【正文】 [Si]+2[O]= (SiO2) (熔池內(nèi)反應(yīng) ) [Si]+(FeO)=(SiO2)+2[Fe] (界面反應(yīng) ) 2(FeO)+(SiO2)=( 2FeOSiO2，[C]也不能還原（ SiO2）。SiO2 余錳或殘錳： 錳的氧化產(chǎn)物是堿性氧化物，在吹煉前期形成 (MnOSiO2） +（ MnO） （ MnO）呈自由狀態(tài)，吹煉后期爐溫升高后，（ MnO）被還原，即 （ MnO） +[C]=[Mn]+[CO]或（ MnO） +[Fe]=（ FeO） +[Mn] 吹煉終了時(shí)，鋼中的錳含量也稱余錳或殘錳。 （ 3）碳的氧化規(guī)律 影響碳氧化速度的變化規(guī)律的主要因素有：熔池溫度、熔池金屬成分、熔渣中 (∑FeO)和爐內(nèi)攪拌強(qiáng)度。 吹煉后期，熔池溫度很高，超過 1600℃ ， [C]含量較低， (∑FeO)增加，熔池?cái)? 拌不如中期，碳氧化速度比中期低。 中期不利于脫磷的因素是（ ∑FeO）較低，因此，如何控制渣中 (∑FeO)達(dá) 10%20%，避免爐渣 “返干 ”是中期脫磷的關(guān)鍵。 吹煉前期，由于溫度和堿度較低，（ FeO）較高，渣的流動(dòng)性差，因此脫硫能力較低，脫硫速度很慢； 吹煉中期，熔池溫度逐漸升高，（ FeO）比前期有所降低，堿度因大量石灰熔化而增大，熔池乳化比較好，是脫硫的最好時(shí)期； 吹煉后期，熔池溫度已升至出鋼溫度，（ FeO）回升，比中期高，堿度高熔池?cái)嚢璨蝗缰衅?，?此，脫硫速度低于或稍低于中期。 ◆ 槍位：槍位低時(shí)，高壓氧氣流股沖擊熔池，熔池?cái)嚢鑴×?，渣中金屬液滴增多，形成?、金乳濁液，脫碳速度加快，消耗渣中（ FeO）降低。 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐通過改變槍位可達(dá)到化渣、降碳的不同目的，這是它與其他煉鋼方法相比，具有操作靈活的特點(diǎn)。因此，初期爐渣堿度不高，一般為 ，平均為 左右。 （ 3）熔池溫度的變化規(guī)律 熔池溫度的變化與熔池的熱量來源和熱量消耗有關(guān)。 吹煉后期，熔池溫度接近出鋼溫度，可達(dá) 16501680℃ 左右，具體因鋼種、爐子大小而異。 爐鋼的吹氧時(shí)間通常為 1218min，如圖 7 所示，冶煉周期為 30min 左右。在送氧開吹的同時(shí)，加入第一批渣料，加入量相當(dāng)于全爐總渣量的三分之二，開吹 35 分鐘后，第一批渣料化好，再加入第二批渣料。min)。 o 轉(zhuǎn)爐冶煉五大制度 裝料制度 供氧制度 造渣制度 溫度制度 終點(diǎn)控制及合金化制度 二、裝料制度 （ 一）裝料次序 ◆ 對(duì)使用廢鋼的轉(zhuǎn)爐，一般先裝廢鋼后裝鐵水。 （二）裝入量 裝入量指煉一爐鋼時(shí)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(jì)指標(biāo)的主要因素之一。 o 熔池深度：合適的熔池深度應(yīng)大于頂槍氧氣射流對(duì)熔池的最大穿透深度，以保證生產(chǎn)安全，爐底壽命和冶煉效果。 ◆ 定量裝入量指整個(gè)爐役期間，保證金屬料裝入量不變； ◆ 定深裝入量指整個(gè)爐役期間，隨著爐子容積的增大依次逐漸增大裝入量，保證每爐的金屬熔池深度不變； ◆ 分階段定量裝入法指將整個(gè)爐按爐膛的擴(kuò)大程度劃分為若干階段，每個(gè)階段實(shí)行定量裝入法。 為減輕廢鋼對(duì)爐襯的沖擊，裝料順序一般是先兌鐵水后加廢鋼，爐役后期尤其如此。 簡(jiǎn)述一爐鋼的冶煉 過程。 噴頭是用導(dǎo)熱性良好的紫銅經(jīng)鍛造和切割加工而成，也有用壓力澆鑄而成的。噴頭與中心套管焊接在一起。 圖 10 轉(zhuǎn)爐內(nèi)的泡沫現(xiàn)象示意圖 1氧槍； 2氣 鋼 渣乳化相； 3CO 氣泡； 4金屬熔池； 5火點(diǎn)； 6金屬液滴； 7CO氣流； 8飛濺出的金屬液滴； 9煙塵 乳化（ emulsification）是指金屬液滴或氣泡彌散在爐渣中，若液滴或氣泡數(shù)量較少而且在爐渣中自由運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為渣鋼乳化或渣氣乳化。通過對(duì) 230tLD轉(zhuǎn)爐乳液取樣分析，發(fā)現(xiàn)其中金屬液滴比例很大：吹氧67min時(shí)占 45%80%； 1012 min 時(shí)占 40%70%； 1517min時(shí) 占 30%60%。而金屬液滴的含硫量比金屬熔池的含硫量高，金屬液滴尺寸愈小，含硫量愈大。 ◆ 供氧壓力： 保證射流出口速度達(dá)到超音速，并使噴頭出口處氧壓稍高于爐膛內(nèi)爐氣壓力。min)。min)。 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。一爐鋼冶煉中槍位的變化范圍可據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定： H=（ 37～ 46） PD出 式中： P—供氧壓力， MPa； D—噴頭的出口直徑， mm； H—槍位， mm。 （ 2）中期低槍位脫碳但應(yīng)防返干。吹煉后期， CO反應(yīng)已弱，產(chǎn)生噴濺的 可能性不大，此時(shí)的基本任務(wù)是調(diào)好爐渣的氧化性和流動(dòng)性繼續(xù)去除硫磷，并準(zhǔn)確控制終點(diǎn)碳（較低），因此槍位應(yīng)適當(dāng)高些。生產(chǎn)條件千變?nèi)f化，因此具體操作中還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)槍位進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)： （ 1）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，以防渣中的（ FeO）積聚引發(fā)大噴，即采用低 高 低槍位操作。接近終點(diǎn)時(shí)，降槍點(diǎn)吹一下，均勻鋼 液的成分和溫度，同時(shí)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。但此時(shí)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 10～15%以上。吹煉前期，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 25～ 30%的水平；否則，石灰表面生成 C2S 外殼，阻礙石灰溶解。比較而言，恒壓變槍操作更為方便、準(zhǔn)確、安全，因而國(guó)內(nèi)鋼廠普遍采用。 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。小型轉(zhuǎn)爐的供氧強(qiáng)度為 (t 氧氣流量是根據(jù)吹煉每噸金屬料所需要的氧氣量、金屬裝入量、供氧時(shí)間等因素決定。 軟吹時(shí)，由于渣中（ FeO）含量增加，并且氧化位（即Fe3+/Fe2+）升高，持續(xù)時(shí)間過長(zhǎng)就會(huì)產(chǎn)生大量起泡沫的乳化液，乳化的金屬量非常大，生成大量氣體，容易發(fā) 生大噴或溢渣。 研究表明，金屬液滴比金屬熔池的脫碳、脫磷、脫錳更有效。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。 o 在頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，特別是吹煉過程劇 化的開始階段，有時(shí)爐渣會(huì)起泡并從爐口溢出，這就是吹煉過程中發(fā)生的典型的乳化和泡沫現(xiàn)象。目前應(yīng)用最多的是多孔的拉瓦爾型噴頭。供氧是保證雜質(zhì)去除速度、熔池升溫速度、造渣制度、控制噴濺去除鋼中氣體與夾雜物的關(guān)鍵操作，關(guān)系到終點(diǎn)的控制和爐襯的壽命，對(duì)一爐鋼冶煉的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)生重要影響。目前國(guó)內(nèi)各廠普遍采用濺渣護(hù)爐技術(shù)，因而多為先加廢鋼后兌鐵水，可避免兌鐵噴濺。 表 2 國(guó)內(nèi)一些企業(yè)頂吹轉(zhuǎn)爐的爐容比 廠名 寶鋼 首鋼 鞍鋼 本鋼 攀鋼 首鋼 太鋼 噸位 /t 300 210 180 120 120 80 50 爐熔比 /m3 控制裝入量的方法。通常，鐵水 配比為 70%90%，其值取決于鐵水溫度和成分，爐容比、冶煉鋼種、原材料質(zhì)量和操作水平等。 ◆ 為了防止?fàn)t襯過分急冷，裝完廢鋼后，應(yīng)立即兌入鐵水。 ◆ 當(dāng)吹煉到所煉鋼種要求的終點(diǎn)碳范圍時(shí)，即停吹，倒?fàn)t取樣，測(cè)定鋼水溫度，取樣快速分析 [C]、 [S]、 [P]的含量，當(dāng)溫度和成分符合要求時(shí)，就出鋼。 吹煉過程中的供氧強(qiáng)度： 小型轉(zhuǎn)爐為 (t頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼的操作過程主要由以下六步組成： （ 1）上爐出鋼、倒渣，檢查爐襯和傾動(dòng)設(shè)備等并進(jìn)行必要的修補(bǔ)和修理； （ 2）傾爐，加廢鋼、兌鐵水，搖正爐體（至垂直位置）； （ 3）降槍開吹，同時(shí)加入第一批渣料（起初爐內(nèi)噪聲較大，從爐口冒出赤色煙霧，隨后噴出暗紅的火焰； 3～ 5min 后硅錳氧接近結(jié)束，碳氧反應(yīng)逐漸激烈，爐口的火焰變大，亮度隨之提高；同時(shí)渣料 熔化，噪聲減弱）； （ 4） 3～ 5min 后加入第二批渣料繼續(xù)吹煉（隨吹煉進(jìn)行鋼中碳逐漸降低，約 12min 后火焰微弱，停吹）； （ 5）倒?fàn)t，測(cè)溫、取樣，并確定補(bǔ)吹時(shí)間或出鋼； （ 6）出鋼，同時(shí)（將計(jì)算好的合金加入鋼包中）進(jìn)行脫氧合金化。 綜上所述，頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐開吹以后，熔池溫度、爐渣成分、金屬成分相繼發(fā)生變化，它們各自的變化又彼此相互影響，形成高溫下多相、多組元同時(shí)進(jìn)行的極其復(fù)雜的物理化學(xué)變化。綜合作用的結(jié)果，吹煉前期終了，熔池溫度可升高至 1500℃ 左右。中期脫磷速度，熔池?cái)嚢杈惹捌趶?qiáng)，這些因素均有利于形成高堿度爐渣。 吹煉初期， 熔池溫度不高，渣料中石灰還未大量熔化。 ◆ 礦石：渣料中加礦石多，則渣中（ FeO）增高。 （ 1）爐渣中 (FeO)的變化規(guī)律 爐渣中（ FeO）的變化取決于它的來源和消耗兩方面。 （ 5）硫的變化規(guī)律 硫的變化規(guī)律也主要表現(xiàn)在吹煉過程中的脫硫速度，脫硫速度變化規(guī)律的主要影響因素與脫磷的類似。脫磷速度的變化規(guī)律，主要受熔池溫度，熔池中金屬 [P]含量，熔渣中 (∑FeO)，熔渣堿度，熔池的攪拌強(qiáng)度或脫碳速率的影響。 吹煉前期：熔池平均溫度低于 14001500℃ ， [Si]、 [Mn]含量高且與 [O]親和力均大于 [C][O]的親和力， (∑FeO)較高，但化渣、脫碳消耗的 (FeO)較少，熔池?cái)嚢?、碳的氧化速度不如中期高? 影 響殘錳的因素： ◆ 爐溫高有利于（ MnO）的還原，殘錳量高； ◆ 堿度升高，可提高自由 (MnO)濃度，殘錳量增加； ◆ 降低熔渣中（ FeO）含量，可提高殘錳含量 。但隨著吹煉的進(jìn)行和渣中 CaO含量的增加，會(huì)發(fā)生 （ MnO （ 2）錳的氧化規(guī)律 在吹煉初期， [Mn]也迅速氧化，但不如 [Si]氧化的快。SiO2 轉(zhuǎn)變?yōu)?CaO ◆ 當(dāng)鋼水流出總量的四分之一時(shí)，向鋼包中的脫氧合金化劑，進(jìn)行脫氧，合金化，由此一爐鋼冶煉完畢。min)； 120t 以上的轉(zhuǎn)爐一般為(t 圖 5 吹煉一爐鋼過程中金屬、爐渣成分的變化 上爐鋼出完鋼后，倒凈爐渣，堵出鋼口，兌鐵水和加廢鋼，降槍供氧，開始吹煉。 自貝塞麥發(fā)明酸