第4章 氧氣頂吹轉爐

劉增勛河北聯(lián)合大學鋼鐵冶金學

煉鋼部分第四章氧氣頂吹轉爐LD煉鋼特點冶煉過程裝料制度供氧制度造渣制度溫度制度終點控制制度脫氧合金化制度第一節(jié)LD煉鋼特點冶煉時間短，生產(chǎn)率高：轉爐40min、電爐4h、平爐7h可冶煉鋼種多：尤其是采用爐外精煉工藝原料適應性強：適于冶煉各種鋼水（高S、P、V/Ti）基建投資少，建設速度快：占地面積小生產(chǎn)節(jié)奏均衡，與連鑄時間匹配：連鑄40min/爐氣體含量少：純O2、脫碳量大雜質含量少：廢鋼用量少成本低：不需要額外熱源生產(chǎn)率高第二節(jié)冶煉工藝過程一.操作過程冶煉準備濺渣護爐

意義：出鋼后，在爐內(nèi)剩余爐渣中加入調(diào)渣劑調(diào)整粘度和氧化性，利用氧槍吹入N2，使爐渣濺到爐襯上保護整個爐襯噴吹氣體：N2噴吹設備：氧槍濺渣時間：3~4min濺渣頻率：每1~3爐濺渣一次新爐300爐開始噴補倒渣：轉爐傾動，從爐口倒出剩余爐渣爐渣倒入爐坑內(nèi)的渣罐中補爐★只有在必要時進行補爐部位：局部修補（爐襯侵蝕不均）方式：噴補、貼補、投補時間：20~60min裝料：傾動轉爐，裝入鐵水和廢鋼加廢鋼：天車+廢鋼斗兌鐵水：天車+鐵水包冶煉前期降槍吹氧

轉爐搖正：轉爐傾動機構

降下氧槍：氧槍升降系統(tǒng)

開啟氧氣開關★點火：氧氣射流與熔池接觸，鐵水開始氧化，反應產(chǎn)生火焰加入造渣材料時間：在點火后

否則影響點火材料：頭批料（石灰和白云石）√加入方式：高位料倉吹煉元素氧化升溫：Si、Mn、Fe、C石灰熔化：形成爐渣脫碳速度逐漸增加至最大Si完全氧化進入冶煉中期冶煉中期連續(xù)供氧，脫碳速度最大溫度逐漸上升碳含量逐漸下降

爐口煙氣濃密，逐漸變得明亮加入剩余造渣材料時間：頭批料熔化后材料：石灰灰、白云石、鐵皮球、礦石、螢石爐渣持續(xù)熔化：形成乳化液或泡沫渣控制槍位，防止噴濺和返干調(diào)整槍位：控制渣中FeO含量噴濺：爐口劇烈噴出泡沫渣

冶煉中期是最難控制環(huán)節(jié)

返干：爐內(nèi)爐渣熔化不佳，聲音尖利冶煉后期脫碳速度降低熔池溫度上升碳含量降低爐口煙氣明亮，逐漸稀疏透明確定冶煉終點終點：鋼水達到成分和溫度要求的時刻確定標準：C、S、P、T達到鋼種的出鋼要求判斷方法：供氧情況、爐口煙氣狀況、副槍測量、冶煉模型結束供氧氧槍升起自動關閉供氧吹煉結束拉碳：根據(jù)操作因素和鋼種要求，確定吹煉終點，提起氧槍停止吹O2，倒爐、測溫、取樣化驗鋼水成分

倒爐：爐體向加料跨傾動，方便測溫、取樣測溫：測溫槍+熱電偶，由爐口插入鋼水鋼水取樣目的：化驗鋼水成分方法：?樣勺：鋼水倒入樣模，鋼水凝固放出鋼花?取樣器

取樣器內(nèi)含鋁爐渣取樣目的：分析爐渣成分方法：取樣勺桿上粘渣化驗：爐前化驗室出鋼及合金化出鋼轉爐向出鋼側傾動鋼水由出鋼口流出鋼水落入鋼包脫氧合金化位置：在鋼包內(nèi)加脫氧劑和合金料時間：在出鋼過程中種類：合金料和脫氧劑取決于鋼種擋渣目的：防止爐內(nèi)鋼渣進入鋼包內(nèi)方式：擋渣球、擋渣錐等（方法很多）鋼水處理吹氬攪拌：目的：均勻鋼水方式：底吹、頂吹測溫取樣位置：在鋼包內(nèi)方式：?樣勺鋼水凝固中不再放出鋼花（沸騰鋼除外）

?取樣器

取樣器內(nèi)不含鋁鋼水保溫目的：?保證連鑄溫度穩(wěn)定?降低出鋼溫度等方式：?鋼包液面上加覆蓋劑?鋼包加蓋★冶煉周期：冶煉一爐鋼的時間，或相鄰兩爐鋼的間隔時間。30~40min

供氧時間：在一爐鋼的冶煉過程中，純吹O2所用的時間。12~18min二．熔池內(nèi)成分變化[Si]開始氧化時間：供氧后，最先氧化P144熔池溫度低SiO2的生成自由能低氧化速度氧化迅速，在3~4min完成終點含量熔池內(nèi)Si含量為痕跡：完全氧化爐內(nèi)SiO2活度不被還原：?爐渣降低SiO2活度，?轉爐氧化氣氛鐵水內(nèi)Si含量對終點Si含量沒有任何影響

[Mn]開始氧化時間：與Si同時開始氧化氧化特點前期氧化至最低點：CaO含量低中期Mn含量回升：MnO被還原（CaO升高、FeO下降）后期Mn重新氧化：[O]及(FeO)上升終點含量：“余錳”—在冶煉終點時熔池內(nèi)剩余Mn

余錳含量：0.05~0.15%★

取決于終點碳含量和鐵水錳含量終點碳含量：終點%C高，余錳上升鐵水錳含量：余錳為鐵水錳含量的20~40%配料時必須考慮余錳量

[C]開始氧化時間：供氧即刻開始氧化，爐口出現(xiàn)火焰熱力學：>1530℃才開始氧化(鐵水溫度1300~1400℃)P144實際熔池：前期局部存在脫碳反應

▲氧氣沖擊區(qū)溫度高（2200~2700℃）▲局部Si已經(jīng)氧化氧化速度：分為三個階段前期氧化速度低：以Si、Mn氧化為主中期脫碳速度最高后期脫碳速度降低：C含量下降終點含量以后專門講解鋼種鐵水條件原料條件操作工藝澆注順序

[S]脫硫時間：脫硫持續(xù)進行溫度上升石灰熔化脫硫率：爐內(nèi)FeO高（10~30%），分配系數(shù)低（5~10）正常：

<40%

通常25%多次拉碳造渣：可以達到50~60%★經(jīng)濟性差終點含量鋼種：取決于鋼種爐外精煉▲不精煉：終點S+合金增S<鋼種S的上限要求▲精煉：終點S可適當放寬

[P]脫磷時間：持續(xù)脫磷前期：石灰熔化后，即開始脫磷

▲前期脫磷速度快：熔池溫度低、FeO高中期：脫磷效率較低（FeO降低、溫度升高）▲化渣好：脫磷速度保持一定脫磷效率▲爐渣返干：造成爐內(nèi)回磷

后期：脫磷能力差（溫度高）

早化渣脫磷：采取措施加速石灰熔化，盡量早化渣，實現(xiàn)脫磷脫磷率：90%左右（轉爐為氧化氣氛）低碳鋼：>90%（FeO高）高碳鋼：80~90%（FeO低）終點含量：終點P+合金P+回P<鋼種P要求上限

[O]變化規(guī)律：取決于[O]消耗速度前期：逐漸富集▲Si逐漸減少▲脫碳速度低中期：含量減少▲脫碳速度快，消耗大于供氧后期：急劇上升▲碳含量低、脫碳速度低，消耗低于供氧終點含量：300~1200ppm決定因素：終點%C冶煉工藝：終點前降槍減壓，減少終點[O]熔池溫度：影響不大

[N]變化規(guī)律：取決于排出和吸收量

★原理：CO氣泡為N2的真空室，氧氣中的N2分解溶入鋼液

前期：脫N速度快▲N活度高▲CO氣泡量多中期：脫氮停滯后期：含量回升▲N活度低▲CO氣泡量少終點含量：20~40ppm氧氣純度：純度低N升高（增加了爐內(nèi)N吸收量）

氧純度，％75949697989999.5終點N，ppm160130110805725~4016~20拉碳次數(shù)：拉碳導致[N]升高▲空氣進入爐內(nèi)終點碳：%C低[N]升高▲

N活度低，溶解度高[Fe]氧化時間：在冶煉過程中始終同時存在Fe氧化和還原行為前期：氧化多▲脫碳速度慢，F(xiàn)eO消耗少小于生成中期：氧化少▲脫碳速度快，F(xiàn)eO消耗大于生成后期：急劇氧化▲碳含量和脫碳速度低、FeO消耗低紅色煙塵：前期無渣、后期%C低爐內(nèi)：Fe+[O]=FeO

爐口：FeO+O2=Fe2O3

氧化量：1~2%渣量：渣量大，F(xiàn)e氧化多終點C：終點C低，氧化量大

三．爐渣成分變化（CaO）：石灰熔化，逐漸升高，最終50%左右（SiO2）：與石灰熔化相關前期：Si氧化導致SiO2上升中期及后期：石灰不斷熔化，導致持續(xù)下降終渣含量：10~20%（MnO）：與石灰熔化相關前期：Mn氧化MnO含量高中期及后期：石灰熔化，導致MnO含量持續(xù)下降

★石灰熔化，渣量及CaO含量增加，掩蓋了MnO絕對量變化終渣含量：5~10%，鐵水Mn含量及終點C含量

（FeO）：Fe氧化和FeO消耗的動態(tài)結果前期FeO高：20~30%爐渣成分變化圖中期FeO低：10~20%脫碳消耗大后期FeO高：15~30%

脫碳消耗少終渣FeO含量決定于終點%C（P2O5）：與石灰熔化及脫磷過程相關前期：P大量氧化，P2O5含量高中后期：石灰熔化渣量增加，P2O5被稀釋終渣含量：取決于渣量及鐵水P含量

三．操作制度裝料制度供氧制度造渣制度溫度制度終點控制制度脫氧合金化制度★有的書中歸結為五大制度

第三節(jié)裝料制度一.鋼鐵原料（一）鐵水用量：70~100%前提條件：必須滿足終點溫度要求★鐵水提供物理熱影響因素：實際生產(chǎn)中影響因素很多鋼種：高碳鋼用量大原料條件：生燒石灰用量大鐵水溫度：溫度低用量大鐵水成分：Si低時用量大澆注條件：開澆爐次用量大鐵水包容量：限制鐵水用量廢鋼供應：廢鋼短缺溫度：“物理熱”，占轉爐入爐熱量的50%以上太高：增加煉鐵成本★高溫對于轉爐有利太低：對轉爐不利廢鋼用量小，產(chǎn)量低★高爐產(chǎn)量不變影響轉爐操作：▲升溫速度慢▲化渣時間長▲噴濺▲后吹終點氧含量高：終點碳低要求范圍：1250~1350℃★受到鋼種、鐵水供應等限制溫度穩(wěn)定：▲穩(wěn)定廢鋼加入量

▲穩(wěn)定操作▲穩(wěn)定終點供應穩(wěn)定：有利于穩(wěn)定煉鋼整個工序操作煉鋼廠可以設置混鐵爐，均衡鋼水供應和溫度控制

成分：五大元素C：不做要求，4%左右（Si影響）Mn：煉鋼的有益元素

作用：氧化放熱：Si發(fā)熱能力的1/4

提高余錳：減少Mn合金用量

促進脫S和脫磷：有利于石灰熔化減少粘槍：改善爐渣流動性減少螢石用量：促進石灰熔化

提高爐齡：堿度上升快控制：取決于礦石Mn含量（生產(chǎn)中不具體要求）

通常：0.20~0.40%

Si：來源于高爐內(nèi)SiO2還原

作用：氧化放熱：“化學熱”

提高渣量：有助于脫S、脫P

影響：過高或過低都會影響操作和成本

過低：▲鋼水溫度低：導致后吹▲廢鋼用量少：產(chǎn)量低▲渣量少：脫S、P困難過高：▲渣量大：容易噴濺▲金屬損失高（渣量、噴濺）▲石灰消耗大▲侵蝕爐襯▲鐵水成本高（焦比高）

控制：取決于鐵水P含量：脫磷任務

通常：0.40~0.80%（目前有降低的趨勢）非正常：2%Si

P：來源于礦石

影響：氧化放熱：被動因素

增加石灰消耗：需要大渣量

延長冶煉周期：多次拉碳導致嚴重后吹：多次拉碳

范圍：生產(chǎn)中不作規(guī)定

省內(nèi)：

0.050~0.120%

控制：減少礦石含P量：煉鐵廠

燒結減少含P添加劑：磷酸有助于減少粉化燒結減少鋼渣應用：鋼渣含P高鐵水預處理：京唐、寶鋼僅用于高附加值鋼種

S：來源于焦炭、煤和礦石

影響：增加石灰消耗：需要大渣量

延長冶煉周期：多次拉碳

導致嚴重后吹：多次拉碳

范圍：0.020~0.050%非正常時：0.10%

控制：降低焦炭S含量：煉鐵廠

減少噴煤S含量減少燒結用煤S含量提高高爐爐溫鐵水預處理：普遍應用

用于高附加值鋼種

（二）廢鋼用量：<30%前提條件：必須滿足終點溫度要求★廢鋼熔化吸熱影響因素：實際生產(chǎn)中影響因素很多鋼種：高碳鋼用量少原料條件：生燒石灰用量少鐵水溫度：溫度低用量少鐵水成分：Si低時用量少澆注條件：開澆爐次用量少鐵水包容量：限制鐵水用量廢鋼供應：廢鋼短缺★鐵水用量+廢鋼用量=100%來源

軋鋼切頭切尾連鑄廢坯和澆余塊社會廢鋼：自行車等工業(yè)廢鋼：機加工廢料管理防止危險品：炸彈、封閉物防水：

2005年唐鋼一鋼裝鐵爆炸

防止雜物：有色金屬、油污分類存放：合金利用、元素污染

（不銹鋼）塊度：√順利裝入（1/2爐口直徑）√減輕沖擊爐襯√縮短熔化時間√保證裝入量二.裝入量裝入量：每爐裝入鐵水和廢鋼的數(shù)量，單位“噸”

對生產(chǎn)影響

裝入量過大增加產(chǎn)量往往導致裝入量過大噴濺嚴重：反應空間減少√限制供氧強度冶煉時間增加√造渣困難鋼水無法出凈：影響兌鐵安全和濺渣護爐裝入量過小降低產(chǎn)量損害爐底：熔池深度小影響精煉：LF無法加熱確定因素

轉爐公稱容量：300噸50噸

爐容比：新爐時轉爐爐膛有效容積與公稱容量的比值

V/T=0.9～1.05m3/t爐役階段爐役前期：裝入量?。ㄈ莘e?。t役后期：裝入量大熔池深度：防止氧氣射流穿透熔池

Hmax/H<0.7鋼包容量新鋼包：減少裝入量老鋼包：增加裝入量三.裝入制度定量裝入意義：整個爐役期間，保持每爐的裝入量不變優(yōu)點：方便生產(chǎn)組織缺點：√爐役前期：裝入量過大，熔池過深√爐役后期：裝入量過小，熔池過淺√不能發(fā)揮轉爐生產(chǎn)能力：爐役后期應用：√常用于大型轉爐（寶鋼300噸）√不能用于中小轉爐爐役：從開新爐到停爐的整個期間

爐齡：從新開爐到停爐整個爐役期間煉鋼的總爐數(shù)。即“爐襯壽命”定深裝入意義：調(diào)整裝入量，在整個爐役期間保持熔池深度不變

優(yōu)點：√氧槍操作穩(wěn)定√有效保護爐底√充分發(fā)揮生產(chǎn)能力缺點：√生產(chǎn)組織困難：頻繁變化裝入量

√鋼包不容易管理√鋼水成分不易控制：出鋼量波動大√造渣制度不穩(wěn)定√影響連鑄控制：澆注時間不穩(wěn)定應用：√可用于小型轉爐分階段定量裝入意義：以定深操作為基礎，按爐膛擴大程度將整個爐役期分為幾個階段，每個階段內(nèi)實行定量裝入。優(yōu)點：避免了前兩種方法的缺點保證了熔池深度穩(wěn)定裝入量發(fā)揮了轉爐生產(chǎn)能力方便生產(chǎn)組織應用：被各廠普遍采用四.裝料順序先加廢鋼，后兌鐵水

優(yōu)點：防止廢鋼潮濕引起爆炸缺點：廢鋼沖擊爐襯應用：普遍采用加廢鋼后，必須才搖爐，再兌鐵先加鋼水，后加廢鋼優(yōu)點：防止廢鋼沖擊爐襯缺點：廢鋼潮濕時容易爆炸應用：爐役后期（爐襯較薄）第四節(jié)供氧制度供氧工藝：（1）氧槍設計；（2）供氧操作

一.氧化劑氧氣：主要氧化劑來源：國內(nèi)自備制氧廠國外有商業(yè)制氧廠要求：純度：>99.5%前蘇聯(lián)LD數(shù)據(jù)氧純度％75949697989999.5終點Nppm160130110805725~4016~20

唐鋼：96~97%O2終點[N]80~100ppm水分：要求脫水<0.2%H2O壓力：0.8~1.2MPa總管壓力1.5MPa鐵礦石：Fe2O3高應用氧化劑：電爐冷卻劑和助熔劑：轉爐要求：Fe2O3高SiO2、P、H2O低烘烤（電爐）氧化鐵皮鐵皮球：軋鋼鐵皮粘結成球（防止被爐氣帶走）應用：冷卻劑和助熔劑其它氧化劑CO2：弱氧化劑，鞍鋼有用代替底吹Ar空氣：已淘汰（貝塞麥、托馬斯）二.供氧參數(shù)P161氧氣流量

意義：單位時間內(nèi)向熔池內(nèi)供氧的數(shù)量，單位Nm3/min關系：氧氣流量＝裝入量×噸鋼耗氧量/吹氧時間噸鋼耗氧量：50~60m3/t。供氧強度意義：單位時間內(nèi)每噸鋼液的供氧量，單位Nm3/(t·min)應用：3.0~4.0Nm3/(t·min)關系：供氧強度＝氧氣流量/裝入量供氧強度＝噸鋼耗氧量/吹氧時間用“供氧強度”描述供氧情況更有意義：不同容量轉爐

氧氣壓力：簡稱“氧壓”

意義：氧槍入口前測定點的氧氣壓力，也稱“工作氧壓”，MPa

應用：0.8~1.2MPa(或8~12Kg/cm2)與氧氣流量關系：對于同一支氧槍，兩者為單值增函數(shù)

★生產(chǎn)中用“氧壓”調(diào)整“氧氣流量”槍位：又稱“氧槍高度”意義：氧槍噴頭出口端距靜止金屬液面的高度，m應用：0.8~3.0m注意：靜止液面：吹煉過程不存在靜止液面噴頭斷面：氧槍高度并非氧槍的總長度金屬液面：而非爐渣液面氧槍不能插入鋼液三.氧氣射流對熔池物理作用P147氧氣射流

射流形成：高壓氧氣經(jīng)拉瓦爾管形成超音速射流，M≈2射流衰減：爐氣、鋼渣液滴進入射流速度下降體積膨脹氧氣射流純度降低射流分散：與熔池接觸后，氧氣射流分為三部分

反射氧流：熔池反作用力使部分射流形成反射流股

直接氧化：沖擊區(qū)內(nèi)劇烈氧化生成FeO，形成高溫區(qū)2200~2700℃氧氣氣泡：O2深入熔池內(nèi)部，破碎成許多氧氣氣泡熔池運動形成沖擊區(qū)：高速射流沖擊熔池，形成凹坑狀沖擊區(qū)循環(huán)運動：氧氣動量傳遞至熔池氣泡溢出攪拌形成液滴：高速射流擊碎鋼和渣，形成大量液滴

液滴對加快轉爐反應起著決定性作用沖擊狀況：沖擊坑示意圖

沖擊深度：氧氣射流沖擊區(qū)的凹坑深度

沖擊深度大對冶煉影響

▲增加熔池攪動▲升溫速度快▲脫碳速度高▲(FeO)低，不利化渣▲噴濺增加▲易損壞爐底沖擊深度小對冶煉影響▲熔池攪動差▲升溫速度低▲脫碳速度慢▲(FeO)高沖擊面積：氧氣射流沖擊區(qū)在熔池表面的面積

沖擊面積與沖擊深度的對應關系

▲沖擊深度大，沖擊面積小▲沖擊深度小，沖擊面積大多孔氧槍單孔氧槍的弊端供氧強度逐漸提高

▲沖擊深度過深，容易損害爐底▲沖擊面積過小，對化渣不利▲反應區(qū)域過于集中，熔池反應不均勻▲供氧強度受到限制，冶煉時間長。▲僅靠改變槍位，無法調(diào)節(jié)沖擊深度與沖擊面積的矛盾多孔氧槍對冶煉影響▲降低單個流股沖擊深度：射流分散成多個流股▲提高熔池沖擊面積：多個沖擊坑流股衰減大▲熔池攪拌及反應均勻：多個沖擊坑▲協(xié)調(diào)了沖擊面積和沖擊深度的矛盾吹煉模式硬吹：低槍位或高氧壓的吹煉模式

特點：到達熔池表面射流動能高

▲沖擊力大，攪拌強▲沖擊深度大、沖擊面積小熔池流動特征P148圖4-12C▲射流下面中心區(qū)，液體迅速向下流動

▲射流四周中間區(qū)，氧氣泡和CO氣泡上浮引起液體向上流動▲熔池表面，液體沿徑向向外流動，再沿爐壁向下流向爐底軟吹：高槍位或低氧壓的吹煉模式

特點：到達熔池表面射流動能低

▲沖擊力小，攪拌弱▲沖擊深度小、沖擊面積大熔池流動特征P148圖4-12B▲液面比較平靜

▲熔池底部幾乎沒有運動吊吹：槍位過高（>3m）或氧壓過低（<0.8MPa）特點：沖擊很弱，攪拌差

P148圖4-12C危害：對冶煉不利▲嚴重氧化爐襯：反射氣流多▲容易引起劇烈噴濺：爐渣過于氧化應用：吊吹屬于非正常操作▲處理中期爐渣返干▲大噴壓渣高溫下熔池狀態(tài)

前蘇聯(lián)試驗熔池內(nèi)形成火焰狀反應區(qū)一次反應區(qū)：中心高溫區(qū)2200~2700℃二次反應區(qū)：中心外圍區(qū)（溫度較低）四.氧氣射流對熔池化學作用P150傳氧過程

★三種傳氧途徑：▲載氧液滴▲氧氣氣泡▲氧化爐渣載氧液滴載氧液滴熔池內(nèi)氧傳遞的基本載體形成機理

▲射流沖擊形成大量金屬液滴：體積很小、數(shù)量多▲液滴內(nèi)Fe充分氧化：85~98%FeO▲熔池流動帶動載氧液滴進入熔池或爐渣分配規(guī)律：與吹煉模式有關

▲軟吹：深入熔池少，進入爐渣多①熔池循環(huán)差②上浮距離短

▲硬吹：深入熔池多，進入爐渣少①熔池循環(huán)強②上浮距離長氧氣氣泡形成機理

▲射流被擊碎形成小氣泡：劇烈非彈性碰撞▲氧氣氣泡隨熔池循環(huán)

分配規(guī)律：與吹煉模式有關

▲軟吹：熔池吸收少①射流速度低，擊碎的氣泡少②氣泡上浮快▲硬吹：熔池吸收多①射流速度低，擊碎的氣泡多②氣泡上浮慢氧化爐渣形成機理

▲氧氣射流使爐渣FeO及鐵珠氧化▲爐渣對鋼液傳氧：在乳化液中分配規(guī)律：與吹煉模式有關

▲軟吹：氧流與爐渣接觸面積大，爐渣氧化量增加▲硬吹：氧流與爐渣接觸面積小，爐渣氧化量降低★氧分配決定于吹煉模式軟吹：鋼液[O]降低、渣中FeO增加硬吹：熔池[O]增加，爐渣FeO降低在轉爐冶煉中載氧液滴是主要的傳氧途徑氧化方式

★三種氧化方式：▲直接氧化▲間接氧化▲爐渣氧化P150直接氧化意義：在吹氧冶煉中，氧氣直接氧化熔池中的C、Mn、Si等元素氧化區(qū)域：氧氣與熔池的接觸界面

反應式：

間接氧化意義：O2首先與Fe結合形成FeO，F(xiàn)eO擴散并溶解于熔池中，然后再氧化熔池內(nèi)的其它元素氧化區(qū)域：在熔池內(nèi)所有區(qū)域

反應式：

爐渣氧化意義：以爐渣為傳氧介質的氧化形式過程：（FeO）+O2

→（Fe2O3）（Fe2O3）+Si→（SiO2）存在區(qū)域：平爐、電爐和轉爐都存在這個過程★轉爐中期（FeO）降低：渣中氧化鐵向熔池供氧★由載氧液滴形成的間接氧化是LD主要氧化方式直接氧化不是主要氧化方式

▲氧流沖擊區(qū)?。恨D爐反應區(qū)域大▲沖擊區(qū)內(nèi)溫度高：Fe比Si更容易氧化▲C傳遞速度比脫碳速度慢：Fe首先與O2結合▲實驗表明：沖擊區(qū)大量FeO爐渣氧化：在靜止熔池中存在

五.熔池乳化乳化現(xiàn)象乳化：把一種液體置于另一種與其互不相溶的液體中，在外力作用下將此液體呈微粒分散的過程

乳化液：一種液滴在另一種不相溶的液體中分散形成的均勻混合物熔池乳化：從爐口甩出的爐渣爐渣內(nèi)存在大量的氣泡和鋼珠：鋼珠達到30~80%鋼珠和氣泡存在密切接觸

P156圖4-22鋼珠高度彌散狀態(tài)：直徑0.2~3.0mm

P157表中數(shù)據(jù)★三相乳化液：在LD熔池內(nèi)形成了鋼水、爐渣和氣體的三相乳化液三相乳化液是LD冶煉速度快的主要原因乳化液形成形成機理氧氣射流和CO溢出形成劇烈攪拌攪拌產(chǎn)生鋼珠、渣滴和氣泡：鋼水、爐渣及氣體相互撞擊和破碎液滴與氣泡相互混合：劇烈攪拌帶來充分混合乳化動力：用攪拌功來衡量氧氣射流：▲動能20%用于攪拌其它消耗在非彈性碰撞

▲占總攪拌功的20~50%

▲公稱容量小，作用大CO氣流溢出：▲膨脹功20%用于攪拌

▲占總攪拌功的50~80%

▲公稱容量大，作用大★CO氣泡攪拌效果是氧氣射流的1~4倍

乳化程度

在整個熔池內(nèi)，乳化程度并不均勻

熔池底部：未形成三相乳化液

（純鋼液）熔池頂部：乳化程度小，鋼珠少鋼渣接觸區(qū)：乳化非常充分乳化影響乳化作用：三相接觸面積大大增加，改善反應動力學條件鋼珠比表面計算P157▲平爐及電爐：0.18～0.4m2/t

▲LD轉爐：300～17000m2/t鋼珠成分：熔池與液滴內(nèi)成分不同P159表4-3

▲液滴內(nèi)C、P、Mn含量低于熔池：液滴內(nèi)反應速度顯著加快▲液滴內(nèi)S含量高于熔池：液滴內(nèi)FeO非常高乳化危害返干：在冶煉中期，由于操作原因導致渣中FeO減少，爐渣內(nèi)液體部分消失，爐渣重新變得粘稠和干燥P159

▲爐內(nèi)回磷

▲金屬噴濺：燒槍▲金屬燒損：形成紅色煙塵

▲粘槍：氧槍無法提起噴濺：泡沫渣嚴重及脫碳反應劇烈，導致鋼渣由爐口噴出的冶煉事故▲金屬損失：噴濺夾帶鋼珠

▲設備燒損：嚴重堵塞

▲鋼水成分波動：出鋼量波動

六.供氧操作★氧槍操作包括兩個方面：氧壓和槍位

氧槍操作對熔池影響

P161圖4-26

氧壓：提高氧壓會增加流速和沖擊力

槍位：提高槍位使氧氣流速和沖擊力衰減，沖擊面積增加氧槍操作方式恒槍變壓意義：在整個吹煉過程中保持槍位不變，僅靠調(diào)節(jié)氧氣壓力控制氧氣射流對熔池的作用缺點：▲供氧量變動頻繁▲靈活性差

▲影響其它轉爐操作應用：生產(chǎn)中應用較少變槍變壓意義：在吹煉過程中，根據(jù)吹煉情況同時改變槍位和氧壓來調(diào)節(jié)供氧缺點：實際操作困難（理論上科學）應用：生產(chǎn)中應用較少★在后期終點碳較低時有時應用恒壓變槍意義：在整個吹煉過程中保持氧壓不變，通過調(diào)節(jié)槍位改變氧氣流股對熔池的作用優(yōu)點：▲操作靈活▲吹煉較平穩(wěn)▲對其它轉爐操作干涉較小▲冶煉時間穩(wěn)定★分期定壓操作：為保證供氧強度和時間不變，在采用“分階段定量裝入”時，應根據(jù)裝入量調(diào)整氧氣流量，形成“分階段”固定氧壓的操作槍位對冶煉的影響反應速度低槍位：形成“硬吹”，反應速度高高槍位：形成“軟吹”，反應速度低渣中FeO

消耗與生成的綜合結果低槍位：（FeO）降低高槍位：（FeO）升高熔池溫度反應速度及沖擊深度的影響低槍位：溫度上升加快高槍位：溫度上升緩慢煉鋼成語：降槍提溫，提槍化渣槍位控制★三種槍位：基本槍位、高槍位和低槍位基本槍位：兼顧化渣和攪拌熔池，常用作中期槍位高槍位：基本槍位+0.2m，常用作化渣槍位低槍位：基本槍位–0.2m，常用作提溫槍位前期槍位前期特點：▲SiO2含量高▲溫度低▲石灰未熔化控制目的：盡量早化渣▲低溫脫磷▲減少酸性渣侵蝕▲減少金屬噴濺槍位控制：采用高槍位

（FeO）=20~30%

前期槍位過高會導致中期噴濺中期槍位中期特點：▲脫碳速度快▲熔池乳化嚴重▲(FeO)消耗大控制目的

▲防止噴濺及返干

▲保持爐溫平穩(wěn)上升▲保證石灰持續(xù)熔化槍位控制

▲加入第二批料后采用低槍位：使前期高FeO降低到中期要求水平▲中期采用基本槍位：（FeO）=10~15%

槍位高：容易產(chǎn)生噴濺槍位低：導致返干最佳槍位：爐渣剛到爐口而又不噴出

后期槍位后期特點：▲脫碳速度慢▲熔池乳化程度弱▲熔池C含量低控制目的▲調(diào)整爐渣，繼續(xù)脫S、P▲加強攪拌，促使脫碳▲降低終點(FeO)和[O]▲均勻溫度和成分槍位控制

▲臨界點后高槍位：促使石灰完全熔化▲終點前降槍：均勻溫度和成分1m左右▲終點前減壓：降低供氧量，使（FeO）<20%第五節(jié)造渣制度一.爐渣概述爐渣作用脫S和脫P：必要條件吸收氧化產(chǎn)物，減少其危害防止金屬噴濺，保護氧氣和爐襯渣量：80～120Kg/t鋼鐵水條件：Si、S、P√鋼種：S、P要求石灰條件：SiO2、活性度冷卻劑種類：廢鋼、鐵礦及礦石造渣要求快速造渣：適應LD冶煉周期適當?shù)奈锢硇再|：成分、熔點、粘度合理的反應性能：堿度、FeO有利于保護爐襯：盡早化渣避免噴濺等操作事故控制終渣氧化性：保護爐襯、減少金屬及合金消耗二.造渣材料（一）石灰P26成分CaO：主要成分控制：國標≥90%日本≥92%

SiO2：有害成分有效CaO：CaO有效

=CaO石灰

?SiO2石灰×RP163危害：▲石灰消耗高▲渣量大

★R=3:SiO21%→石灰3%渣量4%控制：國標<3%日本<2%美國<1%S：有害成分危害：▲增加爐渣S含量▲石灰脫硫能力差（宏觀上）石灰S含量太高時，會導致鋼液增S控制：國標≤0.1%日本≤0.02%H2O危害：鋼水增氫控制：H2O≤0.3%我國頂吹轉爐石灰標準成分CaOSiO2SH2O灼減含量％≥90≤3≤0.1≤0.3≤4%鍛燒情況對石灰質量影響較大（P27圖）CaCO3→CaO+CO2生燒石灰意義：煅燒溫度過低（<920℃）或煅燒時間過短，石灰內(nèi)部仍含有較多未分解的CaCO3危害：▲石灰消耗大：CaCO3含有44%CO2▲降低生產(chǎn)率：廢鋼用量少▲容易導致后吹：降低熔池溫度：▲化渣時間長：爐內(nèi)繼續(xù)分解▲影響脫S、脫P：爐渣堿度低▲容易造成噴濺：溫度波動大★酌減：重新加熱后，石灰質量減少的比例用來描述生燒情況過燒石灰意義：煅燒溫度過高（>1200℃）或煅燒時間過長，晶粒粗大，氣孔率低，體積密度大，反應能力差危害：▲化渣時間長：熔化速度低▲降低生產(chǎn)率：冶煉時間長▲加劇侵蝕爐襯：酸性渣時間長▲影響脫S、脫P：爐渣堿度低輕燒石灰又稱“活性石灰”意義：煅燒溫度1050~1150℃，晶粒細小、氣孔率高，體積密度小，晶格缺陷多，表面能高，反應能力強，有利于快速成渣應用：生產(chǎn)中必須采用活性石灰活性度質量要求氣孔率高，體積密度?。籂t渣容易進入石灰內(nèi)部晶粒小，比表面大：與爐渣接觸面積大晶格缺陷多，表面能高：反應能力強測定方法

水活性：利用石灰與水反應能力來體現(xiàn)與在爐渣內(nèi)熔化速度測定時間：一定質量石灰與水反應，溶液達到最高溫度的時間

活性石灰<3min普通石灰3~10min過燒石灰>10min測定鹽酸吸收量：在溫度40℃下，用4N鹽酸滴定50g石灰，測定10min內(nèi)吸收的鹽酸毫升數(shù)

★

活性>310mL普通110~310mL生燒<110mL塊度要求：轉爐20~50mm電爐30~60mm影響過大：▲熔化速度慢▲下料口卡料過?。菏胰菀妆粻t氣帶走

儲存性質：容易吸水CaO+H2O→Ca(OH)2要求：防水防潮使用新鮮石灰：儲運時間<2天生產(chǎn)：回轉窯沸騰床熔煉爐豎窯生產(chǎn)

（二）白云石P28及P167目的促使石灰熔化：阻止形成C2S保護爐襯減少前期酸性渣侵蝕：石灰熔化快減少鎂碳磚MgO溶解終渣變粘掛渣：后期R高，MgO析出，爐渣粘度增加配合濺渣工藝應用：生白云石和輕燒白云石生白云石：CaCO3·MgCO3

分解吸熱大輕燒白云石：CaO·MgO

生白云石鍛燒

★性質與輕燒石灰相似（三）螢石P28及P167性質：助熔劑CaF2≥85%SiO2<5%S<0.2%H2O<0.5％P28作用機理

P167降低爐渣熔點CaF2

熔點低：930℃

降低CaO熔點：CaF2與CaO共晶溫度900℃降低C2S熔點：3CaO·CaF2·2SiO2熔點1400℃

防止C2S形成：形成3CaO·CaF2·2SiO2破壞硅鏈結構：降低粘度優(yōu)點：化渣速度快缺點

P168內(nèi)容化渣效果持久時間短容易噴濺：CaF2降低爐渣表面張力，容易形成泡沫渣侵蝕爐襯：爐渣粘度低污染環(huán)節(jié)：含F(xiàn)渣和粉塵對人體有害應用用量：石灰用量的10～15%

價格高：常用鐵皮球代替螢石★鐵皮球效果不及螢石（四）鐵皮球及輕燒鎂球鐵皮球：助熔劑成分：FeO應用：代替螢石輕燒鎂球：助熔劑成分：MgO，由菱鎂礦MgCO3鍛燒

MgCO3→MgO+CO2作用：代替輕燒白云石優(yōu)點：僅調(diào)整MgO（五）球團礦和燒結礦成分：Fe2O3優(yōu)點Fe2O3高，熔點低成分及塊度穩(wěn)定缺點降低廢鋼用量：吸熱多石灰消耗高：帶入SiO2容易噴濺：▲渣量大▲溫度波動大應用：生產(chǎn)應用較少三.堿度控制重要性脫S和脫P：堿度是主要影響因素之一爐襯侵蝕：酸性渣對堿性爐襯侵蝕嚴重爐渣氧化性：R=2爐渣氧化性最強爐渣流動性：高溫下高堿度渣粘度低金屬元素氧化：影響爐渣內(nèi)各氧化物的活度控制范圍：最佳值2.5~4.0

堿度過高不利于脫磷P162圖4-27圖4-28堿度過高對脫硫影響不顯著石灰加入量按質量守恒計算P162冶煉低磷鐵水：不考慮P2O5的影響冶煉高磷鐵水：考慮P2O5的影響★實際加入量為計算值1.0~1.2倍部分石灰被爐氣帶走石灰沒有完全溶解酌減增加了石灰實際加入量鐵水頂渣堿度低低磷鐵水30~60kg/t加入方式一次性加入前期一次性加入：▲熔化困難▲爐溫上升慢▲中期噴濺中期一次性加入：▲前期酸性渣侵蝕爐襯▲爐溫波動大，F(xiàn)eO聚集大噴后期一次性加入：根本不能起到作用分批加入石灰及輕燒白云石：分三批加入助熔劑和冷卻劑：隨時加入

★生產(chǎn)中通常采用分批加入加入時間第一批料：前期點火后即刻加入：不能加入過早加入量：計劃總量的1/2~2/3第二批料：中期頭批料熔化后加入：▲過早不易熔化▲過晚容易噴濺加入量：剩余的石灰和白云石（即總量的1/3~1/2）通常分成2~3次加入：使溫度平穩(wěn)上升，有利于減少噴濺第三批料：后期拉碳后：補加石灰和助熔劑加入量：根據(jù)S、P情況

（不計入總計劃量）四.石灰熔化熔化機理P163熔渣受到冷卻，在石灰表面形成渣殼渣殼熔化后，石灰開始溶解：需要10S左右爐渣滲透到石灰內(nèi)部，與石灰進行反應形成熔渣防止和破壞表面C2S致密層，保持石灰持續(xù)熔化

2CaO·SiO2形成渣中SiO2積聚在石灰表面：Si-O結構P164表4-4SiO與CaO在石灰表面形成C2S：P164圖6-30C2S熔點高：2130℃C2S結構致密：阻礙了熔渣出入和石灰熔化熔化環(huán)節(jié)

P164熔渣在石灰外部和內(nèi)部的傳質在接觸面上爐渣與石灰進行化學反應反應產(chǎn)物離開反應區(qū)向爐渣內(nèi)擴散而溶入爐渣研究表明：★熔渣傳質過程是石灰熔化的限制環(huán)節(jié)C2S致密層是石灰熔化的主要障礙

改善石灰熔化的措施以改善傳質為主線改善石灰質量采用活性石灰，防止生燒和過燒添加白云石，提高石灰中的MgO含量減少石灰塊度適當提高槍位，增加（FeO）FeO是石灰基本助熔劑熔化速度統(tǒng)計關系

VCaO=K（CaO+1.35MgO–1.09SiO2+2.75FeO+1.9MnO-39.1）試驗數(shù)據(jù)：P165圖4-31～圖4-34（FeO）化渣機理P166采用適量助熔劑

VCaO=K（CaO+1.35MgO–1.09SiO2+2.75FeO+1.9MnO-39.1）CaF2：化渣速度最快鐵皮球和錳礦：最常用的助熔劑輕燒白云石和輕燒鎂球MgO濃度控制:8~10%▲MgO≈6%：有利于石灰溶解▲在高堿度爐渣中，MgO溶解度12%

MgO>12%時，石灰熔化后MgO顆粒析出，爐渣粘稠▲MgO高有利于濺渣護爐提高熔池溫度：加快內(nèi)部和外部傳質加強熔池攪拌：改善傳質和傳熱條件成渣途徑

假三元相圖P166圖4-35

鈣質成渣途徑初期渣FeO高、堿度低，位于液相區(qū)（A區(qū)）前中期低槍位操作(FeO)下降析出C2S，爐渣進入（B區(qū)）后期提高槍位FeO升高石灰熔化，達到終點液相區(qū)（C區(qū)）優(yōu)點：①爐襯侵蝕?、趪姙R可能性小缺點：①前期化渣差，脫P困難②容易粘槍鐵質成渣途徑初期渣FeO高、堿度低，位于液相區(qū)（A區(qū)）前中期長時間高槍位供氧，爐渣長期處于液相區(qū)（D區(qū)）后期壓低槍位FeO降低，達到終點成分（C區(qū)）優(yōu)點：①脫P和脫S好②能夠實現(xiàn)高拉碳缺點：①容易噴濺②高FeO爐渣容易侵蝕爐襯

全程化渣：前期高槍位，得到較高FeO含量20~30%中期降低槍位：控制10~15%FeO，保持石灰持續(xù)熔化，防止返干后期先提槍化渣，終點前降槍攪拌意義：在整個吹煉過程中，控制石灰連續(xù)熔化目的：▲保證脫磷脫硫▲避免噴濺和返干五.造渣方法單渣法P168意義：在整個吹煉過程中不倒渣，出鋼后再倒完全部爐渣優(yōu)點：√操作簡便√縮短冶煉周期√節(jié)省熱量√避免兌鐵噴濺缺點：高堿度終渣未得到充分利用適用范圍：冶煉低Si、S、P鐵水，或S、P要求不嚴格的鋼種應用：90年代以前的主要造渣方法雙渣法P168意義：在冶煉前期結束后倒出部分爐渣，然后再加料造渣

優(yōu)點：√脫S和脫P率高√防止大渣量噴濺√減少爐渣侵蝕缺點：√熱量損失大√冶煉周期長√金屬收得率低適用范圍：√鐵水含Si>1.0%√鐵水含P>0.5%√鋼種要求S、P含量低雙渣法是“迫不得已”的方法

高Si鐵水是造雙渣的充分必要條件放渣時間：前期剛剛結束、頭批料完全熔化時間過早：▲后期脫磷任務重：前期脫磷不充分▲浪費石灰：石灰未完全熔化▲中期噴濺嚴重：剩余渣量多時間過晚：▲中前期容易噴濺：渣量大▲二批石灰熔化時間短▲爐襯侵蝕嚴重：酸性渣應用：目前很少使用鐵水成分正常使用鐵水預處理和爐外精煉工藝生產(chǎn)低S、P鋼種

留渣法P168意義：出鋼后將部分或全部終渣留在爐內(nèi)，作為下一爐的渣料優(yōu)點：√提高前期成渣速度√改善前期脫S和脫P√節(jié)省石灰√提高轉爐熱效率缺點：兌鐵容易噴濺應用：√起源于雙渣法

√雙渣法未能推廣√濺渣護爐實現(xiàn)“留渣法”操作★濺渣護爐完成了三個任務√保護爐襯√防止兌鐵噴濺√實現(xiàn)留渣操作六.噴濺形式P168兌鐵噴濺：在兌鐵過程中產(chǎn)生噴濺廢鋼潮濕：H2O高速蒸發(fā)

唐鋼2005年兌鐵噴濺留渣操作：終渣FeO高鐵水未出盡：鐵水[O]高兌鐵時應遠離操作平臺溢渣：由于熔池上漲而使爐渣從爐口流出的現(xiàn)象

留渣過大：前期爐渣較多濺渣后多爐不倒渣特點：▲速度慢▲常發(fā)生在冶煉前期金屬噴濺：熔池內(nèi)泡沫渣少，金屬失去熔渣保護而形成飛濺又稱為“返干噴濺”現(xiàn)象：▲紅色煙塵：FeO+O2→Fe2O3

▲火焰挺直有力

▲聲音尖利危害：▲燒搶

▲金屬損失

時間：冶煉中期爆發(fā)式噴濺：爐內(nèi)C–O反應集中和泡沫渣嚴重，爐渣夾帶金屬液隨爐氣噴出爐口時間：冶煉前期和中期★“噴濺”通常指“爆發(fā)式噴濺”危害金屬收得率降低：0.5~5.0%延長吹煉時間：限制供氧強度脫氧合金化操作困難：出鋼量不準，配料盲目性大終點溫度控制困難：熱損失增加危害設備和人身安全▲降低爐齡▲堵塞煙道和下料口▲粘槍及噴頭燒損增加勞動強度：人工清理平臺和爐坑形成原因推動力：CO氣流和氧氣射流CO氣流為主要推動力：中期CO氣流是氧氣射流推動力的7~9倍單獨CO氣流不會引起噴濺▲正常爐次不產(chǎn)生噴濺：CO氣流仍然很強▲返干時不產(chǎn)生爆發(fā)式噴濺：僅有金屬噴濺▲停止氧氣無法抑制噴濺：無劇烈CO氣流▲在倒爐時偶爾也發(fā)生噴濺：CO氣流很少泡沫渣意義：泡沫化嚴重的爐渣三相乳化液并非泡沫渣影響：▲阻礙爐氣溢出：透氣性差

▲縮短與爐口距離：爐渣過度膨脹★抑制泡沫渣形成是控制噴濺的主要途徑高VC是LD特點泡沫渣形成熔池附近形成集中CO爐氣熔池附近攪拌劇烈、氣量大CO爐氣形成加劇鋼渣乳化和攪拌集中爐氣不會形成泡沫渣▲后期CO氣流沒有引起泡沫渣▲LF底吹Ar不會引起泡沫渣中上部乳化液內(nèi)形成泡沫化CO氣流帶動鋼珠進入中上部爐渣鋼珠在氧化渣內(nèi)脫C形成CO鋼珠破裂自發(fā)乳化而高度彌散彌散鋼珠脫C形成更小的CO氣泡中上部爐渣多鋼水少，彌散CO無法集聚而引起泡沫化影響泡沫渣因素脫碳速度：中上部爐渣內(nèi)鋼珠量

熔池碳含量：渣內(nèi)鋼珠脫碳量

爐渣FeO量：三重影響鋼珠脫碳量爐渣表面張力爐渣粘度爐渣表面張力：低σ容易形成穩(wěn)定氣泡▲FeO、P2O5、TiO2、CaF2、SiO2降低爐渣表面張力爐渣粘度：適中粘度有利于提高起泡性P169圖4-38冶煉中期為形成泡沫渣提供條件脫碳速度高，CO氣流動能高CO氣流帶到中上部的鋼珠多鋼珠含碳量高，渣內(nèi)脫碳量大泡沫渣形成惡性循環(huán)：泡沫渣進一步增加鋼珠停留和脫碳時間★在冶煉中期熔池劇烈沸騰，導致中上部爐渣中存在大量

高C鋼珠。如果(FeO)高，則爐渣(FeO)脫C將引起泡沫渣★防止中期爐渣內(nèi)FeO過分聚集是控制泡沫渣的主要措施控制措施合理裝入制度，減少超裝量控制熔池溫度平穩(wěn)上升：促使脫碳反應均衡，防止

(FeO)積聚鐵水溫度過低低應先降槍提溫生鐵塊做冷卻劑應先降槍提溫采用全程化渣工藝不能片面強調(diào)早化渣中期前降槍，控制10~15%FeO合理加料工藝，防止爐溫產(chǎn)生大的波動石灰分批加料多次小批量加入助熔劑控制合適中期槍位，避免噴濺及返干控制10~15%FeO處理返干時，避免長時間高槍位采用合理壓渣工藝處理噴濺短時間吊槍壓渣：利用氧氣射流擊碎泡沫渣

嚴禁盲目降槍加入少量石灰和白云石：壓渣和降溫采用壓渣劑：機械破壞+爐渣脫氧暫時停止吹氧★控制噴濺應以預防為主

第六節(jié)溫度制度一.溫度影響冶煉必須高溫：保持熔池液態(tài)反應方向和程度：Si、Cr、C氧化順序

脫磷及脫硫率冶煉過程：影響廢鋼熔化和化渣速度

影響反應速度：脫碳、脫硫、脫磷過程溫度低導致后吹

溫度波動產(chǎn)生噴濺爐齡和槍齡：高溫度降低爐齡和氧槍連鑄過程：保護渣熔化拉速漏鋼水口凍結鑄坯質量：中心偏析縮孔等軸晶率裂紋二.熱平衡熱平衡計算在《煉鋼設計原理》講述

LD特點：▲不需要外來熱源▲熱量富余鐵水溫度高：電爐廢鋼需要加入鐵水元素含量高：氧化放熱氧氣冶煉爐氣量?。簬ё邿崃可僖睙挄r間短：散熱少熱量來源

物理熱：高溫鐵水帶來的熱量化學熱：鐵水元素氧化放熱元素熱效應綜合考慮元素含量和反應放熱量

C、Si主要放熱元素P173表4-9

鐵水溫度及Si含量是影響冶煉溫度的主要因素鐵水C含量基本保持不變Fe的熱效應小，不是主要放熱元素后吹時氧化量大，放熱明顯造渣是吸熱過程成渣熱遠小于爐渣物理熱三.冷卻劑

P30及P172

廢鋼▲金屬料

▲冷卻劑冷卻原理：升溫及熔化吸熱加入方式：裝料時天車一次性加入加入量：已講述

▲理論計算▲生產(chǎn)經(jīng)驗★廢鋼是冷卻效果最好的冷卻劑

冷卻效果穩(wěn)定：成分穩(wěn)定熔化吸熱穩(wěn)定溫度上升平穩(wěn)，噴濺少：全程熔化降低鐵水消耗，增加產(chǎn)量渣量小，節(jié)約石灰：不帶入脈石鐵皮球富鐵礦燒結礦

冷卻原理：FeO脫碳為吸熱反應

加入方式：高位料倉

過程加入使用數(shù)量：視爐溫情況應用效果節(jié)約時間：不必倒爐使用方便：不占用天車有利于化渣：助熔劑石灰消耗高：SiO2帶入多容易噴濺：▲溫度波動▲渣量增加

石灰石生白云石

冷卻原理：分解吸熱

加入方式：高位料倉

過程加入使用數(shù)量：視爐溫情況應用：無廢鋼或富礦時應用生鐵塊代替廢鋼：目前廢鋼較少冷卻效果廢鋼冷卻效應的50%左右C和Si等元素放熱降低了冷卻效應四.過程溫度控制

溫度控制要求P171滿足快速造渣：LD冶煉時間短順利脫硫和脫磷：符合反應規(guī)律維持溫度平穩(wěn)上升：防止噴濺保證選擇性氧化：高溫脫碳保鉻（不銹鋼）滿足終點溫度要求：防止后吹控制方式

根據(jù)經(jīng)驗和熱平衡確定廢鋼加入量：最基本方式

冶煉過程中加入冷卻劑：根據(jù)火焰和測溫數(shù)據(jù)

控制吹煉槍位：降槍提溫

分批均衡加料：保持熔池溫度平穩(wěn)上升

溫度判斷方法觀測火焰顏色及亮度觀察鋼水亮度拉碳測溫：熱電偶

副槍測定：大型轉爐

氧槍水溫差五.廢鋼熔化

熔化機理P174鐵水在廢鋼上凝固：鐵水溫度<1350℃

廢鋼液相線溫度>1450℃廢鋼表面的凝固鐵熔化

：爐溫不斷上升廢鋼升溫和滲碳熔化

：鐵水C高滲碳降低熔點廢鋼逐漸熔化：爐溫不斷上升到廢鋼液相線溫度熔化速度限制環(huán)節(jié)：廢鋼熔化階段是限制環(huán)節(jié)凝鐵層形成和熔化較快：1分鐘左右滲碳階段熔化量?。簼B碳慢影響因素熔池溫度：高溫有利于熔化攪拌條件：影響傳熱廢鋼厚度：制約傳熱和熔化時間★廢鋼厚度是決定廢鋼熔化速度的主要因素廢鋼厚度太大，往往在終點時尚未完全熔化

第七節(jié)終點控制終點要求不考慮精煉理想目標：鋼水化學成分和溫度同時滿足出鋼要求C、S、P和溫度同時命中Si為痕跡，Mn不作要求終點C控制理想狀態(tài)：實現(xiàn)高拉碳

必須低于成品碳含量控制要求：必要時降低C含量，以滿足S、P、T出鋼要求S、P控制理想狀態(tài)：應在冶煉過程中提前合格控制要求：出鋼前必須低于成品下限終點溫度控制：必須高于最低出鋼溫度要求一.終點溫度意義：吹煉結束時熔池內(nèi)鋼水的溫度又稱

“出鋼溫度”：終點成分及溫度合格后即刻出鋼控制目標：滿足爐外精煉和澆注工藝要求控制方式理想：通過控制過程溫度來實現(xiàn)實際：必要時降低C來滿足要求控制范圍：取決于鋼種和工序出鋼溫度=鋼種液相線溫度+過程溫降+中間包過熱度液相線溫度

取決于鋼種成分

又稱“熔點”TL=1538–{88[%C]+5[%Mn]+8[%Si]+25[%S]+30[%P]}C影響最大注意：[%C]等取值：0.20%C應取值0.20過程溫降：從出鋼到中間包鋼水溫度逐漸降低出鋼溫降Δt1：出鋼過程中鋼包吸熱、合金料吸熱、輻射散熱▲取決于鋼包容量、包況、鋼種及出鋼口情況▲通常：20~100℃硅鋼出鋼升溫精煉前溫降Δt2：運輸和等待中鋼包壁及液面散熱▲取決于鋼包容量、覆蓋劑、包蓋應用、等待時間▲通常：1~2℃/min精煉過程中溫度變化Δt3▲取決于精煉工藝：LF升溫、VD及RH降溫精煉后開澆前溫降Δt4：鋼包壁及液面散熱▲取決于鋼包容量、精煉、包蓋應用、等待時間▲鋼包襯已充分吸熱，溫降速度?。杭s0.3℃/min鋼包到中間包溫降Δt5：中間包壁吸熱、液面散熱▲取決于澆次、中間包烘烤、覆蓋情況、中間包容量和材質▲大鋼包和中包：第一包30～50℃連澆20～40℃

▲小鋼包和中包：第一包50～80℃連澆30～60℃中間包過熱度：影響連鑄過程和鑄坯質量的主要因素意義：中間包鋼水溫度-鋼種液相線溫度必要性：保持中間包內(nèi)鋼處于液體取值：第一包40~60℃連澆20~40℃出鋼溫度對轉爐影響溫度過低：對轉爐沒有直接影響不利于連澆，甚至導致回爐溫度過高加劇爐襯侵蝕，降低爐齡：MgO與C反應增加終點氧含量，惡化鋼質量：夾雜增多鋼鐵料和合金消耗增加：后吹及氧含量高降低氧槍和出鋼口壽命★控制目標：在滿足澆鋼要求的前提下，應盡量降低出鋼溫度

降低出鋼溫度的措施方式：減少從出鋼到澆鋼整個工序中的散熱維護出鋼口：鋼流圓滑鋼包烘烤：提高包襯溫度▲在線▲離線減少出鋼時間：減少散熱時間合金料烘烤：減少合金吸熱

★唐鋼二煉鋼廠改善鋼包保溫層：尤其是整體澆注包減少鋼包數(shù)量：加快鋼包周轉，提高包襯溫度鋼包清潔、無包底：減少包內(nèi)殘鋼渣的熔化吸熱鋼包加蓋：減少液面散熱鋼包和中間包液面保溫：炭化稻殼+覆蓋劑減少鋼水的等待時間：協(xié)調(diào)冶煉和連鑄節(jié)奏二.終點碳含量要求高拉碳：盡可能提高終點碳含量

最高值：在不采用真空脫碳工藝時，終點碳必須小于鋼種中限

化驗誤差取樣代表性合金料帶入均勻性：使鋼樣具有代表性終點前降槍終點前提高底吹量（復吹轉爐）控制方法拉碳法

定義：在吹煉終點時，不但熔池的P、S、T符合出鋼要求，而且熔池中的C加上鐵合金帶入的C能夠達到鋼種要求，不需要再向鋼包內(nèi)加增碳劑增碳優(yōu)點：▲降低熔池內(nèi)[O]和[N]▲提高合金收得率：脫氧消耗減少、余錳增加▲降低鋼鐵料消耗：(FeO)降低▲提高鋼質量：夾雜物減少、成分穩(wěn)定▲提高爐齡：(FeO)降低，爐襯侵蝕減少缺點：與增碳法優(yōu)點相對應增碳法

定義：在冶煉碳含量>0.08%的鋼種時，把終點碳吹煉到0.05%C左右，然后根據(jù)鋼種要求，再用增碳劑在鋼包內(nèi)增碳

優(yōu)點：▲操作簡單，控制穩(wěn)定

▲終點命中率高▲減小冶煉周期：供氧強度高、減少拉碳和補吹次數(shù)▲化渣好，脫S、P率高▲噴濺?。翰灰筇崆盎鴱U鋼用量大：Fe氧化增加熱量多缺點：與拉碳法優(yōu)點相對應★拉碳法：應該提倡★增碳法：“迫不得已”補吹與后吹補吹：在拉碳后，熔池成分或溫度未達到出鋼要求，需補充吹氧進行調(diào)整。這種補充吹氧操作稱為“補吹”后吹：在碳含量達到要求而其它指標不合格時，被迫繼續(xù)吹氧操作，使終點碳含量大大降低，這種操作稱為“后吹”兩者關系：補吹：不一定使碳含量大大降低中性詞后吹：被迫使終點碳含量低于0.05%貶義詞高拉補吹

一次拉碳成功很困難意義：在熔池碳含量高于出鋼要求時，提前拉碳（高拉），根據(jù)熔池成分和溫度，進行補吹操作目的：準確控制終點實現(xiàn)高拉碳應用：目前提倡和常用的操作工藝第八節(jié)出鋼一.要求鋼流圓潤：減少散熱和吸氣出鋼溫降?。撼鲣摃r間，紅包出鋼鋼包內(nèi)攪拌充分：有利于溫度和成分均勻避免下渣：穩(wěn)定成分防止回磷減少夾雜每爐只允許一次出鋼：減少下渣減少溫降二.出鋼時間影響時間長：鋼水溫降大冶煉周期長攪拌力弱吸氣量大時間短：攪拌不充分

下渣量大

影響合金加入

要求：小于50T：1~3min大于50T：3~7min控制：合適出鋼口直徑維護出鋼口及時更換出鋼口（壽命100~200爐）三.擋渣操作下渣：出鋼時有兩次下渣過程一次下渣：倒爐出鋼時，爐渣首先經(jīng)過出鋼口

二次下渣：出鋼后期鋼水減少，鋼流卷渣

下渣危害鋼水回磷增加合金消耗影響脫氧效果穩(wěn)定造成鋼水成分波動精煉中鋼水回硅增加夾雜物降低出鋼口壽命增加包襯侵蝕擋渣方式擋渣帽結構：鐵皮錐體擋渣原理：堵住出鋼口，防止爐渣進入鋼包加入方法：從外部插入出鋼口加入時間：出鋼前作用：擋一次下渣擋渣塞結構：