轉(zhuǎn)爐基礎(chǔ)知識

第一節(jié)轉(zhuǎn)爐冶煉過程概述

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼過程，主要是降碳、升溫、脫磷、脫硫以及脫氧和合金化等高溫物理

化學(xué)反應(yīng)的過程，其工藝操作則是控制裝料、供氧、造渣、溫度及加入合金材料等，以獲得

所要求的鋼液，并澆成合格鋼錠或鑄坯。

從裝料起到出完鋼、倒完渣為止，轉(zhuǎn)爐一爐鋼的冶煉過程包括裝料、吹煉、脫氧出鋼、

濺渣護爐、倒渣等幾個階段。一爐鋼的吹氧時間通常為12~18min,冶煉周期（相鄰兩爐之

間的間隔時間，即從裝料開始到裝料開始或者從出鋼畢到出鋼畢）通常為30~40mino表10

-1為氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)一爐鋼的操作過程，圖10-1為轉(zhuǎn)爐吹煉一爐鋼過程中金屬和爐渣

成分的變化。

吹煉的前1/3—1/4時間，硅、鎰迅速氧化到很低的含量。在堿性操作時，硅氧化較

徹底，錦在吹煉后期有回升現(xiàn)象；當(dāng)硅、鎰氧化的同時，碳也被氧化。當(dāng)硅、鎰氧化基本結(jié)

束后，隨著熔池溫度升高，碳的氧化速度迅速提高。碳含量＜0.15%以后，脫碳速度又趨下

降。在開吹后不久，隨著硅的降低，磷被大量氧化，但在吹煉中后期磷下降速度趨緩慢，甚

至有回升現(xiàn)象。硫在開吹后下降不明顯，吹煉后期去除速度加快。

熔渣成分與鋼中元素氧化、成渣情況有關(guān)。渣中CaO含量、堿度隨冶煉時間延長逐漸提

高，中期提高速度稍慢些；渣中氧化鐵含量前后期較高，中期隨脫碳速度提高而降低；渣中

Si02,MnO,P2O5含量取決于鋼中Si,Mn,P氧化的數(shù)量和熔渣中其他組分含量的變化。在吹

煉過程中金屬熔池升溫大致分三階段：第一階段升溫速度很快，第二階段升溫速度趨緩慢，

第三階段升溫速度又加快。熔池中熔渣溫度比金屬溫度約高20-100°Co

根據(jù)熔體成分和溫度的變化，吹煉可分為三期：硅鑄氧化期（吹煉前期）、碳氧化期（吹

煉中期）、碳氧化末期（吹煉末期）。

表101氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐爐鋼的操

作

r.（出鋼下氧從局吹煉過副槍動氧槍終點副出

藝倒渣槍，位程加熔測量態(tài)停止槍測量鋼（出盡倒

操完點火料倉劑、調(diào)或倒控供氧或倒?fàn)t加鋼水）

作畢）加吹煉加整槍位爐取制（拉測溫取1合濺渣渣

廢鋼,熔劑控制爐樣測碳）樣金

兌鐵（造渣渣溫

水料）

供氧

時間1?320?70?80?100?100

%

麥u7

o?6

?

*。

o5

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o、2

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*

0

吹煉時間%

圖10—轉(zhuǎn)爐吹煉一爐鋼過程中金屬和爐渣成分的變化

第二節(jié)裝入制度與裝入操作

一、裝入量

裝入量指煉一爐鋼時鐵水和廢鋼的裝入數(shù)量，它是決定轉(zhuǎn)爐產(chǎn)量、爐齡及其他技術(shù)經(jīng)濟

指標(biāo)的重要因素之一。在轉(zhuǎn)爐爐役期的不同時期，有不同的合理裝入量。對于公稱容量一定

的轉(zhuǎn)爐，金屬裝入量在一定范圍內(nèi)變化。轉(zhuǎn)爐公稱容量有三種表示方法：平均爐金屬料(鐵

水和廢鋼)裝入量，平均爐產(chǎn)良錠(坯)量，平均爐產(chǎn)鋼水量。這三種表示方法因出發(fā)點不同

而各有特點，均被采用，其中以爐產(chǎn)鋼水量使用較多。用鐵水和廢鋼的平均爐裝入量表示公

稱容量，便于做物料平衡與熱平衡計算。

裝入量中鐵水和廢鋼配比是根據(jù)熱平衡計算確定的。通常，鐵水配比為70%?90%,

其值取決于鐵水溫度和成分、爐容量、冶煉鋼種、原材料質(zhì)量和操作水平等。

在確定裝入量時，必須考慮以下因素：

1.要保證合適的爐容比。爐容比是指轉(zhuǎn)爐內(nèi)自由空間的容積(V)與金屬裝入量(t)之比

(V/t,m3/t)?它通常波動在0.7?1.0。我國轉(zhuǎn)爐爐容比一般不小于0.5。合適的爐容比

是從實踐中總結(jié)出來的，它與鐵水成分、冷卻劑類型、氧槍噴頭結(jié)構(gòu)和供氧強度等因素有關(guān),

應(yīng)視具體條件加以確定。表10—2列出了我國一些鋼廠轉(zhuǎn)爐的爐容比。

表10-2?些鋼廠轉(zhuǎn)爐的爐容比

寶鋼武鋼鞍鋼武鋼太鋼天鋼

廠名攀鋼

一煉鋼三煉鋼三煉鋼二煉鋼二煉鋼二煉鋼

噸位300250150120805020

爐容比m3/t0.880.870.860.900.710.970.85

2.要有合適的熔池深度。合適的熔池深度應(yīng)大于頂槍氧氣射流對熔池的最大穿透深度

的一定尺寸，以保證生產(chǎn)安全、爐底壽命和冶煉效果。表10—3為一些大、中型氧氣頂吹轉(zhuǎn)

爐的熔池深度。

表10—3一些大、中型轉(zhuǎn)爐的熔池深度

裝入量(t)5080100200300

熔池深度

10501190125016501900

(mm)

3.應(yīng)與鋼包容量、澆鑄吊車起重能力、轉(zhuǎn)爐傾動力矩大小、鑄機拉速及模鑄錠重等相

適應(yīng)。

二、裝入制度

裝入制度是指?個爐役期中裝入量的安排。裝入制度有三種：定量裝入、定深裝入和分

階段定量裝入法。

1.定量裝入定量裝入是指在整個爐役期間，保持每爐的金屬裝入量不變。優(yōu)點是生

產(chǎn)組織簡便，操作穩(wěn)定，有利于實現(xiàn)過程自動控制，多為大型鋼廠采用。缺點是容易造成爐

役前期裝入量偏大而熔池偏深，爐役后期裝入量偏小而熔池偏淺。

2.定深裝入定深裝入是：指在整個爐役期間，保持每爐的金屬熔池深度不變。優(yōu)點

是氧槍操作穩(wěn)定，有利于提高供氧強度和減少噴濺，不必當(dāng)心氧氣射流沖擊爐底，可以充分

發(fā)揮轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)能力。但它使裝人量和出鋼量變化較頻繁，給組織生產(chǎn)帶來困難。

3.分階段定量裝入分階段定量裝入是指在一個爐役期中，按爐膛擴大的程度劃分為

若干階段，每個階段實行定量裝入。它兼有前兩者的優(yōu)點，是生產(chǎn)中最常見的裝入制度。

—:、彳乍

上爐出鋼完畢，濺渣護爐后，煉鋼工檢查爐襯情況，若各部位完好，便可以組織裝料r

繼續(xù)煉鋼。裝料的程序一般是先加廢鋼，后兌鐵水。

1.加廢鋼

由于頂吹轉(zhuǎn)爐主要靠鐵水的物理熱和化學(xué)熱來煉鋼，為了合適地掌握冶煉過程和終點溫

度，根據(jù)鐵水條件需配加一定數(shù)量的廢鋼作為冷卻劑。

加廢鋼一般由爐前搖爐工指揮，轉(zhuǎn)爐向前傾30°至45。指揮天車對正轉(zhuǎn)爐，將廢鋼料

槽的前沿落在轉(zhuǎn)爐的爐口上。然后指揮天車起付鉤將廢鋼倒入轉(zhuǎn)爐。

2,兌鐵水

混鐵爐工將本爐所要鐵水跟隨天車送至爐前，為了節(jié)約時間，應(yīng)在上一爐出鋼前就把鐵

水準(zhǔn)備好。

爐前工指揮天車的位置應(yīng)轉(zhuǎn)爐的側(cè)面，在天車工和搖爐工都能看見的地方，哨音和手勢

要清楚。

向轉(zhuǎn)爐兌鐵前應(yīng)指揮天車對正轉(zhuǎn)爐。轉(zhuǎn)爐應(yīng)向前傾+30°左右，指揮天車高度適宜后，

緩慢向爐內(nèi)兌鐵水。隨著天車小鉤的上升，緩慢向下?lián)u爐至+60°左右結(jié)束。在兌鐵水時要

防止灑鐵。

3.廢鋼比

廢鋼裝入量和總裝入量之比稱為廢鋼比。增加廢鋼比可以降低鐵水消耗，降低轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)

成本，還可以降低散狀料的加入量，減少渣量，從而降低爐渣對爐襯的機械沖刷。轉(zhuǎn)爐煉鋼

廠根據(jù)各自的鐵水條件和冶煉品種來確定廢鋼比，一般在10%-15%?

第三節(jié)供氧制度與供氧操作

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在一爐鋼的吹煉過程中，元素的氧化，造渣去除磷硫，熔池升溫等主要任

務(wù)都是通過氧氣流股與金屬熔池的作用——供氧來完成的。通過供氧制度可以控制熔池元素

氧化速度，控制造渣和爐渣的氧化性，所以供氧制度對造渣去除硫磷，噴濺量、以及爐襯壽

命等均有直接影響。

供氧制度的主要內(nèi)容包括合理確定噴頭結(jié)構(gòu)、供氧壓力、供氧強度、噴槍高度以及在吹

煉中如何調(diào)節(jié)槍位。

一、氧射流及其與熔池的相互作用

1.氧氣射流無論對哪?種轉(zhuǎn)爐，頂部氧流都是最重要的供氧渠道。頂氧射流是從出口

馬赫數(shù)遠(yuǎn)大于1的噴頭中噴出的超音速射流。它山超音速段、音速段和亞音速段組成，其射

程隨出口氣流馬赫數(shù)增大而延長。除超音速段外，射流斷面不斷擴大。

與自由射流相比，噴入爐膛的氧射流與爐內(nèi)介質(zhì)存在溫度差、濃度差和密度差，此外還

存在反向流動介質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)。爐膛內(nèi)的氧射流實質(zhì)上是一種復(fù)雜的擴張流，是具有化學(xué)反

應(yīng)的逆向流中的非等溫超音速湍流射流。

氧射流的能量主要用于攪動熔池，克服阻力及能量損失。研究表明，用于攪動熔池的能

量約占射流初始能量的20%,克服浮力的能量約占5%?10%,非彈性碰撞的能量損失約占

70%?80%。

多孔噴頭的設(shè)計是基于分散氧流，增加它與熔池的接觸面積，使吹煉更趨平穩(wěn)：它對熔

池攪拌力減小，但使成渣速度加快。

2.氧射流與熔池的相互作用。氧射流與熔池接觸時在液面上形成沖擊區(qū)——凹坑，凹

坑實際上是高溫反應(yīng)區(qū)。熱模擬實驗表明，高溫反應(yīng)區(qū)呈火焰狀，亦稱火點。它由光亮較強

的中心（一次反應(yīng)區(qū)）和光亮軟弱的狹窄的外圍（二次反應(yīng)區(qū)）所構(gòu)成。據(jù)測定，反應(yīng)區(qū)的溫度

在2000?2700°C之間。通常，一次反應(yīng)區(qū)直接氧化反應(yīng)優(yōu)先得到發(fā)展，二次反應(yīng)區(qū)間接氧

化反應(yīng)得到發(fā)展。

穿透深度利沖擊面積是凹坑特征的主要標(biāo)志，弗林等人在0.05?90t轉(zhuǎn)爐上得出了確定

穿透深度的公式。

實驗條件下發(fā)現(xiàn)，驅(qū)動壓力對沖擊面積的影響不明顯。當(dāng)沖擊速度增加到一定值后，沖

擊面積隨驅(qū)動壓力的升高而增加，但在高于設(shè)計壓力的附近變化平緩；無論是多孔噴頭還是

單孔噴頭，槍位對沖擊面積的影響規(guī)律相同。沖擊面積隨槍位的變化，對應(yīng)于不同的沖擊速

度存在一個最佳位置，對應(yīng)于最大沖擊面積下的槍位可由公式來確定。

熔池的攪拌程度與氧射流的沖擊強度密切相關(guān)。氧射流沖擊力大（硬吹），則射流的穿透

深度大，沖擊面積小，對熔池的攪拌強烈：反之（軟吹），則射流的穿透深度小，沖擊面積大,

對熔池攪拌弱。在氧射流的作用下，熔池將受到攪拌，產(chǎn)生環(huán)流、噴濺、振蕩等復(fù)雜運動

在不同的吹煉方式下，熔池的化學(xué)反應(yīng)形式也不同。硬吹時，載氧射流大量進(jìn)入鋼中，

碳的氧化反應(yīng)激烈，而熔渣氧化性弱；反之，則進(jìn)入鋼中氧少，熔渣氧化性提高。定性得到

證實的元素氧化機理為：

第一，當(dāng)C,Mn,Si,P等元素含量大于0.1%—0.3%時，它們優(yōu)先在金屬一氣體界面

上氧化，此時氧山氣相內(nèi)部向金屬表面的傳質(zhì)是反應(yīng)過程的限制環(huán)節(jié)。

第二，在上述條件下可以進(jìn)行下述一系列反應(yīng)：

[C]+U2{O2}={C0}

{CO)4-1/2(02)={(702)

[A]+1/2{02)={￡10}

{您O}+/1/2{O2}=(2K72)

[Mt|+/1/2(02)=(MvO)

{M}+/1/2{O2}=(MtO)

[P|+l/2{(?2)={rt?}

2(FO)+3/2{O2)=(F2O5)

[A|M/2{<92}=(AO)

鐵的氧化反應(yīng)的發(fā)展程度取決于C,Mn,Si的濃度。

第三，當(dāng)這些元素的含量高時、其氧化速度很少與溫度有關(guān)。碳和鎬的反應(yīng)主要受氧的

傳質(zhì)控制，其活化能為16.8?18.9kJ/mol。硅的氧化則可能不僅如此,它的活化能為25.0~

33.5kJ/mol,這說明硅的氧化不是在純外部擴散狀態(tài)下進(jìn)行，而是在外部和內(nèi)部擴散之間

的某種過渡狀態(tài)下進(jìn)行。這是由于在金屬表面上形成的硅質(zhì)爐渣、對氧向液體金屬界面的擴

散造成附加阻力所致。

第四，元素的氧化次序取決于化學(xué)反應(yīng)自山能變化的比值，還與該元素在鋼中的濃度及

其氧化物在渣中或氣相中濃度有關(guān)，而與元素的表面活性關(guān)系不大。

研究表明，氧射流能量如果全部用于攪拌熔池，僅僅是CO攪拌能量的10%?20%。因

此，頂吹轉(zhuǎn)爐的缺點之一就是吹煉前、末期攪拌不足，因為此時產(chǎn)生CO氣泡數(shù)量有限。

3.乳化和泡沫現(xiàn)象。由于氧射流對熔池的強烈沖擊和CO氣泡的沸騰作用，使熔池上

部金屬、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)。

冶金中準(zhǔn)確的乳化概念是金屬液滴或氣泡彌散在爐渣中，若液滴或氣泡量較小而且在爐

渣中可以自由運動，則該現(xiàn)象叫渣鋼或渣氣乳化；若爐渣中僅有氣泡，而且數(shù)量多或氣泡大,

氣泡無法自由運動，則該現(xiàn)象叫爐渣泡沫化?？梢?，爐渣泡沫化是渣氣乳化體系的一種特例。

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乳化體系。

渣鋼乳化是沖擊坑上沿流動的鋼液被射流撕裂成金屬滴所造成的。如圖10-2所示，液

滴形成由下述關(guān)系所決定：

圖10-2液滴生成示意圖

第一，如果在相界面上液滴的慣性力大于表面力和浮力的總和時，在金屬液層上緣形成

滴。

第二，形成液滴所需要的力是由流動鋼液的動能轉(zhuǎn)化而來。

吹煉時金屬和爐渣緊密相混，僅把沖擊坑表面看成氧氣一金屬接觸面是不適宜的。

通過估算，loot轉(zhuǎn)爐吹煉時的凹坑體積約10L,表面積約為O.lni?,而反應(yīng)區(qū)內(nèi)液滴的

總表面積卻超過1m2,至少比凹坑表面積大一個數(shù)量級。

巴普基茲曼斯基曾用不同方法對金屬與爐渣的總接觸面積進(jìn)行估算，有意義的是估算結(jié)

果相差不大，即金屬和爐渣的接觸面積約為30?60m；'/t金屬。顯然，它為熔池內(nèi)各界面反

應(yīng)的快速進(jìn)行創(chuàng)造了有利條件。

二、氧槍和噴頭特點

1.氧槍結(jié)構(gòu)

氧槍又稱吹氧管或噴槍，它是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中向熔池供氧的主要設(shè)備。氧槍是

由噴頭，槍身和槍尾三部分組成。槍身由直徑不同的三根無縫的鋼管同心套裝在一起，內(nèi)層

管又叫中心氧管，是氧氣的通道，中層管和外層管分別叫中層套管和外層套管，中心氧管和

中套管之間形成的環(huán)縫為冷卻水通道，中層套管和外層套管之間形成的環(huán)縫為冷卻水的回水

通道、噴頭用紫銅鍛造后切削加工而成或鑄造成型。槍尾結(jié)構(gòu)山包括氧氣及冷卻水的進(jìn)出水

管接頭、吊環(huán)、法蘭盤和高壓軟管組成。噴槍結(jié)構(gòu)如圖10—3所示。

2.噴頭類型及特點

噴頭又稱槍頭或噴嘴。高壓氧氣在輸氧管道中的流動速度較低，一般在60m/s下。氧

氣流通過噴頭后，形成超音速的氧射流，流速為500—600m/s,為音速二倍左右。噴頭能

最大限度地將氧氣的壓力能轉(zhuǎn)化為動能獲得超音速流股，借此向熔池供氧并攪動金屬熔池以

達(dá)到吹煉目的，采用合理的噴頭結(jié)構(gòu)是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的關(guān)鍵問題之一。

圖10-3直型氧槍示意圖

目前國內(nèi)外氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐所采用的噴頭類型是多種多樣的。按噴頭形狀和特點可分為拉

瓦爾型、直簡型、及螺芯型等。按噴頭孔數(shù)可分為單孔及多孔噴頭；按吹入物質(zhì)可分為氧氣

噴頭、氧一燃噴頭及噴粉料的噴頭。各種噴頭結(jié)構(gòu)如圖10—4、10—5、10—6、10—7、10

—8、10—9、10—10所不。

拉瓦爾型噴頭由收縮段，喉口和擴張段三部分組成，如圖10—5所示。喉口位于收縮段

和擴張段的交界處。喉口截面積最小，通常稱為臨界截面，而喉口直徑又稱臨界直徑。一般

喉口長度為直徑的1/2—1/3。

圖10—4拉瓦爾噴頭結(jié)構(gòu)圖10—5三孔拉瓦爾型噴頭示意圖

單孔拉瓦爾型噴頭是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐早期使用的一種噴頭，現(xiàn)在小爐子仍然使用。大中型

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐一般采用多孔噴頭。氧、油、燃噴頭適用于廢鋼比大的轉(zhuǎn)爐。

圖10—9長喉氧一石灰噴頭

主

圖10-10氧、油、燃噴頭示意圖

三、槍位對吹煉過程的影響

生產(chǎn)中通過變化氧槍高度，即改變噴頭與熔池液面間的距離，或者調(diào)節(jié)供氧壓力大小的

方式來改變氧氣、爐渣、金屬液三者的相對運動狀態(tài)，以達(dá)到控制爐內(nèi)反應(yīng)的目的。

1.槍位與熔池攪拌的關(guān)系

從氧氣流股與金屬熔池的相互作用可知，在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐中熔池攪拌的推動力來自于兩

個方面，一是氧槍吹入的氧氣流股穿入金屬溶池內(nèi)，使?fàn)t渣、金屬液被擊碎并攪動熔池，另

一個是由于爐內(nèi)碳的氧化所產(chǎn)生的co氣泡，在上浮過程中對熔池的攪拌成為熔池攪動的巨

大推動力，這些氣泡大大地強化了熔池的攪拌作用，促使熔池內(nèi)金屬液進(jìn)行強烈的循環(huán)運動。

當(dāng)采用“硬吹”時，即槍位較低或供氧壓力較高時，氧氣流股對熔池的沖擊力量較大，

形成了較深的沖擊深度，同樣產(chǎn)生的小液滴和小氣泡的數(shù)量也多，爐內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)速度快，

特別是脫碳速度的加快，大量的co氣體排出，使熔池得到充分?jǐn)噭?，也就是說，槍位越低,

熔池攪拌得越充分。應(yīng)當(dāng)注意，這里所述槍位越低的波動范圍，是在所選用的槍位下限不足

以損壞爐底的前提下調(diào)節(jié)的。

當(dāng)采用“軟吹”時，即槍位較高或供氧壓力較低時，氧氣流股對熔池的沖擊力量減小，

反射流股的數(shù)量增加，沖擊面積加大，對熔池液面的攪動有所增強，對熔池內(nèi)部的攪動相應(yīng)

減弱了。

如果槍位過高，或氧壓很低時，氧氣流股的動能低到根本不能吹開熔池液面，只是從表

面掠過，這時反射氣流也起不到攪動熔池液面的作用。如果長時間采用過高槍位吹煉容易產(chǎn)

生爆發(fā)性噴濺，具有很大危害，所以應(yīng)該加以避免。

綜上所述，槍位在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)變化，有利于調(diào)節(jié)熔池表面和內(nèi)部的攪動作用。如果短

時間內(nèi)采用高低槍位交替操作有利于消除爐內(nèi)出現(xiàn)的“死角”，有利于化渣。

2.槍位與(FeO)的關(guān)系

渣中(FeO)含量與吹煉的關(guān)系極為密切，它不僅關(guān)系著成渣速度，而且是轉(zhuǎn)爐的各元素

氧化反應(yīng)的參加者，如脫磷、脫碳都與(FeO)有直接關(guān)系。另外，渣中(FeO)的含量對爐齡、

噴濺鐵損失等都有重要的影響。在某種程度上氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的氧槍操作主要是通過槍位

的變化來調(diào)節(jié)和控制爐渣中有合適的(FeO)含量，以滿足吹煉過程各期的需要。如果(FeO)

控制不當(dāng)，會給吹煉帶來困難，如化渣太晚，嚴(yán)重“返干”，或化渣太早，噴濺厲害。

氧氣流股與熔池接觸后，除反射氣流外，被金屬液直接溶解氧的數(shù)量是很有限的。絕大

多數(shù)氧都與鐵、硅、鎰、磷等元素發(fā)生反應(yīng)，生成許多氧化物進(jìn)入爐渣。FeO是比較特殊的

氧化物，它不全部進(jìn)入爐渣，當(dāng)與金屬液接觸時，還能氧化其它元素(如硅、鎰、磷、碳)，

使其本身還原，在轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，不斷向爐內(nèi)供氧，F(xiàn)eO不斷的生成，并在熔池內(nèi)上浮過

程中不斷的消耗，只有來不及消耗的FeO才能進(jìn)入渣中，因而FeO成了氧的“傳遞者”。

槍位不僅影響著FeO的生成速度，同時地關(guān)系著FeO的消耗速度，在低槍位操作時，直

接傳氧的方式占了主導(dǎo)地位，爐內(nèi)各元素的氧化反應(yīng)激烈的進(jìn)行著，如果低槍位操作一段時

間后，F(xiàn)eO消耗速度大大增加。當(dāng)槍位低到一定程度，或長時間使用某一低槍位吹煉，這時

FeO消耗速度可以超過FeO生成速度，因此，爐渣中的(FeO)數(shù)量不僅不會增加，甚至?xí)p

少。當(dāng)高槍位操作時，由于氧氣流股的動能減少，熔池內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)速度緩慢了，(FeO)的

消耗速度減少得比較明顯，這時才有可能使FeO在渣中積聚起來，起到提高渣中FeO含量的

作用

因此，在吹煉中為了提高渣中(FeO)含量，往往適當(dāng)?shù)靥岣哐鯓尭叨取榱私档驮?/p>

(FeO)含量，則采用低槍位操作。

由于槍位不同則吹氧時間不同，同時吹煉各期渣中E含量不同。

在同槍位下，整個過程渣中E(扁⑼含量的變化趨勢取決于熔池中各元素的氧化速

度，且主要取決于碳的氧化速度。

3木倉彳才與也于帛的系

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐熔池溫度主要取決于熱收入與熱支出差值的大小，轉(zhuǎn)爐的熱收入主要是鐵

水的物理熱和化學(xué)熱。熱支出的主要部分為：把鋼水加熱到出鋼溫度所需要的物理熱，加熱

爐渣和爐氣需要的熱量，除此之外，還有從爐口、爐殼、噴槍冷卻水等處的熱損失等。前幾

項熱支出如果條件一定時.，變化不大，但后部分的熱支出與吹煉時間密切相關(guān)。如果吹煉時

間延長，這項熱損失就會加大，造成熔池溫度下降。

實際上槍位對熔池溫度的影響是通過爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速度來體現(xiàn)的。槍位低時，對熔池攪

拌作用強烈，氧氣、爐渣、金屬液接觸密切，化學(xué)反應(yīng)速度快，冶煉時間短，熱損失部分減

少，則熔池升溫速度加快，溫度較高。槍位高時.，反應(yīng)速度緩慢，冶煉時間延長，熱損失部

分增加，因而熔池升溫速度緩慢，溫度偏低。因此，在鐵水溫度低時，可適當(dāng)采用低槍位操

作，以利于溶池迅升溫。

四、供氧參數(shù)

從氧氣流股與金屬熔池間的作用規(guī)律可知，為控制硫和磷雜質(zhì)的去除、爐渣形成的速度、

噴濺大小、吹煉時間長短、以及提高噴嘴及爐襯壽命，必須正確地控制供氧操作中的主要參

數(shù)，其實質(zhì)在于獲得合適的沖擊深度和沖擊面積。

1.氧氣流量與供氧強度

氧氣流量指單位時間內(nèi)向熔池的供氧量，其單位為Nm3/min或Nm，/h。

氧氣流量=單位金屬的需氧量(Nm3/t)X金屬裝入量(t)+供氧時間(min)。

供氧強度指單位時間內(nèi)每噸金屬的供氧量，其單位為Nm：!/t-min。

供氧強度=氧氣流量(Nm'/min)+金屬裝入量(t)

供氧強度一般波動在2.5?4.ONm'/fmin之間，少數(shù)轉(zhuǎn)爐控制在4.0Nm3/t?min

以上。

2伊*氧j.FR/j與率t木倉

氧壓至供氧操作的一個重要參數(shù)，氧壓就是指測定點的壓力或稱氧壓PHI,單位為Pa。

它并非噴頭出口壓力或噴頭前壓力，在實際生產(chǎn)中，氧壓的測定點與噴頭前有一定的距離，

所以有一定的壓力損失，?般允許P川偏離設(shè)計氧壓土20%,目前國內(nèi)一些小型轉(zhuǎn)爐的工作

氧壓約為0.5~0.8MPa,一些大型轉(zhuǎn)爐則為0.85~1.2MPa。

對于同一氧槍調(diào)節(jié)使用壓力，就是改變氧氣流量，改變氧氣流股對溶池的沖擊力，從而

影響吹煉過程的進(jìn)行。生產(chǎn)實踐中，往往采用提高氧氣壓力來增大氧氣流量，以達(dá)到縮短吹

煉時間，同時增加對熔池的攪拌，但必須指出，在槍高一定時，過分增大氧氣壓力，產(chǎn)生沖

擊壓力過大，并由此產(chǎn)生沖擊深度過大易引起穿透爐底的危險，同時還將引起嚴(yán)重的噴濺。

此外，還必須考慮與爐渣形成及雜質(zhì)去除速度相協(xié)調(diào)。如果氧壓過低則熔池攪拌能力弱，氧

的利用率低，渣中（FeO）含量高，也會引起噴濺。

所謂氧槍高度（即槍位）就是指氧槍噴頭出口端距離靜止金屬液面的高度，單位為cm或

mm。氧槍高度合適與否，直接影響熔池的攪拌、化渣、渣中（周含量，噴濺，吹煉時間，

及爐齡等各個方面。

確定合適的氧槍高度主要考慮兩個因素：一是使流股有一定的沖擊面積，二是要在保證

爐底不被沖刷損壞的條件下，使流股對金屬熔池有一定的沖擊深度。

生產(chǎn)上氧槍高度的確定，一般先根據(jù)經(jīng)驗公式計算確定一個控制范圍，然后根據(jù)生產(chǎn)實

際中操作效果加以校正。

氧槍高度范圍的經(jīng)驗公式為：

H=（25-55）d.

式中H—噴頭距熔池液面的高度，cm；

d眼一噴頭喉口直徑，cm；

氧槍高度范圍確定后，常用流股的穿透深度來核算一下所確定的氧槍高度。為了保證爐

底不受損壞，要求氧氣流股的穿透深度（h才）與熔池深度（h路）之比要小于一定的比值。

對單孔噴槍h穿/h烯W0.70

對多孔噴槍h./h用W0.25-0.40

五、供氧操作

供氧,作是指調(diào)節(jié)氧壓或者槍位，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

的相互作用程度，以控制化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程的操作。供氧操作分為恒壓變槍、恒槍變壓和分階段

恒壓變槍幾種方法。

1.幾種供氧操作特點

恒壓變槍加氧操作足箱在一爐鋼吹煉過程中氧氣壓力保持不變,通過改變氧槍高度來調(diào)

節(jié)氧氣流對熔池的穿透深度和沖擊面積，以控制吹煉過程順利進(jìn)行。我國目前普遍采用這種

操作。也有的采用分階段恒壓變槍操作，即隨爐役期的變化，采用分階段恒壓變槍的供氧操

作。生產(chǎn)實踐證明，這種供氧操作可根據(jù)一爐鋼吹煉各期特點，易做到較為靈活的控制，吹

煉較穩(wěn)定，造渣去除硫，磷效果良好，吹損較少。

恒槍變壓的供氧操作是指一爐鋼吹煉過程中氧槍高度保持不變，僅調(diào)節(jié)氧氣壓力來控制

吹煉過程，氧氣壓力可根據(jù)各階段熔池反應(yīng)的需要氧氣情況加以調(diào)節(jié)。這種供氧操作在吹煉

條件比較穩(wěn)定的情況下較為有效，可簡化操作，但調(diào)節(jié)氧壓不如調(diào)節(jié)槍位靈活、效果明顯，

如果大幅度降低氧壓則會延長吹煉時間，因而在吹煉條件多變的情況下，不采用這種供氧操

作。

變壓變槍供氧操作不但可以使化渣迅速，而且還可以提高吹煉前期和吹煉后期的供氧強

度，縮短吹氧時間，但變壓與變槍其效果相互影響，操作中不易做到正確地控制。

2.供氧操作及其分析（恒壓變槍）

（1）吹煉前期槍位的調(diào)節(jié)和控制

開吹前操作人員應(yīng)詳細(xì)了解以下情況：

a.噴頭的結(jié)構(gòu)、氧氣壓力情況；

b.鐵水成分，主要是硅、硫、磷的含量；

c.鐵水溫度；

d.爐子情況，是新爐還是老爐，是否補爐，相應(yīng)的裝入量是多少，爐內(nèi)是否有剩余鋼

水和渣；

e.吹煉的鋼種及其對造渣、溫度控制的要求；

f.上一班或上一爐操作情況。

對上述情況必須做到心中有數(shù)。前期調(diào)節(jié)和控制的原則是早化渣、化好渣、以利最大限

度的去除硫、磷。吹煉前期的特點是硅、銃迅速氧化、渣中SiOZ濃度大，熔池溫度不高，

此時要求將加入爐內(nèi)的石灰盡快地化好，以便形成堿度市L5-1.7的活躍爐渣，以減輕

酸性渣對爐襯的侵蝕，并增加吹煉前期的脫硫與脫磷率。為此，除應(yīng)適當(dāng)?shù)丶尤胛炇蜓趸?/p>

鐵皮助熔外，還應(yīng)采用較高的槍位，如果槍位過低，不僅因渣中(FeO)低會在石灰表面形成

高熔點而且致密的2CaO?Si02,阻礙石灰的溶解，還會由于爐渣未能很好地覆蓋熔池表面

而產(chǎn)生飛濺，當(dāng)然，前期槍位也不宜過高，以免發(fā)生嚴(yán)重噴濺。

加入的石灰化完后，如果不繼續(xù)加入石灰就應(yīng)當(dāng)適當(dāng)降槍，以便降低￡(FeO),以免在

硅鎰氧化結(jié)束和熔池溫度升高后強烈脫碳時發(fā)生嚴(yán)重噴濺，前期槍位可參照以卜各因素進(jìn)行

考慮

a.鐵水成分如果鐵水含硅量高(》1.0%)時，往往配加的石灰和冷卻劑的數(shù)量較大,

前期為了迅速化渣，槍位可先調(diào)節(jié)得稍低一點，待溫度逐漸上升后再逐漸調(diào)節(jié)槍位高?點，

鋪高時由于MnO有助熔作用，則應(yīng)適當(dāng)降低槍位。反之，如果鐵水含硅很低(<0.3%),則

槍位可適當(dāng)采用低槍位操作。

b.鐵水溫度在鐵水溫度低時，可先加入少量頭批渣料，采用低槍點火延續(xù)吹一個短

時間，然后加入剩余的頭批料，待熔池溫度上升后，提槍放在正常吹煉位置上吹煉，如果鐵

水溫度高則可適當(dāng)采用高槍位操作。

c.裝入量裝入量過大，熔池液面較高，如果不相應(yīng)提高槍位，渣子不易化好而且噴

濺嚴(yán)重，還可能造成粘槍或燒槍事故。裝入量過小，熔池液面較低，熔池攪拌不好，化渣困

難，對去除硫，磷十分不利，可采用高低槍位交替操作。在生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格控制好裝入數(shù)量。

d.渣料情況鐵水中硫磷含量高，或吹煉低硫鋼，或石灰質(zhì)量差，加入量大時，由于

渣量大使熔池液面顯著上升，且化渣較困難，化渣時槍位應(yīng)相應(yīng)提高些。相反，鐵水中的硫、

磷含量很低，加入的渣料少，以及在采用活性石灰或合成渣料等情況下，化渣時槍位可適當(dāng)

降低一些。

e.爐齡開新爐時，開吹后應(yīng)先壓槍提溫，然后提槍化渣，以免使渣中E(FeO)過多而

導(dǎo)致強烈脫碳時發(fā)生噴濺。新爐階段槍位可適當(dāng)?shù)鸵恍蠣t階段槍位可采用高低槍位交替

保證熔池有良好的攪動促進(jìn)化渣。

f.溶地深度溶池越深，相應(yīng)渣層越厚，吹煉過程中熔池面上漲嚴(yán)重，故應(yīng)在不致引

起噴濺的前提下。適當(dāng)?shù)夭捎酶邩屛?，以免化渣困難。凡是影響熔池深度的各種因素發(fā)生變

化時，都應(yīng)相應(yīng)地改變槍位。通常在其他條件不變時，隨著爐齡的增長，熔池變淺，槍位應(yīng)

該相應(yīng)降低。在發(fā)現(xiàn)爐底有燒扳或噴頭粘鋼嚴(yán)重時，應(yīng)適當(dāng)提高槍位。

g.噴頭結(jié)構(gòu)在?定的供氧量下，增加噴孔數(shù)目，使射流分散，穿透深度減小，沖擊面

積相應(yīng)增大，因而槍位應(yīng)相應(yīng)降低。

(2)吹煉過程的槍位控制

吹煉過程槍位控制的基本原則是：繼續(xù)化好渣、化透渣、快速脫碳、不噴濺、熔池均勻

升溫。吹煉中期的特點是強烈脫碳，在這個階段中，不僅吹入的氧氣全部用于碳的氧化，而

且渣中的氧化鐵也大量被消耗。渣中￡(FeO)的降低將使?fàn)t渣的熔點上升，流動性下降，還

會使?fàn)t渣出現(xiàn)“返干”現(xiàn)象，影響硫，磷的去除甚至于發(fā)生回磷現(xiàn)象，飛濺也嚴(yán)重，為了防

止中期爐渣返干，應(yīng)該適當(dāng)提槍，使渣中E(FeO)保持在10?15%的范圍內(nèi)。

(3)吹煉后期的槍位控制

吹煉后期脫碳反應(yīng)己經(jīng)減弱.產(chǎn)生噴濺的可能性不大。這一階段的基本任務(wù)是進(jìn)一步凋

整好爐渣的氧化性和流動性，繼續(xù)去除硫、磷、使熔池鋼液成分和溫度均勻，穩(wěn)定火焰，便

于準(zhǔn)確地控制終點。吹煉硅鋼等含碳很低的鋼種時,還應(yīng)注意加強熔池攪拌以加速后期脫碳,

均勻熔池的溫度和成分以及降低終渣的E(FeO)含量。為此在過程化渣不太好，或者中期爐

渣返干較嚴(yán)重時，后期應(yīng)首先適當(dāng)提槍化渣，而在接近終點時，再適當(dāng)降槍，以加強熔池攪

拌，使熔池的溫度和成分均勻化，降低鎮(zhèn)靜鋼和低碳鋼的終點￡(FeO),提高金屬和合金收

得率并減輕對爐襯的侵蝕。吹煉沸騰鋼時，則應(yīng)按要求控制終渣的(FeO)含量，當(dāng)溫度高時,

可采用縮短最后的降槍時間，即降槍晚一點的辦法。反之，當(dāng)溫度低時，可適當(dāng)延長終點降

槍操作時間。

終上所述，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐吹煉過程中的供氧操作是吹煉工藝中重要的組成部分，而吹煉

過程中能夠調(diào)節(jié)的供氧參數(shù)是槍位與工作氧壓，在目前國內(nèi)生產(chǎn)實踐中普遍采用分階段恒壓

變槍操作，因此，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼供氧操作的關(guān)鍵是掌握槍位的調(diào)節(jié)與控制。

第四節(jié)造渣制度

造渣是轉(zhuǎn)爐煉鋼的一項重要操作。由于轉(zhuǎn)爐冶煉時間短，必須快速成渣，才能滿足冶煉

進(jìn)程和強化冶煉的要求?？刂瞥稍^程的目的是：快速成渣，使?fàn)t渣具有一定的堿度，以便

盡快將金屬中硫、磷等雜質(zhì)去除到所煉鋼種規(guī)格要求的范圍以內(nèi)。并盡可能避免噴濺，減少

金屬損失和提高爐村壽命。

造渣制度就是要確定造渣方法，渣料的加入數(shù)量和時間，以及如何快速成渣。

一、成渣過程及造渣途徑

1.轉(zhuǎn)爐煉鋼對爐渣要求

轉(zhuǎn)爐冶煉各期，都要求爐渣具有?定的堿度、合適的氧化性和流動性、適度泡沫化。在

吹煉初期，要保持爐渣具有較高的氧氣性，以促進(jìn)石灰熔化，迅速提高爐渣堿度，盡量提高

前期去磷去硫率和避免酸性渣侵蝕爐村；吹煉中期，爐渣氧化性不得過低(通常含F(xiàn)eO不低

于8%?9%),以避免爐渣返干；吹煉末期，要保證去除P,S所需的爐渣高堿度，同時要

控制好終渣氧化性。對冶煉含碳量》0.10%的鎮(zhèn)靜鋼，終渣(FeO)通常應(yīng)控制不大于15%?

20%,在保證去P的前提下，渣中(FeO)盡可能控制在低限；冶煉沸騰鋼，終渣(FeO)通常應(yīng)

不大于12%,需避免終渣氧化性過弱或過強。

爐渣粘度和泡沫化程度亦應(yīng)滿足冶煉過程需要。前期要防止?fàn)t渣過稀，中期渣粘度要適

宜，末期渣要化透作粘。爐渣泡沫化不足，將顯著降低金屬脫磷率；爐渣過泡，容易導(dǎo)致劇

烈溢渣和噴濺，增加吹損，降低爐子壽命。

2.轉(zhuǎn)爐成渣過程

吹煉初期，液態(tài)爐渣主要來自鐵水中Si,Mn,Fe的氧化產(chǎn)物。加入爐內(nèi)的大量石灰塊,

由于溫度低表面形成冷凝外殼，造成熔化滯止期，對于塊度為40mm左右的石灰，渣殼熔化

約需數(shù)卜秒(<50s)。由于Fe的氧化和溫度升高，促進(jìn)了石灰的熔化，使堿度很低的爐渣堿

度逐漸提高。開吹時渣量的增加主要來源于Si,Mn,Fe的氧化產(chǎn)物，而隨后則主要來源于

石灰的熔化。

吹煉中期，由于爐溫升高，石灰進(jìn)一步熔化，同時因為脫碳速度加快而導(dǎo)致渣中(FeO)

逐漸降低，使石灰熔化速度有所減緩。隨著脫碳反應(yīng)進(jìn)行，爐渣泡沫化程度迅速提高。由于

脫碳反應(yīng)大量消耗渣中(FeO),以及有時得不到超過渣系液相線的正常過熱溫度，使化渣條

件惡化，引起爐渣異相化，并可能出現(xiàn)返干。

吹煉末期，脫碳速度下降，渣中(FeO)量再次增高，石灰繼續(xù)熔化并加快了熔化速度。

同時，熔池中乳化和泡沫現(xiàn)象趨于減弱和消失。

初期渣的主要礦物為鈣鎂橄欖石m[(Fe-Mn-Mg-Ca)SiO4]和玻璃體(SiOj。鈣鎂橄欖

石是鎰橄欖石(2MnO?SiOz)、鐵橄欖石(2FeO?SiOj和硅酸二鈣(2CaO?SiOz)的混合晶體，

當(dāng)(MnO)高時，鈣鎂橄欖石以2FeO?SiO2和2Mn0?Si0z為主，通常玻璃體不超過7%—8%,

渣中含自由氧化物(R0)相很少。

隨著爐渣堿度的提高，由于CaO與SiO2的親合力比其他氧化物大，CaO逐漸取代鈣鎂橄

欖石中的其他氧化物，在石灰表面生成高熔點的堅硬致密的2CaO?Si()2殼層，阻礙了新鮮

爐渣向石灰塊內(nèi)部的滲入，導(dǎo)致石灰熔解速度下降。石灰與鈣鎂橄欖石和玻璃體SiO?作用

時,生成CaO?SiOz,3CaO-2SiO2,2CaO?SiO?和3CaO?SiO?等產(chǎn)物、其中最可能和最穩(wěn)定

的乃是熔點為2103°C的2CaO-Si02,

在吹煉末期，R0相急劇增加,生成的3CaO?SiOz也能分解為2Ca。?SiOz和CaO,并有

2CaO,FezOs生成。

3.石灰熔化

石灰熔化是復(fù)雜的多相反應(yīng)，其過程可分為：

第一步，液相爐渣經(jīng)過石灰塊外部擴散邊界層向反應(yīng)區(qū)擴散，并沿氣孔向石灰塊內(nèi)部遷

移；

第二步，爐渣與石灰在反應(yīng)區(qū)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)并形成新相，反應(yīng)不僅在石灰塊外表面上進(jìn)

行，而且在內(nèi)部氣孔表面上進(jìn)行：

第三步，反應(yīng)產(chǎn)物離開反應(yīng)區(qū)向爐渣熔體中轉(zhuǎn)移。

從爐渣下層取出未熔石灰塊，觀察其斷面并分析從外到內(nèi)各層的化學(xué)成分可知，爐渣由

表及里向石灰塊內(nèi)部滲透，表面有反應(yīng)產(chǎn)物形成。

顯然，加速石灰熔化的關(guān)鍵是克服石灰熔化的限制環(huán)節(jié)。首先應(yīng)極力避免形成高熔點堅

硬致密的2Ca0?Si0z殼層，當(dāng)其產(chǎn)生后，應(yīng)該設(shè)法迅速破壞掉這一阻礙石灰熔化的殼層，

以保證爐渣組分能夠迅速不斷地向石灰表面和內(nèi)部滲入。轉(zhuǎn)爐條件下石灰熔化速度Vcao的

近似方程式為：

VCaO=k[CaO4-1.34-1.09^0,4-2.75^04-1.9MvO-39.1）

exp{-255S}"b

式中k——系數(shù)；

T——溫度，K；

Vc——脫碳速度；

G——石灰重量。

可見，影響石灰熔化速度的主要因素有：參與熔化反應(yīng)的組分的濃度，與流體力學(xué)有關(guān)

的傳質(zhì)、熔池溫度、反應(yīng)面積、用活化能表示的能量因素的石灰質(zhì)量等等。

4.轉(zhuǎn)爐快速造渣

在轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，由于熔池溫度和金屬成分不斷變化、以及加入石灰等多種造渣材料,

因而爐渣成分和性質(zhì)也不斷變化。為了盡快得到具有一定性能的爐渣，需要選擇合理的造渣

途徑。

轉(zhuǎn)爐快速造渣可以采取的措施包括：（1）采用具有高反應(yīng)能力的活性石灰：（2）在有

條件時，采用粉狀石灰增加石灰顆粒的比表面積；（3）采用缽礦、白云石做助熔劑；（4）

采用自熔合成渣；（5）改善和加強熔池攪拌；（6）適當(dāng)提高熔池溫度和保持爐渣的過熱度;

（7）合理控制爐渣氧化性和碳氧化速度；（8）采用兌鐵水前預(yù)加石灰和留渣操作工藝等。

二、造渣方法

根據(jù)鐵水成分和冶煉鋼種的要求，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐常用的造渣方法有三種，即單渣法、雙

渣法和雙渣留渣法。

1.幾種造渣方法及特點

（1）單渣操作

單渣操作就是在冶煉過程中只造一次渣，中途不倒渣，不扒渣，直到終點出鋼。

當(dāng)鐵水含硅、磷、硫較低（P<0.20%,S<0.055%,Si<l.0%）時，或鋼種對磷、硫要

求不高時，或者吹煉低碳鋼時，都可以采用單渣操作。

在實際生產(chǎn)中為了促進(jìn)早化渣，渣料是分批加入的（可分二、三批加入）。單渣操作工藝

比較簡單，冶煉時間短，勞動條件好。單渣操作的脫磷效率在90%左右。脫硫效率在30-40%

左右。

（2）雙渣操作

雙渣操作是在吹煉中途倒出或扒出部分（約1/2或2/3）的爐渣，然后加造渣材料造新

渣的方法。根據(jù)鐵水成分和所煉鋼種的要求，也可以多次倒?fàn)t倒渣造新渣。

在鐵水含硅較高，或含磷大于0.5%,或含硫并不高而吹煉優(yōu)質(zhì)鋼，或吹煉中，高碳

鋼種時，都可以采用雙渣操作。采用雙渣操作，中途倒渣的好處是：

a.由于去除磷、硫的數(shù)量大，或因鐵水si高，加入的渣料多，因此形成的渣量大。倒

渣可以消除過大渣量引起的噴濺。

b.吹煉前期爐渣堿度低，磷、硅極大量的氧化進(jìn)入渣中，倒渣能達(dá)到較高的去磷效果。

同時初期酸性渣倒出后，可以減輕對爐襯的侵蝕，并且減少石灰的消耗量。

采用雙渣操作，可以在轉(zhuǎn)爐內(nèi)保持最小的渣量，同時又能達(dá)到最高的去除磷硫效率。

倒渣的時間過早或過晚都不好。應(yīng)該選擇在渣中含磷量最高，含鐵量最低的時刻倒渣較

好?能達(dá)到脫磷效率最高，鐵的損失最小的良好效果。

（3）雙渣留渣操作

留渣操作就是將上爐終點渣的一部分或全部留在爐內(nèi)，然后在吹煉第一期結(jié)束時倒出

來，重新造渣。這種采用雙渣法的終渣，一般有高的堿度和比較高的E（FeO）含量，它對鐵

水具有一定的去磷和去硫能力，且本身還含有大量的物理熱，將這種爐渣部分地甚至全部留

在爐內(nèi)可以顯著加速F-爐初期渣的成渣過程，提高吹煉前期去磷和去硫率節(jié)省石灰用量和

提高爐子的熱效率。在留渣法中，必須特別注意防止兌鐵水時產(chǎn)生嚴(yán)重噴濺。如上?爐終點

碳過低，一般不宜留渣。

根據(jù)以上的分析比較可知，單渣操作是比較簡單穩(wěn)定的，有利于煉鋼過程的自動控制。

但對于含硅、硫、磷高的鐵水，最好是預(yù)先處理。使其進(jìn)入轉(zhuǎn)爐前符合煉鋼要求。這樣生產(chǎn)

才能穩(wěn)定，有利于提高勞動生產(chǎn)率，實現(xiàn)過程自動控制。

2.渣料加入量

石灰加入量石灰加入量主要根據(jù)鐵水中硅、磷含量和爐渣堿度確定。在鐵水含磷量較

低(P〈0.30%),采用單渣操作和用廢鋼做冷卻劑時，石灰加入量X可如下計算：

X={2.14[%Si]?R?1000}/(%CaO)有效，kg/t金屬料

式中：

(%CaO)有效——石灰中的有效CaO含量=(%CaO)不詼一R-(%SiO2)w；

2.14——MSiO2/MSi,即SiOz與Si的相對分子質(zhì)量之比;

R=(%CaO)/(%SiO2)——堿度。

當(dāng)鐵水中含磷較高并假定金屬料中含磷量的90%氧化進(jìn)入爐渣，則石灰量X可按下式

計算：

X={(2.14[%Si]+l.31[%P])?R?1000}/%(CaO)有效，kg/t金屬料

式中：

R=(%CaO)/{(%Si02)+0.634(%P205)}；

1.31=(0.634X0.90)X142/62；

142/62為PQ質(zhì)量與R相對分子質(zhì)量之比。

第五節(jié)溫度制度

溫度制度指轉(zhuǎn)爐吹煉過程溫度和終點溫度的控制制度。它對轉(zhuǎn)爐的化學(xué)反應(yīng)方向、反應(yīng)

程度、各元素間的相對反應(yīng)速度及熔池的傳質(zhì)傳熱都有重大影響。溫度制度的目標(biāo)是希望吹

煉過程均衡升溫，終點時鋼水溫度和化學(xué)成分同時命中鋼種要求的范圍。

一、出鋼溫度的確定

確定出鋼溫度的出發(fā)點是保證正常澆注出鑄坯或鋼錠，出鋼溫度t出可按下式確定：

Tm=T*十十Zktz

式中：

T?——所澆鋼種的液相線溫度；

△t,——澆注過程中鋼水的溫降；

△t2——從出鋼、鋼水精煉到開澆時鋼水的溫降。

1.T濃決定于鋼液成分。鋼種不同或者同一鋼種成分有差異時，其液相線溫度也不同。

在計算T淑時，通常是將鋼中每一種元素的影響值相加。下式是推薦的計算T淑的公式之一。

T濯=1538"C—[88%C+8%Si+5%Mn+30%P+25%S+5%Cu+4%Ni+2%Mo+2%V+l.5%

cr]

2.M它是鋼水澆注過程中的溫降，即鋼水開澆時必須保持的過熱溫度。合適的開澆

溫度主要由生產(chǎn)條件和澆注質(zhì)量所決定。模注鋼水過熱度一般為50-100°C；對于連鑄，過

熱度通常為5—30t內(nèi)部質(zhì)量要求嚴(yán)格的鋼以過熱度偏低為好，表面質(zhì)量要求嚴(yán)格的鋼以過

熱度偏高為好。

3.%其值隨生產(chǎn)條件不同而異，通常由實測或經(jīng)驗確定。它與出鋼時間、鋼流狀態(tài)、

盛鋼桶大小、桶襯溫度、加入鐵合金狀況、鎮(zhèn)靜時間等有關(guān)，一般為30?80°C。對于連鑄，

由于增加了中間包熱損失，中間包水口小，澆注時間長，因此鋼水溫度要比模鑄高20?50"&

對于有精煉工序的車間，還必須考慮精煉過程中鋼水溫度的升降。

需要指出，為了提高爐齡和鋼質(zhì)量及其他技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)；應(yīng)使出鋼溫度盡可能降低。

二、冷卻劑及其加入量確定

通常，轉(zhuǎn)爐獲得的熱量除用于各項必要支出外，尚有大量富裕熱量，雷加入一定數(shù)量

的冷卻劑。要準(zhǔn)確控制熔池溫度，用廢鋼作冷卻劑效果最好，但為了促進(jìn)化渣，也可以搭配

一部分鐵礦石或氧化鐵皮。目前。主要采用的有定廢鋼調(diào)礦石或定礦石調(diào)廢鋼等冷卻方式。

冷卻劑的冷卻效果，是冷卻劑被加熱到一定溫度所消耗的物理熱和冷卻劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)

消耗的化學(xué)熱之和。

若把普通低碳鋼的冷卻效果當(dāng)做1,則常用冷卻劑的冷卻效果對比見表10-4?

表10—4不同冷卻劑的冷卻效果

冷卻劑與廢鋼相比的冷卻效果加入1%冷卻的金屬溫度降低值，K

廢鋼18.5?9.5

鐵礦石、鐵皮(90%作用)4?4.535?40

石灰石-4.2534?38

如果富余熱量Q余已知，用廢鋼作冷卻劑時廢鋼加入量G廢鋼為：

G?w=Q余/q般的，kg

如果用礦石作冷卻劑，由于礦石中含SiO2,為了保證爐渣達(dá)到預(yù)定的堿度，需要補加石

灰。

三、吹煉過程的溫度控制

溫度控制的辦法主要是適時加入需要數(shù)量的冷卻劑，以控制好過程溫度，并為直接命中

終點溫度提供保證。冷卻劑的加入時間因條件不同而異。由于廢鋼在吹煉時加入不方便，通

常是在開吹前加入。利用礦石或鐵皮做冷卻劑時，由于它們同時又是化渣劑，加入時間往往

與造渣同時考慮，多采用分批加入方式。

影響冷卻劑用量的主要因素包括：①鐵水條件(成分、溫度)；②鐵水比；③鋼種(終點

成分和溫度要求)；④供氧條件；⑤空爐時間；⑥噴濺；⑦石灰用量；⑧爐齡；⑨造渣方法。

第六節(jié)終點控制和出鋼

,、終點控制

終點藍(lán)制是轉(zhuǎn)爐吹煉末期的重要操作。由于脫磷、脫硫比脫碳操作復(fù)雜，因此總是盡

可能提前讓磷、硫去除到終點要求的范圍。這樣。終點控制便簡化為脫碳和鋼水溫度控制，

所以把停止吹氧又俗稱“拉碳”。從廣義上講。終點控制應(yīng)包括所有影響鋼質(zhì)量的終點操作

和工藝因素控制。

二、終點碳控制的方法

轉(zhuǎn)爐的終點控制可以達(dá)到準(zhǔn)確控制吹煉過程和終點的目的，具有較高的終點命中率。終

點控制通常采用“拉碳”和“增碳”兩種操作方法。

拉碳法是在熔池金屬液含碳量達(dá)到出鋼要求時停止吹氧,即吹煉終點時,不但熔池的硫、

磷和溫度符合出鋼要求，而且熔池中的碳加上鐵合金帶入的碳也能符合所煉鋼種的規(guī)格，不

需要再專門向金屬液中追加增碳劑增碳。

增碳法是在吹煉平均含碳量20.08%的鋼種時，都采取吹到0.05?0.06%時停吹，然

后按照所煉鋼種的規(guī)格，在鋼包內(nèi)加增碳劑進(jìn)行增碳。

拉碳法具有終點鋼水氧含量利終渣(FeO)較低、終點鋼水含缽量較高、氧氣消耗量較少

等優(yōu)點；增碳法省去補吹時間，生產(chǎn)率高，終渣(FeO)較高，去磷率高，熱量收入較多，有

利于增加廢鋼用量。

三、終點碳和溫度的判斷

1.終點碳的判斷

終點含碳量的判斷目前有以下主要方法：爐口火焰和火花觀察法、樣模大樣判斷法、高

拉補吹法、結(jié)晶定碳法、耗氧量參考判斷法，并有副槍結(jié)合過程計算機動態(tài)控制等。

(1)爐口火焰和火花觀察法

火焰和火花觀察法是現(xiàn)場生產(chǎn)實踐經(jīng)驗的積累，它是從爐口火焰和火花的變化，判斷爐

內(nèi)鋼水含碳量，決定吹煉終點，然后在停吹后取樣觀察鋼水樣的火花和鋼樣外觀，進(jìn)一步判

斷鋼中含碳量，采用這種方法判斷含碳為0.40-0.20%的鋼水比較有效。

依據(jù)火焰及火花的變化確定鋼中碳含量并且在實際生產(chǎn)中去判斷是按以下規(guī)律進(jìn)行的。

轉(zhuǎn)爐從爐口噴出的火焰是由可燃性氣體燃燒形成的。在轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，由于碳氧化生

成大量的co氣體，高溫的co氣體，從爐口排出時，與周圍的空氣相遇，立即氧化燃燒，形

成了火焰。在一定溫度下，火焰的長度和亮度決定于火焰中co和co?的數(shù)量，而火焰中co

和co的數(shù)量又間接地反映了鋼液中碳氧化的數(shù)量，爐口火焰的顏色、亮度、形狀、長度等，

是熔池溫度和單位時間內(nèi)co排出量的標(biāo)志，而co排出量又直接與熔池脫碳速度有關(guān)。當(dāng)碳

在熔池開始劇烈氧化時，火焰伸長，逐漸發(fā)亮，隨著碳的氧化，火焰也越來越濃厚發(fā)亮，顯

得有力，但這時對熔池含碳量進(jìn)行判斷是不太容易的，當(dāng)碳繼續(xù)氧化，降低到一定范圍(0.2%)

內(nèi)由于爐內(nèi)碳氧反應(yīng)速度明顯變慢，產(chǎn)生的co氣體顯著減少，造成火焰明顯收縮，火焰發(fā)

淡，若再繼續(xù)吹煉，火焰萎縮變短，搖晃無力，表明熔池內(nèi)碳已很低了。若其它條件具備，

即可提槍倒?fàn)t出鋼，這是吹煉低碳鋼種時拉碳的主要方法之一。

影響觀察火焰的判斷主要因素有以下兒方面。

a.溫度

熔池溫度高時，碳氧化反應(yīng)速度快，火焰明亮有勁，看起來碳好象還高，實際上已經(jīng)不

高了，這時應(yīng)比火焰正常時早拉一點碳，肉眼判定的碳含量一般地實際碳含量高0.010?

0.020%,

熔池溫度低時，碳氧化反應(yīng)速度慢，火焰發(fā)軟、顏色淡青，火焰收縮較早，看上去碳好

象不太高，實際上碳較高，因此應(yīng)比火焰正常時稍晚一點拉碳，肉眼判定的碳含量比實際碳

含量低0.01?0.02%。

b.爐渣

吹煉過程中，如果渣子不化，則火焰發(fā)沖，這時應(yīng)早拉碳，如果渣子過稀、過泡則火焰

發(fā)軟并且搖晃，應(yīng)晚拉碳。

c.爐役期

爐役前期爐膛小，氧氣流股對熔池的攪拌力強，爐內(nèi)化學(xué)度應(yīng)速度快，爐口較小。因此

火焰較沖，要防止碳拉得偏低，應(yīng)早點拉碳。

爐役后期爐瞠大，氧氣流股對溶池的攪拌力弱，火焰顯得較軟弱，火焰收縮早，應(yīng)注意

晚點拉碳。

d.槍位、氧壓

槍位高或氧壓不足時，熔池攪拌力弱，火焰發(fā)軟，應(yīng)晚拉碳。

槍位低或氧壓大時，溶池攪拌力強，碳的氧化反應(yīng)速度快，火焰有力，應(yīng)早拉碳。

c.氧槍

槍孔變形后，沖擊力小，攪拌力弱，火焰軟，應(yīng)晚拉碳。

噴嘴蝕損后，多孔作用降低，火焰沖，應(yīng)早拉碳。

(2)樣模大樣判斷法

從爐內(nèi)取出鋼水樣，不用鋁脫氧，倒入樣模，對于不同含碳量的鋼水，樣模內(nèi)的外觀和

凝固過程其現(xiàn)象是不同的。采用這種方法判斷含碳為＜0.20%的鋼水比較有效。

W0.04,表面凸起，光滑發(fā)亮。

0.04-0.06,表面凸起，微見細(xì)小顆粒，表面發(fā)亮。

0.06-0.08,顆粒較明顯，表面開始粗糙。

0.08-0.10.顆粒多而較致密，表面粗糙。

0.10-0.12,表面凹凸不明顯，顆粒較粗。

0.12-0.14,表面微下凹，點粗而多，但不成瘤。

0.14-0.15,表面凹入，光滑發(fā)黑。

0.15~0.16,表面凸起，點少。

0.16-0.17,表面凹凸各半，凹入處有點。

0.17-0.18,表面凸起點多，均勻有規(guī)律。

由于缽高影響著碳，所以在看鋼樣時，缽和碳要同時看，鋼水余鎰高，鋼水發(fā)粘，結(jié)膜

時間短。鋼水在樣模內(nèi)凝固后，要注意區(qū)分碳疙瘩與錦疙瘩、表面四周凸起的扁而發(fā)蘭色的

斑點、疙瘩愈多，則表示余鎰量越多。

判斷終點碳的鋼樣，要做到取鋼樣要取深取滿、取穩(wěn)，并且要渣層覆蓋，倒樣速度要合

適，觀察時要注意排除一些假象。

(3)高拉碳補吹法

所謂高拉碳補吹法，也是根據(jù)觀察爐口火焰和碳火花情況，并考慮到爐役期，結(jié)合供氧

時間和耗氧量，按所煉鋼種規(guī)格要求稍高一些進(jìn)行拉碳快速分析后，再按這一含碳量范圍內(nèi)

的降碳速度補吹一段時間，這種方法即稱為高拉碳補吹法。

(4)結(jié)晶定碳

采用高拉碳補吹法吹煉中、高碳鋼時，?般在停吹后，總是要在得到碳的分析結(jié)果后才

能出鋼。因此化驗分析速度成為一個限制環(huán)節(jié)。采用高拉補吹法時，終點可用結(jié)晶定碳判斷。

速度快而準(zhǔn)確，其工作原理簡述如下：

當(dāng)液體的純金屬緩慢地冷卻到一定溫度時,會結(jié)晶成固體，而且從開始結(jié)晶到結(jié)晶完了

保持在一個固定的溫度，這個溫度就是結(jié)晶溫度，結(jié)晶過程保持恒溫，純金屬的冷卻曲線如

圖10—11所不。

圖10—11純金屬結(jié)晶過程的冷卻曲線