第4章 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐

1、劉增勛河北聯(lián)合大學(xué)鋼鐵冶金學(xué)煉鋼部分第四章 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐n LD煉鋼特點(diǎn)煉鋼特點(diǎn)n 冶煉過程冶煉過程n 裝料制度裝料制度n 供氧制度供氧制度n 造渣制度造渣制度n 溫度制度溫度制度n 終點(diǎn)控制制度終點(diǎn)控制制度n 脫氧合金化制度脫氧合金化制度第一節(jié) LD煉鋼特點(diǎn)冶煉時(shí)間短，生產(chǎn)率高：轉(zhuǎn)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(yīng)性強(qiáng)：適于冶煉各種鋼水（高S、P、V/Ti）基建投資少，建設(shè)速度快：占地面積小生產(chǎn)節(jié)奏均衡，與連鑄時(shí)間匹配：連鑄40min/爐氣體含量少：純O2、脫碳量大雜質(zhì)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) 冶煉工藝過程一一. .

2、操作過程操作過程冶煉準(zhǔn)備冶煉準(zhǔn)備濺渣護(hù)爐 意義：意義：出鋼后出鋼后，在爐內(nèi)剩余爐渣中加入調(diào)渣劑調(diào)整粘度和氧化性，利用氧槍吹入氧槍吹入N2，使?fàn)t渣濺到爐襯上保護(hù)整個(gè)爐襯整個(gè)爐襯噴吹氣體：N2噴吹設(shè)備：氧槍濺渣時(shí)間：34min濺渣頻率：每13爐濺渣一次新爐300爐開始噴補(bǔ)倒渣：轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)，從爐口倒出剩余爐渣爐渣倒入爐坑內(nèi)的渣罐中補(bǔ)爐 只有在必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)爐部位：局部修補(bǔ) （爐襯侵蝕不均）方式：噴補(bǔ)、貼補(bǔ)、投補(bǔ)時(shí)間：2060min裝料：傾動(dòng)轉(zhuǎn)爐，裝入鐵水和廢鋼加廢鋼：天車+廢鋼斗兌鐵水：天車+鐵水包冶煉前期冶煉前期降槍吹氧 轉(zhuǎn)爐搖正：轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu) 降下氧槍：氧槍升降系統(tǒng) 開啟氧氣開關(guān) 點(diǎn)火點(diǎn)火：氧氣射流

3、與熔池接觸，鐵水開始氧化，反應(yīng)產(chǎn)生火焰加入造渣材料時(shí)間：在點(diǎn)火后 否則影響點(diǎn)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(jìn)入冶煉中期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(shí)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，聲音尖利冶煉后期冶煉后期脫碳速度降低熔池溫

4、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(diǎn)終點(diǎn)：鋼水達(dá)到成分和溫度要求的時(shí)刻確定標(biāo)準(zhǔn)：C、S、P、T 達(dá)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(cè)量、冶煉模型結(jié)束供氧氧槍升起自動(dòng)關(guān)閉供氧吹煉結(jié)束拉碳拉碳：根據(jù)操作因素和鋼種要求，確定吹煉終點(diǎn)，提起 氧槍停止吹O2，倒?fàn)t、測(cè)溫、取樣化驗(yàn)鋼水成分 倒?fàn)t：爐體向加料跨傾動(dòng)，方便測(cè)溫、取樣測(cè)溫：測(cè)溫槍 + 熱電偶，由爐口插入鋼水鋼水取樣目的：化驗(yàn)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(yàn)：爐前化驗(yàn)室出鋼及合金化出鋼及合金化出鋼轉(zhuǎn)爐向出

5、鋼側(cè)傾動(dòng)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(shí)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?fàn)t內(nèi)鋼渣進(jìn)入鋼包內(nèi)方式：擋渣球、擋渣錐等 （方法很多）鋼水處理鋼水處理吹氬攪拌：目的：均勻鋼水方式：底吹、頂吹測(cè)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(shí)間，或相鄰兩爐鋼的間隔時(shí)間。3040min 供氧時(shí)間：在一爐鋼的冶煉過程中，純吹O2所用的時(shí)間。 1218min

6、 二熔池內(nèi)成分變化二熔池內(nèi)成分變化Si開始氧化時(shí)間：供氧后，最先氧化 P144P144熔池溫度低SiO2的生成自由能低氧化速度氧化迅速，在34min完成終點(diǎn)含量熔池內(nèi)Si含量為痕跡：完全氧化爐內(nèi)爐內(nèi)SiO2活度不被還原活度不被還原： 爐渣降低SiO2活度， 轉(zhuǎn)爐氧化氣氛鐵水內(nèi)Si含量對(duì)終點(diǎn)Si含量沒有任何影響 Mn開始氧化時(shí)間：與Si同時(shí)開始氧化氧化特點(diǎn)前期氧化至最低點(diǎn)：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(diǎn)含量：“余錳余錳”在冶煉終點(diǎn)時(shí)熔池內(nèi)剩余Mn 余錳含量：0.050.15% 取決于終點(diǎn)碳含量和鐵水錳含量終點(diǎn)碳含量：

7、終點(diǎn)%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(shí)必須考慮余錳量配料時(shí)必須考慮余錳量 C開始氧化時(shí)間：供氧即刻開始氧化，爐口出現(xiàn)火焰熱力學(xué)：1530才開始氧化 (鐵水溫度13001400) P144P144實(shí)際熔池：前期局部存在脫碳反應(yīng) 氧氣沖擊區(qū)溫度高（22002700） 局部Si已經(jīng)氧化氧化速度：分為三個(gè)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(diǎn)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(shí)間：脫硫持續(xù)進(jìn)行溫度上升石灰熔化脫硫率：爐內(nèi)FeO高（1030%） ，分配系數(shù)低（510）正常： 40% 通

8、常25%多次拉碳造渣：可以達(dá)到5060% 經(jīng)濟(jì)性差終點(diǎn)含量鋼種：取決于鋼種爐外精煉 不精煉：終點(diǎn)S + 合金增S 90% （FeO高）高碳鋼：8090% （FeO低）終點(diǎn)含量：終點(diǎn)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(diǎn)含量：3001200ppm決定因素：終點(diǎn)%C冶煉工藝：終點(diǎn)前降槍減壓，減少終點(diǎn)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

9、 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(diǎn)含量：2040ppm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(diǎn)N，ppm160130110805725401620拉碳次數(shù)：拉碳導(dǎo)致N升高 空氣進(jìn)入爐內(nèi)終 點(diǎn) 碳：%C低N升高 N活度低，溶解度高Fe氧化時(shí)間：在冶煉過程中始終同時(shí)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

10、= Fe2O3 氧化量：12%渣 量：渣量大，F(xiàn)e氧化多終點(diǎn)C：終點(diǎn)C低，氧化量大 三爐渣成分變化三爐渣成分變化（CaO）：）：石灰熔化，逐漸升高，最終50%左右（SiO2）：與石灰熔化相關(guān)前期：Si氧化導(dǎo)致SiO2上升中期及后期：石灰不斷熔化，導(dǎo)致持續(xù)下降終渣含量：1020%（MnO）：）：與石灰熔化相關(guān)前期：Mn氧化MnO含量高中期及后期：石灰熔化，導(dǎo)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(duì)量變化終渣含量：510% ，鐵水Mn含量及終點(diǎn)C含量 （FeO）：）：Fe氧化和FeO消耗的動(dòng)態(tài)結(jié)果前期FeO高：2030% 爐渣成分變化圖中期FeO低：1020% 脫碳消

11、耗大后期FeO高：1530% 脫碳消耗少 終渣FeO含量決定于終點(diǎn)%C（P2O5）：）：與石灰熔化及脫磷過程相關(guān)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 三操作制度三操作制度 裝料制度 供氧制度 造渣制度 溫度制度 終點(diǎn)控制制度 脫氧合金化制度有的書中歸結(jié)為五大制度 第三節(jié) 裝料制度一一. .鋼鐵原料鋼鐵原料（一）鐵水（一）鐵水用量：用量：70100%前提條件：必須滿足終點(diǎn)溫度要求 鐵水提供物理熱影響因素：實(shí)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(shí)用量大澆注條件：開

12、澆爐次用量大 鐵水包容量：限制鐵水用量 廢鋼供應(yīng)：廢鋼短缺溫度：溫度：“物理熱”，占轉(zhuǎn)爐入爐熱量的50%以上 太高：增加煉鐵成本 高溫對(duì)于轉(zhuǎn)爐有利太低：對(duì)轉(zhuǎn)爐不利廢鋼用量小，產(chǎn)量低 高爐產(chǎn)量不變影響轉(zhuǎn)爐操作：升溫速度慢 化渣時(shí)間長 噴濺 后吹終點(diǎn)氧含量高：終點(diǎn)碳低要求范圍：12501350 受到鋼種、鐵水供應(yīng)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(diǎn)供應(yīng)穩(wěn)定：有利于穩(wěn)定煉鋼整個(gè)工序操作煉鋼廠可以設(shè)置混鐵爐，均衡鋼水供應(yīng)和溫度控制 成分：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 作用作用：氧化放熱：Si發(fā)熱能力的1/4 提高余錳：減少M(fèi)n合金用量 促進(jìn)脫S和

13、脫磷：有利于石灰熔化 減少粘槍：改善爐渣流動(dòng)性 減少螢石用量：促進(jìn)石灰熔化 提高爐齡：堿度上升快 控制控制： 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 作用作用：氧化放熱：“化學(xué)熱化學(xué)熱” 提高渣量：有助于脫S、脫P(yáng) 影響影響：過高或過低都會(huì)影響操作和成本操作和成本 過低：鋼水溫度低：導(dǎo)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） 控制控制：取決于鐵水P含量：脫磷任務(wù) 通常：0.40 0.80% （目前有降低的趨勢(shì)） 非正常：2%Si P

14、：來源于礦石 影響影響：氧化放熱：被動(dòng)因素 增加石灰消耗：需要大渣量 延長冶煉周期：多次拉碳 導(dǎo)致嚴(yán)重后吹：多次拉碳 范圍范圍：生產(chǎn)中不作規(guī)定 省內(nèi)： 0.050 0.120 % 控制控制：減少礦石含P量：煉鐵廠 燒結(jié)減少含P添加劑：磷酸有助于減少粉化 燒結(jié)減少鋼渣應(yīng)用：鋼渣含P高 鐵水預(yù)處理：京唐、寶鋼 僅用于高附加值鋼種僅用于高附加值鋼種 S：來源于焦炭、煤和礦石 影響影響：增加石灰消耗：需要大渣量 延長冶煉周期：多次拉碳 導(dǎo)致嚴(yán)重后吹：多次拉碳 范圍范圍：0.020 0.050 % 非正常時(shí)：0.10% 控制控制：降低焦炭S含量：煉鐵廠 減少噴煤S含量 減少燒結(jié)用煤S含量 提高高爐爐溫

15、鐵水預(yù)處理：普遍應(yīng)用 用于高附加值鋼種用于高附加值鋼種 （二）廢鋼（二）廢鋼用量：用量： 30% 前提條件：必須滿足終點(diǎn)溫度要求 廢鋼熔化吸熱影響因素：實(shí)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(shí)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(yīng)：廢鋼短缺 鐵水用量+廢鋼用量 = 100%來源來源 軋鋼切頭切尾連鑄廢坯和澆余塊社會(huì)廢鋼：自行車等工業(yè)廢鋼：機(jī)加工廢料管理管理防止危險(xiǎn)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/

16、2爐口直徑） 減輕沖擊爐襯 縮短熔化時(shí)間 保證裝入量二二. .裝入量裝入量裝入量裝入量：每爐裝入鐵水和廢鋼的數(shù)量，單位“噸” 對(duì)生產(chǎn)影響對(duì)生產(chǎn)影響 裝入量過大 增加產(chǎn)量往往導(dǎo)致裝入量過大噴濺嚴(yán)重：反應(yīng)空間減少 限制供氧強(qiáng)度冶煉時(shí)間增加 造渣困難鋼水無法出凈：影響兌鐵安全和濺渣護(hù)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無法加熱確定因素確定因素 轉(zhuǎn)爐公稱容量：300噸 50噸 爐容比：新爐時(shí)轉(zhuǎn)爐爐膛有效容積與公稱容量的比值 V/T = 0.91.05 m3/t爐役階段爐役前期：裝入量小（容積?。t役后期：裝入量大熔池深度：防止氧氣射流穿透熔池 Hmax / H 99.5% 前蘇聯(lián)前蘇

17、聯(lián)LD數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)氧純度 75949697989999.5終點(diǎn)N ppm160130110805725401620 唐鋼：唐鋼：9697%O2 終點(diǎn)終點(diǎn)N 80100ppm 水分：要求脫水 3m）或氧壓過低（0.8MPa）特點(diǎn)：沖擊很弱，攪拌差 P148P148圖圖4-12C4-12C危害：對(duì)冶煉不利 嚴(yán)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(yīng)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)高溫下熔池狀態(tài) 前蘇聯(lián)試驗(yàn)熔池內(nèi)形成火焰狀反應(yīng)區(qū)一次反應(yīng)區(qū)：中心高溫區(qū) 22002700二次反應(yīng)區(qū)：中心外圍區(qū)（溫度較低）四四. .氧氣射流對(duì)熔池化學(xué)作用氧氣射流對(duì)熔池化學(xué)作用

18、 P150P150傳氧過程傳氧過程 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)氧傳遞的基本載體載氧液滴熔池內(nèi)氧傳遞的基本載體形成機(jī)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：8598%FeO 熔池流動(dòng)帶動(dòng)載氧液滴進(jìn)入熔池或爐渣分配規(guī)律：與吹煉模式有關(guān) 軟吹：深入熔池少，進(jìn)入爐渣多 熔池循環(huán)差 上浮距離短 硬吹：深入熔池多，進(jìn)入爐渣少 熔池循環(huán)強(qiáng) 上浮距離長氧氣氣泡形成機(jī)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(guān) 軟吹：熔池吸收少 射流速度低，擊碎的氣泡少 氣泡上浮快 硬吹：熔池吸收多 射流速度低，擊碎的

19、氣泡多 氣泡上浮慢氧化爐渣形成機(jī)理 氧氣射流使?fàn)t渣FeO及鐵珠氧化 爐渣對(duì)鋼液傳氧：在乳化液中分配規(guī)律：與吹煉模式有關(guān) 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(zhuǎn)爐冶煉中載氧液滴是主要的傳氧途徑在轉(zhuǎn)爐冶煉中載氧液滴是主要的傳氧途徑氧化方式氧化方式 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(yīng)式：222OFeFeO222OMnMnO2

20、2OSiSiO 225542OPPO 2OCCO 間接氧化 意義：O2首先與Fe結(jié)合形成FeO，F(xiàn)eO擴(kuò)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(yīng)式： 222 OFeFeOFeOFeO 2 2 OSiSiO OCCO OMnMnO 25OPPO 爐渣氧化意義：以爐渣為傳氧介質(zhì)的氧化形式過程：（FeO） + O2 （Fe2O3） （Fe2O3） + Si （SiO2）存在區(qū)域：平爐、電爐和轉(zhuǎn)爐都存在這個(gè)過程 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)爐反應(yīng)區(qū)域大 沖擊區(qū)內(nèi)溫度

21、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(jié)合 實(shí)驗(yàn)表明：沖擊區(qū)大量FeO爐渣氧化：在靜止熔池中存在 五五. .熔池乳化熔池乳化乳化現(xiàn)象乳化現(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(dá)到3080%鋼珠和氣泡存在密切接觸 P156圖圖4-22鋼珠高度彌散狀態(tài)：直徑0.23.0mm P157表中數(shù)據(jù)表中數(shù)據(jù)三相乳化液三相乳化液：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

22、原因乳化液形成乳化液形成形成機(jī)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(dòng)力： 用攪拌功來衡量氧氣射流：動(dòng)能20%用于攪拌 其它消耗在非彈性碰撞 占總攪拌功的2050% 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5080% 公稱容量大，作用大CO氣泡攪拌效果是氧氣射流的氣泡攪拌效果是氧氣射流的14倍倍 乳化程度 在整個(gè)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影響乳化作用：三相接觸面

23、積大大增加，改善反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件鋼珠比表面計(jì)算 P157 平爐及電爐：0.180.4 m2/t LD轉(zhuǎn)爐： 30017000 m2/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(yīng)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?qū)е略蠪eO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(yán)重及脫碳反應(yīng)劇烈，導(dǎo)致鋼渣由爐口噴出的冶煉事故 金屬損失：噴濺夾帶鋼珠 設(shè)備燒損：嚴(yán)重堵塞 鋼水成分波動(dòng)：出鋼量波動(dòng) 六六.

24、 .供氧操作供氧操作氧槍操作包括兩個(gè)方面：氧壓和槍位 氧槍操作對(duì)熔池影響氧槍操作對(duì)熔池影響 P161圖4-26 氧壓：提高氧壓會(huì)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 氧槍操作方式氧槍操作方式恒槍變壓意義：在整個(gè)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(duì)熔池的作用缺點(diǎn)：供氧量變動(dòng)頻繁 靈活性差 影響其它轉(zhuǎn)爐操作應(yīng)用：生產(chǎn)中應(yīng)用較少變槍變壓意義：在吹煉過程中，根據(jù)吹煉情況同時(shí)改變槍位和氧壓來調(diào)節(jié)供氧 缺點(diǎn)：實(shí)際操作困難 （理論上科學(xué)）應(yīng)用：生產(chǎn)中應(yīng)用較少 在后期終點(diǎn)碳較低時(shí)有時(shí)應(yīng)用恒壓變槍意義：在整個(gè)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(duì)

25、熔池的作用優(yōu)點(diǎn)：操作靈活 吹煉較平穩(wěn) 對(duì)其它轉(zhuǎn)爐操作干涉較小 冶煉時(shí)間穩(wěn)定分期定壓操作：分期定壓操作：為保證供氧強(qiáng)度和時(shí)間不變，在采用“分階段定量裝入”時(shí)，應(yīng)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(duì)冶煉的影響槍位對(duì)冶煉的影響反應(yīng)速度低槍位：形成“硬吹”，反應(yīng)速度高高槍位：形成“軟吹”，反應(yīng)速度低渣中FeO 消耗與生成的綜合結(jié)果低槍位：（FeO）降低高槍位：（FeO）升高熔池溫度 反應(yīng)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，提槍化渣煉鋼成語：降槍提溫，提槍化渣槍位控制槍位控制三種槍位：基本槍位、高槍位和低槍位基本槍位：兼顧化渣和攪拌熔池，

26、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(diǎn)：SiO2含量高 溫度低 石灰未熔化 控制目的：盡量早盡量早化渣化渣 低溫脫磷 減少酸性渣侵蝕 減少金屬噴濺槍位控制：采用高槍位高槍位 （FeO）=20 30% 前期前期槍位過高會(huì)導(dǎo)致中期噴濺槍位過高會(huì)導(dǎo)致中期噴濺中期槍位中期特點(diǎn)：脫碳速度快 熔池乳化嚴(yán)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 中期采用基本槍位基本槍位：（FeO）=10 15% 槍位高

27、：容易產(chǎn)生噴濺 槍位低：導(dǎo)致返干最佳槍位最佳槍位：爐渣剛到爐口而又不噴出 后期槍位后期特點(diǎn)：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(qiáng)攪拌，促使脫碳 降低終點(diǎn)(FeO)和O 均勻溫度和成分槍位控制 臨界點(diǎn)后高槍位高槍位：促使石灰完全熔化 終點(diǎn)前降槍降槍：均勻溫度和成分 1m左右左右 終點(diǎn)前減壓：降低供氧量，使（FeO） 20%第五節(jié) 造渣制度一一. .爐渣概述爐渣概述爐渣作用爐渣作用脫S和脫P(yáng)：必要條件吸收氧化產(chǎn)物，減少其危害防止金屬噴濺，保護(hù)氧氣和爐襯渣量渣量：80120 Kg / t鋼鐵水條件：Si、S、P 鋼種：S、P要求石灰條件：SiO2、活性度冷

28、卻劑種類：廢鋼、鐵礦及礦石造渣要求造渣要求快速造渣：適應(yīng)LD冶煉周期適當(dāng)?shù)奈锢硇再|(zhì)：成分、熔點(diǎn)、粘度合理的反應(yīng)性能：堿度、FeO有利于保護(hù)爐襯：盡早化渣避免噴濺等操作事故控制終渣氧化性：保護(hù)爐襯、減少金屬及合金消耗二二. .造渣材料造渣材料（一）石灰（一）石灰 P26成分成分CaO：主要成分控制：國標(biāo) 90% 日本 92% SiO2：有害成分有效有效CaO：CaO有效有效 = CaO石灰石灰 SiO2石灰石灰R P163危害：石灰消耗高 渣量大 R=3: : SiO2 1% 石灰石灰 3% 渣量渣量 4%控制：國標(biāo) 3% 日本 2% 美國 1% S：有害成分有害成分危害：增加爐渣S含量 石灰脫

29、硫能力差 （宏觀上） 石灰S含量太高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鋼液增S控制：國標(biāo) 0.1% 日本 0.02%H2O危害：鋼水增氫控制：H2O0.3%我國頂吹轉(zhuǎn)爐石灰標(biāo)準(zhǔn)成 分CaOSiO2SH2O灼 減含量 9030.10.34%鍛燒情況鍛燒情況 對(duì)石灰質(zhì)量影響較大 （P27圖）CaCO3 CaO + CO2生燒石灰意義：煅燒溫度過低（1200）或煅燒時(shí)間過長，晶粒粗大， 氣孔率低，體積密度大，反應(yīng)能力差危害：化渣時(shí)間長：熔化速度低 降低生產(chǎn)率：冶煉時(shí)間長 加劇侵蝕爐襯：酸性渣時(shí)間長 影響脫S、脫P(yáng)：爐渣堿度低 輕燒石灰 又稱“活性石灰”意義：煅燒溫度10501150，晶粒細(xì)小、氣孔率高，體積密度小， 晶格缺

30、陷多，表面能高，反應(yīng)能力強(qiáng)，有利于快速成渣 應(yīng)用：生產(chǎn)中必須采用活性石灰生產(chǎn)中必須采用活性石灰活性度活性度質(zhì)量要求氣孔率高，體積密度?。籂t渣容易進(jìn)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(yīng)能力強(qiáng)測(cè)定方法 水活性：利用石灰與水反應(yīng)能力來體現(xiàn)與在爐渣內(nèi)熔化速度測(cè)定時(shí)間：一定質(zhì)量石灰與水反應(yīng)，溶液達(dá)到最高溫度的時(shí)間 活性石灰 10min測(cè)定鹽酸吸收量：在溫度40下，用4N鹽酸滴定50g石灰， 測(cè)定10min內(nèi)吸收的鹽酸毫升數(shù) 活性活性 310mL 普通普通 110310mL 生燒生燒 110mL塊度塊度要求：轉(zhuǎn)爐 20 50mm 電爐 30 60mm影響過大：熔化速度慢

31、下料口卡料過?。菏胰菀妆粻t氣帶走 儲(chǔ)存儲(chǔ)存性質(zhì)：容易吸水 CaO + H2OCa(OH)2要求：防水防潮 使用新鮮石灰：儲(chǔ)運(yùn)時(shí)間 2天生產(chǎn)生產(chǎn)： 回轉(zhuǎn)窯 沸騰床熔煉爐 豎窯生產(chǎn) （二）白云石（二）白云石 P28 及及 P167目的目的促使石灰熔化：阻止形成C2S保護(hù)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(yīng)用：應(yīng)用：生白云石和輕燒白云石 生白云石：CaCO3MgCO3 分解吸熱大輕燒白云石：CaOMgO 生白云石鍛燒 性質(zhì)與輕燒石灰相似（三）螢石（三）螢石 P28 及及 P167性質(zhì)：性質(zhì)：助熔劑CaF285% SiO

32、2 5% S 0.2% H2O 12%時(shí)，石灰熔化后MgO顆粒析出，爐渣粘稠MgO高有利于濺渣護(hù)爐提高熔池溫度：加快內(nèi)部和外部傳質(zhì)加強(qiáng)熔池?cái)嚢瑁焊纳苽髻|(zhì)和傳熱條件成渣途徑成渣途徑 假三元相圖 P166圖圖4-35 鈣質(zhì)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(jìn)入（B區(qū)）后期提高槍位FeO升高石灰熔化，達(dá)到終點(diǎn)液相區(qū)（C區(qū)）優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：爐襯侵蝕小 噴濺可能性小缺點(diǎn)缺點(diǎn)：前期化渣差，脫P(yáng)困難 容易粘槍鐵質(zhì)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(shí)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(dá)到終點(diǎn)成分（

33、C區(qū)） 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：脫P(yáng)和脫S好 能夠?qū)崿F(xiàn)高拉碳缺點(diǎn)缺點(diǎn)：容易噴濺 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2030% 中期降低槍位：控制1015%FeO，保持石灰持續(xù)熔化，防止返干后期先提槍化渣，終點(diǎn)前降槍攪拌意義：在整個(gè)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 五五. .造渣方法造渣方法單渣法單渣法 P168意義：在整個(gè)吹煉過程中不倒渣，出鋼后再倒完全部全部爐渣優(yōu)點(diǎn)：操作簡便 縮短冶煉周期 節(jié)省熱量 避免兌鐵噴濺缺點(diǎn)：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(yán)格的鋼種應(yīng)用：90年代以前的主要造渣方法雙渣法雙渣法

34、P168意義：在冶煉前期結(jié)束后倒出部分爐渣，然后再加料造渣 優(yōu)點(diǎn)：脫S和脫P(yáng)率高 防止大渣量噴濺 減少爐渣侵蝕 缺點(diǎn)：熱量損失大 冶煉周期長 金屬收得率低適用范圍：鐵水含Si1.0% 鐵水含P0.5% 鋼種要求S、P含量低 雙渣法是雙渣法是“迫不得已迫不得已”的方法的方法 高高Si鐵水鐵水是造雙渣的充分必要條件是造雙渣的充分必要條件放渣時(shí)間：前期剛剛結(jié)束、頭批料完全熔化時(shí)間過早：后期脫磷任務(wù)重：前期脫磷不充分 浪費(fèi)石灰：石灰未完全熔化 中期噴濺嚴(yán)重：剩余渣量多時(shí)間過晚：中前期容易噴濺：渣量大 二批石灰熔化時(shí)間短 爐襯侵蝕嚴(yán)重： 酸性渣應(yīng)用：目前很少使用鐵水成分正常使用鐵水預(yù)處理和爐外精煉工藝生

35、產(chǎn)低S、P鋼種 留渣法留渣法 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(diǎn)：提高前期成渣速度 改善前期脫S和脫P(yáng) 節(jié)省石灰 提高轉(zhuǎn)爐熱效率 缺點(diǎn)：兌鐵容易噴濺兌鐵容易噴濺應(yīng)用：起源于雙渣法 雙渣法未能推廣 濺渣護(hù)爐實(shí)現(xiàn) “留渣法”操作濺渣護(hù)爐完成了三個(gè)任務(wù)濺渣護(hù)爐完成了三個(gè)任務(wù) 保護(hù)爐襯 防止兌鐵噴濺 實(shí)現(xiàn)留渣操作 六六. .噴濺噴濺形式形式 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(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離操作平臺(tái)兌鐵時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離操作平臺(tái)溢渣：由于熔池上漲而使?fàn)t渣從爐口流出流出的現(xiàn)象 留渣過大：

36、前期爐渣較多濺渣后多爐不倒渣特點(diǎn)：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(hù)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(shí)間：冶煉中期爆發(fā)式噴濺：爐內(nèi)CO反應(yīng)集中和泡沫渣嚴(yán)重，爐渣夾帶金屬液 隨爐氣噴出噴出爐口時(shí)間：冶煉前期和中期“噴濺”通常指“爆發(fā)式噴濺”危害危害金屬收得率降低：0.55.0%延長吹煉時(shí)間：限制供氧強(qiáng)度脫氧合金化操作困難：出鋼量不準(zhǔn)，配料盲目性大終點(diǎn)溫度控制困難：熱損失增加危害設(shè)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(dòng)強(qiáng)度：人工清理平臺(tái)和爐坑形成原因形

37、成原因推動(dòng)力：CO氣流和氧氣射流CO氣流為主要推動(dòng)力：中期中期CO氣流是氧氣射流推動(dòng)力的79倍單獨(dú)CO氣流不會(huì)引起噴濺正常爐次不產(chǎn)生噴濺：CO氣流仍然很強(qiáng)返干時(shí)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?fàn)t時(shí)偶爾也發(fā)生噴濺：CO氣流很少泡沫渣意義：泡沫化嚴(yán)重的爐渣 三相乳化液并非泡沫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抑制泡沫渣形成是控制噴濺的主要途徑 高高VC是是LD特點(diǎn)特點(diǎn)泡沫渣形成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(huì)形成泡

38、沫渣 后期CO氣流沒有引起泡沫渣 LF底吹A(chǔ)r不會(huì)引起泡沫渣中上部乳化液內(nèi)形成泡沫化CO氣流帶動(dòng)鋼珠進(jìn)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冶煉中期為形成泡沫渣提供條件脫

39、碳速度高，CO氣流動(dòng)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(jìn)一步增加鋼珠停留和脫碳時(shí)間在冶煉中期熔池劇烈沸騰，導(dǎo)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(yīng)均衡，防止 (FeO)積聚鐵水溫度過低低應(yīng)先降槍提溫生鐵塊做冷卻劑應(yīng)先降槍提溫采用全程化渣工藝不能片面強(qiáng)調(diào)早化渣 中期前降槍，控制1015%FeO合理加料工藝，防止?fàn)t溫產(chǎn)生大的波動(dòng)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

40、濺及返干控制1015%FeO處理返干時(shí)，避免長時(shí)間高槍位采用合理壓渣工藝處理噴濺短時(shí)間吊槍壓渣：利用氧氣射流擊碎泡沫渣 嚴(yán)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(jī)械破壞 + 爐渣脫氧暫時(shí)停止吹氧控制噴濺應(yīng)以預(yù)防為主控制噴濺應(yīng)以預(yù)防為主 第六節(jié) 溫度制度一一. .溫度影響溫度影響冶煉必須高溫：保持熔池液態(tài)反應(yīng)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(yīng)速度：脫碳、脫硫、脫磷 過程溫度低導(dǎo)致后吹 溫度波動(dòng)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(hù)渣熔化 拉速 漏鋼 水口凍結(jié)鑄坯質(zhì)量：中心偏析 縮孔 等軸晶率 裂紋二二. .熱

41、平衡熱平衡 熱平衡計(jì)算在煉鋼設(shè)計(jì)原理講述 LD特點(diǎn)：特點(diǎn)：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(shí)間短：散熱少熱量來源熱量來源 物理熱：高溫鐵水帶來的熱量化學(xué)熱：鐵水元素氧化放熱元素?zé)嵝?yīng)元素?zé)嵝?yīng) 綜合考慮元素含量和反應(yīng)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(yīng)小，不是主要放熱元素后吹時(shí)氧化量大，放熱明顯造渣是吸熱過程成渣熱遠(yuǎn)小于爐渣物理熱三三. .冷卻劑冷卻劑 P30 及 P172 廢鋼廢鋼 金屬料 冷卻劑冷卻原理：升溫及熔化吸熱加入方式：

42、裝料時(shí)天車一次性加入加入量：已講述 理論計(jì)算 生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)廢鋼是冷卻效果最好的冷卻劑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：不帶入脈石鐵皮球鐵皮球 富鐵礦富鐵礦 燒結(jié)礦燒結(jié)礦 冷卻原理：FeO脫碳為吸熱反應(yīng) 加入方式：高位料倉 過程加入使用數(shù)量：視爐溫情況應(yīng)用效果節(jié)約時(shí)間：不必倒?fàn)t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(dòng) 渣量增加 石灰石石灰石 生白云石生白云石 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(yīng)用：無廢鋼或富礦時(shí)應(yīng)用生鐵塊生

43、鐵塊代替廢鋼：目前廢鋼較少冷卻效果廢鋼冷卻效應(yīng)的50%左右C和Si等元素放熱降低了冷卻效應(yīng)四四. .過程溫度控制過程溫度控制 溫度控制要求溫度控制要求 P171滿足快速造渣：LD冶煉時(shí)間短順利脫硫和脫磷：符合反應(yīng)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(diǎn)溫度要求：防止后吹控制方式控制方式 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)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(cè)溫?cái)?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 溫度判斷方法溫度判斷方法觀測(cè)火焰顏色及亮度 觀察鋼水亮度拉碳測(cè)溫：熱電偶 副槍測(cè)定：大型轉(zhuǎn)爐 氧槍水溫差五五. .廢鋼熔化廢鋼

44、熔化 熔化機(jī)理熔化機(jī)理 P174鐵水在廢鋼上凝固 ：鐵水溫度 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(diǎn)廢鋼逐漸熔化：爐溫不斷上升到廢鋼液相線溫度熔化速度熔化速度限制環(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(shí)間廢鋼厚度是決定廢鋼熔化速度的主要因素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(diǎn)時(shí)尚未完全熔化廢鋼厚度太大，往往在終點(diǎn)時(shí)尚未完全熔化 第七節(jié) 終點(diǎn)控制終點(diǎn)要求 不考慮精煉不考慮精煉理想目標(biāo)：鋼水化學(xué)成分和溫度

45、同時(shí)滿足出鋼要求C、S、P和溫度同時(shí)命中Si為痕跡，Mn不作要求終點(diǎn)C控制理想狀態(tài)：實(shí)現(xiàn)高拉碳 必須低于成品碳含量控制要求：必要時(shí)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(yīng)在冶煉過程中提前合格控制要求：出鋼前必須低于成品成品下限終點(diǎn)溫度控制：必須高于最低出鋼溫度要求一一. .終點(diǎn)溫度終點(diǎn)溫度意義：意義：吹煉結(jié)束時(shí)熔池內(nèi)鋼水的溫度又稱 “出鋼溫度出鋼溫度”：終點(diǎn)成分及溫度合格后即刻出鋼控制目標(biāo)控制目標(biāo)：滿足爐外精煉和澆注工藝要求 控制方式控制方式理想：通過控制過程溫度來實(shí)現(xiàn)實(shí)際：必要時(shí)降低C來滿足要求控制范圍：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

46、 + 中間包過熱度液相線溫度 取決于鋼種成分 又稱又稱“熔點(diǎn)熔點(diǎn)”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(yīng)取值0.20過程溫降：從出鋼到中間包鋼水溫度逐漸降低12345Tttttt 出鋼溫降t1：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：20100 硅鋼出鋼升溫精煉前溫降t2：運(yùn)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(yīng)用、等待時(shí)間 通常：12/min精煉過程中溫度變化t3 取決于精煉工藝：LF升溫、VD及RH降溫精煉后開澆前溫降t4：鋼包壁及液面

47、散熱 取決于鋼包容量、精煉、包蓋應(yīng)用、等待時(shí)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t5：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(zhì) 大鋼包和中包：第一包 3050 連澆 2040 小鋼包和中包：第一包 5080 連澆 3060中間包過熱度：影響連鑄過程和鑄坯質(zhì)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(duì)轉(zhuǎn)爐影響出鋼溫度對(duì)轉(zhuǎn)爐影響溫度過低：對(duì)轉(zhuǎn)爐沒有直接影響不利于連澆，甚至導(dǎo)致回爐溫度過高加劇爐襯侵蝕，降低爐齡：MgO與C反應(yīng)增加終點(diǎn)氧含量，惡化鋼

48、質(zhì)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(biāo)控制目標(biāo)：在滿足澆鋼要求的前提下，應(yīng)盡量降低出鋼溫度 降低出鋼溫度的措施降低出鋼溫度的措施方式：減少從出鋼到澆鋼整個(gè)工序中的散熱維護(hù)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(shí)間：減少散熱時(shí)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(zhuǎn)，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(shí)間：協(xié)調(diào)冶煉和連鑄節(jié)奏二二. .終點(diǎn)碳含量終點(diǎn)碳含量要求要求高拉碳：盡可能提高終點(diǎn)

49、碳含量 最高值：在不采用真空脫碳工藝時(shí)，終點(diǎn)碳必須小于鋼種中限 化驗(yàn)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(diǎn)前降槍終點(diǎn)前提高底吹量 （復(fù)吹轉(zhuǎn)爐）控制方法控制方法拉碳法 定義：在吹煉終點(diǎn)時(shí)，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(dá)到鋼種要求，不需要再向鋼包內(nèi) 加增碳劑增碳優(yōu)點(diǎn)：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(zhì)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(diǎn)：與增碳法優(yōu)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)增碳法 定義：在冶煉碳含量0.08%的鋼種時(shí)，把終點(diǎn)碳吹煉到0.05%C 左右， 然后根

50、據(jù)鋼種要求，再用增碳劑在鋼包內(nèi)增碳 優(yōu)點(diǎn)：操作簡單，控制穩(wěn)定 終點(diǎn)命中率高 減小冶煉周期：供氧強(qiáng)度高、減少拉碳和補(bǔ)吹次數(shù) 化渣好，脫S、P率高 噴濺小：不要求提前化渣 廢鋼用量大：Fe氧化增加熱量多缺點(diǎn)：與拉碳法優(yōu)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)拉碳法：應(yīng)該提倡增碳法：“迫不得已”補(bǔ)吹與后吹補(bǔ)吹與后吹補(bǔ)吹：在拉碳后，熔池成分或溫度未達(dá)到出鋼要求，需補(bǔ)充吹氧 進(jìn)行調(diào)整調(diào)整。這種補(bǔ)充吹氧操作稱為“補(bǔ)吹”后吹：在碳含量達(dá)到要求而其它指標(biāo)不合格時(shí)，被迫被迫繼續(xù)吹氧 操作，使終點(diǎn)碳含量大大降低大大降低，這種操作稱為“后吹”兩者關(guān)系：補(bǔ)吹：不一定使碳含量大大降低 中性詞 后吹：被迫使終點(diǎn)碳含量低于0.05% 貶義詞高拉補(bǔ)吹高拉補(bǔ)

51、吹 一次拉碳成功很困難一次拉碳成功很困難意義：在熔池碳含量高于出鋼要求時(shí)，提前拉碳（高拉高拉），根據(jù) 熔池成分和溫度，進(jìn)行補(bǔ)吹補(bǔ)吹操作目的：準(zhǔn)確控制終點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)高拉碳應(yīng)用：目前提倡和常用的操作工藝第八節(jié) 出鋼一一. .要求要求鋼流圓潤：減少散熱和吸氣出鋼溫降?。撼鲣摃r(shí)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 減少溫降二二. .出鋼時(shí)間出鋼時(shí)間影響影響時(shí)間長：鋼水溫降大 冶煉周期長 攪拌力弱 吸氣量大 時(shí)間短：攪拌不充分 下渣量大 影響合金加入 要求：要求：小于50T：13min 大于50T：37min控制：控制：合適出鋼口

52、直徑 維護(hù)出鋼口 及時(shí)更換出鋼口 （壽命100200爐）三三. .擋渣操作擋渣操作下渣：下渣：出鋼時(shí)有兩次下渣過程一次下渣：倒?fàn)t出鋼時(shí)，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(dòng)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方式擋渣帽結(jié)構(gòu)：鐵皮錐體擋渣原理：堵住出鋼口，防止?fàn)t渣進(jìn)入鋼包加入方法：從外部插入出鋼口加入時(shí)間：出鋼前作用：擋一次下渣擋渣塞結(jié)構(gòu)：輕質(zhì)耐火制品擋渣原理：堵住出鋼口，防止?fàn)t渣進(jìn)入鋼包加入方法：從外部插入出鋼口加入時(shí)間：出鋼前作用：擋一次下渣擋渣球 日本新日鐵1970

53、年發(fā)明 結(jié)構(gòu)：內(nèi)部鋼球 + 外部耐火材料 球直徑略大于出鋼口擋渣原理：處于鋼渣之間，出鋼即將結(jié)束時(shí)，堵住出鋼口最佳密度：4200 4500 kg/m3加入方法：人工投擲 人工推送 機(jī)械推送加入時(shí)間：出鋼過程1/22/3作用：擋二次下渣 （成功率（成功率50%）擋渣棒 結(jié)構(gòu)：內(nèi)部鋼體 + 外部耐火材料擋渣原理：與擋渣球相同加入方法：擋渣機(jī)投送加入時(shí)間：出鋼過程1/22/3作用：擋二次下渣 效果優(yōu)于擋渣球效果優(yōu)于擋渣球 （成功率（成功率85%）氣動(dòng)擋渣擋渣原理：向出鋼口內(nèi)吹N2氣，阻止?fàn)t渣流出工作時(shí)間：出鋼剛開始 出鋼即將結(jié)束作用： 擋一次下渣 二次下渣應(yīng)用：大型轉(zhuǎn)爐 本鋼、包鋼優(yōu)點(diǎn)：成功率95%

54、缺點(diǎn)：設(shè)備投資高 維護(hù)困難稠化爐渣 擋渣原理：出鋼前加石灰使?fàn)t渣粘稠，出鋼過程中不易下渣方法：爐內(nèi)加石灰應(yīng)用：爐渣嚴(yán)重后吹時(shí)作用：減少一次下渣和二次下渣第九節(jié) 脫氧合金化脫氧合金化：脫氧合金化：脫氧 + 合金化 俗稱“配料”脫氧：脫氧：在鋼中加入一種或幾種與氧的親合力比鐵強(qiáng)的 元素，與氧反應(yīng)形成氧化物，使金屬中含氧量 降低到要求的限度合金化：合金化：加入鋼水中的元素，未與氧反應(yīng)的部分溶入 鋼液，使鋼中合金元素的含量達(dá)到成品鋼規(guī)格的 要求，實(shí)現(xiàn)合金化 在轉(zhuǎn)爐煉鋼中，脫氧與合金化是同時(shí)進(jìn)行的一一. .脫氧脫氧終點(diǎn)氧含量終點(diǎn)氧含量對(duì)生產(chǎn)的影響合金收得率： O高，降低合金收得率鋼水成分穩(wěn)定： O 高，

55、合金吸收率不穩(wěn)定夾雜物含量： O 高，脫氧產(chǎn)物多爐襯壽命： O 高，爐襯侵蝕增加影響終點(diǎn)氧含量的因素終點(diǎn)碳含量：C高O低終點(diǎn)溫度：T高O高 實(shí)踐證明：影響不大實(shí)踐證明：影響不大氧槍結(jié)構(gòu)：增加氧槍孔數(shù)和供氧強(qiáng)度，降低O 唐鋼二鋼供氧操作：軟吹導(dǎo)致O上升補(bǔ)吹操作：補(bǔ)吹使O增加1015%爐內(nèi)均勻性：熔池中C和O分布極為不均 熔池熔池O主要決定于熔池主要決定于熔池C降低終點(diǎn)氧含量的措施提高終點(diǎn)碳含量：高拉碳采用多孔噴頭：改善均勻性增加供氧強(qiáng)度終點(diǎn)前適當(dāng)降低槍位：加強(qiáng)低碳時(shí)熔池?cái)嚢铚p少拉碳次數(shù)終點(diǎn)前加鐵塊再沸騰：C脫氧 提高終點(diǎn)提高終點(diǎn)C是降低終點(diǎn)是降低終點(diǎn)O的主要措施的主要措施脫氧方式脫氧方式 P12

56、5P125和和P226P226沉淀脫氧意義：溶于鋼液中的脫氧元素和氧反應(yīng)，在鋼液內(nèi)部生成脫氧產(chǎn)物。 脫氧產(chǎn)物不溶解于鋼液，以“沉淀沉淀”形式從鋼液中析出優(yōu)點(diǎn)：脫氧速度快缺點(diǎn)：夾雜物不能完全上浮影響脫氧效果的因素 元素的脫氧能力：脫氧能力強(qiáng)，脫氧效果好 脫氧元素的用量：用量大，脫氧效果好 脫氧產(chǎn)物的性質(zhì)：容易上浮，脫氧效果好 鋼液攪拌條件： 加強(qiáng)攪拌，脫氧充分使用范圍：轉(zhuǎn)爐鋼包轉(zhuǎn)爐鋼包、電爐還原期、LF脫氧鋼渣界面脫氧意義：在鋼渣界面上，鋼中脫氧元素鋼中脫氧元素與渣中氧化物及鋼液中的氧反應(yīng)， 脫氧產(chǎn)物直接溶入渣中優(yōu)點(diǎn)：脫氧能力強(qiáng)：渣中脫氧產(chǎn)物活度低 鋼水夾雜物少：脫氧產(chǎn)物溶入渣中缺點(diǎn)：脫氧速度慢

57、影響脫氧效果的因素 鋼液中元素脫氧能力 合金元素的濃度 渣中反應(yīng)產(chǎn)物的活度 鋼渣接觸界面使用范圍：電爐還原期、LF脫氧渣中脫氧意義：在爐渣爐渣內(nèi)加入脫氧元素，與爐渣中不穩(wěn)定氧化物反應(yīng)，提高 爐渣的還原性 可以認(rèn)為是一種沉淀脫氧和界面脫氧的組合脫氧方法 特點(diǎn)：強(qiáng)化了鋼渣界面脫氧能力 脫氧產(chǎn)物容易進(jìn)入爐渣 有利于提高爐渣脫硫能力 有利于提高合金收得率 影響脫氧效果的因素 鋼液中元素脫氧能力 渣中反應(yīng)產(chǎn)物的活度 鋼渣接觸界面使用范圍：電爐還原期、LF脫氧真空脫氧意義：在真空條件下鋼液面上氣相壓力降低，促進(jìn)鋼液中C、O反應(yīng) 進(jìn)一步進(jìn)行，使鋼中C、O降低 也可以成為“真空脫碳” 優(yōu)點(diǎn)：夾雜物含量低 缺點(diǎn)

58、：成本高 需要真空設(shè)備使用范圍：真空精煉（VD RH VOD VAD）轉(zhuǎn)爐采用沉淀脫氧方式轉(zhuǎn)爐采用沉淀脫氧方式元素脫氧能力元素脫氧能力 P126P126意義：一定溫度下與一定濃度的脫氧元素相平衡平衡的鋼水含氧量 平衡氧含量越低，元素脫氧能力越強(qiáng)平衡常數(shù)低，脫氧能力強(qiáng)： 但應(yīng)注意元素“價(jià)位”問題只有價(jià)位相同的元素才能采用平衡常數(shù)進(jìn)行比較2Al+3O=Al2O3 Ca+O=CaO工藝條件影響脫氧能力：溫度、含量、壓力有影響含量低時(shí)Mn比Cr差，含量高時(shí)Mn比Cr強(qiáng)真空提高C的脫氧能力低溫下C脫氧不及Si，高溫下C脫氧能力增加常見元素脫氧能力：CaMgReAlTiSiVMnCr 實(shí)際脫氧效果實(shí)際脫氧

59、效果意義：脫氧后鋼水中實(shí)際氧含量實(shí)際氧含量的大小影響因素元素脫氧能力：Al與Mn元素加入量：合金含量增加氧含量降低（通常）脫氧劑種類：復(fù)合脫氧劑脫氧能力強(qiáng)爐渣狀況：爐渣性質(zhì)（活度和FeO含量）、渣量加入工藝：加入時(shí)間、順序、方式（喂絲）鋼水溫度：脫氧是放熱反應(yīng)真空影響：真空使C的脫氧能力增加其它合金：相互作用系數(shù) P127圖3-47 Cr對(duì)Si脫氧能力的影響極限脫氧能力極限脫氧能力意義：元素所能達(dá)到的最大脫氧能力表觀：2Al+3O=Al2O3 提高Al則O下降 實(shí)際：Al超到一定值后，O含量增加種類：脫氧能力越強(qiáng)，轉(zhuǎn)變?cè)娇煸颍涸嘏cO相互作用強(qiáng)。降低了活度系數(shù)應(yīng)用脫氧元素加入量：不應(yīng)超過極限

60、值爐渣性質(zhì)：爐渣降低脫氧產(chǎn)物的活度 LF造堿性渣，提高Al、Si的脫氧能力實(shí)際生產(chǎn)：除了高合金鋼高合金鋼以外，通常不會(huì)超出極限值 V：0.030.08% （0.30%） Al：0.0150.045% （0.25%） Si：0.152.0% （ 2.7% ） Mn：0.402.0% （ 7.5% ） 復(fù)合脫氧復(fù)合脫氧意義：采用兩種以上元素同時(shí)脫氧效果：改善脫氧效果降低脫氧產(chǎn)物的活度：兩種脫氧產(chǎn)物形成新的復(fù)合氧化物 2Si+O=SiO2 Mn+O=MnO 2Si + 2Mn +4O = 2(MnO)SiO2形成液體夾雜物：容易積聚、上浮增加溶解度：Si和Ba增加Ca溶解，減少揮發(fā)復(fù)合脫氧劑：MnS