【正文】 海綿鐵中金屬鐵含量較高， S、 P含量較低，雜質較少。 4）不同性質的廢鋼分類存放。氧氣頂吹轉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。 硅含量過高會使渣料和消耗增加，易引起噴濺，金屬收得率降低，同時渣中過量的 SiO2，也會加劇對爐襯的侵蝕，影響石灰渣化速度，延長吹煉時間。 第一 節(jié) 煉鋼用原材料 原材料是煉鋼的基礎，原材料的質量和供應條件對煉鋼生產(chǎn)的各項技術經(jīng)濟指標產(chǎn)生重要影響。耐大氣、蒸汽和水等弱介質腐蝕的稱為不銹鋼，耐酸、堿和鹽等強介質腐蝕的鋼稱為耐腐蝕鋼。 氮化鋼一般是指以中碳合金結構鋼制成零件，先經(jīng)過調質或表面火焰淬火、高頻淬火處理，獲得所需要的力學性能，最后再進行氮化處理，以進一步改善鋼的表面耐磨性能。 按用途分類，分為三大類：結構鋼，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 金元素乳鉻、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。 硅對鋼液的性質影響較大， 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 %。從鋼的性質可看出碳也是重要的合金元素，它可以增加鋼的強度和硬度，但對韌性產(chǎn)生不利影響。 （五）鋼中的夾雜 鋼中非金屬夾雜按來源分可以分成外來夾雜和內生夾雜。氮含量高的鋼種長時間放置，將會變脆，這一現(xiàn)象稱為 “老化 ”或 “時效 ”。 （四）鋼中的氣體 鋼液中的氣體會顯著降低鋼的性能，而且容易造成鋼的許多缺陷。 對于某些鋼種，如易切削鋼，硫則作為合金元素加入，要求 [S]=%%。 冶煉一般鋼種時要求將 [Mn]控制在 %%。 不同用途的鋼對磷的含量有嚴格要求： 非合金鋼中普通質量級鋼 [P]≤%； 優(yōu)質級鋼 [P]≤%； 特殊質量級鋼 [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）， “二調整 ”（成分和溫度）。 圖 3 轉爐頂?shù)讖秃洗禑挿? 煉鋼方法（ 9） 我國首先在 19721973 年在沈陽第一煉鋼廠成功開發(fā)了全氧側吹轉爐煉鋼工藝。 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題，此煉鋼法自問世以來，一直在不斷發(fā)展，是當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。 鋼的應用前景：鋼具有很 好的物理、化學性能與力學性能，可進行拉、壓、軋、沖、拔等深加工，其用途十分廣泛。min)。這種 轉爐吹如的是高壓工業(yè)純氧，反應更為劇烈，能進一步提高生產(chǎn)效率和鋼的質量。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，使雜質硅、錳等氧化。開始時，轉爐處于水平，向內注入 1300 攝氏度的液態(tài)生鐵，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空氣并轉動轉爐使它直立 起來。整個過程只需 15 分鐘左右。如果爐內化渣不好，則許加入第三批螢石渣料。 重點與難點：煉鋼的任務；原材料主要質量指標；煉鋼用耐火材料。此法幾乎無雜質元素的氧化反應。他是在吹煉過程中加石灰造堿性渣，從而解決了高磷鐵水的脫磷問題。 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此技術并成功開發(fā)了底吹氧轉爐煉鋼法，即 OBM法 (Oxygen Bottom Maxhuette) 。 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，2020年產(chǎn)量達到 ，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。 當鋼中的 [S]＞ %時，由于凝固偏析， FeFeS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。硫含量超過 %時，會顯著惡化鋼的耐蝕性。 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。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 ”。 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。 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。普通鋼中含硅在 %%，1450℃ 鋼凝固時，能保證鋼中與其平衡的 氧小于與碳平衡的量，抑制凝固過程中 CO 氣泡的產(chǎn)生。 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。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。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、調質鋼和氮化鋼。 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。 3）磷（ P）。應努力保證入爐鐵水的溫度，保證爐內熱源充足和成 渣迅速。 2）廢鋼中不得混有鐵合金，嚴禁 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。 電爐煉鋼對生鐵的質量要求較高，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，具有高反應能力的體積密度小，氣孔率高，比表面積大，晶粒細小的優(yōu)質石灰叫活性石灰，也稱軟性石灰。 螢石助熔的特點是作用快，時間短。轉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，在低溫下預制成型。 四、氧化劑 氧氣是轉爐煉鋼的主要氧化劑，其純度達到或超過 %，氧氣壓力要穩(wěn)定，并脫除水分。 ◆ 按 供氣部位 —頂吹、底吹、側吹及復合吹轉爐 。如果爐內化渣不好，則許加入第三批螢石渣料。 [Si]+O2=(SiO2) (氧氣直接氧化 ) [Si]+2[O]= (SiO2) (熔池內反應 ) [Si]+(FeO)=(SiO2)+2[Fe] (界面反應 ) 2(FeO)+(SiO2)=( 2FeOSiO2 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 (MnO （ 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)和爐內攪拌強度。 中期不利于脫磷的因素是（ ∑FeO）較低，因此，如何控制渣中 (∑FeO)達 10%20%，避免爐渣 “返干 ”是中期脫磷的關鍵。 ◆ 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。因此，初期爐渣堿度不高，一般為 ，平均為 左右。 吹煉后期，熔池溫度接近出鋼溫度，可達 16501680℃ 左右，具體因鋼種、爐子大小而異。在送氧開吹的同時，加入第一批渣料，加入量相當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。 o 轉爐冶煉五大制度 裝料制度 供氧制度 造渣制度 溫度制度 終點控制及合金化制度 二、裝料制度 （ 一）裝料次序 ◆ 對使用廢鋼的轉爐，一般先裝廢鋼后裝鐵水。 o 熔池深度：合適的熔池深度應大于頂槍氧氣射流對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。 為減輕廢鋼對爐襯的沖擊，裝料順序一般是先兌鐵水后加廢鋼，爐役后期尤其如此。 噴頭是用導熱性良好的紫銅經(jīng)鍛造和切割加工而成，也有用壓力澆鑄而成的。 圖 10 轉爐內的泡沫現(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； 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動，這種現(xiàn)象稱為渣鋼乳化或渣氣乳化。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。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。 （ 2）中期低槍位脫碳但應防返干。生產(chǎn)條件千變萬化，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{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。但此時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，故不應太低，使渣中的（ FeO）保持在 10～15%以上。比較而言，恒壓變槍操作更為方便、準確、安全，因而國內鋼廠普遍采用。小型轉爐的供氧強度為 (t 軟吹時，由于渣中（ FeO）含量增加，并且氧化位（即Fe3+/Fe2+）升高，持續(xù)時間過長就會產(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。由于渣滴或氣泡也能