【文章內容簡介】 藝216。 吹煉高中磷鐵水時，通常采用爐渣堿度為：此時，石灰加入量可按下式計算： l石灰在爐渣中的熔解機理和影響石灰熔解速度的因素 在吹煉過程的任一時刻，熔融爐渣的實際堿度與石灰的熔解速度緊密相關。頂吹氧氣轉爐中石灰的熔解過程大致如下： 造渣工藝p 開吹時，液態(tài)爐渣主要來自鐵水中的硅、錳、鐵的氧化，渣量很少，渣中 SiO2的濃度很高。p 加入的大量石灰塊使最初的液態(tài)爐渣冷卻，在石灰塊表面生成一層渣殼，渣殼的熔化約需數(shù)十秒鐘 (＜ 50秒 )。p 渣殼熔化后，石灰塊的表面層開始與液態(tài)爐渣反應。p 由于鈣鎂橄欖石中的 FeO和 MnO與 Si02的親合力比 CaO小，故被 CaO置換，生成硅酸二鈣 2CaOSi0 2和 RO相。 2CaOSi0 2熔點很高（ 2130℃ ），結構致密，是石灰熔解緩慢的重要原因。p 爐渣成分對石灰溶解速度有很大影響。對于實際轉爐爐渣，石灰的熔解速度與爐渣成分之間有一定的統(tǒng)計關系。 JCaO≈K 1(CaO+++) 造渣工藝n FeO是石灰的基本溶劑。在不引起噴濺的條件下，盡量提高渣中 FeO的濃度是加速石灰熔解的主要措施。n MnO對加速化渣的影響僅次于 FeO。n 爐渣中加入約少于 6％的 MgO有利于石灰的熔解。 n FeO對石灰熔解作用機理：252。 它能顯著降低爐渣的粘度，加速石灰塊外部的傳質；252。 它能改善爐渣對石灰的潤濕和爐渣向石灰孔隙中的滲透；252。 它離解生成的離子（ Fe2+、 Fe3+、 O2）半徑不大，且它與 CaO同是立方晶系，有利于 FeO向石灰晶格中遷移和擴散而生成低熔點的溶液；252。 渣中 FeO高，能減少石灰塊表面硅酸二鈣的生成，可使生成的硅酸二鈣疏松，有利于其溶解。 造渣工藝l 吹煉過程中成渣的途徑 吹煉過程中，熔池的溫度和成分不斷變化，因而爐渣的物理化學性質也不斷變化。希望爐渣成分的變化沿著最佳的途徑進行，保證堿度迅速提高、爐渣流動性良好而又不產生噴濺，并盡可能使爐渣在開吹后不久就具有高的反應能力。 氧氣轉爐吹煉的爐渣中， CaO、 SiO2和 ∑(FeO) 三者之和一般約為 75～ 80%，它們對爐渣的物理化學性質影響最大。其余的氧化物中 MgO的性質與 CaO大致相似， P2O5與 SiO2相似， MnO與 FeO相似。因此，可用 CaOFeOSiO2三元相圖近似地研究吹煉過程中的成渣途徑。CaOSiO2FeO+Fe2O3相圖代表初渣的特性 代表終渣的特性 按成渣過程中 ∑(FeO)的含量不同可以分為高氧化鐵成渣途徑 (鐵質成渣途徑 )和低氧化鐵成渣途徑 (鈣質成渣途徑 ) 造渣工藝u 低氧化鐵成渣途徑 ，通常用低槍位吹煉。在整個成渣過程中，爐渣的熔點都比較高，石灰塊熔解緩慢，因而堿度上升較慢，爐渣粘稠。特別是吹煉中期，爐渣 “ 返干 ” 嚴重爐渣去除磷、硫的能力很弱。n 用低磷、硫原料吹煉低碳軟鋼時，吹煉末期熔池含碳量降到 %以后，因渣中 ∑(FeO) 急劇升高可迅速成渣，此時采用低氧化鐵成渣途徑可以避免吹煉過程中噴渣。這對超裝的轉爐尤為重要。 造渣工藝u 高氧化鐵成渣途徑 ，渣中含氧化鐵量比較高，通常用較高的槍位吹煉。爐渣成分變化的途徑是在易熔區(qū)內，始終保持良好的流動性，石灰熔解迅速，堿度提高快。n 渣中 ∑(FeO) 含量高， 2CaOSiO 2外殼對石灰熔解的阻礙不大，吹煉中期爐渣 “ 返干 ” 大大減輕，或被消除。這種造渣方法成渣快，爐渣較早就具有良好的去除磷、硫的能力，大大縮短了嚴重浸蝕爐襯的酸性渣存在時間，被普遍采用。特別是 原料磷、硫較高和吹煉高中碳鋼時必須采用 。n 高氧化鐵爐渣的另一特點是泡沫化嚴重。因此，爐容比不足或操作不當造成爐渣中 ∑(FeO) 過高時，會產生嚴重噴濺。在吹煉中必須注意。 造渣工藝u 盡快化渣的措施l 正確設計氧槍和控制槍位l 在吹煉過程中加氧化鐵皮、鐵礦石等l 加入螢石，渣中 ∑(FeO) 的含量越低，螢石的化渣效果越明顯。l 石灰分批加入爐渣粘度的控制l 提高渣中 CaF ∑(FeO) 、 MnO、 MgO(6%8%)等的含量，可使爐渣熔點降低，流動性改善。l 為延長爐齡，確保去除磷、硫的條件下，加入白云石等含 MgO的材料，可適當提高終渣的粘度，用于濺渣護爐。 造渣工藝 爐渣氧化性的控制u 爐渣氧化性是代表爐渣對碳、錳、硅、磷等雜質氧化能力的一種性質。u 爐渣的氧化性可用 aFeOl (%FeO)l ∑(%FeO) =(%FeO) +(%Fe 203)l “ 全氧法 ” 表示， ∑(%FeO) =(%FeO) +(%Fe 203)l “ 全鐵法 ” 表示， ∑(%FeO) =(%FeO) +(%Fe 203) p影響爐渣氧化性的因素 :216。槍位和氧壓216。脫碳速度216。熔池溫度216。其它因素（加入氧化劑、石灰質量、鋼液成分等） 造渣工藝p 降低渣中 ∑(FeO) 的方法：? 盡可能控制終點碳在出鋼要求的上限；? 接近終點前適當降槍，吹煉含碳較高的鋼種時以螢石幫助化渣；? 吹煉結束時，加入少量石灰稠化爐渣，使氧從爐渣向金屬中的傳遞減慢；? 盡量減少出鋼時進入盛鋼桶的渣量。u 吹煉含碳 %的沸騰鋼時，往往需要增強爐渣的氧化性以提高鋼水的含氧量，否則可能出現(xiàn)模內沸騰微弱，造成鋼錠上漲等缺陷。u 吹煉含碳 %的沸騰鋼時，則應避免終渣氧化性過強。 造渣工藝泡沫渣及其控制l 泡沫渣一般在爐渣 ∑(FeO) 高和熔池溫度較低時產生。l 泡沫渣是由彌散分布在爐渣中的氣泡和氣泡之間的液體渣膜組成的。爐渣的表面張力減小和氣泡之間的渣膜強度及穩(wěn)定性增大，將促進泡沫渣的形成。 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 金屬與爐渣接觸及物質擴散流的示意圖液滴流動路線 造渣工藝u 在一定的含量范圍內，增加 Fe2O P20 CaF SiO2能使堿性爐渣的表面張力顯著減小，可提高爐渣的泡沫化程度。u MgO也有提高渣膜粘度和穩(wěn)定泡沫渣的作用， MnO則使堿性爐渣的泡沫化程度明顯降低。u爐渣粘度增大，一般使泡沫渣的穩(wěn)定性增加。u溫度低使爐渣黏度增大，促進爐渣的泡沫化 。 泡沫渣控制u 爐渣泡沫化嚴重時，短時間提槍，借氧氣射流的機械沖擊作用 ，使泡沫破裂，可以壓制泡沫和減弱噴濺。u 為避免爐渣的過分泡沫化，還應盡可能保持吹煉初期的熱行。 在鐵水溫度較低時，應先低槍提溫，待溫度上升后，再提槍化渣。u 鐵礦石或其它固體氧化劑不應一次加入過多，以免使熔池溫度劇烈下降，渣中 ∑(FeO) 急劇增多。在加入鐵礦石較多時，有必要短時間降低氧壓。u 采用 軟燒石灰 ，可以降低化渣所要求的 ∑(FeO) 含量，爐渣流動性也較好，可使爐渣泡沫化程度減小。u 鐵水含硅量降低可以減少渣量，減輕泡沫渣的危害。加入少量石灰石 (不超過裝入量的 1— ％ )也可以抑制泡沫渣和噴濺。吹煉過程熔池渣的變化 造渣工藝放渣及留渣操作 頂吹氧氣轉爐的造渣操作有吹煉中途不放渣的 “ 單渣法” ，中途放出部分爐渣的 “ 雙渣法 ” ，以及將上爐的部分或全部終渣留在爐內作為下一爐渣料的 “ 留渣法 ”( 或稱 “ 雙渣留渣法 ”) 。l 單渣法 用含硅量＜ %和含磷量 ≤ ～ %的鐵水吹煉低碳鋼，在去硫率達到 40％即可滿足所煉鋼種的要求時，通常采用單渣法。其優(yōu)點是操作簡便，也節(jié)省了中間倒爐放渣的輔助時間，能提高生產率。l 雙渣法 當鐵水含硅量＞ %；生產去硫率 40%的鋼種；鐵水含磷量達 —% 或原料含磷量雖＜ ％，但要求生產低磷的高、中碳鋼；及要在爐內加入大量易氧化元素 (例如鉻 )的合金鋼時，應用雙渣法。 造渣工藝l 雙渣留渣法 雙渣法的終渣，一般有高的堿度和比較高的 ∑(FeO) 含量，它對鐵水具有一定的去磷和去硫能力，熔點不高，本身還含有大量的物理熱。將這種爐渣部分地、甚至全部留在爐內，可以顯著加速下一爐初期渣的成渣過程，提高吹煉前期的去磷和去硫率，節(jié)省石灰用量和提高爐子的熱效率。l 在留渣法中，必須特別注意防止兌鐵水時產生嚴重噴濺。如上一爐終點碳過低，一般不宜留渣。 1 名詞解釋：單渣法 雙渣法 雙渣留渣法2 造渣方法如何選用？采用雙渣法時何時倒渣為好？3 石灰用量如何計算？渣料如何加入？4 影響石灰溶解的因素有哪些？5 爐渣嚴重泡沫化的原因是什么？思考題l 在吹煉一爐鋼的過程中，需要正確控制溫度。 溫度制度 主要是 指煉鋼過程溫度控制和終點溫度控制 。l 轉爐吹煉過程的溫度控制相對比較復雜， 如何通過加冷卻劑和調節(jié)槍位，使鋼水的升溫和成分變化協(xié)調起來，同時達到吹煉終點的要求 ， 是溫度控制的關鍵 。l 熱量來源 ： 鐵水的物理熱和化學熱 ，它們約各點熱量來源的一半。l 熱量消耗 ：轉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； 一部分被廢氣、煙塵帶走的熱量，爐口爐殼的散熱損失和冷卻劑的吸熱等 。 溫度制度 熱量的消耗 ：l 鋼水的物理熱約占 70%；l 爐渣帶走的熱量大約占 10%；l 爐氣物理熱也約占 10%；l 金屬鐵珠及噴濺帶走熱，爐襯及冷缺水帶走熱，煙塵物理熱，生白云石及礦石分解及其他熱損失共占約 10%。l 轉爐熱效率 ：是指加熱鋼水的物理熱和爐渣的物理熱占總熱量的百分比。 LD轉爐熱效率比較高，一般在 75%以上。原因是 LD轉爐的熱量利用集中，吹煉時間短，冷卻水、爐氣熱損失低。 溫度制度l 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 化學成分 而定，鋼液凝固溫度計算有多種經驗公式，如： T凝 =1536（ 78[%C]+[%Si]+[%Mn]+34[%P]+30[%S]+ [%Cu]+[%Ni]+[%V]+[%Cr]+18[%Ti]+[%Al]）l 出鋼溫度 需考慮從出鋼到澆注各階段的溫降。 T出 =T凝 +△T+△t 1+△t 2+△t 3+△t 4+△t 5 式中： △T— 鋼液的過熱度，它與鋼種、坯型有關，板坯取 1520℃ ，低合金方坯取 2025℃ ； △t 1— 出鋼過程溫降； △t 2 — 出鋼完畢至精煉之前的溫降； △t 3 — 鋼水精煉過程溫降； △t 4 — 鋼水精煉完畢至開澆之前的溫降； △t 5 — 鋼水從鋼包至中間包溫降。 溫度制度溶解于鐵中的元素為 1%時，純鐵凝固點的降低值 元素 適用范圍 /% 凝固點降低值 /℃ 元素 適用范圍 /% 凝固點降低值 /℃C 65 Ti 18 70 Sn 10 75 Co 80 Mo 2 85 B 90 91 Ni 4 100 Cr Si 8 Cu 5Mn 6 W 18%W,%C 1P 30 As 14S 25 H2 0 1300Al 3 O2 80V 2 N2 90l 轉爐獲得的熱量除用于各項必要的支出外，還有大量富余熱量，需加入一定數(shù)量的冷卻劑。l 冷卻劑除有冷卻效應以外，對 化渣、噴濺、氧耗、鋼鐵料消耗和冷卻劑加入方法 均有影響。l 要準確控制熔池溫度，用廢鋼作冷卻劑的效果最好，但為了促進化渣，也可以搭配一部分鐵礦石或氧化鐵皮。l 富余熱量的利用是否合理，可以通過物料平衡和熱平衡來檢查，還可以通過物料平衡和熱平衡發(fā)現(xiàn)操作、設備和原材料等方面存在的問題。 溫度制度頂吹氧氣轉爐的物料平衡和熱平衡u 某廠 30噸頂吹氧氣轉爐吹煉的熱平衡的結果? 原始數(shù)據(jù) 原材料和終點鋼水及爐渣的成分、重量、溫度的實測數(shù)據(jù)如 表 1和表 2。 計算條件假定如下： 1)爐氣平均溫度為 1450℃ ； 2)金屬中燒損的碳， 90%氧化為 CO， 10%氧化為 CO2； 3)爐襯消耗量為金屬料的 1%； 4)爐渣中的鐵珠量為渣量的 %； 5)煙塵損失為金屬料的 %，成分為 70%Fe203， 20%FeO； 6)噴濺損失為金屬料的 %，噴濺物的溫度為 1600℃ ； 7)采用單渣法吹煉； 8)氧氣純度為 %。表 1 30噸頂吹氧氣轉爐吹煉一爐鋼的 實測數(shù)據(jù)項目 成 分 /% 重量/t溫度/℃終渣堿度和成分 /%C Si Mn P S R FeO Fe2O3鐵水終點鋼水廢 鋼1300167025 表表 2 原材料成分原材料成分項目 加入量 /t成 分 /%Fe2O3 CaO SiO2 MgO MnO CaF2 Al2O3 S 灼減礦石石灰螢石爐襯80551040 頂吹氧氣轉爐的物料平衡和熱平衡l 計算結果 1)終渣成分， % Si02 CaO CaF2 MnO MgO FeO Fe203 P205 A1203 CaS