【正文】 60mm石灰的活度也稱水活度是石灰反應能力的標志，也是衡量石灰質(zhì)量的重要參數(shù)。由于海綿鐵具有較強的吸水能力，因此使用前須保持干燥或以紅熱狀態(tài)入爐。（三）轉(zhuǎn)爐煉鋼對鐵合金的要求：1）生鐵主要在電爐煉鋼中使用，其主要目的在于提高爐料或鋼中的碳含量，并解決廢鋼或重料來源不足的困難。廢鋼的長度應小于轉(zhuǎn)爐口直徑的1/2，廢鋼單重一般不應超過300kg。 對鐵水帶渣量的要求：高爐渣中含硫、SiO和Al2O3量較高，過多的高爐渣進入轉(zhuǎn)爐內(nèi)會導致轉(zhuǎn)爐鋼渣量大，石灰消耗增加，造成噴濺，降低爐襯壽命，因此，%。同時鐵水含Mn高，終點鋼中余錳高，從而可以減少合金化時所需的錳鐵合金，有利提高鋼水純凈度。一、金屬料 （一）鐵 水 鐵水是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要原材料，一般占裝入量的70%100%，是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要熱源，如圖1所示。高溫合金指的是在應力及高溫同時作用下，具有長時間抗蠕變能力與高的持久強度和高的抗蝕性的金屬材料，常用的有鐵基合金、鎳基合金、鈷基合金，還有鉻基合金、鉬基合金及其他合金等。高速工具鋼除含有較高的碳（1%左右）外，還含有很高的鎢（有的高達19%）和鉻、釩、鉬等合金元素，具有較好的赤熱硬性。合金結構鋼根據(jù)化學成分（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。其中電爐鋼包括電弧爐鋼、感應爐鋼、電渣鋼、電子束熔煉及有關的真空熔煉鋼等。 二、鋼的分類按化學成分分類：按是否加入合金元素可鋼分為把碳素鋼和合金鋼兩大類。 按加工性能，夾雜物可分為：塑性夾雜，它是在熱加工時，沿加工方向延伸成條帶狀；脆性夾雜，它是完全不具有塑性的夾雜物，如尖晶石類型夾雜物，熔點高的氮化物；點狀不變性夾雜，如SiO2超過70%的硅酸鹽，CaS、鈣的鋁硅酸鹽等。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，不僅改善鋼的時效性，還可以阻止奧氏體晶粒的長大。主要原因是鋼中的氫在小孔隙中析出的壓力和鋼相變時產(chǎn)生的組織應力的綜合力超過了鋼的強度，產(chǎn)生了“白點”。一般測定的是鋼中的全氧，即氧化物中的氧和溶解的氧之和，在使用濃差法定氧時才是測定鋼液中溶解的氧，在鑄坯或鋼材中取樣時是全氧樣。 [Mn]/[S]比對低碳鋼熱延展性的影響硫還會明顯降低鋼的焊接性能，引起高溫龜裂，并在焊縫中產(chǎn)生氣孔和疏松，從而降低焊縫的強度。當鋼中的[S]＞%時，由于凝固偏析，F(xiàn)eFeS共晶體分布于晶界處，在11501200℃的熱加工過程中，晶界處的共晶體熔化，鋼受壓時造成晶界破裂，即發(fā)生“熱脆”現(xiàn)象。 磷是降低鋼的表面張力的元素，隨著磷含量的增加，鋼液的表面張力降低顯著，從而降低了鋼的抗裂性能。 新中國成立后，特別是改革開放以來，我國的鋼鐵事業(yè)得到迅速發(fā)展，1980年鋼產(chǎn)量達到3712萬噸，1990年達到6500萬噸，1996年首次突破1億噸大關，成為世界第一產(chǎn)鋼大國，占世界產(chǎn)量的1/3。 QBOP法煉鋼方法（8）在頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼發(fā)展的同時，19781979年成功開發(fā)了轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖秃洗禑捁に嚕磸霓D(zhuǎn)爐上方供給氧氣（頂吹氧），從轉(zhuǎn)爐底部供給惰性氣體或氧氣，它不僅提高鋼的質(zhì)量，而且降低了煉鋼消耗和噸鋼成本，更適合供給連鑄優(yōu)質(zhì)鋼水，如圖3所示。煉鋼方法（6）瑞典人羅伯特 煉鋼方法（3）1865年德國人馬丁利用蓄熱室原理發(fā)明了以鐵水、廢鋼為原料的酸性平爐煉鋼法，即馬丁爐法。用途不同對鋼的性能要求也不同，從而對鋼的生產(chǎn)也提出了不同的要求。第一節(jié) 吹煉過程中的供氧強度：(t如果空氣是從爐低吹入，那就是低吹轉(zhuǎn)爐。這時液態(tài)生鐵表面劇烈的反應，使鐵、硅、錳氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成爐渣，利用熔化的鋼鐵和爐渣的對流作用，使反應遍及整個爐內(nèi)。轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝流程這種煉鋼法使用的氧化劑是氧氣。幾分鐘后，當鋼液中只剩下少量的硅與錳時，碳開始氧化，生成一氧化碳（放熱）使鋼液劇烈沸騰。 隨著制氧技術的發(fā)展，現(xiàn)在已普遍使用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐 （也有側吹轉(zhuǎn)爐）。min)；(t 石油、化工、航天航空、交通運輸、農(nóng)業(yè)、國防等許多重要的領域均需要各種類型的大量鋼材，我們的日常生活更離不開鋼。1880年出現(xiàn)了第一座堿性平爐。杜勒首先進行了氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的試驗，并獲得了成功。 圖3可以這樣講，我國的鋼鐵工業(yè)對世界產(chǎn)生了重要影響，我國不僅是產(chǎn)鋼大國，而且已經(jīng)開始邁入鋼鐵強國的行列，如圖5所示。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散速率很小，因而磷的偏析很難消除，從而嚴重影響鋼的性能，所以脫磷是煉鋼過程的重要任務之一。 [P]≤%；有的甚至要求 如果鋼中的氧含量較高，F(xiàn)eS與FeO形成的共晶體熔點更低（940℃），更加劇了鋼的“熱脆”現(xiàn)象的發(fā)生。%時，會顯著惡化鋼的耐蝕性。 脫氧的任務：根據(jù)具體的鋼種，將鋼中的氧含量降低到所需的水平，以保證鋼水在凝固時得到合理的凝固組織結構；使成品鋼中非金屬夾雜物含量最少，分布合適，形態(tài)適宜，以保證鋼的各項性能指標，得到細晶結構組織。一般白點產(chǎn)生的溫度低于2000℃。氮可以作為合金元素起到細化晶粒的作用。由于非金屬夾雜對鋼的性能產(chǎn)生嚴重的影響，因此在煉鋼、精煉和連鑄過程應最大限度地降低鋼液中夾雜物的含量，控制其形狀、尺寸。 ◆密度減少4kg/m3 ◆℃ 。 ◆% ◆[H]碳素鋼是指鋼中除含有一定量為了脫氧而加入硅（一般≤%）和錳（一般≤%）等合金元素外，不含其他合金元素的鋼。 按脫氧程度不同可分為沸騰鋼（不經(jīng)脫氧或微弱脫氧）、鎮(zhèn)靜鋼（脫氧充分）和半鎮(zhèn)靜鋼（脫氧不完全，介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間）。特殊性能鋼，指的是具有特殊化學性能或力學性能的鋼，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、噴氣式發(fā)動機等高溫下工作零部件。對鐵水要求有：（1）成分；（2）帶渣量；（3）溫度。，目前使用較多的為低錳鐵水，%%。對鐵水溫度的要求：鐵水溫度是鐵水含物理量多少的標志，鐵水物理熱得占轉(zhuǎn)爐熱收入的50%。國標要求廢鋼的長度不大于1000mm，最大單件重量不大于800kg。由于生鐵中含碳及雜質(zhì)較高，因此電爐鋼爐料中生鐵配比通常為10%25%，最高不超過30%。3）鐵合金 常用的鐵合金種類：◆ 簡單合金：FeMn，F(xiàn)eSi，F(xiàn)eCr，F(xiàn)eV， FeTi，F(xiàn)eMo，F(xiàn)eW等◆復合脫氧劑：CaSi合金，AlMnSi合金，MnSi合金，CrSi合金，BaCaSi合金，BaAlSi合金等◆純金屬：Mn、Ti（海綿Ti）、Ni、Al。常用鹽酸滴定法來測量水活性，當鹽酸消耗大于300ml時才屬優(yōu)質(zhì)活性石灰。2SiO2（熔點1362℃），加速石灰溶解，迅速改善爐渣動性。經(jīng)焙燒可成為輕燒白云石，其主要成分為CaO但火磚塊中還含有55%—70%的SiO2，能大大降低熔渣的堿度及氧化能力，對脫磷、脫硫極為不利。轉(zhuǎn)爐冶煉中，高碳鋼種時，使用含雜質(zhì)很少的石油焦作為增碳劑。氧化鐵皮還有助于化渣和冷卻作用，使用時應加熱烘烤，保持干燥。 圖3如果爐內(nèi)化渣不好，則許加入第三批螢石渣料。 (氧氣直接氧化) SiO2轉(zhuǎn)變?yōu)?CaO SiO2)+2（CaO）=（2 CaO吹煉中期：熔池溫度高于1500℃ ，[Si]、[Mn]含量降低，[P][O]親和力小于[C][O]親和力，碳氧化消耗較多的（FeO），熔渣中(∑FeO)有所降低，熔池攪拌強烈，反應區(qū)乳化較好，結果此期的碳氧化速度高。后期不利于脫磷的熱力學因素是熔池溫度高。 槍位：槍位低時，高壓氧氣流股沖擊熔池，熔池攪拌劇烈，渣中金屬液滴增多，形成渣、金乳濁液，脫碳速度加快，消耗渣中（FeO）降低。吹煉初期，熔池溫度不高，渣料中石灰還未大量熔化。綜合作用的結果，吹煉前期終了，熔池溫度可升高至1500℃左右。 爐鋼的吹氧轉(zhuǎn)爐一爐鋼的基本冶煉過程。◆開吹時氧槍槍位采用高槍位，目前是為了早化渣，多去磷，保護爐襯；◆在吹煉過程中適當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，達到濺渣的要求。 （二）裝入量裝入量指煉一爐鋼時鐵水和廢鋼的裝入數(shù)量，它是決定轉(zhuǎn)爐產(chǎn)量、爐齡及其他技術經(jīng)濟指標的主要因素之一。 國內(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/t3002101801201208050爐熔比/m3 吹煉一爐鋼過程中金屬、爐渣成分的變化 三、供氧制度 供氧制度的主要內(nèi)容包括確定合理的噴頭結構、供氧強度、氧壓和槍位控制。 拉瓦爾型噴孔示意圖2）供氧制度 槍身：它由三層同心套管構成，中心管道氧氣，中間管是冷卻水的進水通道，外層管是出水通道。 若爐渣中僅有氣泡，而且氣泡無法自由運動，這種現(xiàn)象稱爐渣泡沫化（slag foaming）。生產(chǎn)實踐表明，冶煉中期硬吹時，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，導致爐渣的液態(tài)部分消失而“返干”。供氧強度的大小根據(jù)轉(zhuǎn)爐的公稱噸位、爐容比來確定。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。吹煉中期，主要是脫碳，槍位應低些。生產(chǎn)條件千變?nèi)f化，因此具體操作中還應根據(jù)實際情況對槍位進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)：（1）鐵水溫度：若遇鐵水溫度偏低，應先壓槍提溫，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。B在接近終點時再降槍加強熔池攪拌，繼續(xù)脫碳和均勻熔池成分和溫度，降低終渣（FeO）含量。 由于發(fā)生Si、Mn、Fe的氧化反應，爐內(nèi)溫度升高，促進了石灰熔化，這樣爐渣的堿度逐漸得到提高。 吹煉中期，隨著爐溫的升高和石灰的進一步熔化，同時脫碳反應速度加快導致渣中(FeO)逐漸降低，使石灰融化速度有所減緩，但爐渣泡沫化程度則迅速提高。 SiO2等產(chǎn)物，其中最可能和最穩(wěn)定的是2 CaO 這些反應不僅在石灰塊的外表面進行，而且也在石灰氣孔的內(nèi)表面進行。 但是在吹煉初期，SiO2易與CaO反應生成鈣的硅酸鹽，沉集在石灰塊表面上，如果生成物是致密的，高熔點的2 CaO 影響石灰溶解速度的因素主要有：石灰本身質(zhì)量鐵水成分爐渣成分供氧操作 白云石造渣。 o入爐鐵水Si、P、S含量較低，或者鋼種對P、S要求不太嚴格，以及冶煉低碳鋼，均可以采用單渣操作。 o此法的優(yōu)點是可加速下爐吹煉前期初期渣的形成，提高前期的去磷、去硫率和爐子熱效率，有利于保護爐襯，節(jié)省石灰用量。 （2）熔渣本身的發(fā)泡性即氣體在渣中的存留時間。石灰用量的確定：1）首先根據(jù)鐵水的硅、磷含量和爐渣堿度計算：（1）鐵水含磷＜%時，爐渣的堿度B=（%CaO）/（%SiO2）=～，所以每噸鐵水的石灰加入量按下式計算：石灰用量（kg/t）=式中 渣料的加入方法：關于渣料的加入，關鍵是要注意渣料的分批和把握加入的時間。加速石灰溶解的措施：1）適宜的爐渣成分渣中的（FeO）是石灰溶解的基本熔劑，原因在于：（1）（FeO）可與CaO及2CaO4）改善石灰質(zhì)量（1）提高石灰的活性度：增加石灰的氣孔率，增大比表面積，有利于爐渣的滲透，可加快石灰溶解速度，同時，即使石灰表面生成2CaO 出鋼溫度需考慮從出鋼到澆注各階段的溫降。 LD轉(zhuǎn)爐熱效率比較高，一般在75%以上。o 爐氣物理熱也約占10%；o 在吹煉一爐鋼的過程中，需要正確控制溫度。（2）減小石灰的塊度并進行預熱：石灰入爐初形成的固態(tài)渣殼薄甚至消失。因此，吹煉操作中應合理地控制槍位，始終保持較高的（FeO）含量。批次：單渣操作時，渣料通常分成兩批：1/2～2/3及白云石全部（冶煉初期爐襯侵蝕最嚴重）；1/2～1/3。 例1 %、%，冶煉所用石灰含CaO：86%，SiO2：%，求每噸鐵水的石灰用量。爐渣的表面張力愈小，其表面積就愈易增大即小氣泡愈易進入而使之發(fā)泡；增大爐渣的粘度，將增加氣泡合并長大及從渣中逸出的阻力，渣中氣泡的穩(wěn)定性增加。 在吹煉過程中，由于氧射流與熔池的相互作用，形成了氣—熔渣—金屬液密切混合的三相乳化液。 吹煉后期，脫碳速度降低，產(chǎn)生的CO減少，堿度進一步提高，∑(FeO)較高，但[C]較低，產(chǎn)生的CO少，表面活性物質(zhì)的活度比中期進一步降低，因此，泡沫穩(wěn)定的因素大大減弱，泡沫渣趨向消除。 吹煉中期，脫碳速度大，大量的CO氣泡能沖破渣層而排出，爐渣堿度高，∑(FeO)較低，SiOP2O5表面活性物質(zhì)的活度降低，因此引起泡沫渣的條件不如吹煉初期，但如能控制得當，避免或減輕熔渣返干現(xiàn)象，就能得到合適的泡沫渣。 吹煉前期，脫碳速度小，泡沫小而無力，易停留在渣中，爐渣堿度低，∑(FeO)較高，有利于渣中鐵滴生成CO氣泡，并含有一定量的SiOP2O5等表面活性物質(zhì)，因此易起泡沫。 大量的研究表明，氣泡少而小，爐渣表面張力低，爐渣粘度大，溫度低，泡沫容易形成并穩(wěn)定地存在于渣中，生成泡沫渣。當然若控制不當，嚴重的泡沫渣也會引發(fā)事故。泡沫渣：o 雙渣法：整個吹煉過程中需要倒出或扒出約1/22/3爐渣，然后加入渣料重新造渣。