【正文】 圖8 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(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為渣鋼乳化或渣氣乳化。min)。（2）中期低槍位脫碳但應(yīng)防返干。 高—低—高的六段式操作：開(kāi)吹槍位較高，及早形成初期渣；二批料加入后適時(shí)降槍?zhuān)禑捴衅跔t渣返干時(shí)又提槍化渣；吹煉后期先提槍化渣后降槍?zhuān)唤K點(diǎn)拉碳出鋼。 加入爐內(nèi)的石灰塊由于溫度低,表面形成冷凝外殼，造成熔化滯止期，對(duì)于塊度為40mm左右的石灰，渣殼熔化需數(shù)十秒。 加入的石灰塊就浸泡在初期渣中，初期渣中的氧化物從石灰表面向其內(nèi)部滲透，并與CaO發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一些低熔點(diǎn)的礦物，引起石灰表面的渣化。 o 它的作用體現(xiàn)在：o 單渣法：整個(gè)吹煉過(guò)程中只造一次渣，中途不倒渣、不扒渣，直到吹煉終點(diǎn)出鋼。其操作的關(guān)鍵是決定合適的放渣時(shí)間。 這是熔渣泡沫化的外部條件，單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入爐渣的氣體越多，爐渣的泡沫化程度越高，例如吹煉中期脫碳速度快，產(chǎn)生氣體量大，容易出現(xiàn)爐渣嚴(yán)重泡沫化現(xiàn)象。 加速渣料的熔化。 出鋼溫度首先取決于煉鋼中的凝固溫度，凝固溫度則根據(jù)鋼種的化學(xué)成分而定，鋼液的凝固溫度計(jì)算有多種經(jīng)驗(yàn)公式：o 爐渣帶走的熱量大約占10%；o 熱量消耗：習(xí)慣上轉(zhuǎn)爐的熱量消耗可分為兩部分，一部分直接用于煉鋼的熱量，即用于加熱鋼水和爐渣的熱量；一部分未直接用于煉鋼的熱量，即廢氣、煙塵帶走的熱量，爐口爐殼的散熱損失和冷卻劑的吸熱等。 轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程的溫度控制相對(duì)比較復(fù)雜，如何通過(guò)加冷卻劑和調(diào)和劑槍位，使鋼水的升溫和成分變化協(xié)調(diào)起來(lái)，同時(shí)達(dá)到吹煉終點(diǎn)的要求，是溫度控制的關(guān)鍵。思考題：1名詞解釋?zhuān)簡(jiǎn)卧?雙渣法 雙渣留渣法2造渣方法如何選用？采用雙渣法時(shí)何時(shí)倒渣為好？3石灰用量如何計(jì)算？渣料如何加入？4影響石灰溶解的因素有哪些？5爐渣嚴(yán)重泡沫化的原因是什么？五、石灰溶解機(jī)理六、造渣方法七、溫度制度o2）加料時(shí)間（1）第一批渣料在開(kāi)吹的同時(shí)加入。解：石灰用量（kg/t）=（2）鐵水含磷＞%時(shí)，B=（%CaO）/（%SiO2）+（%P2O5）=～，所以每噸鐵水的石灰加入量按下式計(jì)算：分散在爐渣中的小氣泡的總體積往往超過(guò)熔渣本身體積的數(shù)倍甚至數(shù)十倍。o o 根據(jù)鐵水成分和所煉鋼種的要求，也可以多次倒渣造新渣。 SiO2殼層。 鈣鎂橄欖石是錳橄欖石 ()、鐵橄欖石()和硅酸二鈣()的混合晶體。 造渣制度是確定合適的造渣方法、渣料的種類(lèi)、渣料的加入數(shù)量和時(shí)間以及加速成渣的措施。（3）裝入量變化：爐內(nèi)超裝時(shí)，熔池液面高，槍位應(yīng)相應(yīng)提高，否則，不僅化渣困難而且易燒壞氧槍。一爐鋼冶煉中槍位的變化范圍可據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定：H=（37～46）PD出式中：P—供氧壓力，MPa；D—噴頭的出口直徑，mm；H—槍位，mm?！艄┭鯄毫Γ罕ＷC射流出口速度達(dá)到超音速，并使噴頭出口處氧壓稍高于爐膛內(nèi)爐氣壓力。 圖10o兌鐵水時(shí)，應(yīng)爐內(nèi)無(wú)渣（否則加石灰）且先慢后快，以防引起劇烈的碳氧反應(yīng)，將鐵水濺出爐外而釀成事故。o 確定裝入量時(shí)，考慮的因素： oo在整個(gè)一爐鋼的吹煉過(guò)程中，熔池溫度約提高350℃左右。 礦石：渣料中加礦石多，則渣中（FeO）增高。 轉(zhuǎn)爐內(nèi)碳氧反應(yīng)速度變化（4）磷的變化規(guī)律 磷的變化規(guī)律主要表現(xiàn)為吹煉過(guò)程中的脫磷速度。 (界面反應(yīng)) [Si]+O2=(SiO2) 1）冶煉過(guò)程概述從裝料到出鋼，倒渣，轉(zhuǎn)爐一爐鋼的冶煉過(guò)程包括裝料、吹煉、脫氧出鋼、濺渣護(hù)爐和倒渣幾個(gè)階段，如圖5所示。四、氧化劑氧氣是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要氧化劑，%，氧氣壓力要穩(wěn)定，并脫除水分?？蓽p輕爐渣對(duì)爐襯的侵蝕，提高爐襯壽命具有明顯效果?；钚允夷軠p少石灰、螢石消耗量和轉(zhuǎn)爐渣量，有利于提高脫S，脫P(yáng)效果，減少轉(zhuǎn)爐熱損失和對(duì)爐襯的侵蝕。一般是將鐵礦石裝入反應(yīng)器中，通入氫氣或CO氣體或使用固體還原劑，在低于鐵礦石軟化點(diǎn)以下的溫度范圍內(nèi)反應(yīng)，不生成鐵水，也沒(méi)有熔渣，僅把氧化鐵中的氧脫掉，從而獲得多孔性的金屬鐵即海綿鐵。轉(zhuǎn)爐和電爐煉鋼均使用廢鋼，如圖2所示。 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。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。 結(jié)構(gòu)鋼是目前生產(chǎn)最多、使用最廣的鋼種，它包括碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼，主要用于制造機(jī)器和結(jié)構(gòu)的零件及建筑工程用的金屬結(jié)構(gòu)等。鋁(Al)鋁是終脫氧劑，生產(chǎn)鎮(zhèn)靜鋼時(shí)，[Al]%%，%%。%%，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。鋼中的碳決定了冶煉、軋制和熱處理的溫度制度。原因是鋼中氮化物的析出速度很慢，逐漸改變著鋼的性能。（三）鋼中的氧在吹煉過(guò)程中，向熔池供入了大量的氧氣，到吹煉終點(diǎn)時(shí)，鋼水中含有過(guò)量的氧，即鋼中實(shí)際氧含量高于平均值。 [S]≤%，特殊質(zhì)量級(jí)鋼 [S]≤%優(yōu)質(zhì)級(jí)鋼 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]≤%；圖4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。 頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼的操作過(guò)程主要由以下六步組成：（1）上爐出鋼、倒渣，檢查爐襯和傾動(dòng)設(shè)備等并進(jìn)行必要的修補(bǔ)和修理；（2）傾爐，加廢鋼、兌鐵水，搖正爐體（至垂直位置）；（3）降槍開(kāi)吹，同時(shí)加入第一批渣料（起初爐內(nèi)噪聲較大，從爐口冒出赤色煙霧，隨后噴出暗紅的火焰；3～5min后硅錳氧接近結(jié)束，碳氧反應(yīng)逐漸激烈，爐口的火焰變大，亮度隨之提高；同時(shí)渣料熔化，噪聲減弱）；（4）3～5min后加入第二批渣料繼續(xù)吹煉（隨吹煉進(jìn)行鋼中碳逐漸降低，約12min后火焰微弱，停吹）；（5）倒?fàn)t，測(cè)溫、取樣，并確定補(bǔ)吹時(shí)間或出鋼；（6）出鋼，同時(shí)（將計(jì)算好的合金加入鋼包中）進(jìn)行脫氧合金化。因此轉(zhuǎn)爐煉鋼不需要另外使用燃料。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(shí)，表明鋼已煉成?！舢?dāng)鋼水流出總量的四分之一時(shí)，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。 煉鋼方法（2）1856年英國(guó)人亨利 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) 。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。 [P]≤%。從低碳鋼高溫下的拉伸實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)提高[Mn]/[S]比可以提高鋼的熱延展性。 氫在固態(tài)鋼中溶解度很小，在鋼水凝固和冷卻過(guò)程中，氫會(huì)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(diǎn)和發(fā)紋。內(nèi)生夾雜包括：脫氧時(shí)的脫氧產(chǎn)物；鋼液溫度下降時(shí)，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(guò)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。 ◆[N]% ◆密度降低80kg/m3一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。工具鋼，包括碳素工具鋼和合金工具鋼及高速鋼。對(duì)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(duì)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。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。4）不同性質(zhì)的廢鋼分類(lèi)存放。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。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。合成渣劑熔點(diǎn)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。 ◆按熱量來(lái)源—自供熱和外加熱燃料轉(zhuǎn)爐。◆開(kāi)吹時(shí)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(guò)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?zhuān)饕康氖侨鄢劁撍煞趾蜏囟染鶆?，加?qiáng)熔池?cái)嚢?，穩(wěn)定火焰，便于判斷終點(diǎn)，同時(shí)使降低渣中Fe含量，減少鐵損，達(dá)到濺渣的要求。 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?！翳F水中錳含量高，單渣操作，鋼水殘錳也會(huì)高些。2)爐渣成分和溫度的變化規(guī)律 轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)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。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。如果爐內(nèi)化渣不好，則許加入第三批螢石渣料。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(guò)重的廢鋼最好在兌鐵水后裝入。 目前國(guó)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。噴頭的形狀有拉瓦爾型、直筒型和螺旋型等。 可見(jiàn)，吹煉時(shí)金屬和爐渣密切相混。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。 可能性不大，此時(shí)的基本任務(wù)是調(diào)好爐渣的氧化性和流動(dòng)性繼續(xù)去除硫磷，并準(zhǔn)確控制終點(diǎn)碳（較低），因此槍位應(yīng)適當(dāng)高些。 恒壓變槍操作的幾種模式C 爐渣粘度和泡沫化程度也應(yīng)滿足冶煉進(jìn)程需要。 中期渣：石灰與鈣鎂橄欖石和玻璃體作用，生成CaOFe2O3生成。 通常是因槍位過(guò)高，爐內(nèi)的碳氧反應(yīng)被抑制，渣中聚集的(FeO)越來(lái)越多（內(nèi)部條件具備），溫度一旦上來(lái)便會(huì)發(fā)生激烈的碳氧反應(yīng)，過(guò)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。2）其次根據(jù)冷卻劑用量計(jì)算應(yīng)補(bǔ)加的石灰量礦石含有一定數(shù)量的SiO2，每kg礦石需補(bǔ)加石灰的數(shù)量按下式計(jì)算：補(bǔ)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(lái)確定。 2）較高的溫度熔池溫度高時(shí)，石灰入爐初形成的固態(tài)渣殼較??；而且熔渣的粘度低溶解石灰的能力強(qiáng)。oo 鋼水的物理熱約占70%；o o 3）強(qiáng)化熔池的攪拌加強(qiáng)對(duì)熔池的攪拌，可以改善石灰溶解的外部傳質(zhì)過(guò)程，從而可加速石灰的溶解。理論用量W(kg/t)=實(shí)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。 出鋼前壓槍降低渣中的(FeO)，破壞泡沫渣，以減少金屬損失。 二、造渣方法根據(jù)鐵水成分和所煉鋼種來(lái)確定造渣方法。 CaF2與CaO作用形成熔點(diǎn)為1635K的共晶體，直接促進(jìn)石灰的熔化；o 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(diǎn)升高，石灰的渣化有所減緩。 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 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。 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。接近終點(diǎn)時(shí)，降槍點(diǎn)吹一下，均勻鋼液的成分和溫度，同時(shí)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。國(guó)內(nèi)多采用第三種操作法。金屬液滴尺寸愈小，脫除量愈多。 拉瓦爾型噴頭是收縮—擴(kuò)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。分階段定量裝入法兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)，是生產(chǎn)中最常見(jiàn)的裝入制度。 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。min)；(t（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(lái)源和熱量消耗有關(guān)。（FeO）的來(lái)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)。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。其反應(yīng)式可表示為：[Mn]+[O]=(MnO) ◆當(dāng)鋼水流出總量的四分之一時(shí)，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。 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。 3）白云石白云石的主要成分CaCO3因此，石灰CaO含量高，SiO2和S 含量低，生過(guò)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。合金廢鋼要單獨(dú)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(fèi)。%。● 金屬料：鐵水、廢鋼、合金鋼● 非金屬料：造渣劑（石灰、螢石、鐵礦石）、