氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝

1、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝第四章氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝內(nèi)容提要一爐鋼的吹煉過程裝入制度供氧制度造渣制度溫度制度終點控制和出鋼脫氧合金化吹損與噴濺操作事故及處理轉(zhuǎn)爐煉鋼仿真操作訓(xùn)練§4T一爐鋼的吹煉過程一.鋼與鐵的區(qū)別及煉鋼的任務(wù)1 .鋼與鐵的性能比較鋼和鐵都是鐵碳合金，同屬于黑色金屬，但它們的性質(zhì)有明顯不同.生鐵硬而脆，焊接性差.鋼具有很好的物理化學(xué)性能與力學(xué)性能，可進(jìn)行拉，壓，軋，沖，拔等深加工，其用途十分廣泛；用途不同對鋼的性能要求也不同，從而對鋼的生產(chǎn)也提出了不同的要求.2 .鋼與鐵性能差別的原因：碳和其它合金元素的含量不同.在鋼中碳元素和鐵元素形成Fe3C固熔體，隨著碳含量的增加，其

2、強(qiáng)度，硬度增加，而塑性和沖擊韌性降低.鋼和生鐵含碳量的界限通常是：生鐵：C=1.74.5%鋼：C<1.7%生鐵和鋼的化學(xué)成分材料化學(xué)成分CSiMnPS煉鋼生鐵3 .54.00.61.60.20.80.00.40.030.07碳素鎮(zhèn)靜鋼0.061.500.10.370.250.80<0.045<0.05沸騰鋼0.050.27<0.070.250.70<0.045<0.054 .煉鋼的基本任務(wù)：脫碳；將鐵水中的碳大部分去除，同時隨著脫碳的進(jìn)行，產(chǎn)生大量CO氣泡，在CO排出過程中,攪拌熔池促進(jìn)化渣，同時脫除H,N和夾雜.去除雜質(zhì)（去P,S和其它雜質(zhì)）;鐵水中P,S

3、含量高，而鋼中P會造成"冷脆",S造成"熱脆”.通常大多數(shù)鋼種對P,S含量均有嚴(yán)格要求，煉鋼必須脫除P,S等有害雜質(zhì).去除氣體及夾雜物；在煉鋼過程中通過熔池沸騰（碳氧反應(yīng)，底吹惰性氣體攪拌）脫除H,N和非金屬夾雜物.脫氧合金化；在煉鋼過程中因為脫碳反應(yīng)的需要，要向鋼液中供氧，就不可避免地使后期鋼中含有較高的氧，氧無論是以液體形態(tài)還是以氧化物形態(tài)存在于鋼中都會降低鋼的質(zhì)量，所以必須在冶煉后期或出鋼過程中將多余的氧去除掉.在冶煉過程中,鐵水中的Si,Mn大部分氧化掉了為了保證成品鋼中的規(guī)定成分，要向鋼水中加入各種合金元素，這個過程與脫氧同時進(jìn)行，稱為合金化.升溫（保證

4、合適的出鋼溫度）.鐵水溫度一般在12501300C,而鋼水的出鋼溫度一般在1650C以上，才能順利澆注成鑄坯,因此煉鋼過程也是一個升溫過程.5 .完成煉鋼各項任務(wù)的基本方法氧化為了將鐵水等爐料中的硅，鎰，碳等元素氧化掉，可以采用"吹氧"方法，即直接噴吹氧氣，或加入其它氧化劑，如鐵礦石，鐵皮等.造渣為了去除爐料中的P,S等雜質(zhì)，在煉鋼過程中加入渣料（石灰，白云石，熔劑等），形成堿度合適，流動性良好，足夠數(shù)量的爐渣，一方面完成脫除P,S的任務(wù)，同時減輕對爐襯對侵蝕.升溫轉(zhuǎn)爐主要是依靠碳，硅,鎰等元素氧化放出等熱量以及鐵水的物理熱實現(xiàn)升溫.加入脫氧劑和合金料通過向爐內(nèi)或鋼包內(nèi)加入

5、各種脫氧劑和合金料的方法，完成脫氧及合金化的任務(wù).二.金屬成分和爐渣成分的變化規(guī)律1.Si在吹煉前期(一般在34分鐘內(nèi))即被基本氧化.在吹煉初期,鐵水中的Si和氧的親和力大，而且Si氧化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，低溫下有利于此反應(yīng)的進(jìn)行，因此,Si在吹煉初期就大量氧化.Si+O2=(SiO2)(氧氣直接氧化)Si+2O=(SiO2)(熔池內(nèi)反應(yīng))Si+(FeO)=(SiO2)+2Fe(界面反應(yīng))2(FeO)+(SiO2)=(2FeO-SiO2)隨著吹煉的進(jìn)行石灰逐漸溶解，2FeO-SiO2轉(zhuǎn)變?yōu)?CaO-SiO2,即SiO2與CaO牢固的結(jié)合為穩(wěn)定的化合物,SiO2活度很低，在堿性渣中FeO的活度較高,

6、這樣不僅使Si被氧化到很低程度而且在碳劇烈氧化時,也不會被還原,即使溫度超過1530C,C與O的親和力也超過Si與O的親和力，終因(CaO)與(SiO2)結(jié)合為穩(wěn)定的2CaO.SiO2,C也不能還原(SiO2).硅的氧化對熔池溫度，熔渣堿度和其他元素的氧化產(chǎn)生影響：Si氧化可使熔池溫度升高；Si氧化后生成(SiO2),降低熔渣堿度,熔渣堿度影響脫磷，脫硫；熔池中C的氧化反應(yīng)只有到%SiP0.噴嘴前氧壓P0:其選用應(yīng)考慮以下因素：a.氧氣流股出口速度要達(dá)到超音速(450530cm/s),即M=1.82.1.b.出口的氧壓應(yīng)稍高于爐膛內(nèi)氣壓.通常P0=0.7841.176MPa.出口氧壓P:應(yīng)稍高

7、于或等于周圍爐氣的壓力通常P=0.1180.125MPa.六.槍位及其控制所謂槍位，是指氧槍噴頭端面距靜止液面的距離，常用H表示，單位是m.目前，一爐鋼吹煉中的氧槍操作有兩種類型，一種是恒壓變槍操作，一種是恒槍變壓操作.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.1 .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：H=(3746)PXD出式中P食氧壓力,MPa;D一虢頭的出口直徑,mm;H一槍位,mm.具體操作中,槍位控制通常遵循"高-低-高-低”的原則：前期高槍位化渣但應(yīng)防噴濺.吹煉前期，

8、鐵水中的硅迅速氧化，渣中的(SiO2)較高而熔池的溫度尚低,為了加速頭批渣料的熔化(盡早去P并減輕爐襯侵蝕)，除加適量螢石或氧化鐵皮助熔外應(yīng)采用較高的槍位，保證渣中的(FeO)達(dá)到并維持在2530%的水平；否則，石灰表面生成C2S外殼，阻礙石灰溶解.當(dāng)然，槍位亦不可過高,以防發(fā)生噴濺,合適的槍位是使液面到達(dá)爐口而又不溢出.中期低槍位脫碳但應(yīng)防返干.吹煉中期，主要是脫碳，槍位應(yīng)低些.但此時不僅吹入的氧幾乎全部用于碳的氧化，而且渣中的(FeO)也被大量消耗，易出現(xiàn)"返干"現(xiàn)象而影響S,P的去除，故不應(yīng)太低，使渣中的(FeO)保持在1015%以上.后期提槍調(diào)渣控終點吹煉后期,C-

9、O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.終點前降槍點吹破壞泡沫渣.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沫渣，以提高金屬和合金的收得率.2 .槍位的調(diào)節(jié)開吹前必須了解的情況A.噴嘴的結(jié)構(gòu)特點及氧氣總管氧壓情況；b.鐵水成分，主要是Si,P,S的含量；c.鐵水溫度，包括鐵水罐，混鐵爐或混鐵車內(nèi)存鐵情況及鐵水包的情況；D.爐役期為多少，是否補(bǔ)爐，相應(yīng)的裝入量是多少上爐鋼水是否出凈，是否有殘渣；E.吹煉鋼種及其對造渣和溫度控制的要求；F.上一班操作情況，并測量熔池液面

10、高度.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)根據(jù)實際情況對槍位進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié).A.鐵水溫度：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（FeO）積聚引發(fā)大噴,即采用低-高-低槍位操作.O)鐵水溫度高時，碳氧反應(yīng)會提前到來，渣中E（Fe降低，槍位可稍高些，以利成渣.b.鐵水成分：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；若單渣操作，由于石灰加入量大，應(yīng)較高槍位化渣.鐵水含鎰高時，有利于化渣,槍位則可適當(dāng)?shù)托?C.裝入量變化：爐內(nèi)超裝時，熔池液面高，槍位應(yīng)相應(yīng)提高，否則,不僅化渣困難而且易燒壞氧槍.D.爐內(nèi)留渣:采用雙渣留渣法時,由于渣中(FeO)高，有

11、利于石灰熔化，因此吹煉前期的槍位適當(dāng)?shù)托?，以防渣?FeO)過高引發(fā)泡沫噴濺.E.供氧壓力：高氧壓與低槍位的作用相同,故氧壓高時，槍位應(yīng)高些.F.廢鋼中生鐵塊多導(dǎo)熱性差,不易熔化,應(yīng)降低槍位，以防吹煉后期沒有完全熔化.G.爐齡a開新爐，爐溫低，應(yīng)適當(dāng)降低槍位；b爐役前期液面高，可適當(dāng)提高槍位；c爐役后期裝入量增加，熔池面積增大，不易化渣,可在短時間內(nèi)采用高低槍位交替操作以加強(qiáng)熔池攪拌,利于化渣.H.渣料a石灰質(zhì)量差和加入量多，則渣量大，槍位應(yīng)相應(yīng)提高；b使用活性石灰成渣快，整個過程槍位都可以稍低些；c鐵礦石，氧化鐵皮和螢石用量多時，熔渣容易形成，同時流動性較好，槍位可適當(dāng)?shù)鸵恍?I.鋼種煉高碳

12、鋼時，由于脫磷困難，應(yīng)采用較高的槍位，特別是在吹煉后期.同理，在吹煉含磷很低的鋼種時，應(yīng)采用較高槍位.七.恒壓變槍操作的幾種模式由于各廠的轉(zhuǎn)爐噸位，噴嘴結(jié)構(gòu)，原材料條件及所煉鋼種等情況不同，氧槍操作也不完全一樣.現(xiàn)介紹如下幾種氧槍操作方式.1 .高T氐-高的六段式操作開吹槍位較高，及早形成初期渣；二批料加入后適時降槍，吹煉中期爐渣返干時又提槍化渣；吹煉后期先提槍化渣后降槍；終點拉碳出鋼.2 .高T氐-高的五段式操作五段式操作的前期與六段式操作基本一致，熔渣返干時可加入適量助熔劑調(diào)整熔渣流動性，以縮短吹煉時間，見下圖.3 .高一低一高一低的四段式操作在鐵水溫度較高或渣料集中在吹煉前期加入時可采用

13、這種槍位操作.開吹時采用高槍位化渣，使渣中含(FeO)量達(dá)2530%,促進(jìn)石灰熔化,盡快形成具有一定堿度的爐渣，增大前期脫磷和脫硫效率，同時也避免酸性渣對爐襯的侵蝕.在爐渣化好后降槍脫高T氐-W五段式操作示意圖碳，為避免在碳氧化劇烈反應(yīng)期出現(xiàn)返干現(xiàn)象，適時提高槍位，使渣中(FeO)保持在1015%,以利磷，硫繼續(xù)去除.在接近終點時再降槍加強(qiáng)熔池攪拌，繼續(xù)脫碳和均勻熔池成分和溫度，降低終渣(FeO)含量.例：馬鋼一鋼廠95T轉(zhuǎn)爐氧槍操作A.全程槍位：高T氐-W式或高氐式過程槍位：要力求穩(wěn)定，盡量少波動，每次動槍波動范圍>200mm.補(bǔ)吹槍位：必須按最低槍位控制(1.1m).b.高槍位：1.

14、72.0m;基本吹煉槍位：1.41.7m;拉碳槍位：1.21.4m;吹煉中，高碳鋼拉碳槍位應(yīng)提高0.10.2m.例：馬鋼一鋼廠95T轉(zhuǎn)爐開吹槍位的確定(a)鐵水Si>0.70%時渣量大，易噴濺，槍位應(yīng)比正常情況下低0.10.2m;鐵水Si,P含量低,特別是Si1%),P,S較高，或生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼時采用.倒渣時機(jī)：這是雙渣法操作的關(guān)鍵.選擇在渣中含P量最高,含鐵量最低的時刻，以獲得高脫磷率和低鐵損的效果.同時，應(yīng)在Si已氧化完畢，爐渣已基本化好,P在渣鋼之間的分配已接近平衡時進(jìn)行.生產(chǎn)實踐證明，頂吹轉(zhuǎn)爐在吹煉時間25%左右，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐為30%左右時倒渣月磷率最高；若是因鐵水硫高而采用雙渣法，則應(yīng)

15、在吹煉10min左右倒渣.注意：倒渣前1分鐘適當(dāng)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_(dá)60%70%,總?cè)チ茁矢歉哌_(dá)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(jìn)行，以防發(fā)生爆發(fā)性碳氧反應(yīng)而引起噴濺.若上一爐鋼終點碳過低，不宜進(jìn)行留渣操作.應(yīng)當(dāng)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(jì)指標(biāo)較差，與吹煉中，低磷鐵水相比，每噸鋼的金屬料消耗高30100

16、kg,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(jī)控制.因此，對于含硅，磷及硫較高的鐵水，入爐前進(jìn)行預(yù)處理使之達(dá)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(jì)合理.七.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 .渣料分批加入目的：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(dǎo)致渣料結(jié)團(tuán)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：第一批1/22/3及白云石全部（冶煉初期爐襯侵蝕最嚴(yán)重）；第二批1/21/3.2 .加料時間第一批渣料在

17、開吹的同時加入.第二批渣料，一般是在硅及鎰的氧化基本結(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6min左右）加入（如果加入過早，爐內(nèi)溫度還低且頭批渣料尚未化好又加冷料，勢必造成渣料結(jié)團(tuán)難化；反之，如果加入過晚，正值碳的激烈氧化時期，渣中的（EFeO）較低渣料亦難化.問題的關(guān)鍵是正確判斷爐況，頭批渣料化好的標(biāo)志是：火焰軟且穩(wěn)定，爐內(nèi)發(fā)出柔和的嗡嗡聲，噴出物為片狀，落在爐殼上不粘貼；未化好的情況是：爐口的火焰發(fā)散且不穩(wěn)定，爐內(nèi)發(fā)出尖銳的吱吱聲，噴出物是金屬火花和石灰粒）.有的廠二批料分小批多次加入以利熔化，但最后一小批料必須在終點前34分鐘加入八.石灰，白云石加入量的確定加入爐內(nèi)的渣料

18、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 .石灰加入量的確定首先根據(jù)鐵水的硅，磷含量和爐渣堿度計算A.鐵水含磷較低(P<0.3%)時，(kg/t鐵)%CaO有效-石灰中白勺有效CaO,%CaO有效=(%CaO)石灰-RX(%SiO2)石灰廢鋼，生鐵塊也應(yīng)根據(jù)上式計算需補(bǔ)加的石灰量例：b.鐵水含磷較高(P>0.3%)時，(kg/t鐵)其次，當(dāng)加入含(5。2)的輔助原料時(如:礦石，白云石螢石,菱鎂礦等),應(yīng)補(bǔ)加石灰.例：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(bǔ)加石灰量=8X3.0/80=0.3(kg)石灰加入總量廢鋼中含有

19、一定量的Si,但成分通常不知，一般按每噸廢鋼補(bǔ)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MgO外，石灰和爐襯也會帶入一部分.理論用量W(kg/t)=實際加入量W/=W-W灰-W襯3 .熔劑的用量螢石用量：盡量少用或不用，部標(biāo)要求4kg/t.礦石用量：鐵礦石及氧化鐵皮也具有較強(qiáng)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%.4 .計算舉例例題1:1t金屬料中鐵水占85%,廢鋼占10%,生鐵塊占5%,每T金屬料加礦石5kg,螢石3kg,鐵水帶渣比為

20、0.5%,石灰熔化率為85%,各原材料成分列在下表中.爐渣堿度為3.5.計算:1t金屬料所需石灰加入量為多少原料成分鐵水廢鋼生鐵塊鐵水帶渣石灰礦石螢石%Si0.500.101.40%CaO37.583%SiO2362.56.05.0解：石灰加入量鐵水帶渣量為:1000X85%X0.5%=4.25(kg)鐵水帶渣帶入的SiO2應(yīng)考慮鐵水渣中CaO相當(dāng)?shù)腟iO2量：輔助原料及鐵水帶渣需補(bǔ)加石灰量(kg)例題2:用輕燒白云石作為調(diào)渣劑其成分如下表：原料成分石灰輕燒白云石爐襯%CaO%SiO2%MgO832.54.09502.03777計算條件：終渣成分要求(MgO)=9.66%,渣量為金屬裝入量的8

21、.2%,爐襯侵蝕量是裝入量的0.05%,其它條件同上述例題.解題思路：終渣(MgO)來源:A.加入的輕燒白云石.C.石灰中的MgO.d.爐襯被侵蝕下來的MgO.計算輕燒白云石加入量由例題1計算的結(jié)果是不加輕燒白云石時石灰加入量為68.39kg/t.石灰?guī)隡gO量:68.39X4.09%=2.80(kg)爐襯蝕損帶入MgO量:1000X0.05%X77%=0.385(kg)根據(jù)1t裝入量計算終渣MgO量:1000X8.2%X9.66%=7.92(kg/t)計算輕燒白云石需補(bǔ)加石灰量計算輕燒白云石相當(dāng)?shù)氖伊渴壹尤肟偭?68.39-8.62+1.21=60.98(kg)例題3:某轉(zhuǎn)爐鐵水裝入量

22、為100t,鐵水含Si:0.4%,P:0.1%.采用單渣法造渣,終渣堿度為3.5,每爐加礦石3000kg,為保證渣中MgO,每爐加輕燒白云石2500kg.已知：石灰:CaO:91.6%SiO2:1.6%礦石:SiO2:8%輕燒白云石:MgO:35%CaO:55%SiO2:2%計算石灰加入量(單位kg,保留整數(shù)).解：計算未加白云石時石灰加入量計算輕燒白云石需補(bǔ)加石灰量計算輕燒白云石相當(dāng)?shù)氖伊坑嬎闶壹尤肟偭渴壹尤肟偭?5454+203-1599=4085(kg)九.渣量計算渣量可以用元素平衡法計算.由鐵水煉成鋼，各元素一部分被氧化，一部分殘留在鋼中.如果知道某一元素在鋼中的數(shù)量，該元素其余

23、部分全部進(jìn)入了熔渣，則通過這個元素在渣中的百分含量，就可以計算出熔渣的數(shù)量.Mn和P兩元素，從渣料及爐襯中的來源很少，其數(shù)量可以忽略不計.因而可以用Mn或P的平衡來計算渣量.例：渣量計算(單渣法)裝入量MnPFe裝(kg)%kg%kg%kg入鐵水280000.401120.2056料廢鋼40000.50200.020.8數(shù)鐵礦石10000.3030.101.056.0560據(jù)小計13557.8560(MnO)%Mn(P2O5)%P點鋼水0.120.03數(shù)爐渣3.302.562.861.25據(jù)金屬裝入量28000+4000+560=32560kg出鋼量（按裝入量的90%計算）32560X90%=

24、29304kg鋼水中Mn量29304x0.12%=35.16kg鋼水中P量29304X0.03%=8.79kg進(jìn)入渣中Mn量135-35.16=99.84kg進(jìn)入渣中P量57.8-8.79=49.01kg用Mn平衡法熔渣占裝入量的百分比用P平衡法熔渣占裝入量的百分比習(xí)題：1名詞解釋：泡沫渣，單渣法雙渣法雙渣留渣法2造渣方法如何選擇采用雙渣法操作時，倒渣的時間應(yīng)如何掌握3石灰加入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(yán)重泡沫化的原因是什么如何控制泡沫渣6.吹煉過程中為什么會出現(xiàn)爐渣"返干"現(xiàn)象§4-5溫度制度氧氣轉(zhuǎn)爐的溫度制度包括兩方面的內(nèi)容：一是準(zhǔn)

25、確控制終點溫度，二是恰當(dāng)控制冶煉過程溫度.溫度對于轉(zhuǎn)爐吹煉過程既是重要的熱力學(xué)參數(shù)，又是重要的動力學(xué)參數(shù).它既對各個化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)方向，反應(yīng)程度和各元素之間的相對反應(yīng)速度有重大影響，又對熔池的傳質(zhì)和傳熱速度有重大影響.因此，為了快而多地去除鋼中的有害雜質(zhì)保護(hù)或提取某些有益元素，加快吹煉過程成渣速度，加快廢鋼熔化，減少噴濺，提高爐齡等，都必須控制好吹煉過程溫度.止匕外，對各鋼種都有其要求的出鋼溫度.出鋼溫度過低會造成回爐，短錠，包底凝鋼及鋼錠的各種低溫缺陷和廢品；過高則會造成跑漏鋼，鋼錠上漲，粘模及鋼錠的各種高溫缺陷和廢品，并影響爐襯和氧槍的壽命.一.轉(zhuǎn)爐溫度控制的目標(biāo)及溫度控制內(nèi)容1 .目標(biāo)希

26、望吹煉過程中均衡升溫，吹煉終點時鋼水的溫度和化學(xué)成分同時命中鋼種要求的范圍.2 .內(nèi)容確定合適的鋼種出鋼溫度；確定熔池富裕熱量的數(shù)值，選擇冷卻劑并確定其冷卻效果和加入量；掌握影響熔池溫度變化的因素，及進(jìn)行溫度控制操作.二.熱量來源與熱量支出1 .熱量來源氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的熱量來源主要是鐵水的物理熱和化學(xué)熱.物理熱是指鐵水帶入的熱量，它與鐵水溫度有直接關(guān)系，化學(xué)熱是鐵水中各元素氧化后放出的熱量，它與鐵水化學(xué)成分直接相關(guān).在煉鋼溫度下，各元素氧化放出的熱量各異，它可以通過各元素氧化放出的熱效應(yīng)來計算確定.例如鐵水溫度1200C,吹入的氧氣25C,碳氧反應(yīng)生成CO時：C1473+O2298=CO1473

27、H1473K=-137520J/mol則1kgC氧化生成CO時放出的熱量為137520/12-11300kJ/kg.現(xiàn)以100kg金屬料為例，計算各元素的氧化熱能使熔池升溫多少.設(shè)爐渣量為裝入金屬料的15%,爐襯吸熱為裝入金屬料的10%,計算熱平衡公式如下：Q=MCT式中QTkg元素氧化放出的熱量，kJ/kg;M受熱金屬液，爐襯和爐渣重量,kg;C一五物質(zhì)比熱，已知鋼液CL為0.841.0kJ/kg-C,爐渣和爐襯的CS為1.23kJ/kgC.計算在1200C時C工反應(yīng)生成CO時，氧化1kg碳可使熔池溫度升高數(shù)為：c1kg元素是100kg金屬料的1%,因此，根據(jù)同樣道理和假設(shè)條件，可以計算出其

28、它元素氧化1%時使熔池的升溫數(shù).碳完全燃燒生成CO2時其發(fā)熱量最高，使熔池升溫數(shù)最大，其次是磷和硅.但是碳大部分沒有完全燃燒，因此，在氧氣轉(zhuǎn)爐吹煉中采用雙流氧槍，可有助于CO進(jìn)一步燃燒生成CO2,使轉(zhuǎn)爐熱效率提高.哪些元素是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要熱源，不僅要看其熱效應(yīng)大小，還要視其氧化總量的多少而定.例如，在1400C時，硅氧化0.5%,碳氧化3%,則分別使熔池升溫數(shù)為71c和249C,可見碳氧化產(chǎn)生的總熱量要比硅的總熱量多得多.2 .熱量支出熱量支出主要包括：鋼水物理熱；爐渣物理熱；爐氣物理熱；煙塵物理熱；渣中金屬鐵珠物理熱；噴濺金屬物理熱；礦石分解熱；廢鋼物理熱（見熱平衡表）.其中，鋼水的物理熱約

29、占70%,這是一項主要的支出,熔渣帶走的熱量大約占10%,它與渣量的多少有關(guān).因此在保證去除P,S的條件下，采用最小的渣量.渣量過大不僅增加渣料的消耗，也增加熱量的損失，所以要求鐵水進(jìn)行預(yù)處理，這樣既可實現(xiàn)少渣操作；同時在吹煉過程中也可減少噴濺，縮短吹煉時間，減少爐與爐的間隔時間，減少熱損失，提高轉(zhuǎn)爐的熱效率.轉(zhuǎn)爐熱效率提高以后可以提高廢鋼比.3 .轉(zhuǎn)爐煉鋼的熱平衡指煉鋼過程的熱量來源與支出之間的平衡關(guān)系（見熱平衡表）.為了準(zhǔn)確的控制轉(zhuǎn)爐的吹煉溫度，需要知道鐵水中各成分氧化反應(yīng)放出的總熱量；這些熱量除了把熔池加熱到出鋼溫度外，富余多少熱量需要加多少冷卻劑這要經(jīng)過熱平衡計算才能得出，具體物料平衡

30、，熱平衡計算參看教材中物料平衡與熱平衡計算內(nèi)容.熱平衡表的分析：根據(jù)轉(zhuǎn)爐吹煉過程中熱量的收入與支出，作出熱平衡計算列出熱平衡表，得出氧氣轉(zhuǎn)爐熱工特點如下：熱量收入主要是鐵水的物理熱和化學(xué)熱；尚有大量的富余熱量，必須加入冷卻劑；元素氧化放熱中，C,Si,P都是重要的發(fā)熱元素，其中碳占有主要地位（占氧化總放熱的一半以上）.轉(zhuǎn)爐熱效率為6070%左右.轉(zhuǎn)爐總熱效率計算公式如下：總熱效率=><100%在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，真正有用的熱量占整個熱量收入的70%左右，在熱量的利用上還是有一定潛力的，應(yīng)努力提高熱效率.三.出鋼溫度的確定出鋼溫度的高低受鋼種，錠型和澆注方法的影響.1.出鋼溫度的確定依

31、據(jù)保證澆注溫度高于所煉鋼種凝固溫度2030C（小爐子偏上限,大爐子偏下限）.考慮出鋼過程和鋼水運(yùn)輸，鎮(zhèn)靜時間，鋼液吹氤時的降溫，一般為80120C.考慮澆注方法和澆注錠型大小所用時間的降溫.2.確定出鋼溫度T出鋼T出鋼=T凝+t過熱+T總式中T凝一鄰液的熔點即液相線溫度，根據(jù)鋼種的化學(xué)成分而定.T凝=1539-必tiX%i-7C; t過熱TW水過熱度，C.即高于熔點的溫度值與鋼種，坯型有關(guān). T總-從出鋼TW煉-澆注過程中的溫降值. T息=t1+t2+t3+t4+t5 t1-出鋼過程溫降，C. t2TH鋼畢至精煉開始之前的溫降，C. t3水精煉過程溫降，C. t4水精煉完畢至開澆前的溫降，C.

32、 t5水從鋼包至中間包的溫降，C.四.確定冷卻劑用量1 .冷卻劑及其特點轉(zhuǎn)爐煉鋼的冷卻劑主要是廢鋼和礦石.比較而言，廢鋼的冷卻效應(yīng)穩(wěn)定，而且硅磷含量也低，渣料消耗少，可降低生產(chǎn)成本；但是，礦石可在不停吹的條件下加入，而且具有化渣和氧化的能力.因此，目前一般是礦石，廢鋼配合冷卻，而且是以廢鋼為主，且裝料時加入；礦石在冶煉中視爐溫的高低隨石灰適量加入.另外，冶煉終點鋼液溫度偏高時，通常加適量石灰或白云石降溫（前兩種均不能用）.2 .各冷卻劑的冷卻效應(yīng)冷卻效應(yīng)是指每kg冷卻劑加入轉(zhuǎn)爐后所消耗的熱量，常用q表示，單位是kJ/kg.礦石的冷卻效應(yīng)：礦石冷卻主要靠Fe2O3的分解吸熱,因此其冷卻效應(yīng)隨鐵礦

33、的成分不同而變化，含F(xiàn)e2O370%,FeO10%時鐵礦石的冷卻效應(yīng)為：q礦=1XC礦公t+入礦+1X(Fe2O3%112/160X6456+FeO%56/72X4247)=1X1.02X(1650-25)+209+1X(0.7X112/160X6456+0.1X56/72X4247)=5360kJ/kg廢鋼的冷卻效應(yīng)：廢鋼主要依靠升溫吸熱來冷卻熔池，由于不知準(zhǔn)確成分，其熔點通常按低碳鋼的1500C考慮，入爐溫度按25c計算，于是廢鋼的冷卻效應(yīng)為：q廢=1XC固(t熔-25)+入廢+C液(t出-t熔)=1X0.7X(1500-25)+272+0.837(1650-1500)=1430kJ/kg

34、氧化鐵皮的冷卻效應(yīng)：計算方法同礦石，對于50%FeO,40%Fe2O3的氧化鐵皮,其冷卻熱效應(yīng)為：q皮=5311kJ/kg以廢鋼的冷卻效應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)1,則各種冷卻劑的相對冷卻能力見教材（表4-9）.3 .冷卻劑用量的確定：關(guān)于冷卻劑加入量的確定，有兩種方案.一種是定廢鋼，調(diào)礦石（廢鋼：開吹前加入.鐵礦石（鐵皮）：隨造渣劑加入，采用分批加入方式.其中關(guān)鍵是選好二批料加入時間，即必須在初期渣已化好，溫度適當(dāng)時加入.）；另一種是定礦石，調(diào)廢鋼.現(xiàn)以第一種方案為例說明冷卻劑用量的確定：國內(nèi)目前的平均水平是，廢鋼的加入量為鐵水量的812%,取10%.則礦石用量為：（Q余-10Xq廢）/q礦=（30000-1

35、0X1430）/5360=2.93kg即每100kg鐵水加入10kg廢鋼和2.93礦石.4 .冷卻劑用量的調(diào)整通常各廠先依據(jù)自己的一般生產(chǎn)條件，按照上述過程計算出冷卻劑的標(biāo)準(zhǔn)用量，生產(chǎn)中某爐鋼冷卻劑的具體用量則根據(jù)實際情況調(diào)整鐵礦的用量調(diào)整量過大時可增減廢鋼的用量.首鋼30t轉(zhuǎn)爐的經(jīng)驗數(shù)據(jù)為：鐵水含硅量：每波動0.1%,終點溫度波動815C;鐵水溫度：每波動10C,終點溫度波動6C;鐵水裝入量：每波動1噸，終點溫度波動8C;終點碳：每波動0.01%,終點溫度波動3C;而終點溫度每波動1C,100kg鐵水（還有15kg爐渣,10kg左右爐氣）熱量變化為：100X1.05+15X1.235+10X

36、1.235=136kJ/100kg-C應(yīng)增減礦石136/5360=0.025kg,或增減廢鋼136/1430=0.094kg.另外，正常的相鄰爐次間隔時間為410分鐘，大于10分鐘時每增加5分鐘，每噸鐵水減廢鋼10kg.五.實際生產(chǎn)過程溫度的控制按照上述的計算結(jié)果加入冷卻劑，即可保證終點溫度.但是，吹煉過程中還應(yīng)根據(jù)爐內(nèi)各個時期冶金反應(yīng)的需要及爐溫的實際情況調(diào)整熔池溫度保證冶煉的順利進(jìn)行.1 .影響終點溫度的主要因素鐵水含硅量；鐵水溫度；鐵水裝入量；爐齡；終點含碳量；爐與爐的間隔時間；槍位.例：馬鋼一鋼廠95T轉(zhuǎn)爐溫度控制影響因素參考數(shù)據(jù)項目因素變化對終點溫度影響變化量影響終點溫度鐵水溫度士1

37、0C±68C鐵水鐵水量土1000kg土35鐵水中Si±0.1%±16鐵水中Mn土0.1%±T鐵水中P土0.1%土18石灰±100kg1.52.0C瑩石土100kg23c散裝料鐵皮±100kg2.93.6°C礦石±100kg3.03.5C焦炭前期加土1000kg±4560°C空爐停吹3060min-2030c普通廢鋼土1000kg1214c廢鋼生鐵塊土100kg土C2 .溫度控制方法：適時加入需要數(shù)量的冷卻劑.其關(guān)鍵是準(zhǔn)確確定冷卻劑用量和最適當(dāng)?shù)募尤霑r間.操作要點：A.廢鋼：開吹前加入.B.鐵礦石

38、（鐵皮）：隨造渣劑加入，采用分批加入方式.其中關(guān)鍵是選好二批料加入時間，即必須在初期渣已化好，溫度適當(dāng)時加入.C.若發(fā)現(xiàn)熔池溫度不合要求，憑經(jīng)驗數(shù)據(jù)加入提溫劑或冷卻劑加以調(diào)整吹煉過程溫度控制A.吹煉初期如果碳火焰上來的早（之前是硅，鎰氧化的火焰，發(fā)紅），表明爐內(nèi)溫度已較高，頭批渣料也已化好，可適當(dāng)提前加入二批渣料；反之，若碳火焰遲遲上不來，說明開吹以來溫度一直偏低，則應(yīng)適當(dāng)壓槍加強(qiáng)各元素的氧化，提高熔池溫度，而后再加二批渣料.B.吹煉中期可據(jù)爐口火焰的亮度及冷卻水（氧槍進(jìn)出水）的溫差來判斷爐內(nèi)溫度的高低，若熔池溫度偏高，可加少量礦石；反之，壓槍提溫，一般可挽回1020C.c.吹煉末期接近終點（

39、據(jù)耗氧量及吹氧時間判斷）時，停吹測溫，并進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整：若溫高，加石灰降溫，高出度數(shù)X136/石灰的冷卻效應(yīng).30若溫低，加Fe-Si并點吹提溫.1kgSi75氧化放熱1X0.75X17807=13352kJ,例如,30噸鋼液提溫10c需加Si75:300X10X136/13352不kg.習(xí)題：1 .轉(zhuǎn)爐煉鋼的溫度制度包括哪些內(nèi)容，它對冶煉有什么影響2 .吹煉過程中熔池?zé)崃康膩碓磁c支出有哪些方面3 .出鋼溫度是怎樣確定的4 .什么是冷卻劑的冷卻效應(yīng)5 .掌握冷卻劑用量的調(diào)整及測溫后溫度的調(diào)整方法.§4-6終點控制和出鋼一.終點控制指終點溫度和成分的控制.1 .終點熔池中金屬的成分和溫度

40、達(dá)到所煉鋼種要求時稱為終點.2 .終點的條件吹煉到達(dá)終點的具體條件是：含碳量進(jìn)入所煉鋼種的控制范圍；硫，磷含量低于規(guī)格下限；溫度達(dá)到出鋼要求.3 .終點碳的控制方法硫，磷的脫除情況比較復(fù)雜，因此總是在吹煉過程中提前使之滿足要求，這樣終點控制就簡化為終點溫度和終點碳的控制.終點溫度的控制前節(jié)已作闡述，故在此僅介紹終點碳的控制.終點碳的控制方法有兩種：拉碳法定義：指熔池含碳量達(dá)到出鋼要求時，停止吹氧，此時熔池中不但P,S和溫度符合出鋼要求,而且計入鐵合金帶入金屬中的碳后，鋼水中的碳也能符合所煉鋼種的規(guī)格要求.（終點碳：鋼種規(guī)格-合金增碳量.）控制方式：在實際生產(chǎn)中拉碳法又分為一次拉碳和高拉補(bǔ)吹兩種

41、控制方式.A.一次拉碳轉(zhuǎn)爐吹煉中將鋼液的含碳量脫至出鋼要求時停止吹氧的控制方式稱為一次拉碳法.準(zhǔn)確拉碳，減少后吹，提高終點命中率是終點控制的基本要求.后吹：一次拉碳未達(dá)到控制的目標(biāo)需要進(jìn)行補(bǔ)吹的操作.需補(bǔ)吹的情況:a拉碳碳含量偏高；b拉碳P,S含量偏高；c拉碳溫度偏低.后吹的危害：a鋼水碳含量降低，鋼中氧含量升高，從而鋼中夾雜物增多，降低鋼水純凈度，影響鋼質(zhì)量；b渣中三（FeO）增高，降低爐襯壽命;c增加金屬鐵的氧化，降低鋼水收得率，鋼鐵料消耗增加；d延長吹煉時間，降低轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)率；e增加鐵合金和增碳劑消耗量，氧氣利用率低，成本增加.B.高拉一次補(bǔ)吹（高拉碳低氧操作）冶煉中高碳鋼時，將鋼液的含碳量脫至高于出鋼要求0