【正文】 生成 FeO、 SiO MnO等氧化物進(jìn)入渣中。 SiO2， 3CaO表 35列出爐渣中的化合 物及其熔點(diǎn)。 石灰在爐渣中的溶解是復(fù)雜的多相反應(yīng)，其過程分為三步： 第一步，液態(tài)爐渣經(jīng)過石灰塊外部擴(kuò)散邊界層向反應(yīng)區(qū)遷移，并沿氣孔向石灰塊內(nèi)部遷移。其反應(yīng)為： 2（ Fe O） +（ SiO2） + CaO →（ Fe OX） +（ CaO? Fe O ?SiO2） （ Fe2O3） +2 CaO →（ 2 CaO ?Fe2O3） （ CaO? Fe O ?SiO2） + CaO→（ 2CaO?SiO2） +（ Fe O） 第三步 , 反應(yīng)產(chǎn)物離開反應(yīng)區(qū)向爐渣熔體中轉(zhuǎn)移。但在復(fù)吹轉(zhuǎn)爐中從爐內(nèi)取出的石灰塊樣中，均沒有發(fā)現(xiàn) 2CaO 由（ 32）式可見，（ FeO）對(duì)石灰溶解速度影響最大，它是石灰溶解的基本熔劑。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)。 SiO2低。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。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。熔渣成為薄膜，將氣泡包住并使其隔開，引起熔渣發(fā)泡膨脹，形成泡沫渣。 影響泡沫渣形成的因素 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，泡沫渣中氣體來源于供給爐內(nèi)的氧氣和碳氧化生成的 CO氣體，而且主要是 CO 氣體。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。SiO3CaO另外，低溫有利 48 于熔渣泡沫的穩(wěn)定。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。所以，只有控制得當(dāng)，才能夠保持正常的泡沫渣。 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。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。 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。 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。 石灰加入量確定 石灰加入量主要根據(jù)鐵水中 Si、 P含量和爐渣堿度來確定。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 。 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％。螢石化渣快，效果明顯。一般鐵礦或氧化鐵皮加入量為裝入 量 的 2～ 5％。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。無論 加幾批渣，最后 一小批渣料必須在拉碳倒?fàn)t前 3min加完，否則來不及化渣。如果需要調(diào)整熔渣或爐溫，才有所謂第三批渣料。分小批多次加入不會(huì)過分冷卻熔池，對(duì)石灰渣化有利，也有利碳的均衡氧化。 人工判斷爐渣化好的特征：爐內(nèi)聲音柔和，噴出物不帶鐵，無火花，呈片狀，落在爐殼上不粘附。加得過晚，正值碳的激烈氧化期， TFe 含量低。爐溫較高時(shí)，可加入適量的冷卻劑調(diào)整。 轉(zhuǎn)爐供氧的射流特征是通過氧槍噴頭來實(shí)現(xiàn)的，因此，噴頭結(jié)構(gòu)的合理選擇是轉(zhuǎn)爐供 52 氧的關(guān)鍵。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)間等因素來確定的，即： Q =tV （ 35） 式中 Q—— 氧氣流量， Nm3/min 或 Nm3/h； V—— 一爐鋼的氧耗量， Nm3； t —— 供氧時(shí)間， min 或 h。 min； Q —— 氧氣流量， Nm3/min； T —— 一爐鋼的金屬裝入量， t。 頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的氧 氣流量和供氧強(qiáng)度主要決定于噴濺情況，通常應(yīng)在基本上不產(chǎn)生噴濺的情況下控制在高限上。大于 150t 的轉(zhuǎn)爐供氧強(qiáng)度一般在 ～ min；有個(gè)別轉(zhuǎn)爐可達(dá) 5～ 6Nm3/t 例 3 已知：金屬裝入量中鐵水占 90％，廢鋼占 10％，吹煉鋼種是 Q235B，渣量是金屬裝入量的 ％；吹煉過程中，金屬料中 90％的碳氧化生成 CO、 10％的碳氧化生成CO2。 100kg 金屬料各元素氧化量和氧耗量見表 37。另外還有一部分氧耗量是隨生產(chǎn)條件的變化而有差異。這部分的氧耗量是無法精確計(jì)算的，因此用一個(gè)氧氣的利用系數(shù)加以修正。根據(jù)礦石成分計(jì)算，每 100kg 金屬料由礦石帶入熔池的氧量為 ，若全部用來氧化雜質(zhì)，則每 l00kg 金屬料的氧耗量是： (～ )－ ＝ ～ 氧氣純度為 ％，其密度為 ，則每噸金屬料的氧耗量 (標(biāo)態(tài) )是： ? ? 10 010 0042 % 95 ??? =～ 平均為 計(jì)算的結(jié)果與各廠實(shí)際氧耗量 (標(biāo)態(tài) )50～ 60m3/t 大致相當(dāng)。 氧壓 供氧制度中規(guī)定的工作氧壓是測(cè)定點(diǎn)的氧壓，以 P 用 表示，它不是 噴嘴前的氧壓，更不是出口氧壓，測(cè)定點(diǎn)到噴嘴前還有一段距離，有一定的氧壓損失 (如圖 33 所示 )。 p0 和 p 都是噴嘴設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。 (2) 出口的氧壓應(yīng)稍高于爐膛內(nèi)氣壓。當(dāng)噴嘴結(jié)構(gòu)及氧氣流量確 定以后，氧壓也就確定了。同時(shí)，由于脫碳速度快，縮短了反應(yīng)時(shí)間，熱損失相對(duì)減少，使熔池升溫迅速。 表 38 不同槍位時(shí)渣中（ FeO）含量（ %） 時(shí)間 ,min ＜ 4 4～ 12 12～ 15 槍位， m 15～ 36 7～ 15 10～ 15 25～ 35 11～ 25 11～ 20 27～ 43 13～ 27 13～ 25 表 39 不同槍位時(shí)的脫碳速度 （ %C/min） 吹煉時(shí)間 ,min 3 5 7 9 11 13 槍 位 高 度 ， m 在確定合適的槍位時(shí)，主要考慮兩個(gè)因素：一是要有一定的沖擊面積；二是在保證爐底不被損壞的條件下，有一定的沖擊深度。 噴槍高度范圍確定后，常用流 股的穿透深度來核算一下所確定的噴槍高度。此時(shí)要求快速熔化 加入的石灰，盡快形成堿度≦ ～ ，以免酸性渣嚴(yán)重浸蝕爐襯和盡量增加前期的去磷和去硫率。當(dāng)然，前期槍位也不應(yīng)過高，以免產(chǎn)生嚴(yán)重噴濺。渣中∑（ FeO）降低將使渣的熔點(diǎn)升高。最佳槍位應(yīng)當(dāng)是爐渣剛到爐口而又不噴出。吹煉沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼時(shí)，則應(yīng)按要求控制終渣的∑（ FeO）含量。 (3) 造渣材料加入量及其質(zhì)量 鐵水中磷、硫含量高，或吹煉低硫鋼，或石灰質(zhì)量低劣、加入量很大時(shí)，不但由于渣量增大使熔池面顯著上升，而且由于化渣困難 ，化渣時(shí)槍位應(yīng)相應(yīng)提高。 (5) 噴頭結(jié)構(gòu) 在一定的氧氣流量下， 增多噴孔數(shù)目，使射流分散，穿透深度減小，沖擊面積相應(yīng)增大，因而槍位應(yīng)相應(yīng)降低。 氧 槍操作 目前氧槍操作有兩種類型，一種是恒壓變槍操作，即在一爐鋼的吹煉過程中，其供氧壓力基本保持不變，通過氧槍槍位高低變化來改變氧氣流股與熔池的相互作用，以控制吹煉過程。 A 高 — 低 — 高的六段式操作 圖 35 表明，開吹槍位較高，及早形成初期渣；二批料加入后適時(shí)降槍，吹煉中期爐渣返干時(shí)又提槍化渣；吹煉后期先提槍化渣后降槍；終點(diǎn)拉碳出鋼。在爐渣化好后 降槍脫碳，為避免在碳氧化劇烈反應(yīng)期出現(xiàn)返干現(xiàn)象，適時(shí)提高槍位，使渣中（ FeO）保持在 10～ 15％，以利磷、硫繼續(xù)去除。它既對(duì)各個(gè)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(duì)反應(yīng)速度有重大影響、又對(duì)熔 池 的傳質(zhì)和傳熱速度有重大影響。 因此 終點(diǎn)溫度控制 是煉鋼操作的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，而 過程溫度控制 則是 終點(diǎn)溫度控制 的基礎(chǔ)。 出鋼溫度的確定 出鋼溫度的高低受鋼種、 鑄坯斷面大小 和澆注方法 等因素 的影響，其依據(jù)原則是： （ 1）保證澆注溫度高于所煉鋼種凝固溫度 50～ 100℃ （小爐子偏上限，大爐子偏下限）。 t 凝 = 1539 –Σ [%i]Δ t i （ 39） 式中 [％ i] ——鋼水中元素含量； Δt i —— 1％的 i 元素使純鐵凝 固 溫度的降低值，其數(shù)據(jù)見 表 310。因此需要加入一定數(shù)量的冷卻劑才能將終點(diǎn)溫度控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。 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(jì)算確定。 設(shè)爐渣量為裝入金屬料的 15％， 受熔池加熱的爐襯 為裝入金屬料的 10％，計(jì)算熱平衡公式如下： Q = Σ MC t (310 ) 式中 Q —— 1kg 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 —— 各物質(zhì)比熱，已知鋼液 CL 為 ～ ／ kg 表 3－ 11 氧化 1 kg 元素 熔池吸收的熱量（ kJ ）及氧化 1%元素使熔池升溫度數(shù)（℃） 反 應(yīng) 氧 氣 吹 煉 時(shí) 的 溫 度 /℃ 1200 1400 1600 [C]+O2=CO2 244 / 33022 240 / 32480 236 / 31935 [C]+1/2O2=CO 84 / 11300 83 / 11161 82 / 11035 [Fe]+1/2O2=(FeO) 31/ 4067 30 / 4013 29 / 3963 [Mn]+1/2O2=(MnO) 47/ 6333 47 / 6320 47 / 6312 [Si]+O2+2(CaO)=(2CaO 發(fā)熱能力大的是硅和磷，由于磷是入爐鐵水中的控制元素，所以硅是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要發(fā)熱元素。 富余 熱量的計(jì)算 富余 熱量是全部用鐵水吹煉時(shí)，熱量總收入與用于將系統(tǒng)加熱到規(guī)定溫度和抵償不加冷卻劑的 情況下轉(zhuǎn)爐的熱損失所必須的熱量之差。 終點(diǎn)成分 : %C； %Mn； % P；痕跡 Si。 1250℃與 1200℃之熱量差 x 可由下式求得： (1400－ 1200 ):(33022－ 32480 ) ＝ (1250－ 1200 ) : x x＝ 20204250? ＝ kJ 所以 1250℃ 碳氧化成 CO2 的發(fā)熱量為 32886 kJ / kg（ 33022－ ）。 P2O5 25320 kJ 表 3－ 12 吹煉過程中各 元素 氧化為熔池所吸收的熱量 元素和氧化產(chǎn)物 氧化量（ kg） 為熔池所吸收的熱量（ kJ） 備 注 C → CO2 C → CO Si → 2CaO因此，真正吸收的熱量比上面計(jì)算的要小。 (4) 計(jì)算富余熱量。 以上是簡(jiǎn)單的計(jì)算方法。當(dāng)然，加入的石灰、生白云石、菱鎂礦等也能起到冷卻 劑 的 作用。 (2) 鐵礦石。 與礦石相比，氧化鐵皮成分穩(wěn)定，雜質(zhì)少，因而冷卻效果也比較穩(wěn)定。 冷卻劑的冷卻效應(yīng) 在一定條件下，加入 lkg 冷卻劑所消耗的熱量就是冷卻劑的冷卻效應(yīng)。( t 出 － t 熔 ) （ 312） 式中 c 固 ， c 液 ——分別為冷卻劑在固態(tài)和液態(tài)時(shí)的質(zhì)量熱容， kJ/（ kg A 鐵礦石的冷卻效應(yīng) 鐵礦石的物理冷卻吸熱是從常溫加熱至熔化后直至出鋼溫度吸收的熱量，化學(xué)冷卻吸熱是礦石分解吸收的熱量?！?) Δ t—— 鐵礦石加入熔池后需溫升數(shù)， ℃ ； λ 礦 ——— 鐵礦石的熔化潛熱， 209kJ/kg； 160—— Fe2O3 的相對(duì)分子質(zhì)量； 112—— 兩個(gè)鐵原子的相對(duì)原子質(zhì)量之和； 6459， 4249 ——分別為在煉鋼溫度下，由液態(tài) Fe2O3 和 FeO 還原出 1kg 鐵時(shí)吸收的熱量?？捎?（ 314） 式計(jì)算 Q 廢 ＝ m [c 熔 如果鐵皮的成分是 ω （ FeO） ＝ 50％ ，ω (Fe2O3)＝ 40％， ω 其他氧化物 ＝ 10％，則 1kg 鐵皮的冷卻效應(yīng)是： Q 皮 ＝ 1[ （ 1350－ 25） + 209+40％ 1601126459+50％ 72564249 ]＝ 5016kJ/kg 氧化鐵皮的冷卻效應(yīng)與礦石相近。從以上計(jì)算可以知道 1kg 鐵礦石的冷卻效應(yīng)約相當(dāng)于 3kg 廢鋼的冷卻效應(yīng)。利用礦石或者鐵皮作冷卻劑時(shí)，由于它們同時(shí)又 是化渣劑，加入時(shí)間往往與造渣同時(shí)考慮，多采用分批加入的方式。若所煉鋼種發(fā)生改變，出鋼后爐子等鐵水、吊運(yùn)和修補(bǔ)爐襯使間隔時(shí)間延長(zhǎng)和爐襯降溫，則必然引起吹煉過程中熱消耗發(fā)生變化，因而作為冷卻劑的廢鋼加入量也應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整。 (2) 鐵水溫度 鐵水溫度的高低關(guān)系到帶入物理熱的多少，所以在其他條件不變的情況下，入爐鐵水溫度的高低影響終點(diǎn)溫度的高低。 (4) 爐齡 轉(zhuǎn)爐新爐襯溫度低、出鋼口又小，因此爐役前期終點(diǎn)溫度要比正常吹煉爐次高 2