【文章內(nèi)容簡介】 （4）為了充分地進(jìn)行脫氧和脫硫，鋼液在良好的白渣下還原時(shí)間一般應(yīng)≥15min，且有良好的流動(dòng)性。還原期總?課系?%～3%，其配比為：石灰：氟石：碳粉=4：：1。（5）當(dāng)含氧量和含硫量都已降到合格的程度，這時(shí)可以測量鋼液溫度，當(dāng)鋼液溫度達(dá)到出鋼溫度要求時(shí)，調(diào)整鋼液的化學(xué)成分。（6）化學(xué)成分和鋼液溫度均調(diào)整好后，即可插鋁進(jìn)行終脫氧。%～%。出鋼出鋼必須做到以下幾點(diǎn)：（1）成分合格，各主要元素達(dá)到內(nèi)控規(guī)范要求。（2）脫氧良好，加硅鐵前必須是白渣，加入后在10min內(nèi)出鋼。（3）出鋼槽必須清潔、干燥、平整，并與出鋼口保持平直，以利于出鋼暢通，做到鋼液與爐渣混出。（4）出鋼時(shí)，盛鋼桶必須烘烤成暗紅色，以及每噸鋼液加入1kg的稀土硅鐵，并在包內(nèi)烤紅。（5）出鋼后在盛鋼桶內(nèi)取成品樣，檢查溫度及脫氧情況是否良好，根據(jù)包內(nèi)鋼液溫度并結(jié)合烤包、爐渣量等實(shí)際情況決定鎮(zhèn)靜時(shí)間，以達(dá)到鑄鋼件始澆溫度不高于該鋼種澆注溫度，出鋼后應(yīng)保證鎮(zhèn)靜時(shí)間≥5min。圖11 電爐、轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)煉鋼生產(chǎn)流程圖 轉(zhuǎn)爐煉鋼轉(zhuǎn)爐冶煉目的是將生鐵里的碳及其它雜質(zhì)（如：硅、錳）等氧化，產(chǎn)出比鐵的物理、化學(xué)性能與力學(xué)性能更好的鋼。轉(zhuǎn)爐煉鋼是把氧氣鼓入熔融的生鐵里，使雜質(zhì)硅、錳等氧化。在氧化的過程中放出大量的熱量（含1%的硅可使生鐵的溫度升高200℃），可使?fàn)t內(nèi)達(dá)到足夠高的溫度。因此轉(zhuǎn)爐煉鋼不需要另外使用燃料。煉鋼的基本任務(wù)是脫碳、脫磷、脫硫、脫氧，去除有害氣體和非金屬夾雜物，提高溫度和調(diào)整成分。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）。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。轉(zhuǎn)爐冶煉原理簡介轉(zhuǎn)爐煉鋼是在轉(zhuǎn)爐里進(jìn)行。轉(zhuǎn)爐的外形就像個(gè)梨，內(nèi)壁有耐火磚，爐側(cè)有許多小孔（風(fēng)口），壓縮空氣從這些小孔里吹爐內(nèi)，又叫做側(cè)吹轉(zhuǎn)爐。開始時(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CaO，然后鼓入空氣并轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)爐使它直立起來。這時(shí)液態(tài)生鐵表面劇烈的反應(yīng)，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(yīng)遍及整個(gè)爐內(nèi)。幾分鐘后，當(dāng)鋼液中只剩下少量的硅與錳時(shí)，碳開始氧化，生成一氧化碳（放熱）使鋼液劇烈沸騰。爐口由于溢出的一氧化炭的燃燒而出現(xiàn)巨大的火焰。最后，磷也發(fā)生氧化并進(jìn)一步生成磷酸亞鐵。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。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。這時(shí)應(yīng)立即停止鼓風(fēng)，并把轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)到水平位置，把鋼水傾至鋼水包里，再加脫氧劑進(jìn)行脫氧。整個(gè)過程只需15分鐘左右。如果氧氣是從爐底吹入，那就是底吹轉(zhuǎn)爐；氧氣從頂部吹入，就是頂吹轉(zhuǎn)爐。轉(zhuǎn)爐冶煉工藝流程簡介頂吹轉(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(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。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。在送氧開吹的同時(shí)，加入第一批渣料，加入量相當(dāng)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。如果爐內(nèi)化渣不好，則許加入第三批螢石渣料。吹煉過程中的供氧強(qiáng)度：（1）～(tmin)；～(tmin)。（2）開吹時(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。（3）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。（4）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(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。（5）當(dāng)吹煉到所煉鋼種要求的終點(diǎn)碳范圍時(shí)，即停吹，倒?fàn)t取樣，測定鋼水溫度，取樣快速分析[C]、[S]、[P]的含量，當(dāng)溫度和成分符合要求時(shí)，就出鋼。（6）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。轉(zhuǎn)爐煉鋼主要工藝設(shè)備簡介（1）轉(zhuǎn)爐爐體可轉(zhuǎn)動(dòng)?糜詿盜陡只虼盜訛車囊苯鷴?。转炉炉体用嘎氬制成，吃嚥蜌埼，恼C哪突鴆牧?，幢I妒笨炕Х從θ燃尤齲恍柰餳尤仍?，视H鈧匾牧陡稚璞?，也可用又I?、镍铱嚩?（2）AOD精煉爐AOD即氬氧脫碳精煉爐，是一項(xiàng)用于不銹鋼冶煉的專有工藝。AOD爐型根據(jù)容量有3t、6t、8t、10t、18t、25t、30t等。裝備水平也由半自動(dòng)控制發(fā)展到智能計(jì)算機(jī)控制來冶煉不銹鋼。（3）VOD精煉爐VOD精煉爐，是在真空狀態(tài)下進(jìn)行吹氧脫碳的爐外精煉爐，它以精煉鉻鎳不銹鋼、超低碳鋼、超純鐵素體不銹鋼及純鐵為主。將初煉鋼液裝入精煉包中放入密封的真空罐中進(jìn)行吹氧脫碳、脫硫、脫氣、溫度調(diào)整、化學(xué)元素調(diào)整。（4）LF精煉爐LF爐是具有加熱和攪拌功能的鋼包精煉爐。加熱一般通過電極加熱，攪拌是通過底部透氣磚進(jìn)行的。（5）氧槍氧槍是轉(zhuǎn)爐供氧的主要設(shè)備，它是由噴頭、槍身和尾部結(jié)構(gòu)組成。噴頭是用導(dǎo)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。噴頭的形狀有拉瓦爾型、直筒型和螺旋型等。目前應(yīng)用最多的是多孔的拉瓦爾型噴頭。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/P0amp。lt。（6）轉(zhuǎn)爐傾爐系統(tǒng)傾爐系統(tǒng)：變頻調(diào)速（變頻器+電機(jī)+減速機(jī)+大齒輪）傾爐機(jī)構(gòu)：傾爐機(jī)構(gòu)由軌道、傾爐油缸、搖架平臺、水平支撐機(jī)構(gòu)和支座等組成。圖12 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程圖轉(zhuǎn)爐煤氣轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，鐵水中的碳在高溫下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合氣體?；厥盏捻敶笛蹀D(zhuǎn)爐爐氣含一氧化碳60～80％，二氧化碳15～20％，以及氮、氫和微量氧。轉(zhuǎn)爐煤氣的發(fā)生量在一個(gè)冶煉過程中并不均衡，成分也有變化。通常將轉(zhuǎn)爐多次冶煉過程回收的煤氣輸入一個(gè)儲氣柜，混勻后再輸送給用戶。 轉(zhuǎn)爐煤氣由爐口噴出時(shí),溫度高達(dá)1450～1500℃,并夾帶大量氧化鐵粉塵，需經(jīng)降溫、除塵，方能使用。凈化有濕法和干法兩種類型。①濕法凈化系統(tǒng)典型流程是：煤氣出轉(zhuǎn)爐后，經(jīng)汽化冷卻器降溫至800～1000℃,然后順序經(jīng)過一級文氏管、第一彎頭脫水器、二級文氏管、第二彎頭脫水器,在文氏管喉口處噴以洗滌水,將煤氣溫度降至35℃左右,并將煤氣中含塵量降至約100毫克/立方米。然后用抽風(fēng)機(jī)將凈化的氣體送入儲氣柜。濕法工藝在世界上比較普遍,每噸鋼可回收60～80立方米煤氣，平均熱值約為2000～2200千卡/立方米。②美國和聯(lián)邦德國等國有些工廠采用干式電除塵凈化系統(tǒng)。煤氣經(jīng)冷卻煙道溫度降至1000℃，然后用蒸發(fā)冷卻塔，再降至200℃,經(jīng)干式電除塵器除塵,含塵量低于50毫克/立方米的凈煤氣，經(jīng)抽風(fēng)機(jī)送入儲氣柜。干式系統(tǒng)比濕式系統(tǒng)投資約高12～15％；但無需建設(shè)污水處理設(shè)施，動(dòng)力消耗低，但必須采取適當(dāng)措施，防止煤氣和空氣混合形成爆炸性氣體。 轉(zhuǎn)爐煤氣是鋼鐵企業(yè)內(nèi)部中等熱值的氣體燃料?？梢詥为?dú)作為工業(yè)窯爐的燃料使用，也可和焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、發(fā)生爐煤氣配合成各種不同熱值的混合煤氣使用。轉(zhuǎn)爐煤氣含有大量一氧化碳，毒性很大，在儲存、運(yùn)輸、使用過程中必須嚴(yán)防泄漏。 感應(yīng)爐煉鋼利用感應(yīng)電熱效應(yīng)加熱、熔化金屬的煉鋼方法。它特別適于用優(yōu)質(zhì)原料(優(yōu)質(zhì)廢鋼、鐵合金等)冶煉少量優(yōu)質(zhì)鋼和合金。配有真空系統(tǒng)的真空感應(yīng)爐更是冶煉優(yōu)質(zhì)合金的重要設(shè)備。冶金特點(diǎn)：（1）熱先達(dá)金屬熔池，再傳導(dǎo)給熔渣，所以熔渣溫度較低；（2）為圓柱形的熔池，這決定了坩堝熔煉中有較小的鋼渣比界面積；（3）熔池受強(qiáng)烈的電磁攪拌。電源頻率愈低，功率愈高，攪拌愈強(qiáng)烈，是限制最大比功率的主要因素；（4）與電弧加熱相比，感應(yīng)加熱無熱點(diǎn)、無電弧、環(huán)境污染較輕且溫度均勻；（5）不增碳，不會局部過熱，操作簡單且合金燒損較少；（6）不能進(jìn)行精煉反應(yīng)，對爐襯要求較嚴(yán)，容量偏小，又不連續(xù)生產(chǎn)，所以成本高。感應(yīng)爐結(jié)構(gòu)感應(yīng)爐有熔溝式及坩堝式兩類，其工作原理與變壓器相似。熔溝式感應(yīng)爐的初級繞組(感應(yīng)圈)內(nèi)裝有鐵芯，以減少漏磁，提高功率因數(shù)，二級繞組是充滿金屬液的熔溝。當(dāng)感應(yīng)圈內(nèi)通過交流電時(shí)，熔溝內(nèi)液體金屬中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，產(chǎn)生焦耳熱，加熱爐料。因此熔溝內(nèi)總保持注滿金屬液，不能任意停爐，也不宜經(jīng)常改變?nèi)蹮捊饘俚钠贩N。同時(shí)，在熔溝內(nèi)能量轉(zhuǎn)化再傳輸至熔池，熔溝的熱負(fù)荷很高，所以盡管這種感應(yīng)爐的功率因數(shù)及電效率較高，也不宜熔煉合金鋼及合金。坩堝式感應(yīng)爐是將坩堝放置在感應(yīng)圈之中，當(dāng)感應(yīng)圈內(nèi)通過交流電時(shí)，在坩堝內(nèi)的爐料中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，繼而產(chǎn)生焦耳熱將爐料熔化。坩堝式感應(yīng)爐的功率因數(shù)和熱效率較低，但能熔煉高熔點(diǎn)金屬，容易改變所煉品種，適用于非連續(xù)作業(yè)，它在冶煉少量優(yōu)質(zhì)鋼和合金方面占有重要地位。圖13 熔溝式感應(yīng)電爐工作原理及結(jié)構(gòu)a—工作原理圖；b—剖面結(jié)構(gòu)圖1—爐底；2—爐底石；3—熔溝；4—鐵芯；5—感應(yīng)器；6—爐襯；7—爐殼；8—熔體圖14 坩堝式感應(yīng)爐示意圖1—爐架；2—坩堝；3—磁軛；4—感應(yīng)圈5—托環(huán)；6—爐底感應(yīng)爐電源一般分高頻（amp。gt。104Hz）、中頻（amp。gt。50～104Hz）和工頻950～60Hz）3種?，F(xiàn)已用晶閘管變頻器作為中頻電源，取代了原用的馬達(dá)發(fā)電機(jī)組。由于高級合金鋼生產(chǎn)的規(guī)模較小，品種多，一般不連續(xù)生產(chǎn)，熔煉時(shí)應(yīng)用中頻電源即可取得較高功率因數(shù)和較大的輸出功率，所以中頻電源是煉鋼感應(yīng)爐的主要電源。根據(jù)爐容量、爐料尺寸，并考慮到可接受的攪拌強(qiáng)度來選擇頻率，頻率愈高，能達(dá)到的比功率也愈高（比功率一般為200～1000kw／t）。晶閘管中頻電源把三相工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗嘀蓄l交流電，一般采用交直交變頻電路，把逆變電路輸出的中頻電能送入負(fù)載。由于感應(yīng)爐是功率因數(shù)很低的感性負(fù)載（～），所以都采用電容器來提高功率因數(shù)。晶閘管中頻電源的優(yōu)點(diǎn)是：成本低、電效率高，能自動(dòng)調(diào)整頻率以保持高功率因數(shù)，易于自動(dòng)控制，安裝使用方便等。感應(yīng)爐爐體主要部件有爐架、水冷感應(yīng)圈、磁軛、坩堝、爐蓋以及爐體環(huán)繞出鋼嘴下方的軸傾動(dòng)機(jī)構(gòu)。爐架及線圈固定裝置應(yīng)有足夠強(qiáng)度以承受鋼水的重量。坩堝的制作中，選擇耐火材料時(shí)必須考慮一系列因素：材質(zhì)的化學(xué)特性要與所熔煉的合金相匹配，并具有一定強(qiáng)度、穩(wěn)定性和絕緣性，易于制作、安裝和修補(bǔ)，且成本低。坩堝一般分酸性(石英砂，含SiO2amp。gt。98％)、中性(高鋁料，Al2O3amp。gt。95％)和堿性(鎂砂，MgOamp。gt。85％)3類。此外還有氧化鋯(ZrO265％、SiO2約30％)、鎂鋁、鉻鋁坩堝。酸性坩堝因易受熔渣侵蝕，耐火度低，不宜煉鋼。中性的高鋁和氧化鋯坩堝適于冶煉各鋼種和高鎳合金。堿性的氧化鎂或含氧化高的鋁鎂坩堝能承受堿性渣侵蝕，適于熔煉各種鋼種和合金，價(jià)格也適中，但熱穩(wěn)定性差，導(dǎo)熱性強(qiáng)，易出現(xiàn)裂紋。制作坩堝時(shí)，耐火材料的粒度配比必須合適，以達(dá)到最高致密度。實(shí)驗(yàn)室用感應(yīng)爐可用預(yù)成型和預(yù)燒結(jié)的坩堝，大型感應(yīng)爐都用整體搗打成型的坩堝。搗打成型有濕法、干法兩種，都是先打成坩堝底，再在底部放置打坩堝壁的鋼模，逐層搗打側(cè)壁。根據(jù)材料和黏接劑的不同，采用不同燒結(jié)制度來烘干、燒結(jié)打成的坩堝。冶煉第一爐時(shí)要緩慢加熱，以免出現(xiàn)裂紋。此法成本較低。工藝要點(diǎn)感應(yīng)爐操作脫硫和脫氧同時(shí)進(jìn)行，一般不進(jìn)行脫碳、脫磷，所以必須選用好的原料，并盡快熔化，溫度合適即脫氧、出鋼。（1）加料。所用廢鋼和回爐料，除了化學(xué)成分要符合要求外，還應(yīng)具有適當(dāng)尺寸，使?fàn)t料能有效加熱，為此也可應(yīng)用一些碎料充填空隙，以提高坩堝內(nèi)爐料的致密度。當(dāng)坩堝底部形成熔池后，爐料尺寸對加熱效果就沒有影響了。由于熔煉時(shí)沒有氧化期，元素?zé)龘p很少，可精確配料。不易氧化的合金料，如鎳、鉬鐵等可與廢鋼同時(shí)加入。為了提高生產(chǎn)率，減少鋼中氫含量，并避免含有水分或油脂的廢鋼在爐內(nèi)加熱時(shí)爆炸，廢鋼可預(yù)熱至550℃以下，預(yù)熱溫度過高會使?fàn)t料嚴(yán)重氧化，降低熱效率。非連續(xù)煉鋼時(shí)，濕料和含油脂料必須第一批加入，以便烘干，形成熔池后只能加干料。小爐子一般手工裝料，用箱子或溜槽將爐料裝入爐內(nèi)。大爐子可用傳送帶或料籃裝料。（2）熔化。要密切注意爐料熔化，不斷加料并及時(shí)、不斷地松動(dòng)爐料，使其平穩(wěn)下降至熔池中，保持熔化順行，避免出現(xiàn)架橋。所謂“架橋”是處于半熔狀態(tài)的爐料在熔池上方粘結(jié)而使?fàn)t料不能接觸熔池。這會造成熔池溫度急劇升高，損害坩堝。一旦出現(xiàn)架橋，可傾動(dòng)坩堝，在架起的爐料上熔化出缺口，以便繼續(xù)加料，把鋼水面升高至架橋處，化去粘結(jié)的爐料。（3）造渣。造渣應(yīng)在爐料全部熔化前進(jìn)行，以免鋼水嚴(yán)重氧化。渣料可預(yù)先加入坩堝底部。所用渣系主要是CaO一Al2O3一CaF2，根據(jù)不同的坩堝材質(zhì)和脫氧劑，渣的成分有所不同。渣料應(yīng)預(yù)先烘干，以免鋼水增氫。（4）扒渣、脫氧、出鋼。爐料全熔后，測溫、取樣，熟練的操作人員能通過調(diào)整輸入功率、正確預(yù)計(jì)升溫至出鋼溫度的時(shí)間，從而協(xié)調(diào)爐前操作。根據(jù)爐前鋼樣分析結(jié)果，配入合金料，同時(shí)用硅鐵粉及各種復(fù)合脫氧劑進(jìn)行脫氧。由于熔池?cái)嚢鑿?qiáng)烈，合金料能快速熔化并分布均勻，脫氧產(chǎn)物也能上浮并被熔渣所吸附。待成分合格、溫度合適后，即可扒渣。若熔渣較稀，可傾動(dòng)坩堝倒出或加入石灰，待渣稠化后扒出。出鋼時(shí)向鋼流加1～2kg／t鋁或其他強(qiáng)脫氧劑進(jìn)行終脫氧。 平爐煉鋼平爐煉鋼工藝是用平爐以煤氣或重油為燃料，在燃燒火焰直接加熱的狀態(tài)下，將生鐵和廢鋼等原料熔化并精煉成鋼液的煉鋼方法。平爐煉鋼用的原材料為：①鋼鐵料如生鐵或鐵水、廢鋼；②氧化劑如鐵礦石、工業(yè)純氧、人造富礦；③造渣劑如石灰（或石灰石）、螢石、鐵礬土等；④脫氧劑和合金添