【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 藝216。 吹煉高中磷鐵水時(shí)，通常采用爐渣堿度為：此時(shí)，石灰加入量可按下式計(jì)算： l石灰在爐渣中的熔解機(jī)理和影響石灰熔解速度的因素 在吹煉過(guò)程的任一時(shí)刻，熔融爐渣的實(shí)際堿度與石灰的熔解速度緊密相關(guān)。頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐中石灰的熔解過(guò)程大致如下： 造渣工藝p 開(kāi)吹時(shí)，液態(tài)爐渣主要來(lái)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(kāi)始與液態(tài)爐渣反應(yīng)。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(diǎn)很高（ 2130℃ ），結(jié)構(gòu)致密，是石灰熔解緩慢的重要原因。p 爐渣成分對(duì)石灰溶解速度有很大影響。對(duì)于實(shí)際轉(zhuǎn)爐爐渣，石灰的熔解速度與爐渣成分之間有一定的統(tǒng)計(jì)關(guān)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(duì)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(duì)石灰熔解作用機(jī)理：252。 它能顯著降低爐渣的粘度，加速石灰塊外部的傳質(zhì)；252。 它能改善爐渣對(duì)石灰的潤(rùn)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(kuò)散而生成低熔點(diǎn)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(guò)程中成渣的途徑 吹煉過(guò)程中，熔池的溫度和成分不斷變化，因而爐渣的物理化學(xué)性質(zhì)也不斷變化。希望爐渣成分的變化沿著最佳的途徑進(jìn)行，保證堿度迅速提高、爐渣流動(dòng)性良好而又不產(chǎn)生噴濺，并盡可能使?fàn)t渣在開(kāi)吹后不久就具有高的反應(yīng)能力。 氧氣轉(zhuǎn)爐吹煉的爐渣中， CaO、 SiO2和 ∑(FeO) 三者之和一般約為 75～ 80%，它們對(duì)爐渣的物理化學(xué)性質(zhì)影響最大。其余的氧化物中 MgO的性質(zhì)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(guò)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(guò)程中 ∑(FeO)的含量不同可以分為高氧化鐵成渣途徑 (鐵質(zhì)成渣途徑 )和低氧化鐵成渣途徑 (鈣質(zhì)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(gè)成渣過(guò)程中，爐渣的熔點(diǎn)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(yán)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(shí)，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(shí)采用低氧化鐵成渣途徑可以避免吹煉過(guò)程中噴渣。這對(duì)超裝的轉(zhuǎn)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(nèi)，始終保持良好的流動(dòng)性，石灰熔解迅速，堿度提高快。n 渣中 ∑(FeO) 含量高， 2CaOSiO 2外殼對(duì)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(yán)重浸蝕爐襯的酸性渣存在時(shí)間，被普遍采用。特別是 原料磷、硫較高和吹煉高中碳鋼時(shí)必須采用 。n 高氧化鐵爐渣的另一特點(diǎn)是泡沫化嚴(yán)重。因此，爐容比不足或操作不當(dāng)造成爐渣中 ∑(FeO) 過(guò)高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)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(shè)計(jì)氧槍和控制槍位l 在吹煉過(guò)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?fàn)t渣熔點(diǎn)降低，流動(dòng)性改善。l 為延長(zhǎng)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(dāng)提高終渣的粘度，用于濺渣護(hù)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(duì)碳、錳、硅、磷等雜質(zhì)氧化能力的一種性質(zhì)。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(zhì)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(diǎn)碳在出鋼要求的上限；? 接近終點(diǎn)前適當(dāng)降槍，吹煉含碳較高的鋼種時(shí)以螢石幫助化渣；? 吹煉結(jié)束時(shí)，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(shí)進(jìn)入盛鋼桶的渣量。u 吹煉含碳 %的沸騰鋼時(shí)，往往需要增強(qiáng)爐渣的氧化性以提高鋼水的含氧量，否則可能出現(xiàn)模內(nèi)沸騰微弱，造成鋼錠上漲等缺陷。u 吹煉含碳 %的沸騰鋼時(shí)，則應(yīng)避免終渣氧化性過(guò)強(qiáng)。 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(shí)產(chǎn)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(qiáng)度及穩(wěn)定性增大，將促進(jìn)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(diǎn)； 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(zhì)擴(kuò)散流的示意圖液滴流動(dòng)路線 造渣工藝u 在一定的含量范圍內(nèi)，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?fàn)t渣黏度增大，促進(jìn)爐渣的泡沫化 。 泡沫渣控制u 爐渣泡沫化嚴(yán)重時(shí)，短時(shí)間提槍，借氧氣射流的機(jī)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(guò)分泡沫化，還應(yīng)盡可能保持吹煉初期的熱行。 在鐵水溫度較低時(shí)，應(yīng)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(yīng)一次加入過(guò)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(shí)，有必要短時(shí)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(dòng)性也較好，可使?fàn)t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(guò)裝入量的 1— ％ )也可以抑制泡沫渣和噴濺。吹煉過(guò)程熔池渣的變化 造渣工藝放渣及留渣操作 頂吹氧氣轉(zhuǎn)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(nèi)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(dá)到 40％即可滿足所煉鋼種的要求時(shí)，通常采用單渣法。其優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，也節(jié)省了中間倒?fàn)t放渣的輔助時(shí)間，能提高生產(chǎn)率。l 雙渣法 當(dāng)鐵水含硅量＞ %；生產(chǎn)去硫率 40%的鋼種；鐵水含磷量達(dá) —% 或原料含磷量雖＜ ％，但要求生產(chǎn)低磷的高、中碳鋼；及要在爐內(nèi)加入大量易氧化元素 (例如鉻 )的合金鋼時(shí)，應(yīng)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(duì)鐵水具有一定的去磷和去硫能力，熔點(diǎn)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(nèi)，可以顯著加速下一爐初期渣的成渣過(guò)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(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重噴濺。如上一爐終點(diǎn)碳過(guò)低，一般不宜留渣。 1 名詞解釋：?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？思考題l 在吹煉一爐鋼的過(guò)程中，需要正確控制溫度。 溫度制度 主要是 指煉鋼過(guò)程溫度控制和終點(diǎn)溫度控制 。l 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)節(jié)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 。l 熱量來(lái)源 ： 鐵水的物理熱和化學(xué)熱 ，它們約各點(diǎn)熱量來(lái)源的一半。l 熱量消耗 ：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(zhuǎn)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(zhuǎn)爐熱效率比較高，一般在 75%以上。原因是 LD轉(zhuǎn)爐的熱量利用集中，吹煉時(shí)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(xué)成分 而定，鋼液凝固溫度計(jì)算有多種經(jīng)驗(yàn)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(guò)熱度，它與鋼種、坯型有關(guān)，板坯取 1520℃ ，低合金方坯取 2025℃ ； △t 1— 出鋼過(guò)程溫降； △t 2 — 出鋼完畢至精煉之前的溫降； △t 3 — 鋼水精煉過(guò)程溫降； △t 4 — 鋼水精煉完畢至開(kāi)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(shí)，純鐵凝固點(diǎn)的降低值 元素 適用范圍 /% 凝固點(diǎn)降低值 /℃ 元素 適用范圍 /% 凝固點(diǎn)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(zhuǎn)爐獲得的熱量除用于各項(xiàng)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(yīng)以外，對(duì) 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(zhǔn)確控制熔池溫度，用廢鋼作冷卻劑的效果最好，但為了促進(jìn)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(guò)物料平衡和熱平衡來(lái)檢查，還可以通過(guò)物料平衡和熱平衡發(fā)現(xiàn)操作、設(shè)備和原材料等方面存在的問(wèn)題。 溫度制度頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐的物料平衡和熱平衡u 某廠 30噸頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐吹煉的熱平衡的結(jié)果? 原始數(shù)據(jù) 原材料和終點(diǎn)鋼水及爐渣的成分、重量、溫度的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如 表 1和表 2。 計(jì)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(zhuǎn)爐吹煉一爐鋼的 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)項(xiàng)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(diǎn)鋼水廢 鋼1300167025 表表 2 原材料成分原材料成分項(xiàng)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(zhuǎn)爐的物料平衡和熱平衡l 計(jì)算結(jié)果 1)終渣成分， % Si02 CaO CaF2 MnO MgO FeO Fe203 P205 A1203 CaS