【正文】 常用的造渣方法有單渣法、雙渣法和雙渣留渣法。 造渣制度 o 在保證渣中有足夠的 ∑(FeO)、渣中（ MgO），不超過(guò) 6%的條件 下，增加初期渣中 MgO 含量，有利于早化渣并推遲石灰石表面形成高熔點(diǎn)致密的 2 CaOSiO2（熔點(diǎn) 1550℃ ）和 3 CaO 圖 12 吹煉過(guò)程熔池渣的變化 石灰渣化機(jī)理和影響因素 : 煉鋼過(guò)程中成渣速度主要指的是 石灰熔化速度，所謂的快速成渣主要指的是石灰快速熔解于渣中。2SiO2， 2 CaO由于脫碳反應(yīng)消耗了渣中大量的 (FeO)，再加上沒(méi)有達(dá)到渣系液相線正常的過(guò)熱度，使化 渣條件惡化，引起爐渣異相化，并出現(xiàn)返干現(xiàn)象。 o 吹煉初期，要保持爐渣具有較高的氧化性 ,∑(FeO)穩(wěn)定在25%30%，以促進(jìn)石灰熔化，迅速提高爐渣堿度，盡量提高前期去磷去硫率和避免酸性渣侵蝕爐襯； o 吹煉中期，爐渣的氧化性不得過(guò)低 (∑(FeO)保持在 10%16%），以避免爐渣返干； o 吹煉末期，要保證去除 P、 S 所需的爐渣高堿度，同時(shí)控制好終渣氧化性，如冶煉 [C]≥%的鎮(zhèn)靜鋼，終渣 (FeO)應(yīng)控制不大于 15%20%；冶煉沸騰鋼，終渣 (FeO)應(yīng)不小于 12%，需避免終渣氧化性過(guò)弱或過(guò)強(qiáng)。開(kāi)吹時(shí)采用高槍位化渣，使渣中含（ FeO）量達(dá) 25～ 30％，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(shí)也避免酸性渣對(duì)爐襯的侵蝕。 （ 2）鐵水成分：鐵水硅、磷高時(shí)，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。吹煉中期，主要是脫碳，槍位應(yīng)低些。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。供氧強(qiáng)度的大小根據(jù)轉(zhuǎn)爐的公稱噸位、爐容比來(lái)確定。生產(chǎn)實(shí)踐表明，冶煉中期硬吹時(shí)，由于渣內(nèi)富有大量 CO 氣泡以及渣中氧化鐵被金屬液滴中的碳所還原，導(dǎo)致?tīng)t渣的液態(tài)部分消失而 “返干 ”。 若爐渣中僅有氣泡，而且氣泡無(wú)法自由運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱爐渣泡沫化（ slag foaming）。目前應(yīng)用最多的是多孔的拉瓦爾型噴頭。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。 控制裝入量的方法。 ◆ 為了防止?fàn)t襯過(guò)分急冷，裝完廢鋼后，應(yīng)立即兌入鐵水。 吹煉過(guò)程中的供氧強(qiáng)度： 小型轉(zhuǎn)爐為 (t 綜上所述，頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐開(kāi)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。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。 ◆ 礦石：渣料中加礦石多，則渣中（ FeO）增高。 （ 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(guò)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。 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。但隨著吹煉的進(jìn)行和渣中 CaO 含量的增加，會(huì)發(fā)生 （ MnOSiO2，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，這樣不僅使 [Si]被氧化到很低程度，而且在碳劇烈氧化時(shí)，也不會(huì)被還原，即使溫度超過(guò) 1530℃ ， [C]與 [O]的親和力也超過(guò) [Si]與 [O]的親和力，終因（ CaO）與（ SiO2）結(jié)合為穩(wěn)定的 2CaOmin)。上世紀(jì) 50 年代用氧氣代替空 氣煉鋼是煉鋼史上的一次重大變革， 70 年代出現(xiàn)的氧氣底吹轉(zhuǎn)爐和頂吹復(fù)合轉(zhuǎn)爐，是氧氣轉(zhuǎn)爐在發(fā)展和完善通路上取得的豐碩成果，如圖 4 所示。鐵礦石作為氧化劑使用要求高（全鐵 56%），雜質(zhì)量少，塊度合適。 三、增碳劑 在冶煉過(guò)程中，由于配料或裝料不當(dāng)以及脫碳過(guò)量等原因，有時(shí)造成鋼中碳含量沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的要求，這時(shí)要向鋼液中增碳。對(duì)生白云石的要求 : 4）火磚塊 火磚塊是澆鑄系統(tǒng)的廢棄品，它的作用是改善熔渣的流動(dòng)性，特別是對(duì) 含 MgO 高的熔渣，稀釋作用優(yōu)于螢石。近年來(lái)，螢石供應(yīng)不足，各鋼廠從環(huán)保角度考 慮，使用多種螢石代用品，如鐵錳礦石，氧化鐵皮，轉(zhuǎn)爐煙塵，鐵礬土等。 2）螢石 螢石的主要成分是 CaF2，焙燒約 930℃ 。 二、非金屬料 （一）造渣劑 1）石灰 堿性煉鋼方法的造渣料，主要成分為 CaO，由石灰石煅燒而成，是脫P(yáng)、脫 S 不可缺少的材料，用量比較大。 海綿鐵中金屬鐵含量較高， S、 P 含量較低，雜質(zhì)較少。 4）不同性質(zhì)的廢鋼分類存放。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐用廢鋼量一般是總裝入量的 10%30%。除了含硫易切削以外，絕大多數(shù)鋼種要求去除硫這一有害元素。 硅含量過(guò)高會(huì)使渣料和消耗增加，易引起噴濺，金屬收得率降低，同時(shí)渣中過(guò)量的 SiO2，也會(huì)加劇對(duì)爐襯的侵蝕， 影響石灰渣化速度，延長(zhǎng)吹煉時(shí)間。 第一節(jié) 煉鋼用原材料 原材料是煉鋼的基礎(chǔ)，原材料的質(zhì)量和供應(yīng)條件對(duì)煉鋼生產(chǎn)的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)生重要影響。耐大氣、蒸汽和水等弱介質(zhì)腐蝕的稱為不銹鋼，耐酸、堿和鹽等強(qiáng)介質(zhì)腐蝕的鋼稱為耐腐蝕鋼。 氮化鋼一般是指以中碳合金結(jié)構(gòu)鋼制成零件，先 經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)或表面火焰淬火、高頻淬火處理，獲得所需要的力學(xué)性能，最后再進(jìn)行氮化處理，以進(jìn)一步改善鋼的表面耐磨性能。 按用途分類，分為三大類：結(jié)構(gòu)鋼，工具鋼，特殊性能鋼。 合金鋼是指鋼中除含有硅和錳作為合金元素或脫氧元素外，還含有其他合金元素如鉻、鎳、鉬、鈦、釩、銅、鎢、鋁、鈷、鈮、鋯和稀土元素等，有的還含有某些非金屬元素如硼、氮等 的鋼。 硅對(duì)鋼液的性質(zhì)影響較大， 1600℃ 純鐵中每增加 1%的硅： ◆ 碳的飽和溶解度降低 % ◆ 鐵的熔點(diǎn)降低 8℃ ◆ 密度降低 80kg/m3 ◆ [N]的飽和溶解度降低 % ◆ [H]降低 ◆ 鋼的凝固區(qū)間增加 10℃ ，鋼液的收縮率提高 %。從鋼的性質(zhì)可看出碳也是重要的合金元素，它可以增加鋼的強(qiáng)度和硬度，但對(duì)韌性產(chǎn)生不利影響。 （五）鋼中的夾雜 鋼中非金屬夾雜按來(lái)源分可以分 成外來(lái)夾雜和內(nèi)生夾雜。氮含量高的鋼種長(zhǎng)時(shí)間放置，將會(huì)變脆，這一現(xiàn)象稱為 “老化 ”或 “時(shí)效 ”。 （四）鋼中的氣體 鋼液中的氣體會(huì)顯著降低鋼的性能，而且容易造成鋼的許多缺陷。 對(duì)于某些鋼種，如易切削鋼，硫則作為合金元素加入，要求 [S]=%%。 冶煉一般鋼種時(shí)要求將 [Mn]控制在 %%。 不同用途的鋼對(duì)磷的含量有嚴(yán)格要求： 非合金鋼中普通質(zhì)量級(jí)鋼 [P]≤%； 優(yōu)質(zhì)級(jí)鋼 [P]≤%； 特殊質(zhì)量級(jí)鋼 [P]≤%； 有的甚至要求 [P]≤%。歸納為 ： “四脫 ”（碳、氧、磷和硫）， “二去 ”（去氣和去夾雜）， “二調(diào)整 ”（成分和溫度）。 圖 3 轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉法 煉鋼方法（ 9） 我 國(guó)首先在 19721973 年在沈陽(yáng)第一煉鋼廠成功開(kāi)發(fā)了全氧側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝。 煉鋼方法（ 5） 1899 年出現(xiàn)了完全依靠廢鋼為原料的電弧爐煉鋼法 (EAF)，解決了充分利用廢鋼煉鋼的問(wèn)題，此煉鋼法自問(wèn)世以來(lái)，一直在不斷發(fā)展，是當(dāng)前主要的煉鋼法之一，由電爐冶煉的鋼目前占世界總的鋼的產(chǎn)量的 3040%。目前已淘汰。 鋼的應(yīng)用前景：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。min)。這種轉(zhuǎn)爐吹如的是高壓工業(yè)純氧，反應(yīng)更為劇烈，能進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和鋼的質(zhì)量。爐口由于溢出的一氧化炭的燃燒而出現(xiàn)巨大的火焰。把空氣鼓入熔融的生鐵里，使雜質(zhì)硅、錳等氧化。開(kāi)始時(shí)，轉(zhuǎn)爐處于水平，向內(nèi)注入 1300攝氏度的液態(tài)生鐵，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空氣并轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)爐使它直立起來(lái)。整個(gè)過(guò)程 只需 15 分鐘左右。如果爐內(nèi)化渣不好，則許加入第三批螢石渣料。 重點(diǎn)與難點(diǎn)：煉鋼的任務(wù)；原材料主要質(zhì)量指標(biāo)；煉鋼用耐火材料。此法幾乎無(wú)雜質(zhì)元素的氧化反應(yīng)。他是在吹煉過(guò)程中加石灰造堿性渣，從而解決了高磷鐵水的脫磷問(wèn)題。 圖 1 BOF 法 煉鋼方法（ 7） 1965 年加拿大液化氣公司研制成雙層管氧氣噴嘴， 1967 年西 德馬克西米利安鋼鐵公司引進(jìn)此技術(shù)并成功開(kāi)發(fā)了底吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼法，即 OBM法 (Oxygen Bottom Maxhuette) 。 新中國(guó)成立后，特別是改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的鋼鐵事業(yè)得到迅速發(fā)展， 1980 年鋼產(chǎn)量達(dá)到 3712 萬(wàn)噸， 1990 年達(dá)到 6500 萬(wàn)噸， 1996 年首次突破 1 億噸大關(guān)，成為世界第一產(chǎn)鋼大國(guó)， 2020 年產(chǎn)量達(dá)到 億噸，占世界產(chǎn)量的 1/3。 磷是僅次于硫在鋼的連鑄坯中偏析度高的元素，而且在鐵固熔體中擴(kuò)散速率很小，因而磷的偏析很難消除， 從而嚴(yán)重影響鋼的性能，所以脫磷是煉鋼過(guò)程的重要任務(wù)之一。 當(dāng)鋼中的 [S]＞ %時(shí)，由于凝固偏析， FeFeS 共晶體分布于晶界處，在 11501200℃ 的熱加工過(guò)程中，晶界處的共晶體熔化，鋼受壓時(shí)造成晶界破裂，即發(fā)生 “熱脆 ”現(xiàn)象。硫含量超過(guò) %時(shí)，會(huì)顯 著惡化鋼的耐蝕性。 一般測(cè)定的是鋼中的全氧，即氧化物中的氧和溶解的氧之和，在使用濃差法定氧時(shí)才是測(cè)定鋼液中溶解的氧，在鑄坯或鋼材中取樣時(shí)是全氧樣。主要原因是鋼中的氫在小孔隙中析出的壓力和鋼相變時(shí)產(chǎn)生的組織應(yīng)力的綜合力超過(guò)了鋼的強(qiáng)度，產(chǎn)生了 “白點(diǎn) ”。 鋼中加入適量的鋁，可生成穩(wěn)定的 AlN，能夠壓抑 Fe4N 生成和析出，不僅改善鋼的時(shí)效性，還可以阻止奧氏體晶粒的長(zhǎng)大。 按加工性能，夾雜物可分為：塑性?shī)A雜，它是在熱加工時(shí)，沿加工方向延伸成條帶狀；脆性?shī)A雜，它是完全不具有塑性的夾雜物，如尖晶石類型夾雜物，熔點(diǎn)高的氮化物；點(diǎn)狀不變性?shī)A雜，如 SiO2 超過(guò) 70%的硅酸鹽， CaS、鈣的鋁硅酸鹽等。普通鋼中含硅在 %%， 1450℃ 鋼凝固時(shí)，能保證鋼中與其平衡的氧小于與碳平衡的量，抑制凝固過(guò)程中 CO 氣泡的產(chǎn)生。 二、鋼的分類 按化學(xué)成分分類：按是否加入合金元素可鋼分為把碳素鋼和合金鋼兩大類。其中電爐鋼包括電弧爐鋼、感應(yīng)爐鋼、電渣鋼、電子束熔煉及有關(guān)的真空熔煉鋼等。合金結(jié)構(gòu)鋼根據(jù)化學(xué)成分（主要指含碳量）熱處理工藝和用途的不同，又可分為滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼和氮化鋼。 特殊性能鋼，指的是具有特殊化學(xué)性能或力學(xué)性能的鋼，如軸承鋼、不銹鋼、彈簧鋼、高溫合金鋼等。高溫合金主要用于制造燃汽輪機(jī)、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)等高溫下工作零部件。 對(duì)鐵水要求有： （ 1）成分；（ 2）帶渣量；（ 3）溫度。 3）磷（ P）。應(yīng)努力保證入爐鐵水的溫度，保證 爐內(nèi)熱源充足和成渣迅速。 2）廢鋼中不得混有鐵合金，嚴(yán)禁混入銅、鋅、鉛、錫等有色金屬和橡膠，不得 混有封閉器皿、爆炸物和易燃易爆品以及有毒物品。 電爐煉鋼對(duì)生鐵的質(zhì)量要求較高，一般 S、 P 含量要低， Mn 不能高于%， Si 不能高于 %。 1）對(duì)塊要求 加入鋼包 中的尺寸為 550mm，加入爐中的尺寸為 30200mm。通常把在 10501150℃ 溫度下焙燒的石灰，具有高反應(yīng)能力的體積密度小，氣孔率高，比表面積大，晶粒細(xì)小的優(yōu)質(zhì)石灰叫活性石灰，也稱軟性石灰。 螢石助熔的特點(diǎn)是作用快，時(shí)間短。轉(zhuǎn)爐采用生白云石或輕燒白云石代替部分石灰造渣。 5）合成造渣劑 合成造渣劑是用石灰加入適量的氧化鐵皮、螢石、氧化錳或其他氧化物等熔劑，在低溫下預(yù)制成型。 四、氧化劑 氧氣是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要氧化劑，其純度達(dá)到或超過(guò) %，氧氣壓力要穩(wěn)定，并脫除水分。 ◆ 按供氣部位 —頂吹、底吹、側(cè)吹及復(fù)合吹轉(zhuǎn)爐 。如果爐內(nèi)化渣不好，則許加入第三批螢石渣料。 [Si]+O2=(SiO2) (氧氣直接氧化 ) [Si]+2[O]= (SiO2) (熔池內(nèi)反應(yīng) ) [Si]+(FeO)=(SiO2)+2[Fe] (界面反應(yīng) ) 2(FeO)+(SiO2)=( 2FeO其反應(yīng)式可表示為： [Mn]+[O]=(MnO) （熔池內(nèi)反應(yīng)） [Mn]+[O2]=(MnO) （氧氣直接氧化反應(yīng)） [M