【正文】 鋼要單獨存放，以免造成冶煉困難，產(chǎn)生熔煉廢品或造成貴重合金元素的浪費。此外，以海綿鐵為爐料還可以減少鋼中的非金屬夾雜物及氮含量。因此，石灰CaO含量高，SiO2和S 含量低，生過燒率低，活性高，塊度適中，此外，石灰還應(yīng)保持清潔、干燥和新鮮。SiO2外殼的熔點顯著降低，生成低熔點3CaO 3）白云石白云石的主要成分CaCO3 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性，特別是對含MgO高的熔渣，稀釋作用優(yōu)于螢石。 三、增碳劑在冶煉過程中，由于配料或裝料不當(dāng)以及脫碳過量等原因，有時造成鋼中碳含量沒有達(dá)到預(yù)期的要求，這時要向鋼液中增碳。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。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。 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?！舢?dāng)鋼水流出總量的四分之一時，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。 2(FeO)+(SiO2)=( 2FeO其反應(yīng)式可表示為：[Mn]+[O]=(MnO)SiO2)。在吹煉的前、中、后期，這些因素是在不斷發(fā)生變化，從而體現(xiàn)出吹煉各期不同的碳氧化速度，如圖6所示。 頂吹轉(zhuǎn)爐吹煉各期的特點因素時期熔池溫度(%∑FeO)爐渣堿度降碳速度前期較低較高低低于中期中期較高較低較高高于初期后期高高高低于中期前期不利于脫磷的因素是爐渣堿度比較低，因此，為及早形成堿度較高的爐渣，是前期脫磷的關(guān)鍵。（FeO）的來源主要與槍位、加礦量有關(guān)，（FeO）的消耗主要與脫碳速度有關(guān)。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。（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)。爐鋼的吹氧時間通常為1218min，如圖7所示，冶煉周期為30min左右。min)；(t 為了防止?fàn)t襯過分急冷，裝完廢鋼后，應(yīng)立即兌入鐵水。 分階段定量裝入法兼有兩者的優(yōu)點，是生產(chǎn)中最常見的裝入制度。簡述一爐鋼的冶煉過程。拉瓦爾型噴頭是收縮—擴張收縮型噴孔，當(dāng)出口氧壓與進(jìn)口氧壓之比p出/p0，如圖9所示。 金屬液滴尺寸愈小，脫除量愈多。即 ◆供氧強度：指在單位時間內(nèi)每噸鋼的氧耗量，它的單位是m3/(t國內(nèi)多采用第三種操作法。當(dāng)然，槍位亦不可過高，以防發(fā)生噴濺，合適的槍位是使液面到達(dá)爐口而又不溢出。接近終點時，降槍點吹一下，均勻鋼液的成分和溫度，同時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。恒壓變槍操作的幾種模式，如圖11所示A開吹時采用高槍位化渣，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，同時也避免酸性渣對爐襯的侵蝕。o 泡沫性爐渣應(yīng)盡早形成，并將其泡沫化程度控制在合適范圍，以達(dá)到噴濺少、拉碳準(zhǔn)、溫度合適、達(dá)到磷硫去除的最佳吹煉效果。 吹煉初期，爐渣主要來自鐵水中Si、Mn、Fe的氧化產(chǎn)物。 2SiO2，2 CaO 吹煉過程熔池渣的變化石灰渣化機理和影響因素:煉鋼過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。 吹煉初期，各元素的氧化產(chǎn)物FeO、SiOMnO、Fe2O3等形成了熔渣。 SiO2 （熔點1480℃）則不會妨礙石灰熔解。 在吹煉中期，碳的激烈氧化消耗大量的(FeO)，熔渣的礦物組成發(fā)生了改變，由 ，熔點升高，石灰的渣化有所減緩。 螢石加入爐內(nèi)后，在高溫下即爆裂或碎塊并迅速熔化。 CaF2與CaO作用形成熔點為1635K的共晶體，直接促進(jìn)石灰的熔化；oSiO2的熔點,使?fàn)t渣在高堿度下有較低的熔化溫度；o 二、造渣方法根據(jù)鐵水成分和所煉鋼種來確定造渣方法。 雙渣操作會延長吹煉時間，增加熱量損失，降低金屬收得率，也不利于過程自動控制。 影響熔渣泡沫化的因素： （1）進(jìn)入熔渣的氣體量。 出鋼前壓槍降低渣中的(FeO)，破壞泡沫渣，以減少金屬損失。 理論用量W(kg/t)=實際用量W/=W－W灰－W襯熔劑的用量：螢石用量：盡量少用或不用，部標(biāo)要求≤4kg/t。有的廠二批料分小批多次加入以利熔化，但最后一小批料必須在終點前3～4分鐘加入。3）強化熔池的攪拌加強對熔池的攪拌，可以改善石灰溶解的外部傳質(zhì)過程，從而可加速石灰的溶解。 轉(zhuǎn)爐獲得的熱量除用于各項必要的支出外。 o 鋼水的物理熱約占70%；o ooo 2）較高的溫度熔池溫度高時，石灰入爐初形成的固態(tài)渣殼較薄；而且熔渣的粘度低溶解石灰的能力強。（2）第二批渣料，一般是在硅及錳的氧化基本結(jié)束、頭批渣料已經(jīng)化好、碳焰初起的時候（30噸的轉(zhuǎn)爐開吹6 min左右）加入（如果加入過早，爐內(nèi)溫度還低且頭批渣料尚未化好又加冷料，勢必造成渣料結(jié)團(tuán)難化；反之，如果加入過晚，正值碳的激烈氧化時期，渣中的（∑FeO）較低渣料亦難化。2）其次根據(jù)冷卻劑用量計算應(yīng)補加的石灰量礦石含有一定數(shù)量的SiO2，每kg礦石需補加石灰的數(shù)量按下式計算：補加石灰量（kg/kg）= 白云石用量的確定:白云石的加入量應(yīng)根據(jù)爐渣要求的飽和MgO含量來確定。 通常是因槍位過高，爐內(nèi)的碳氧反應(yīng)被抑制，渣中聚集的(FeO)越來越多（內(nèi)部條件具備），溫度一旦上來便會發(fā)生激烈的碳氧反應(yīng)，過量的CO氣體充入爐渣（外部條件具備），使渣面上漲并從爐口溢出或噴出，形成所謂的噴濺。熔渣成為液膜，將氣泡包住，引起熔渣發(fā)泡膨脹，形成泡沫渣。 在鐵水含磷高且吹煉高碳鋼，鐵水硅含量高，為防止噴濺，或者在吹煉低錳鋼種時，為防止回錳等均可采用雙渣操作。 螢石的化渣作用 螢石的主要成分為CaF2，并含有SiOFe2OAl2OCaCO3和少量磷、硫等雜質(zhì)。 如生成CaO Fe2O3生成。 中期渣：石灰與鈣鎂橄欖石和玻璃體作用，生成CaO當(dāng)(MnO)高時，它是以2FeO. ，通常玻璃體不超過7%8%，渣中自由氧化物相(RO)很少。 爐渣粘度和泡沫化程度也應(yīng)滿足冶煉進(jìn)程需要。 吹煉中期，爐渣的氧化性不得過低(∑(FeO)保持在10%16%），以避免爐渣返干； o 由于轉(zhuǎn)爐冶煉時間短，必須快速成渣，才能滿足冶煉進(jìn)程和強化冶煉的要求，同時造渣對避免噴濺、減少金屬損失和提高爐襯壽命都有直接影響。 恒壓變槍操作的幾種模式C（4）爐內(nèi)留渣：采用雙渣留渣法時，由于渣中（FeO）高，有利于石灰熔化，因此吹煉前期的槍位適當(dāng)?shù)托苑涝校‵eO）過高引發(fā)泡沫噴濺。 可能性不大，此時的基本任務(wù)是調(diào)好爐渣的氧化性和流動性繼續(xù)去除硫磷，并準(zhǔn)確控制終點碳（較低），因此槍位應(yīng)適當(dāng)高些。 具體操作中，槍位控制通常遵循“高－低－高－低”的原則：（1）前期高槍位化渣但應(yīng)防噴濺。3）供氧操作供氧操作是指調(diào)節(jié)氧壓或槍位，達(dá)到調(diào)節(jié)氧氣流量、噴頭出口氣流壓力及射流與熔池的相互作用程度，以控制化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程的操作。對三孔噴頭，供氧壓力可由下式經(jīng)驗計算： ◆氧氣流量：指在單位時間內(nèi)向熔池供氧的數(shù)量，常用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積量度，其單位為m3/min或m3/h?？梢姡禑挄r金屬和爐渣密切相混。 轉(zhuǎn)爐內(nèi)的泡沫現(xiàn)象示意圖 噴頭的形狀有拉瓦爾型、直筒型和螺旋型等。目前國內(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。目前國內(nèi)采用三種即定量裝入量、定深裝入量和分階段定量裝入法。 先加潔凈的輕廢鋼，再加入中型和重型廢鋼，以保護(hù)爐襯不被大塊廢鋼撞傷，而且過重的廢鋼最好在兌鐵水后裝入。 如果爐內(nèi)化渣不好，則許加入第三批螢石渣料。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，熔池攪拌均比前期強，這些因素均有利于形成高堿度爐渣?！?)爐渣成分和溫度的變化規(guī)律 轉(zhuǎn)爐吹煉過程中熔池內(nèi)的爐渣成分和溫度影響著元素的氧化和脫除規(guī)律，而元素的氧化和脫除又影響著爐渣成分和熔池溫度的變化。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，熔池的攪拌強度或脫碳速率的影響?！翳F水中錳含量高，單渣操作，鋼水殘錳也會高些。 （氧氣直接氧化反應(yīng)）[Mn]+(FeO)=(MnO)+[Fe] (界面反應(yīng))(SiO2)+(MnO)=MnO影響硅氧化規(guī)律的主要因素：[Si]與[O]的親和力，熔池溫度，熔渣堿度和FeO活度。 ◆開吹時氧槍槍位采用高槍位，目前是為了早化渣，多去磷，保護(hù)爐襯；◆在吹煉過程中適當(dāng)降低槍位的保證爐渣不“返干”，不噴濺，快速脫碳與脫硫，熔池均勻升溫為原則；◆在吹煉末期要降槍，主要目的是熔池鋼水成分和溫度均勻，加強熔池攪拌，穩(wěn)定火焰，便于判斷終點，同時使降低渣中Fe含量，減少鐵損，達(dá)到濺渣的要求。一爐鋼的吹氧時間通常為1218min，冶煉周期為30min左右。 ◆按熱量來源—自供熱和外加熱燃料轉(zhuǎn)爐。鐵礦石中鐵的氧化物存在形式是Fe2O%，%%。合成渣劑熔點低、堿度高、成分均勻、粒度小，且在高溫下易碎裂，成渣速度快，因而改善了冶金效果，減輕了轉(zhuǎn)爐造渣負(fù)荷。濺渣護(hù)爐操作時，通過加入適量的生白云石或輕燒白云石保持渣中的MgO含量達(dá)到飽和或過飽和，使終渣能夠做黏，出鋼后達(dá)到濺渣的要求。近年來，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、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。%%為宜。對煉鋼原料的基本要求：既要保證原料具有一定的質(zhì)量和相對穩(wěn)定的成分，又要因地制宜充分利用本地區(qū)的原料資源，不宜苛求。不銹鋼具有不銹性，但不一定耐腐蝕，而耐腐蝕鋼則一般都具有較好的不銹性。工具鋼，包括碳素工具鋼和合金工具鋼及高速鋼。碳素結(jié)構(gòu)鋼是指用來制造工程結(jié)構(gòu)件和機械零件用的鋼，其硫、磷等雜質(zhì)含量比優(yōu)質(zhì)鋼高些，一般[S]≤%，[P]≤%，優(yōu)質(zhì)碳素鋼[S]和[P]均≤%。一般合金元素總含量小于3%的為普通低合金鋼，總含量為3%～5%的為低合金鋼，大于10%的叫高合金鋼，總含量介于5%～10%之間為中合金鋼。鋼中鋁的加入量因氧量而異，對高碳鋼應(yīng)少加些，而低碳鋼則應(yīng)多加，加入量一般為:。 ◆密度降低80kg/m3生產(chǎn)沸騰鋼時，[Si]%%，[Mn]%%，它只能微弱控制CO反應(yīng)。 ◆[N]%碳能顯著改變鋼的液態(tài)和凝固性質(zhì)，在1600℃，[C]≤%時，%的碳內(nèi)生夾雜包括：脫氧時的脫氧產(chǎn)物；鋼液溫度下降時，硫、氧、氮等雜質(zhì)元素溶解度下降而以非金屬夾雜形式出現(xiàn)的生成物；凝固過程中因溶解度降低、偏析而發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物；固態(tài)鋼相變?nèi)芙舛茸兓傻漠a(chǎn)物。低碳鋼產(chǎn)生的脆性比磷還嚴(yán)重。氫在固態(tài)鋼中溶解度很小，在鋼水凝固和冷卻過程中，氫會和CO、N2等氣體一起析出，形成皮下氣泡中心縮孔、疏松、造成白點和發(fā)紋。若不脫氧，在出鋼、澆鑄中，溫度降低，氧溶解度降低，促使碳氧反應(yīng)，鋼液劇烈沸騰，使?jié)茶T困難，得不到正確凝固組織結(jié)構(gòu)的連鑄坯。 從低碳鋼高溫下的拉伸實驗發(fā)現(xiàn)提高[Mn]/[S]比可以提高鋼的熱延展性。 [P]≤%。 [P]≤%；特殊質(zhì)量級鋼 優(yōu)質(zhì)級鋼采用的主要技術(shù)手段為：供氧，造渣，升溫，加脫氧劑和合金化操作。 全氧側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法總之，煉鋼技術(shù)經(jīng)過200多年的發(fā)展，技術(shù)水平、自動化程度得到了很大的提高，21世紀(jì)煉鋼技術(shù)會面臨更大的挑戰(zhàn)，相信會有不斷的新技術(shù)涌現(xiàn)。 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)并成功開發(fā)了底吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼法，即OBM法(Oxygen Bottom Maxhuette) 。當(dāng)時，對西歐的一些國家特別適用，因為西歐的礦石普遍磷含量高。 煉鋼方法（2）1856年英國人亨利 概 述一、鋼與生鐵的區(qū)別及發(fā)展歷程：首先是碳的含量，%稱之鋼，它的熔點在14501500℃，而生鐵的熔點在11001200℃。◆當(dāng)鋼水流出總量的四分之一時，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。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。當(dāng)磷與硫逐漸減少，火焰退落，爐口出現(xiàn)四氧化三鐵的褐色蒸汽時，表明鋼已煉成。 轉(zhuǎn)爐煉鋼是在轉(zhuǎn)爐里進(jìn)行。因此轉(zhuǎn)爐煉鋼不需要另外使用燃料。磷酸亞鐵再跟生石灰反應(yīng)生成穩(wěn)定的磷酸鈣和硫化鈣，一起成為爐渣。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，檢查爐襯和傾動設(shè)備等并進(jìn)行必要的