(zhì)元素氧化（

24、這些地方稱二次反應(yīng)區(qū)）：（FeO）=FeOFeO+C =CO +Fe2FeO+Si =(SiO2) +2FeFeO+Mn =MnO +Fe2）射流將氧傳給爐渣提高（FeO）促進化渣和間接氧化（1）直接傳氧：射流與爐渣接觸時以及在乳濁液中會發(fā)生如下反應(yīng)將氧傳給爐渣：1/2O2+2（FeO）=(Fe2O3)(Fe2O3)+Fe=3(FeO)（2）間接傳氧：環(huán)流中未消耗完的（FeO）因比重小而上浮入渣。綜合上述兩方面的作用，吹煉中槍位與爐內(nèi)反應(yīng)間的關(guān)系為：高槍位操作即軟吹時，氧氣射流與爐渣的接觸面積大，直接傳氧多，同時h小，熔池內(nèi)的鋼液環(huán)流較弱，（FeO）的上浮路程短，間接氧化消耗少而上浮入渣多即間

25、接傳氧也多，使渣中的（FeO）含量較高，有利于化渣所謂的“提槍化渣”；但軟吹時，熔池攪拌差而溶質(zhì)元素氧化較慢，氧氣的利用率也相對較低。反之，低槍位操作即硬吹時，氧氣的利用率高，同時h大，熔池內(nèi)的鋼液環(huán)流強，（FeO）的上浮路程長，沿途的間接氧化反應(yīng)強，溶質(zhì)元素氧化快所謂的“降槍脫碳”；但硬吹時A小，氧氣射流的直接傳氧少，同時因（FeO）消耗多而間接傳氧也較少，渣中的（FeO）含量低，對化渣不利。實際操作中，應(yīng)根據(jù)吹煉的不同階段的不同要求，合理地變化槍位，保證冶煉過程順利進行。2.2.3底吹氣體對熔池的作用1攪拌熔池實際生產(chǎn)中，從底部噴入熔池的氣流一般為亞音速，除在噴嘴處可能存在一段連續(xù)流股外，

26、噴入的氣體將形成大小不一的氣泡并自動上浮。氣泡群在上浮過程中，因壓力減小而膨脹，并驅(qū)動、抽引金屬液向上運動，而后沿四周爐壁向下，并補向中心，從而對熔池尤其是其底部產(chǎn)生強烈的攪拌，如（39）圖2-20。2氣泡對噴孔產(chǎn)生后座噴入熔池的氣體形成氣泡時，殘余氣袋在距噴孔直徑二倍的地方受到液體的擠壓而斷裂，氣相內(nèi)回流壓向噴孔端面，如（40）圖2-21所示，這一現(xiàn)象稱為氣泡對噴孔的后座。經(jīng)測定，后座力高達0.010.024MPa，尤其是氧化性氣體后座會加速爐襯和噴嘴的損壞。研究表明，采用縫隙型和多金屬管型的底吹供氣元件能有效消除后座現(xiàn)象。思考題1獲得超音速射流應(yīng)具備什么條件？射流的衰減有何規(guī)律？2氧氣頂吹

27、轉(zhuǎn)爐中的氧射流有何特征？3解釋名詞：沖擊深度沖擊面積硬吹軟吹4簡述槍位與爐內(nèi)反應(yīng)的關(guān)系。5底吹氣體是如何攪拌熔池的？2.3 轉(zhuǎn)爐內(nèi)的基本反應(yīng)及熔體成分變化本章主要闡述轉(zhuǎn)爐吹煉過程中的硅錳氧化、脫碳、脫硫和脫磷等基本反應(yīng)及熔體成分的變化情況，為學習后面的工藝內(nèi)容作好理論準備。硅錳的氧化、脫碳、脫硫和脫磷是煉鋼的基本反應(yīng)，但在轉(zhuǎn)爐煉鋼中又有其特殊性。2.3.1硅、錳的氧化前已述及，煉鋼中硅、錳的氧化以間接氧化方式為主，其反應(yīng)式為：Si+2(FeO)=(SiO2)+2Fe放熱Mn+(FeO)=(MnO)+Fe放熱二者均是放熱反應(yīng)，因此它們都是在熔池溫度相對較低的吹煉初期被大量氧化；由于硅的氧化產(chǎn)物是

28、酸性的SiO2，而錳的氧化產(chǎn)物是堿性的MnO，因此在目前的堿性操作中硅氧化得很徹底，即使后期溫度升高后也不會被還原，而錳則氧化得不徹底，而且冶煉后期熔池溫度升高后還會發(fā)生還原反應(yīng)，即吹煉結(jié)束時鋼液中還有一定數(shù)量的錳存在，稱“余錳”。2.3.2轉(zhuǎn)爐煉鋼中的脫碳轉(zhuǎn)爐煉鋼的主原料鐵水中含有4.%左右的碳，遠高于鋼種的要求，因此脫碳是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要任務(wù)之一。1 脫碳反應(yīng)轉(zhuǎn)爐中的脫碳反應(yīng)以間接氧化為主：(FeO)+C=CO+Fe。這是一個吸熱反應(yīng)，因此，熔池溫度升高至1500左右后脫碳反應(yīng)方能激烈進行。在氧氣射流的作用區(qū)，還會發(fā)生碳的直接氧化：1/2O2+C=CO，它是強放熱反應(yīng)，故而，碳是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主

29、要熱源之一。復吹轉(zhuǎn)爐底吹CO2氣體時，CO2也會參與碳的氧化： CO2+C=2CO，因此會強化爐內(nèi)的脫碳反應(yīng)。2 脫碳速度及影響因素轉(zhuǎn)爐中脫碳速度如（49）圖3-7所示，呈三段臺階式變化。1）第一階段冶煉初期，熔池溫度低，主要是硅錳的氧化，脫碳速度很慢。研究發(fā)現(xiàn)，當鐵水中的硅當量即%Si+0.25%Mn1時，脫碳速度趨于零，如圖3-8所示。隨吹煉進行，硅錳含量下降，溫度也漸高，近1400時碳開始氧化，速度直線上升。故稱該階段為硅錳控制階段。 復吹轉(zhuǎn)爐由于有底吹攪拌，脫碳反應(yīng)開始較早，而且速度增加平穩(wěn)。2）第二階段冶煉中期，是碳激烈氧化階段，脫碳速度主要受供氧強度的影響，即氧的傳輸是限制性環(huán)節(jié)。

30、如（50）圖3-9所示，供氧強度越大，脫碳速度也越大（但過大易產(chǎn)生噴濺）。復吹轉(zhuǎn)爐由于FeO控制得較低，最大速度不及頂吹轉(zhuǎn)爐，吹煉中不易噴濺但全程的平均速度較之還要大些。3）第三階段當鋼液含碳量降低到一定程度時，碳的擴散成為限制性環(huán)節(jié)，脫碳速度取決于熔池攪拌情況。轉(zhuǎn)爐煉鋼中，脫碳反應(yīng)速度由氧的擴散控制轉(zhuǎn)成由碳的擴散控制時的鋼液含碳量稱為臨界含碳量。頂吹轉(zhuǎn)爐的臨界含碳量為0.10%左右，而復吹轉(zhuǎn)爐由于有底吹攪拌其臨界含碳量則為0.07%；而且，同為臨界含碳量以下時，復吹的脫碳速度也大些，如（49）圖3-7。2.3.3轉(zhuǎn)爐冶煉中的脫磷和脫硫脫磷的反應(yīng)式為：2P+5(FeO)+4(CaO)=(4Ca

31、OP2O5)+5Fe 放熱其基本條件是高堿度、高氧化鐵和低溫度。而爐渣脫硫的反應(yīng)式為：FeS+(CaO)=(CaS)+(FeO)吸熱它的基本條件是高堿度、高溫度和低氧化鐵。兩者在堿度的要求上是一致的，而對溫度和氧化鐵含量的需求卻是矛盾的。因此，吹煉中首要任務(wù)是快速形成并始終保持3.0左右的高堿度熔渣，同時，吹煉前期，抓住溫度低的有利時機，高槍位操作快速成渣的同時提高爐渣的氧化性充分脫磷；冶煉中期，低槍位脫碳，控制適當?shù)偷难趸F，強化脫硫過程。2.3.4吹煉過程中熔體成分的變化此處的熔體是指熔鐵和熔渣，（42）圖3-1為頂吹轉(zhuǎn)爐吹煉過程中金屬成分、熔渣成分和溫度的變化情況，圖3-2則為復吹轉(zhuǎn)爐的

32、變化情況。一、金屬成分的變化規(guī)律轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，熔池中金屬成分的變化規(guī)律大致如下：（1）Si和Mn：鐵水中的Si和Mn，在吹煉初期的1520%時間內(nèi)迅速下降。不同的是，硅氧化得比較徹底，且不再回升；而錳氧化得不夠徹底，后期溫度升高后還有所回升，而且復吹轉(zhuǎn)爐回升得更快些（因為其渣中FeO含量低）。（2）C：冶煉初期，碳的氧化速度較慢（溫低及Si、Mn的氧化）；進入中期后脫碳速度迅速增大（硅、錳氧化結(jié)束，熔池溫度也已升至1400以上）；終點前20%時間脫碳速度又逐漸慢（因C已較低，碳的擴散成了限制性環(huán)節(jié)）。對于復吹轉(zhuǎn)爐，由于熔池攪拌良好，改善了反應(yīng)的動力學條件，脫碳速度變化幅度要遠小于頂吹轉(zhuǎn)爐。（

33、3）P：冶煉初期，脫磷速度較快（溫低）；冶煉中期脫磷速度明顯下降，甚至停止或發(fā)生“回磷” （溫度漸高，且脫碳速度加快，大量消耗渣中的（FeO），甚至引起爐渣“返干”）；冶煉后期，若控制得當脫磷反應(yīng)仍能緩慢進行（熔池溫度雖較高，但脫碳速度較小，渣中的（FeO）高，爐渣堿度也較高）。（4）S：幾乎成直線緩慢下降，吹煉中期，碳的激烈氧化使渣中的（FeO）急劇下降而出現(xiàn)“返干”，脫硫停止（初期，雖溫低，但鐵水含碳高，硫的活度系數(shù)大而具有一定的脫硫能力；后期FeO高，但B高、T高，因而也能脫硫）。2.3.5熔渣成分的變化規(guī)律冶煉過程中，轉(zhuǎn)爐中熔渣成分的變化規(guī)律大致如下：（1）（FeO）：呈下凹弧形變化：

34、吹煉初期，為了化渣槍位較高，渣中的（FeO）含量高達28%（復吹為16%）；中期隨脫碳進行（FeO）被大量消耗而逐漸降至12%以下（太低，出現(xiàn)返干，復吹為6%）；隨著C的減少，脫碳速度下降，（FeO）的濃度又漸升至15%（復吹為12%）。（2）（CaO）：隨著所加石灰的溶化，渣中的（CaO）含量漸升至50% （中期因爐渣“返干”溶化很慢甚至停止）。（3）（SiO2）和(MnO)：吹煉初期，硅、錳的氧化使之濃度很快分別達到20%和14%，而后隨著所加石灰的熔化逐漸降低至10%和6%。思考題1什么是臨界含碳量？頂吹轉(zhuǎn)爐和復吹轉(zhuǎn)爐的臨界含碳量各為多少？2轉(zhuǎn)爐冶煉中如何調(diào)和脫硫和脫磷之間的矛盾？3.1

35、.1轉(zhuǎn)爐一爐鋼的基本冶煉過程頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼的操作過程主要由以下六步組成：（1）上爐出鋼、倒渣，檢查爐襯和傾動設(shè)備等并進行必要的修補和修理；（2）傾爐，加廢鋼、兌鐵水，搖正爐體（至垂直位置）；（3）降槍開吹，同時加入第一批渣料（起初爐內(nèi)噪聲較大，從爐口冒出赤色煙霧，隨后噴出暗紅的火焰；35/后硅錳氧接近結(jié)束，碳氧反應(yīng)逐漸激烈，爐口的火焰變大，亮度隨之提高；同時渣料熔化，噪聲減弱）；（4）35/后加入第二批渣料繼續(xù)吹煉（隨吹煉進行鋼中碳逐漸降低，約12/后火焰微弱，停吹）；（5）倒爐，測溫、取樣，并確定補吹時間或出鋼；（6）出鋼，同時（將計算好的合金加入鋼包中）進行脫氧合金化。本章的主要內(nèi)容：

36、依據(jù)原料、設(shè)備等生產(chǎn)條件確定合理的裝料、造渣、供氧、溫度、終點控制與脫氧合金化等五大操作制度。3.1.2 裝料制度所謂裝料，是指將煉鋼所用的鋼鐵爐料即鐵水和廢鋼裝入爐內(nèi)的工藝操作。頂吹轉(zhuǎn)爐的裝料制度包括確定裝入量、廢鋼比和裝料操作三方面的內(nèi)容。1裝入量的確定轉(zhuǎn)爐的裝入量是指每爐裝入鐵水和廢鋼兩種金屬爐料的總量。1 確定依據(jù)確定裝入量應(yīng)考慮的因素主要有兩個：1）熔池深度要合理生產(chǎn)實踐證明，熔池的深度H為氧氣射流對熔池的最大沖擊深度h的1.52.0倍時較為合理，既能防止氧氣射流沖蝕爐底，同時又能保證氧氣射流對熔池有較強的攪拌。國內(nèi)一些廠家不同容量轉(zhuǎn)爐執(zhí)行的熔池深度見下表：廠家首一太二首三攀本首二寶

37、鋼容量/ t305080120210300池深/mm80010501190125016501949V/T0.860.970.730.900.921.05（2）爐容比要合適轉(zhuǎn)爐的有效容積V與裝入量T的比值叫做爐容比，m3/t。目前，國內(nèi)外轉(zhuǎn)爐的爐容比通常為0.81.0 m3/t。V/T過小，意味著裝得過多，吹煉中易產(chǎn)生噴濺，且因熔池深而攪拌差；反之，不能充分發(fā)揮轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)能力，而且吹煉中氧射流易沖蝕爐底。各轉(zhuǎn)爐建成投產(chǎn)時，已有爐容比的設(shè)計值，即V/T的基本范圍，實際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)鐵水成分及冷卻劑的種類等因素調(diào)整裝入量，保持合適的爐容比，以獲得良好的綜合指標。比如，鐵水的硅、磷含量較高時，冶煉中渣量

38、大，應(yīng)適當少裝些，保證較大的爐容比，否則吹煉過程中容易產(chǎn)生噴濺；以廢鋼做冷卻劑時，吹煉中不易噴濺，其爐容比可比以鐵礦石做冷卻劑時小0.10.2 m3/t。國內(nèi)一些廠家不同容量轉(zhuǎn)爐執(zhí)行的爐容比見上表。2 裝入制度的類型頂吹轉(zhuǎn)爐的裝入制度以下三種：1）定量裝入定義：在整個爐役期內(nèi)每爐的裝入量保持不變的裝料方法叫定量裝入。特點：便于組織生產(chǎn)和實現(xiàn)吹煉過程的計算機自動控制；但吹氧操作困難，爐役前期的裝入量易偏大，熔池較深，攪拌不足，而爐役后期的裝入量易偏小，不僅不能發(fā)揮爐子的生產(chǎn)能力，且熔池較淺，氧射流易沖蝕爐底。轉(zhuǎn)爐容量越小，爐役前、后期爐子的橫斷面積與有效容積的差別越大，這一問題也就越突出。國內(nèi)外

39、大型轉(zhuǎn)爐廣泛采用定量裝入制度。2）定深裝入定義：在一個爐役期間，隨著爐襯的侵蝕爐子實際容積不斷擴大而逐漸增加裝入量以保證熔池深度不變的裝料方法稱定深裝入。特點：熔池深度不變，吹氧操作穩(wěn)定，有利于提高供氧強度并減輕噴濺，同時又能充分發(fā)揮爐子的生產(chǎn)能力；但其裝入量和出鋼量變化頻繁，不僅給冶煉操作帶來麻煩，而且增加了生產(chǎn)組織的難度，現(xiàn)已很少使用。3）分階段定量裝入定義：根據(jù)爐襯的侵蝕規(guī)律和爐膛的擴大程度，將一個爐役期劃分成35個階段，每個階段實行定量裝入，裝入量逐段遞增的裝料方法叫做分階段定量裝入。特點：分階段定量裝入制度基本上發(fā)揮了轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)能力，同時大體上保持了適當?shù)娜鄢厣疃?，便于吹氧操作；又?/p>

40、證了裝入量的相對穩(wěn)定，便于組織生產(chǎn)，因而國內(nèi)中小轉(zhuǎn)爐普遍采用。2廢鋼比定義：廢鋼的加入量占金屬料裝入量的百分比稱為廢鋼比。重要性：提高廢鋼比，可以減少鐵水的用量從而有助于降低轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)成本；同時可減少石灰的用量和渣量，有利于減輕吹煉中的噴濺，提高冶煉收得率；還可以縮短吹煉時間、減少氧氣消耗和增加產(chǎn)量。影響因素：鐵水的溫度和成分、所煉鋼種、冶煉中的供氧強度和槍位、轉(zhuǎn)爐容量的大小和爐襯的厚薄等。國內(nèi)各廠因生產(chǎn)條件、管理水平及冶煉品種等不同，廢鋼比大多波動在10%30%之間。具體的廢鋼比數(shù)值可根據(jù)本廠的實際情況通過熱平衡計算求得，這一內(nèi)容將在第七章中介紹。3裝料操作目前，國內(nèi)的大中型轉(zhuǎn)爐均采用混鐵爐

41、（轉(zhuǎn)爐容量的1520倍）供應(yīng)鐵水，即高爐來的鐵水儲存在混鐵爐中，用時倒入鐵水罐天車兌入（解決高爐出鐵與轉(zhuǎn)爐用鐵不一致的矛盾，同時保證鐵水的溫度穩(wěn)定，成分波動?。粡U鋼則是事先按計算值裝入料斗，用時天車加入。為減輕廢鋼對爐襯的沖擊，裝料順序一般是先兌鐵水后加廢鋼，爐役后期尤其如此。兌鐵水時，應(yīng)爐內(nèi)無渣（否則加石灰）且先慢后快，以防引起劇烈的碳氧反應(yīng)，將鐵水濺出爐外而釀成事故。目前國內(nèi)各廠普遍采用濺渣護爐技術(shù)，因而多為先加廢鋼后兌鐵水，可避免兌鐵噴濺。但補爐后的第一爐鋼應(yīng)采用前法。思考題1簡述一爐鋼的冶煉過程。2名詞解釋：定量裝入分階段定量裝入爐容比3確定裝入量時應(yīng)考慮哪些因素？3.2造渣制度生產(chǎn)

42、實踐表明，造好渣是煉好鋼的重要前提。所謂造渣，是指通過控制入爐渣料的種類和數(shù)量，使爐渣具有某些性質(zhì)，以滿足熔池內(nèi)有關(guān)煉鋼反應(yīng)需要的工藝操作。轉(zhuǎn)爐的造渣制度就是，根據(jù)原材料的情況和所煉鋼種的要求確定造渣方法、渣料用量及加入時間，以盡早成渣，迅速去磷。轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的時間很短，應(yīng)設(shè)法加速石灰的熔化，以保證脫硫、磷所需的堿度，同時提高石灰的利用率。3.2.1石灰的溶解過程石灰加入轉(zhuǎn)爐后的溶解過程大致如下：1）形成渣殼吹煉初期的熔渣，主要是Fe、Mn、Si等元素的氧化產(chǎn)物，其組成為2（FeO、MnO）SiO2和SiO2，大量的冷態(tài)石灰加入后，立即在其表面形成一層固態(tài)渣殼。2）渣殼熔化爐內(nèi)的高溫使渣殼逐漸

43、熔化，轉(zhuǎn)爐煉鋼所用石灰的塊度為40mm左右，其表面渣殼的熔化約需時50s左右；3）石灰溶解（熔渣與石灰發(fā)生液-固反應(yīng)）：（1）熔渣中的氧化物向石灰塊遷移；（2）氧化物擴散通過邊界層到達石灰塊表面并向其孔中滲透；（3）在接觸處（外表面及孔的內(nèi)表面）發(fā)生置換反應(yīng)（2FeOSiO2）+ CaO =（CaOFeOSiO2）1208 +（FeO） （2MnOSiO2）+ CaO =（CaOMnOSiO2）1355+（MnO）若渣中的（FeO）過低（VC過大時），有的將發(fā)生完全置換生成2130的C2S會阻礙石灰的進一步溶解。（4）反應(yīng)產(chǎn)物擴散通過邊界層；（5）反應(yīng)產(chǎn)物在渣中遷移。比較而言，第三步高溫下的置

44、換反應(yīng)進行得很快，而一、五步的外部傳質(zhì)和二、四步的內(nèi)部傳質(zhì)可能是石灰溶解的限制性環(huán)節(jié)。根據(jù)國外某些專家的研究，當熔體的流動速度較小時，過程由外部傳質(zhì)控制，速度的臨界值約為1m/S，而轉(zhuǎn)爐內(nèi)鋼液的環(huán)流速度約為0.30.6 m/S。顯然，石灰在渣中溶解的限制性環(huán)節(jié)是外部傳質(zhì)。這一環(huán)節(jié)受熔渣粘度、熔池攪拌程度及石灰與熔渣接觸面積大小等因素的影響。3.2.2加速石灰溶解的措施加速石灰溶解的措施主要有：1）適宜的爐渣成分渣中的（FeO）是石灰溶解的基本熔劑，原因在于：（1）（FeO）可與CaO及2CaOSiO2作用生成低熔點的鹽，能有效地降低爐渣的粘度，改善石灰溶解的外部傳質(zhì)條件；（2）（FeO）是堿性

45、氧化渣的表面活性物質(zhì)，可以改善爐渣對石灰的潤濕性，有利于熔渣向石灰表面的孔中滲透，增大二者之間的接觸面積；（3）Fe2+及O2-的半徑是同類中最小的，擴散能力最強；（4）有足夠的（FeO）存在時，可以避免石灰表面生成C2S而有利于石灰的溶解。因此，吹煉操作中應(yīng)合理地控制槍位，始終保持較高的（FeO）含量。(MnO)對石灰溶解的影響與（FeO）類似，生產(chǎn)中可在渣料中配加適量錳礦。2）較高的溫度熔池溫度高時，石灰入爐初形成的固態(tài)渣殼較薄；而且熔渣的粘度低溶解石灰的能力強。為此，入爐鐵水的溫度要盡量高，若鐵水溫度偏低應(yīng)先低槍位提溫。3）強化熔池的攪拌加強對熔池的攪拌，可以改善石灰溶解的外部傳質(zhì)過程，

46、從而可加速石灰的溶解。復吹轉(zhuǎn)爐的石灰溶解速度要比頂吹轉(zhuǎn)爐的快，原因就在于復吹冶煉有底吹氣體攪拌。4）改善石灰質(zhì)量改善石灰質(zhì)量主要從以下兩方面入手：（1）提高石灰的活性度：增加石灰的氣孔率，增大比表面積，有利于爐渣的滲透，可加快石灰溶解速度，同時，即使石灰表面生成2CaOSiO2外殼也不致密，易碎。（2）減小石灰的塊度并進行預熱：石灰入爐初形成的固態(tài)渣殼薄甚至消失。轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的時間很短，應(yīng)設(shè)法加速石灰的熔化，以保證脫硫、磷所需的堿度，同時提高石灰的利用率3.2.3爐渣的形成氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼過程時間很短，必須做到快速成渣，使爐渣盡快具有適當?shù)膲A度、氧化性和流動性，以便迅速地把鐵水中的磷、硫等雜質(zhì)去除

47、到所煉鋼種的要求以下。爐渣一般是由鐵水中的Si、P、Mn、Pe的氧化以及加入的石灰溶解而生成；另外還有少量的其它渣料(白云石、螢石等)、帶入轉(zhuǎn)爐內(nèi)的高爐渣、侵蝕的爐襯等。爐渣的氧化性和化學成分在很大程度上控制了吹煉過程中的反應(yīng)速度。如果吹煉要在脫碳時同時脫磷，則必須控制(FeO)在一定范圍內(nèi)，以保證石灰不斷溶解，形成一定堿度、一定數(shù)量的泡沫化爐渣。開吹后，鐵水中Sl Mn、Pe等元素氧化生成FeO、Si02、MnO等氧化物進入渣中。這些氧化物相互作用生成許多礦物質(zhì)，吹煉初期渣中主要礦物組成為各類橄欖石(Fe、Mn、Mg、Ca)Si04和玻璃體Si02。隨著爐渣中石灰溶解，由于CaO與Si02的

48、親合力比其它氧化物大，CaO逐漸取代橄欖石中的其它氧化物，形成硅酸鈣。隨堿度增加而形成CaOSi02，3CaO2Si02，2CaO，Si02，3CaOSi02，其中最穩(wěn)定的是2CaOSi02。到吹煉后期，碳氧反應(yīng)減弱，(FeO)有所提高，石灰進一步溶解，渣中可能產(chǎn)生鐵酸鈣。渣中化合物見教材表3-5。思考題1名詞解釋：單渣法 雙渣法 雙渣留渣法2造渣方法如何選用？采用雙渣法時何時倒渣為好？3石灰用量如何計算？渣料如何加入？4影響石灰溶解的因素有哪些？5爐渣嚴重泡沫化的原因是什么？ 3.2.4造渣方法及選用轉(zhuǎn)爐煉鋼的造渣方法共有以下三種。1 單渣法定義：轉(zhuǎn)爐煉鋼中吹煉中途不換渣即只造一次渣的操作方

49、法叫單渣法。特點：冶煉時間短，渣料消耗少，生產(chǎn)成本低且勞動強度小。但其去硫率約35%，去磷率為90%左右，適合于吹煉含Si、P、S較低的鐵水，或生產(chǎn)P、S要求不高的鋼種。2 雙渣法定義：轉(zhuǎn)爐煉鋼中吹煉中途倒出部分爐渣（1/22/3），然后補加渣料再次造渣的操作方法叫雙渣法。特點：爐內(nèi)始終保持較小的渣量，吹煉中可以避免因渣量過大而引起的噴濺，且渣少易化，同時總?cè)チ蚵蕿?0%左右，總?cè)チ茁士蛇_92%95%；但渣料消耗大，冶煉時間長，通常在鐵水含Si（1%）、P、S較高，或生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼時采用。倒渣時機：這是雙渣法操作的關(guān)鍵。生產(chǎn)實踐證明，頂吹轉(zhuǎn)爐在吹煉時間25%左右、復吹轉(zhuǎn)爐為30%左右時倒渣脫磷率最

50、高；若是因鐵水硫高而采用雙渣法，則應(yīng)在吹煉10min左右倒渣。注意：倒渣前1分鐘適當提槍或加些熔劑改善爐渣的流動性，以便于倒渣操作。3 雙渣留渣法定義：將上一爐的終渣（高堿度、高溫度和較高（FeO）含量）部分地留在爐內(nèi)，并在吹煉中途倒出部分爐渣再造新渣的操作方法。特點：初渣早成而前期的去硫及去磷效率高，總?cè)チ蚵士蛇_60%70%，總?cè)チ茁矢歉哌_95%，適合于吹煉中、高磷鐵水。注意：裝料時應(yīng)先加一批石灰稠化所留爐渣，而且兌鐵水時要緩慢進行，以防發(fā)生爆發(fā)式碳氧反應(yīng)而引起噴濺。若上一爐鋼終點碳過低，不宜進行留渣操作。應(yīng)當指出，頂吹轉(zhuǎn)爐雖能將高磷鐵水煉成合格的鋼，但技術(shù)經(jīng)濟指標較差，與吹煉中、低磷鐵水

51、相比，每噸鋼的金屬料消耗高30100kg，石灰多用40100kg，爐齡大幅降低；產(chǎn)量也僅為吹煉低磷鐵水時的70%80%；另外，單渣法生產(chǎn)穩(wěn)定、操作簡單、便于實行計算機控制。因此，對于含硅、磷及硫較高的鐵水，入爐前進行預處理使之達到單渣法操作的要求，不僅技術(shù)上可行而且工藝上經(jīng)濟合理。3.2.5爐渣的泡沫化及其控制1 泡沫渣及其特點定義：有大量微小氣泡存在的熔渣呈泡沫狀，這樣的渣子稱之為泡沫渣。特點：據(jù)測定，泡沫渣中氣泡體積通常要大于熔渣的體積，即泡沫渣中的渣子是以氣泡的液膜的形式存在的；其中還懸浮有大量的金屬滴。因此，爐渣被泡沫化后，具有以下作用：（1）鋼、渣、氣三相之間的接觸面積大為增加，可使

52、鋼、渣間的物化反應(yīng)加速進行，冶煉時間大大縮短；（2）在不增加渣量的情況下爐渣的體積顯著增大，渣層的厚度成倍增加，對爐氣的過濾作用得以加強，可減少爐氣帶出的金屬和煙塵，提高金屬收得率。但若爐渣被嚴重泡沫化，體積過分增大會自動溢出或被濺出爐外，增加金屬損失且清理麻煩，同時還會降低爐齡。2 泡沫渣的控制影響熔渣泡沫化的因素：大致可歸納為以下兩個方面。1）進入熔渣的氣體量這是熔渣泡沫化的外部條件，單位時間內(nèi)進入爐渣的氣體越多，爐渣的泡沫化程度越高，例如吹煉中期脫碳速度快，產(chǎn)生氣體量大，容易出現(xiàn)爐渣嚴重泡沫化現(xiàn)象。2）熔渣本身的發(fā)泡性即氣體在渣中的存留時間這是熔渣泡沫化的內(nèi)部條件，它取決于熔渣的粘度和表

53、面張力。爐渣的表面張力愈小，其表面積就愈易增大即小氣泡愈易進入而使之發(fā)泡；增大爐渣的粘度，將增加氣泡合并長大及從渣中逸出的阻力，渣中氣泡的穩(wěn)定性增加。凡是影響爐渣這兩個性質(zhì)的因素都會影響爐渣的泡沫化，例如：隨著熔池溫度升高，熔渣的粘度降低，氣泡在渣中停留的時間縮短，爐渣的泡沫化程度下降；熔渣的堿度在1.82.0之間時爐渣的發(fā)泡能力最強，這是因為堿度為1.87時渣中有適量的2CaOSiO2固態(tài)顆粒生成，可增大渣膜粘度因而有利于熔渣發(fā)泡；尤其是（FeO）含量，由于它是堿性氧化渣的表面活性物質(zhì)，可以明顯降低爐渣的表面張力而有利于爐渣泡沫化。泡沫渣的控制：轉(zhuǎn)爐吹煉的初期和末期，因脫碳速度小而爐渣的泡末

54、化程度較低，因而控制的重點是防止吹煉中期出現(xiàn)嚴重的泡沫化現(xiàn)象。通常是因槍位過高，爐內(nèi)的碳氧反應(yīng)被抑制，渣中聚集的(FeO)越來越多（內(nèi)部條件具備），溫度一旦上來便會發(fā)生激烈的碳氧反應(yīng)，過量的CO氣體充入爐渣（外部條件具備），使渣面上漲并從爐口溢出或噴出，形成所謂的噴濺。為此，生產(chǎn)中應(yīng)是在滿足化渣的條件下盡量低些，切忌化渣槍位過高和較高槍位下長時間化渣，以免渣中(FeO)過高。出鋼前壓槍降低渣中的(FeO)，破壞泡沫渣，以減少金屬損失。 3.2.6渣料的用量加入爐內(nèi)的渣料主要是石灰和白云石，還有少量的螢石或氧化鐵皮等熔劑。1 石灰用量的確定1）首先根據(jù)鐵水的硅、磷含量和爐渣堿度計算（1）鐵水含磷

55、0.3%時，爐渣的堿度B=（%CaO）/（%SiO2）=2.83.2，所以每噸鐵水的石灰加入量按下式計算： 石灰用量（kg/t）= 式中%Si爐料中硅的質(zhì)量分數(shù)；60/28表示1kgSi氧化后可生成60/28（=2.14）kg的SiO2。例1 某廠的鐵水含磷0.25%、硅0.5%，冶煉所用石灰含CaO：86%，SiO2：2.5%，若爐渣堿度按3.0控制，求每噸鐵水的石灰用量。解：石灰用量（kg/t）= =41.55（2）鐵水含磷0.3%時，B=（%CaO）/（%SiO2）+（%P2O5）=3.23.5，所以每噸鐵水的石灰加入量按下式計算： 石灰用量（kg/t）= 式中的142/62表示每氧化1

56、kg的磷可生成142/62（=2.3）kg的P2O5。2）其次根據(jù)冷卻劑用量計算應(yīng)補加的石灰量礦石含有一定數(shù)量的SiO2，每kg礦石需補加石灰的數(shù)量按下式計算：補加石灰量（kg/kg）=例2 鐵礦石中SiO2的含量為8%，堿度按3.0控制，石灰的有效氧化鈣為80%，則每kg礦石補加石灰量 = 83.0/80 = 0.3(kg)廢鋼中含有一定量的Si，但成分通常不知，一般按每噸廢鋼補加石灰1520kg。2 白云石用量的確定白云石的加入量應(yīng)根據(jù)爐渣要求的飽和MgO含量來確定。通常渣中MgO含量控制在8%10%，除了加入的白云石含有外，石灰和爐襯也會帶入一部分。理論用量W(kg/t)= 實際用量W/

57、=WW灰W襯例3 （61）3 熔劑的用量螢石用量：盡量少用或不用，部標要求4kg/t。礦石用量：鐵礦石及氧化鐵皮也具有較強的化渣能力，但同時對熔池產(chǎn)生較大的冷卻效應(yīng)，其用量應(yīng)視爐內(nèi)溫度的高低，一般為裝入量的25%。3.2.7渣料的加入方法關(guān)于渣料的加入，關(guān)鍵是要注意渣料的分批和把握加入的時間。1 渣料分批目的：渣料應(yīng)分批加入以加速石灰的熔化（否則，會造成熔池溫度下降過多，導致渣料結(jié)團且石灰塊表面形成一層金屬凝殼而推遲成渣）。批次：單渣操作時，渣料通常分成兩批：1/22/3及白云石全部（冶煉初期爐襯侵蝕最嚴重）；1/21/3。2 加料時間（1）第一批渣料在開吹的同時加入。（2）第二批渣料，一般是在硅及錳的氧化基本結(jié)束、頭批渣料已經(jīng)化好、碳焰初起的時候（30噸的轉(zhuǎn)爐開吹6 min左右）