【正文】 實(shí)際對(duì)鋼的質(zhì)量、消耗以及爐襯都十分不利。單渣操作的脫磷效率在 90％左右，脫硫 效率在 35％左右。常用的造渣方法有單渣操作、雙渣操作、留渣操作等。 吹煉過程中氧壓低，槍位過高，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。 吹煉過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 。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。 另外，熔渣中固體懸浮物對(duì)穩(wěn)定氣泡也有一定作用。 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。 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。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。目前，在世界各國轉(zhuǎn)爐煉鋼中都提倡使用活性石灰，以利快成渣，成好渣。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。 SiO2的生成，并使生成的 2CaO?SiO2變疏松，有利石灰溶解。 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。由以上分析可見，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。通常在頂吹轉(zhuǎn)爐和底吹轉(zhuǎn)爐吹煉前期從爐內(nèi)取出的石灰塊表面存在著高熔點(diǎn)、致密堅(jiān)硬的2CaO反應(yīng)不僅在石灰塊外表面進(jìn)行。由圖可見，在 25％的吹煉時(shí)間內(nèi)，渣主要靠元素 Si、 Mn、 P和 Fe的氧化形成。 SiO2。隨著爐渣中石灰溶解，由于 CaO與 SiO2的親合力比其它氧化物大， CaO逐漸取代橄欖石中的其它氧化物，形成硅酸鈣。爐渣的氧化性和化學(xué)成分在很大程度上控制了吹煉過程中的反應(yīng)速度。 轉(zhuǎn)爐煉鋼造渣的目的是：去除磷硫、減少噴濺、保護(hù)爐襯、減少終點(diǎn)氧。目前，我 國 大多數(shù)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)中鐵水比一般 波 動(dòng)在 75～ 90％之間，近幾年我 國 轉(zhuǎn)爐廢鋼加入量平均為 100～ 150kg／ t。 45 表 34 首鋼 30t 轉(zhuǎn)爐分階段定量裝入制度 爐齡區(qū)間 1～50 51～100 101～ 400 4 01 裝入量 / t 35 41 46 46 出鋼量 / t 39 41 40 錠型 沸騰 沸騰 大頭 掛板 板坯 沸騰 大頭 掛板 板坯 爐容比 /m3我國各中 、小轉(zhuǎn)爐煉鋼廠普遍采用這種裝入制度。國內(nèi)外大型轉(zhuǎn)爐已廣泛采用定量裝入制度。 裝入制度類型 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的裝入制度有：定量裝入制度、定深裝入制度、分階段定量裝入制度。裝入量可按下列公式進(jìn)行計(jì)算。 不同公稱噸位轉(zhuǎn)爐的熔池深度如表 33 所示。 t1 大轉(zhuǎn)爐的爐容比可以小些，小轉(zhuǎn)爐的爐容比要稍大些。例如 ， 鐵水中含 Si、 P較高，則吹煉過程中渣 量 大，爐容比應(yīng)大一些，否則易使噴濺增加。 在確定合理的裝入量時(shí)，必須考慮以下因素 ： （ 1） 要有合適的爐容比。轉(zhuǎn)爐的裝入量是指主原料的裝入數(shù)量，它包括鐵水和廢鋼。一般為 20～ 40min。 5） 當(dāng)鋼水成分和溫度均已合格，打開出鋼口，即可倒?fàn)t出鋼。此時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高氧槍槍位，并可分批加入鐵礦石和第 二批造渣材料（其余的 1／ 3），以提高爐渣中的氧化鐵含量及調(diào)整爐渣。當(dāng)氧槍降至規(guī)定的槍位時(shí) ， 吹煉過程正式開始。在下面的圖 31中示出了氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐吹煉一爐鋼的操作過程與相應(yīng)的工藝制度。 由圖可以清楚地看出，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的工藝操作過程可分以下幾步進(jìn)行： 1） 上爐鋼出完并倒完?duì)t渣后，迅速檢查爐體，必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)爐，然后堵好出鋼 口 ，及時(shí)加料。 當(dāng)氧氣流與溶池面接觸時(shí)，碳、硅、錳開始氧化，稱為點(diǎn)火。第三批造渣料為螢石，用以調(diào)整爐渣的流動(dòng)性，但是否加第三批造渣材料，其加入量如何，要視各廠生產(chǎn)的情況而定。在出鋼過 程中，向 鋼包內(nèi)加入鐵合金，進(jìn)行脫氧和合金化（有時(shí)可在打出鋼 口 前向爐內(nèi)投入部分鐵合金）。其中把吹 入 氧氣的時(shí)間稱為供氧時(shí)間或純吹煉時(shí)間。 實(shí)踐證明每座轉(zhuǎn)爐都必須有個(gè)合適的裝 入量，裝入量過大或過小都不能得到好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 爐容比一般是指轉(zhuǎn)爐新砌磚 后 爐內(nèi)自由空間的容積 V與金屬裝入 量 T之比，以 V／ T表示，量綱為 m3／ t。使用供氧強(qiáng)度大的多孔噴頭，應(yīng)使?fàn)t容比大些，否則容易損壞爐襯。目前我國一些鋼廠轉(zhuǎn)爐的爐容 44 比見表 32 所示。 熔池深度Η必須大于氧氣射液對(duì)熔池的最大穿透深度 h，一般認(rèn)為對(duì)于單孔噴槍 h／ H≤ 是合理的。 裝入量 =( % )鋼水收得率 澆注必要損失鋼錠支數(shù)鋼錠單重 ??合金用量合金吸收率 (%) （ 31） 上式中有關(guān)單位采用 t。其中定深裝入制度即每爐熔池深度保持不變，由于生產(chǎn)組織困難，現(xiàn)已很少使用。 分階段定量裝入制度 在一個(gè)爐役期間，按爐膛擴(kuò)大的程度劃分為幾個(gè)階段，每個(gè)階段定量裝入。表 34為首鋼 30t 轉(zhuǎn)爐分階段定量裝入制度。 t1 模鑄根數(shù) 6 7 9 7 － 8 10 8 － 注：沸騰：沸騰鋼；掛板：普通鎮(zhèn)靜鋼；大頭：帶保 溫帽鋼錠 準(zhǔn)確控制鐵水廢鋼比 鐵水、廢鋼裝入比例的確定，從理論上講應(yīng)根據(jù)熱平衡 計(jì) 算而定。 注意安全、防止污染 兌鐵水前轉(zhuǎn)爐內(nèi)應(yīng)無液態(tài)殘?jiān)?，并疏?周圍人員，以防造成人員傷害和設(shè)備事故。 造渣制度就是要確定合適的造渣方法、渣料的加入數(shù)量和時(shí)間，以及如何加速成渣。如果吹煉要在脫碳時(shí)同時(shí)脫磷，則必須控制（ FeO）在一定范圍內(nèi)，以保證石灰不斷溶解，形成一定堿度、一定數(shù)量的泡沫化爐渣。隨堿度增加而形成 CaO?SiO2，3CaO?2SiO2， 2CaO到吹煉后期， C 46 一 O反應(yīng)減弱，（ FeO）有所提高，石灰進(jìn)一步溶解，渣中可能產(chǎn)生鐵酸鈣。在此以后的時(shí)間里，成渣主要是石灰的溶解，特別是吹煉時(shí)間的 60％以后，由于爐溫升高，石灰溶解加快使渣大量形成。而且在內(nèi)部氣孔表面上進(jìn)行。 SiO2外殼，它阻礙石灰的溶解。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，％。 圖 3— 2 吹煉過程中渣量 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。 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 （ 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)過程，增加反應(yīng)界面，提高石灰溶解速度。 由此可見，爐渣的成渣過程就是石灰的溶解過程。分散在熔渣中的小氣 泡的總體積，往往超過熔渣本身的體積。若控制不當(dāng)，由于嚴(yán)重的泡沫渣，也會(huì)導(dǎo)致事故。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。當(dāng)熔渣中存在著 2CaO所以熔渣的粘 度對(duì)熔渣的泡沫化有一定的影響，但也不是說熔渣越 粘 越利于泡沫化。 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。相反，槍位過低，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。 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(diǎn)出鋼。 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。 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爐使用。 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。 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 。 (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含量來確定，一般爐渣中 MgO含量控制在 6～8％。下面通過實(shí)例計(jì)算說明其應(yīng)用。 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。 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 。第一批渣料在 兌鐵水前或開 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。 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 開吹時(shí)加入 二 1/3～ 1/2 2/3 2/3 1/3～ 0 開吹 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 1/2 1/2 全部 開吹前一次加入 二 1/2 0 1/2 1/2 0 開吹后 5～ 6min 開始加 ,11～ 12min 加完 三 根據(jù)需要調(diào)整 終點(diǎn)前 3～ 4min 加完 第一批渣料是總量的一半或一半以上，其余的第二批加入。第二批渣料可以一次加入，也可以分小批多次加入。 如果爐渣熔化得好，爐內(nèi) CO 氣泡排出受到金屬液和爐渣的阻礙，發(fā)出聲音比較悶；而當(dāng)爐渣熔化不好時(shí)， CO 氣泡從石灰塊的縫隙穿過排出，聲音比較尖銳；采用聲納裝置 接收這種聲音信息可以判斷爐內(nèi)爐渣熔化情況，并將信息送入計(jì)算機(jī)處理，進(jìn)而指導(dǎo)槍位的控制。加得過早，爐內(nèi)溫度低，第一批渣料還沒有化好 ， 又加冷料，熔渣就更不容易形成，有時(shí)還會(huì)造成石灰結(jié)坨，影響爐溫的提高。爐渣化得不好，可適當(dāng)加入少量螢石進(jìn)行調(diào)整。因此，制訂供氧制度時(shí)應(yīng)考慮噴頭結(jié)構(gòu)、供氧壓力、供氧強(qiáng)度和氧槍高度控制等因素。其量綱為 m3/min 或 m3/h。 B 供氧強(qiáng) 度 供氧強(qiáng)度 I 是指單位時(shí)間內(nèi)每噸金屬氧耗量，可由（ 36）式確定： I=TQ （ 3— 6） 式中 I —— 供氧強(qiáng)度， Nm3/t min，提高供氧強(qiáng)度后，每爐吹煉時(shí)間可縮短 2minl4s。 min。 min；前西德 350t 轉(zhuǎn)爐采用七孔噴嘴，供氧強(qiáng)度為 其步驟是：首先計(jì)算出熔池各元素氧化所需氧氣量和其他氧耗量，然后再減去鐵礦石或氧化鐵皮帶給熔池的氧量，現(xiàn)舉例說明。 同理可以算出 100kg 金屬料中 ω [Si]＝ 1％、 ω [Mn]＝ 1％、 ω [P]＝ 1％、 ω [S]＝ 1％、ω [Fe]=1％的氧耗量；渣中 ω (FeO)＝ 9％， ω (Fe2O3)＝ 3％；吹煉過程中被氧化進(jìn)入爐渣的 Fe元素?cái)?shù)量， FeO 中 ω [Fe]＝ ， Fe2O3 中 ω [Fe]=。 每 l00kg 金屬氧耗量： Δω [C]+Δω [Si]+Δω [Mn]+Δω [P]+31 Δω [S] +Δω [Fe],(FeO)+ [Fe],(Fe2O3) =++++31 0 .013++ ＝ 這是氧耗量的主要部分。例如爐氣中 CO2 含量的波動(dòng)范圍是 φ (CO2)＝ 5％～ 30％；自由氧含量 φ (O2)＝ ％～ ％。若礦石用量是金屬量的 ％。小型轉(zhuǎn)爐單渣操作一般供氧時(shí)間為 12～ 14min；中、大型轉(zhuǎn)爐單渣操作供氧時(shí)間一般為 18～ 22min。 噴嘴前的氧壓用 p0 表示，出口氧壓用 p 表示。