【正文】 5℃ 計算，于是廢鋼的冷卻效應為： q廢 =1179。 [C固 (t熔 25)+λ 廢 + C液 (t出 t熔 )] =1179。 [179。 (1500－ 25)+272+(1650－ 1500)] =1430 kJ/kg ?氧化鐵皮的冷卻效應 ：對于 50%FeO、 40%Fe2O3 的氧化鐵皮，其冷卻熱效應為： q氧化鐵皮 =5311 kJ/kg ?以廢鋼的冷卻效應為標準 1，折算其它冷卻劑的相對冷卻能力 。 冷卻劑用量確定 ?冷卻劑用量的確定 ?定廢鋼，調(diào)礦石； ?定礦石，調(diào)廢鋼。 ?以第一種方案為例說明冷卻劑用量的確定：國內(nèi)目前的平均水平是，廢鋼的加入量為鐵水量的 8～ 12%，取 10%。則礦石用量為： （ Q余 10179。 q廢 ） /q礦 =（ 3000010179。 1430） /5360= kg 即每 100kg鐵水加入 10kg廢鋼和 。 ?冷卻劑用量的調(diào)整 ?生產(chǎn)中某爐鋼冷卻劑的具體用量可根據(jù)實際情況調(diào)整鐵礦石的用量，調(diào)整量過大時可增減廢鋼的用量。 冷卻劑用量確定 ? 在 吹煉前期 結束時， 溫度應為 14501550℃ ，大爐子、低碳鋼取下限，小爐子、高碳鋼取上限； ? 中期 的 溫度為 15501600℃ ，中、高碳鋼取上限，因后期挽回溫度時間少； ? 后期 的 溫度為 16001680℃ ，取決于所煉鋼種。 ? 當吹煉后期出現(xiàn)溫度過低時，可加適量的 FeSi或 FeAl提溫。加 FeSi提溫，需配加一定量的石灰，防止鋼水回磷。 ? 當吹煉后期出現(xiàn)溫度過高時，可加適量的 鐵皮或礦石降溫。 溫度制度 ?吹煉初期 —— 如果碳火焰上來的早（之前是硅、錳氧化的火焰，發(fā)紅），表明爐內(nèi)溫度已較高，頭批渣料也已化好，可適當提前加入二批渣料；反之，若碳火焰遲遲上不來，說明開吹以來溫度一直偏低，則應適當壓槍，加強各元素的氧化，提高熔池溫度，而后再加二批渣料。 ?吹煉中期 —— 可據(jù)爐口火焰的亮度及冷卻水（氧槍進出水）的溫差來判斷爐內(nèi)溫度的高低，若熔池溫度偏高，可加少量礦石；反之，壓槍提溫，一般可挽回 10～ 20℃ 。 ?吹煉末期 —— 接近終點時，停吹測溫，并進行相應調(diào)整：若溫度高，加石灰降之： 高出度數(shù) 179。 136/石灰的冷卻效應 。若溫度低，加硅鐵并點吹提溫： 1kg75硅鐵氧化放熱 13352kJ，例如，30噸鋼液提溫 10℃ 需加 75硅鐵： 300179。 10179。 136/13352≈30 kg 。 實際生產(chǎn)過程溫度的控制 150噸轉爐用礦石冷卻條件下 連續(xù)測得熔池溫度的變化情況 第二批渣料和冷卻劑采取分小批連續(xù)加入時，熔池溫度波動小，平穩(wěn)上升。 跑渣對熔池溫度的影響 操作不當，發(fā)生嚴重跑渣時，因加入石灰抑制跑渣，從跑渣開始至結束，約 5分鐘內(nèi)，熔池溫度沒有上升。 一次加料過多對熔池溫度的影響 一次加料過多對熔池溫度有很大影響 。 如一次加入 7噸石灰 ， 熔池溫度下降太多 ， 不得不在終點加提溫劑提溫 。 為了正確控制熔池溫度，應該有必要的測溫手段，保持設備和操作正常，并正確掌握加料的數(shù)量和方法。 ?終點控制 是轉爐吹煉末期的重要操作。 ?終點控制主要是 指終點溫度 和 成分的控制 。 ?終點 —— 熔池中金屬的成分和溫度達到所煉鋼種要求時，稱為終點。 ?吹煉到達終點的具體條件： ?鋼中碳達到所煉鋼種要求的控制范圍； ?鋼中 S、 P低于規(guī)定下限要求一定范圍； ?出鋼溫度保證能順利進行精煉和澆鑄； ?達到鋼種要求控制的氧含量。 終點控制及出鋼 (碳 )的控制 ?終點碳的控制方法 ?拉碳法 ?分為一次拉碳和高拉補吹兩種控制方式。 ?轉爐吹煉中將鋼液的含碳量脫至出鋼要求時停止吹氧的控制 方式稱為 一次拉碳法。 ?冶煉中高碳鋼時，將鋼液的含碳量脫至高于出鋼要求 ～ %時停吹，取樣、測溫后，按分析結果進行適當補吹的 控制方式稱為 高拉補吹法。 ?主要優(yōu)點： ?終渣的（ ∑ FeO）含量較低，金屬收得率高，且有利于延長爐襯壽命； ?終點鋼液含氧低，脫氧劑用量少，鋼中非金屬夾雜物少； ?冶煉時間短，氧氣消耗少。 終點控制及出鋼 終點控制及出鋼 ? 增碳法 ? 吹煉平均含碳量大于 %的鋼種時，一律將鋼液的碳脫至%～ %時停吹 ,出鋼時包內(nèi)增碳至鋼種規(guī)格要求的操作方法叫做 增碳法。 ? 主要優(yōu)點： ? 終點容易命中，省去了拉碳法終點前倒爐取樣及校正成分和溫度的補吹時間，因而生產(chǎn)率較高； ? 終渣的 (∑FeO)含量高，渣子化得好，去磷率高，而且有利于減輕噴濺和提高供氧強度； ? 熱量收入多，可以增加廢鋼的用量。 ? 操作穩(wěn)定，易于實現(xiàn)自動控制。 ? 采用拉碳法的關鍵在于，吹煉過程中及時、準確地判斷或測定熔池的溫度和含碳量，提高一次命中率。同時尋求含硫低、灰分少和干燥的增碳劑。 ?碳含量的判斷 ?儀器判斷常用熱電偶結晶定碳儀，簡單、準確，但速度慢。 ?有前途的是紅外、光譜等快速分析儀。 ?經(jīng)驗法有看火花、看火焰、看供氧時間和耗氧量。 ?看火花 — 從爐口濺出的金屬液滴，遇空氣被氧化而爆裂形成火花并分叉，火花分叉越多，金屬含碳越高，當 [C]小于 %時，爆裂的碳火花幾乎不分叉，形成的是小火星。 ?看火焰 — 金屬含碳量較高時，碳氧反應激烈，爐口的火焰白亮、有力，長且濃密；當含碳量降到 %左右時，爐口的火焰稀薄且收縮、發(fā)軟、打晃。 ?看供氧時間和耗氧量 — 生產(chǎn)條件變化不大時，每爐鋼的供氧時間和耗氧量也不會有太大的出入，因此，當吹氧時間及耗氧量與上爐接近時，本爐鋼也基本到達終點。 終點控制及出鋼 ?溫度的判斷 ?常用插入式熱電偶測定鋼液的溫度，生產(chǎn)中還可以借倒爐的 機會觀察爐內(nèi)情況憑經(jīng)驗進行判斷。 ?若爐膛白亮、渣面上有火焰和氣泡冒出，泡沫渣向外涌動， 表明爐溫較高；若渣面暗紅，沒火焰冒出，則爐溫較低。 ?出鋼是轉爐煉鋼過程的最后環(huán)節(jié)，操作中應注意以下問題： ?紅包出鋼 ?出鋼前將鋼包內(nèi)襯烤至發(fā)紅達 800～ 1000℃ 。 ?減少出鋼時的溫降，從而降低出鋼溫度（ 15～ 20℃ ），增加 廢鋼用量（ 15kg/t），并提高爐齡（ 150爐次）。 終點控制及出鋼 表 1 各主要因素變化對終點溫度影響及相應 冷卻劑調(diào)節(jié)量 因素 因素變化對終點溫度的影響 冷卻劑相應調(diào)節(jié)量 變化量 影響終點 /℃ 礦石 /kg 普碳廢鋼 /kg 鐵水溫度 鐵水 Si 鐵水量 鐵水 Mn 鐵水 P 普碳廢鋼 低硅廢鋼 高規(guī)廢鋼 生鐵塊 石灰 白云石 礦石 鐵皮 螢石 177。 10℃ 177。 % 177。 1000kg 177。 % 177。 % 177。 1000kg 177。 1000kg 177。 1000kg 177。 1000kg 177。 100kg 177。 100kg 177。 100kg 177。 100kg 177。 100kg 177。 6 177。 1215 177。 177。 5 177。 20 干 干 13 干 8 干 12 干 干 5 干 干 4 干 177。 100 177。 200 177。 80 177。 80 177。 300 干 300 干 200 干 130 干 200 干 50 干 100 干 80 干 50 177。 300 177。 600 177。 240 177。 240 177。 900 干 600 干 390 干 600 干 150 干 300 干 300 干 240 干 150 ?保持適宜的出鋼時間 ?為了減少出鋼過程中的鋼液吸氣（應短些）和有利于所加合金的攪拌均勻（應長些），需要適當?shù)某鲣摮掷m(xù)時間。 ?50t以下轉爐出鋼持續(xù)時間應為 1～ 4min； 50～ 100t轉爐應持續(xù) 3～ 6min； 100t以上轉爐應持續(xù) 4～ 8min。 ?擋渣出鋼 ?減少出鋼時的下渣量，提高合金元素的收得率、防止鋼液回磷（轉爐煉鋼多是出鋼時在包內(nèi)進行脫氧合金化）。 ?目前有擋渣球、擋渣帽、擋渣塞、 U型虹吸出鋼口、氣動擋渣等多種方式，國內(nèi)使用最多的是擋渣球和擋渣帽。 終點控制及出鋼 擋渣示意圖 ?擋渣帽 ?減少出鋼時的前期下渣 (轉爐出鋼時，浮在鋼液面上的爐渣將首先流經(jīng)出鋼口，事先將擋渣帽置于出鋼口內(nèi)，擋住爐渣，隨后而至的鋼液將其沖掉或熔化而進入鋼包 )。 ?擋渣帽為圓錐體，其尺寸應與出鋼口內(nèi)徑相適應。 ?國內(nèi)使用的擋渣帽多為鐵皮或輕質耐火材料制成。 ?擋渣球 ?減少出鋼時的后期下渣 (出鋼結束時，正好座在出鋼口上擋住爐渣 )。 ?擋渣球的密度要介于鋼液與熔渣之間，為 ～ ，浸入鋼液的深度為球的 1/3左右，保證鋼水流盡而又能擋住爐渣。 ?在出鋼結束前 1min左右，從出鋼口的正上方投入擋渣球。 擋渣出鋼 擋渣出鋼演示 ?擋渣效果 國內(nèi)外廠家的使用結果表明，擋渣出鋼后，鋼包內(nèi)的渣層厚度由原來的 100～ 150mm減少到 40～ 60mm，鋼液的回磷量因此由 ～ %下降到 ～ %；錳的回收率由80～ 85%提高到 85～ 90%，硅的回收率由 70～ 80%提高到80～ 90%；夾雜物的廢品率由 %降低到 %；同時，鋼包的使用壽命也大幅提高。 ?擋渣出鋼注意事項 擋渣出鋼后應向鋼包加覆蓋渣對鋼液進行保溫。目前，生產(chǎn)上廣泛使用的是炭化稻殼，其密度小、保溫性能好，而且澆注完畢不掛包。 擋渣出鋼 擋渣出鋼 脫氧及合金化 ? 滿足脫氧的要求 ? 滿足鋼種的要求 ? 有精煉的轉爐，作為預脫氧及初步合金化。 ? 合金加入原則：脫氧能力先弱后強，先難熔。 ? 轉爐的脫氧合金化操作主要有以下兩種： ?鋼包內(nèi)脫氧合金化 — 操作簡單，轉爐的生產(chǎn)率高，爐襯壽命長，而且合金元素收得率高；但鋼中殘留的夾雜較多，爐后配以吹氬裝置后這一情況大為改善。 ? 操作要點： ? 合金應在出鋼 1/3時開始加，出鋼 2/3時加完，并加在鋼流的沖擊處，以利于合金的熔化和均勻； ? 出鋼過程中盡量減少下渣，并向包內(nèi)加適量石灰，以減少“回磷”和提高合金的收得率。 脫氧及合金化 ?鋼包內(nèi)脫氧精煉爐內(nèi)合金化 — 冶煉一些優(yōu)質鋼時，鋼液必須經(jīng)過真空精煉以控制氣體含量，此時多采用轉爐出鋼時包內(nèi)初步脫氧，而后在真空爐內(nèi)進行脫氧合金化。 ?真空爐內(nèi)脫氧合金化的操作要點： ?W、 Ni、 Cr、 Mo等難熔合金應在真空處理開始時加入，以保證其熔化和均勻，并降低氣體含量； ?對于 B、 Ti、 V、 RE等貴重的合金元素應在處理后期加入，以減少揮發(fā)損失。 ?采用了鋼包喂絲技術進行合金化。 脫氧及合金化 ?計算公式 ?鋼液中元素殘留量： ?鋼液的殘 Si量一般為 ～ %，稱“痕跡”，可以忽略。 ?鋼液的殘 Mn量則與終點碳和造渣方法有關，終點碳低于%時殘錳為鐵水含錳量的 30%；終點碳高于 %時殘錳為鐵水含錳量的 40%；采用雙渣法時鋼液的殘錳為零 。 ([ % ] [ % ]=%iiiiMMMf? ??規(guī) 格 殘合 金 ）某 合 金 加 入 量 （ kg/ 爐 ） 出 鋼 量合金加入量的確定 ?合金元素收得率 ?正確估計合金元素的收得率是完成脫氧合金化任務的關鍵。對于硅通常為 75%左右，而錳則為 80%左右，實際生產(chǎn)中的具體數(shù)值與下列因素有關： ?鋼液溫度高時合金元素的收得率高（均為吸熱反應）； ?終點碳高時合金元素的收得率高（ [C]高 → [O]低）； ?加入量大時合金元素的收得率高（ [O]一定，合金元素氧化量也一定）； ?同時使用兩種合金時脫氧能力弱的收得率高； ?出鋼過程中下渣多時合金元素的收得率低（ FeO多）。 ?注意 ：若用復合脫氧劑如 MnSi合金時，按調(diào)錳計算其用量（該合金含錳高），然后計算其所帶硅量，最后計算補齊硅所需 FeSi合金量。 合金加入量的確定 ?應用舉例 轉爐使用含錳 %的鐵水，采用拉碳法吹煉 20鎮(zhèn)靜鋼， 20鋼的成分為： %， %， %，問： 1）用含 Mn68%， %的 FeMn合金和含 Si75%的 FeSi合金進行脫氧，需兩種合金各多少 kg?終點碳應為多少？ 2）改用 MnSi合金（含 Mn68%， %， %）和 FeSi合金脫氧，各需多少 kg?終點碳應為多少？ 已知：出鋼量 30噸， Si、 Mn、 C的收得率分別為 75%、 85%和90%。 合金加入量的確定 解： 1） FeMn用量 = 增碳量 =197 % 90%/30000=% 故終點碳應為 %－ %=% FeSi用量 =% 30000/75% 75