【正文】 的結(jié)果。由以上分析可見(jiàn)，影響石灰溶解的主要因素有： （ 1） 爐渣成分 實(shí)踐證明，爐渣成分對(duì)石灰溶解速 度有很大影響。有研究表明，石灰溶解與爐渣成分之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系為： ? ? n e g a OkC a O ?????? （ 32） 式中： CaO? —— 石灰在渣中的溶解速度， kg／（ m2） k —— 比例系數(shù)； CaO等 —— 渣中氧化物濃度，％。 由（ 32）式可見(jiàn)，（ FeO）對(duì)石灰溶解速度影響最大，它是石灰溶解的基本熔劑。其原因是： 1）它能顯著降低爐渣粘度，加速石灰溶解過(guò)程的傳質(zhì)。 2）它能改善爐渣對(duì)石灰的潤(rùn)濕和向石 灰孔隙中的滲透。 圖 3— 2 吹煉過(guò)程中渣量 q1 和 石灰溶解量 q2的變化 a — 礦石冷卻； b— 廢鋼冷卻 47 3）它的離子半徑不大（ 2 ??Fer， 3 ??Fer， 2 ??Or），且與 CaO同屬立方晶系。這些都有利于（ FeO） 向石灰晶格中遷移并生成低熔點(diǎn)物質(zhì)。 4）它能減少石灰塊表面 2CaO SiO2的生成，并使生成的 2CaO?SiO2變疏松，有利石灰溶解。 渣中（ MnO）對(duì)石灰溶解速度的影響僅次于（ FeO），故在生產(chǎn)中可在渣料中配加錳礦；而使?fàn)t渣中加入 6％左右的（ MgO）也對(duì)石灰溶解有利 ，因?yàn)?CaO－ MgO－ SiO2系化合物的熔點(diǎn)都比 2CaO SiO2低。 （ 2）溫度 熔池溫度高，高于爐渣熔點(diǎn)以上，可以使?fàn)t渣粘度降低，加速爐渣向石灰塊內(nèi)的滲透，使生成的石灰塊外殼化合物迅速熔融而脫落成渣。轉(zhuǎn)爐冶煉的實(shí)踐已經(jīng)證明，在熔池反應(yīng)區(qū)，由于溫度高而且（ FeO）多，使石灰的溶解加速進(jìn)行。 （ 3）熔池的攪拌 加快熔池的攪拌，可以顯著改善石灰溶解的傳質(zhì)過(guò)程，增加反應(yīng)界面，提高石灰溶解速度。復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)實(shí)踐也已證明，由于熔池?cái)嚢杓訌?qiáng)，使石灰溶解和成渣速度都比頂吹轉(zhuǎn)爐提高。 （ 4） 石灰質(zhì)量 表面疏松，氣孔率高，反應(yīng)能力強(qiáng)的活性石灰，能夠有利于爐渣向石灰塊內(nèi)滲透，也擴(kuò)大了反應(yīng)界面，加速了石灰溶解過(guò)程。目前，在世界各國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼中都提倡使用活性石灰，以利快成渣，成好渣。 由此可見(jiàn)，爐渣的成渣過(guò)程就是石灰的溶解過(guò)程。石灰熔點(diǎn)高，高（ FeO）、高溫和激烈攪拌是加快石灰溶解的必要條件。 泡沫渣 在吹煉過(guò)程中，由于氧氣流股對(duì)熔池的作用，產(chǎn)生了許多金屬液滴。這些金屬液滴落入爐渣后，與 FeO 作用生成大量的 CO 氣泡，并分散于熔渣之中，形成了氣 熔渣 金屬密切混合的乳濁液。分散在熔渣中的小氣 泡的總體積，往往超過(guò)熔渣本身的體積。熔渣成為薄膜，將氣泡包住并使其隔開(kāi)，引起熔渣發(fā)泡膨脹，形成泡沫渣。在正常情況下，泡沫渣的厚度經(jīng)常有 l～ 2m 乃至 3m。 由于爐內(nèi)的乳化現(xiàn)象，大大發(fā)展了氣 熔渣 金屬的界面，加快了爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速度，從而達(dá)到了良好的吹煉效果。若控制不當(dāng)，由于嚴(yán)重的泡沫渣，也會(huì)導(dǎo)致事故。 影響泡沫渣形成的因素 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中，泡沫渣中氣體來(lái)源于供給爐內(nèi)的氧氣和碳氧化生成的 CO氣體，而且主要是 CO 氣體。這些氣體能否穩(wěn)定的存在于熔渣中，還與熔渣的物理性質(zhì)有關(guān)。 SiO2 或 P2O5 都是表面活性物質(zhì)，能夠降低熔渣的表面張力，它們生成的吸附薄膜常常成為穩(wěn)定泡沫的重要因素。但單獨(dú)的 SiO2 或 P2O5 對(duì)穩(wěn)定氣泡的作用不大，若兩者同時(shí)存在，效果最好。因?yàn)?SiO2 能增加薄膜的 粘 性，而 P2O5 能增加薄膜的彈性，這都會(huì)阻礙小氣泡的聚合和破裂，有助于氣泡穩(wěn)定在熔渣中。 FeO、 Fe2O3 和 CaF2 含量的增加也能降低熔渣的表面張力，有利于泡沫渣的形成。 另外，熔渣中固體懸浮物對(duì)穩(wěn)定氣泡也有一定作用。當(dāng)熔渣中存在著 2CaOSiO3CaOP2O CaO 和 MgO 等固體微粒時(shí)，它們附著在小氣泡表面 上，能使氣泡表面薄膜的韌性增強(qiáng)， 粘 性增大，也阻礙了小氣泡的合并和破裂，從而使泡沫渣的穩(wěn)定期延長(zhǎng)。當(dāng)熔渣中析出大量的固體顆粒時(shí)，氣泡膜就變脆而破裂，熔渣就出現(xiàn)了返干現(xiàn)象。所以熔渣的粘 度對(duì)熔渣的泡沫化有一定的影響，但也不是說(shuō)熔渣越 粘 越利于泡沫化。另外，低溫有利 48 于熔渣泡沫的穩(wěn)定。總之，影響熔渣泡沫化的因素是多方面的，不能單獨(dú)強(qiáng)調(diào)某一方面，而應(yīng)綜合各方面因素加以分析。 吹煉過(guò)程中泡沫渣的形成及控制 吹煉初期熔渣堿度低，并含有一定數(shù)量的 FeO、 SiO P2O5 等，主要是這些物質(zhì)的吸附作用穩(wěn)定了氣泡 。 吹煉中期碳激烈氧化，產(chǎn)生大量的 CO 氣體，由于熔渣堿度提高，形成了硅酸鹽及磷酸鹽等化合物， SiO2 和 P2O5 的活度降低， SiO2 和 P2O5 的吸附作用逐漸消失，穩(wěn)定氣泡主要靠固體懸浮微粒。此時(shí)如果能正確操作，避免或減輕熔渣的返干現(xiàn)象，就能控制合適的泡沫渣。 吹煉后期脫碳速度降低，只要熔渣堿度不過(guò)高，穩(wěn)定泡沫的因素就大大減弱了，一般不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的泡沫渣。 吹煉過(guò)程中氧壓低，槍位過(guò)高，渣中 TFe 含量大量增加，使泡沫渣發(fā)展，嚴(yán)重的還會(huì)產(chǎn)生泡沫性噴濺或溢渣。相反，槍位過(guò)低，尤其是在碳氧化激烈的中期， TFe 含量低，又會(huì)導(dǎo)致熔渣的返干而造成金屬噴濺。所以，只有控制得當(dāng)，才能夠保持正常的泡沫渣。 造渣方法 在生產(chǎn)實(shí)踐中，一般根據(jù)鐵水成分及吹煉鋼種的要求來(lái)確定造渣方法。常用的造渣方法有單渣操作、雙渣操作、留渣操作等。 單渣操作 單渣操作就是在冶煉過(guò)程中只造一次渣，中途不倒渣、不扒渣、直到終點(diǎn)出鋼。 當(dāng)鐵水 Si、 P、 S 含量較低，或者鋼種對(duì) P、 S 要求不嚴(yán)格，以及冶煉低碳鋼種時(shí)，均可以采用單渣操作。 單渣操作工藝比較簡(jiǎn)單，吹煉時(shí)間短，勞動(dòng)條件好，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。單渣操作的脫磷效率在 90％左右，脫硫 效率在 35％左右。 雙渣操作 在冶煉中途分一次或幾次除去約 1/2～ 2/3 的熔渣，然后加入渣料重新造渣的操作方法稱雙渣法。在鐵水含硅量較高或含磷量大于 %，或雖然含磷量不高但吹煉優(yōu)質(zhì)鋼，或吹煉中、高碳鋼種時(shí)一般采用雙渣操作。 最早采用雙渣操作，是為了脫磷，現(xiàn)在除了冶煉低錳鋼外已很少采用。但當(dāng)前有的轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)不能一次拉碳，多次倒?fàn)t并添加渣料后吹，這是一種變相的雙渣操作，實(shí)際對(duì)鋼的質(zhì)量、消耗以及爐襯都十分不利。 留渣操作 留渣操作就是將上爐終點(diǎn)熔渣的一部分或全部留給下?tīng)t使用。 終點(diǎn)熔渣一般有較高的堿度和∑（ FeO）含量，而且溫度高，對(duì)鐵水具有一定的去磷和去硫能力。留到下一爐，有利于初期渣及早形成，并且能提高前期去除 P、 S 的效率，有利于保護(hù)爐襯，節(jié)省石灰用量。 在留渣操作時(shí)，兌鐵水前首先要加石灰稠化熔渣，避免兌鐵水時(shí)產(chǎn)生噴濺而造成事故。 濺渣護(hù)爐技術(shù)在某種程度上可以看作是留渣操作的特例。 根據(jù)以上的分析比較，單渣操作是簡(jiǎn)單穩(wěn)定的，有利于自動(dòng)控制。因此對(duì)于 Si、 S、 P 49 含量較高的鐵水，最好經(jīng)過(guò)鐵水預(yù)處理，使其進(jìn)入轉(zhuǎn)爐之前就符合煉鋼要求。這樣生產(chǎn)才能穩(wěn)定，有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)過(guò)程自 動(dòng)控制。 渣料加 入 量確定 加入爐內(nèi)的渣料，主要指石灰和白云石數(shù)量，還有少量助熔劑 。 石灰加入量確定 石灰加入量主要根據(jù)鐵水中 Si、 P含量和爐渣堿度來(lái)確定。 A 爐渣堿度確定 堿度高低主要根據(jù)鐵水成分而定，一般來(lái)說(shuō)鐵水 含 P、 S低，爐渣堿度控制在 ～ ；中等 P、 S含量的鐵水，爐渣堿度控制在 ～ ； P、 S含量較高的鐵水，爐渣堿度控制在～ 。 B 石灰加入量計(jì)算 (1) 鐵水含 P＜ ％ 時(shí)， 石灰加入量 可用 下式計(jì)算 ： 1 0 0 0BC a O% ]Si[% ??? 有效 kg/ t鐵水 （ 3— 3） 式中 B —— 堿度 ， CaO/SiO2 %CaO有效 —— 石灰中的有效 CaO含量 ， %CaO有效 =%CaO石灰 — B%SiO2石灰 —— SiO2/Si的分子量之比。 (2) 鐵水含 P%， B= CaO/( SiO2+P2O5) 1000BCa O% ])P[%]Si([% ???? 有效石灰加入量 kg/ t鐵水 （ 3— 4） 式中 —— 1/2 [（ SiO2/Si） +（ P2O5/ P） ] 白云石加入量確定 白云石加入量根據(jù)爐渣中所要求的 MgO含量來(lái)確定，一般爐渣中 MgO含量控制在 6～8％。爐渣中的 MgO含量由石灰、白云石和爐襯侵蝕的 MgO帶入，故在確定白云石加入量時(shí)要考慮它們的相互影響 。 (1) 白云石應(yīng)加入量 白W 1 0 0 0M g O% M g O%%W ??? 白白 ）（渣量 kg/t 式中 %MgO白 —— 白云石中 MgO含量。 (2) 白 云石實(shí)際加入量 ?白W 白云石實(shí)際加入量中，應(yīng)減去石灰中帶入的 MgO量折算的白云石數(shù)量 W灰 和爐襯侵蝕進(jìn)入渣中的 MgO量折算的白云石數(shù)量 W襯 。下面通過(guò)實(shí)例計(jì)算說(shuō)明其應(yīng)用。 襯灰白白 WWWW ???? 設(shè)渣 量 為金屬裝入 量 的 12％，爐襯侵蝕 量 為裝入 量 的 1％，爐襯中含 MgO為 40％。 鐵水成分： Si為 ％， P為 ％， S為 ％； 石灰成分： CaO 90％， MgO 3％， SiO2 2％ ； 白云石成分： CaO40％， MgO35％， SiO23％； 終渣要求：（ MgO）為 8％，堿度為 。 50 1) 白云石應(yīng)加入量 : %35 %8%12W ????白 kg/t 2) 爐襯侵蝕進(jìn)入渣中 MgO折算的白云石數(shù)量： 0 0 0%35 %40%1W ????襯 kg/t 3) 石灰中帶入 MgO折算的白云石數(shù)量： %35 %%%90 % g O/M g OWW ????? ??? ）（ 白灰灰 = kg/t 4) 實(shí)際白云石加入量 : ?????白 kg/t (3) 白云石 帶入渣中 CaO折算的石灰數(shù)量： 40%/90%= kg/t (4) 實(shí)際入爐石灰數(shù)量： 石灰 加入量 W— 白云石 折算石灰量 = 0 0 %%90 % ?????? ? kg/t (5) 石灰與白云石入爐比例： 白云石加入量／石灰加入量 =／ = 在工廠生產(chǎn)實(shí)際中，由于石灰質(zhì)量不同，白云石入爐量與石灰之比可達(dá) ～ 。 助熔劑加入量 轉(zhuǎn)爐造渣中常用的助熔劑是氧化鐵 皮和螢石。螢石化渣快，效果明顯。但用量 過(guò) 多對(duì)爐襯有侵蝕作用；另外我 國(guó) 螢石資源短缺，價(jià)格較高，所以應(yīng)盡量少用或不用。 原 冶金部 轉(zhuǎn)爐操作規(guī)程中規(guī)定，螢石用量應(yīng)小于 4kg／ t。 氧化鐵皮或鐵礦石也能調(diào)節(jié)渣中 FeO 含量， 起到 化渣作用，但它對(duì) 熔 池有較大的冷卻效應(yīng)，應(yīng)視 爐 內(nèi)溫度高低確定加入 量 。一般鐵礦或氧化鐵皮加入量為裝入 量 的 2～ 5％。 渣料加 入 時(shí)間 渣料的加入數(shù)量和加入時(shí)間對(duì)化渣速度有直 接 的影響，因而應(yīng)根據(jù) 各廠原料條件來(lái)確定 。通常情況下，渣料分兩批或三批加入。第一批渣料在 兌鐵水前或開(kāi) 吹時(shí)加入，加入量為總渣 量 的 1／ 2～ 2／ 3，并將白云石全部加入爐內(nèi)。第二批渣料加入時(shí)間是 在第一批渣料化 好后，鐵水中硅、錳氧化基本結(jié)束后分小批加入，其加入量為總渣 量 的 1／ 3～ 1/2。若是雙 渣操作，則是倒渣后加入第二批 渣 料。第 二 批渣料通常是分小批多次加 入，多次加入對(duì)石 灰溶解有利，也可用小批渣料來(lái)控制爐內(nèi)泡沫渣的溢出。第三批渣料視 爐內(nèi)磷、硫去除情況而 決定是否加入，其加入數(shù)量和時(shí)間均應(yīng)根據(jù)吹煉實(shí)際情況而定。無(wú)論 加幾批渣，最后 一小批渣料必須在拉碳倒?fàn)t前 3min加完，否則來(lái)不及化渣。 所以單渣操作時(shí)，渣料一般 都是分兩批加入。具體數(shù)量各廠不同，現(xiàn)以首鋼一煉鋼廠和上鋼一廠為例，列于表 36。 51 表 36 渣料加入數(shù)量和時(shí)間 廠名 批 數(shù) 渣料加入量占總加入量的比 加 入 時(shí) 間 石灰 礦石 螢石 鐵皮 生白云石 首鋼一煉鋼鋼廠 一 1/2～ 2/3 1/3 1/3 2/3～ 3/3 開(kāi)吹時(shí)加入 二 1/3～ 1/2 2/3 2/3 1/3～ 0 開(kāi)吹 3～ 6min 加完 三 根據(jù)情況調(diào)整 終點(diǎn)前 3min 加完 上鋼一廠 一 1/2 全部