【正文】 期渣中的氧化物從石灰表面向其內(nèi)部滲透，并與CaO發(fā)生化學反應，生成一些低熔點的礦物，引起石灰表面的渣化。這些反應不僅在石灰塊的外表面進行，而且也在石灰氣孔的內(nèi)表面進行。o 但是在吹煉初期，SiO2易與CaO反應生成鈣的硅酸鹽，沉集在石灰塊表面上，如果生成物是致密的，高熔點的2 CaOSiO2（熔點2130℃）和3 CaOSiO2 (熔點2070℃），則將阻礙石灰的進一步渣化熔解。 如生成CaOSiO2（熔點1550℃）和3 CaOSiO2 （熔點1480℃）則不會妨礙石灰熔解。 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 ，熔點升高，石灰的渣化有所減緩。吹煉末期，渣中(FeO)有所增加，石灰的渣化加快，渣量又有增加。 影響石灰溶解速度的因素主要有：石灰本身質(zhì)量鐵水成分爐渣成分供氧操作 白云石造渣。 采用白云石或輕燒白云石代替部分石灰石造渣，提高渣中MgO含量，減少爐渣對爐襯的侵蝕，具有明顯效果。o MgO在低堿度渣中有較高的熔解度，采用白云石造渣，初期渣中MgO濃度提高，會抑制熔解爐襯中的MgO，減輕初期爐渣對爐襯的侵蝕。同時，前期過飽和的MgO會隨著爐渣堿度的提高而逐漸析出，使后期渣變粘，可以使終渣掛在爐襯表面上，形成爐渣保護層，有利于提高爐齡。造渣制度 o 在保證渣中有足夠的∑(FeO)、渣中（MgO），不超過6%的條件下，增加初期渣中MgO含量，有利于早化渣并推遲石灰石表面形成高熔點致密的2 CaOSiO2殼層。螢石的化渣作用 螢石的主要成分為CaF2，并含有SiOFe2OAl2OCaCO3和少量磷、硫等雜質(zhì)。它的熔點約1203K。螢石加入爐內(nèi)后，在高溫下即爆裂或碎塊并迅速熔化。它的作用體現(xiàn)在：o CaF2與CaO作用形成熔點為1635K的共晶體，直接促進石灰的熔化；o 螢石能顯著降低2 CaOSiO2的熔點,使爐渣在高堿度下有較低的熔化溫度；o CaF2可降低爐渣粘度。 二、造渣方法根據(jù)鐵水成分和所煉鋼種來確定造渣方法。常用的造渣方法有單渣法、雙渣法和雙渣留渣法。o 單渣法：整個吹煉過程中只造一次渣，中途不倒渣、不扒渣，直到吹煉終點出鋼。入爐鐵水Si、P、S含量較低，或者鋼種對P、S要求不太嚴格，以及冶煉低碳鋼，均可以采用單渣操作。采用單渣操作，工藝比較簡單，吹煉時間短，勞動條件好，易于實現(xiàn)自動控制。單渣操作一般脫磷效率在90%左右，脫硫效率約為30%40%。o 雙渣法：整個吹煉過程中需要倒出或扒出約1/22/3爐渣，然后加入渣料重新造渣。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。在鐵水含磷高且吹煉高碳鋼，鐵水硅含量高，為防止噴濺，或者在吹煉低錳鋼種時，為防止回錳等均可采用雙渣操作。雙渣操作脫磷效率可達95%以上，脫硫效率約60%左右。雙渣操作會延長吹煉時間，增加熱量損失，降低金屬收得率，也不利于過程自動控制。其操作的關鍵是決定合適的放渣時間。o 雙渣留渣法：將雙渣法操作的高堿度、高氧化鐵、高溫、流動性好的終渣留一部分在爐內(nèi)，然后在吹煉第一期結束時倒出，重新造渣。此法的優(yōu)點是可加速下爐吹煉前期初期渣的形成，提高前期的去磷、去硫率和爐子熱效率，有利于保護爐襯，節(jié)省石灰用量。采用留渣操作時，在兌鐵水前首先要加廢鋼稠化冷凝熔渣，當爐內(nèi)無液體渣時才可兌入鐵水，以避免引發(fā)噴濺。泡沫渣：o 由于爐內(nèi)的乳化現(xiàn)象，大大發(fā)展了氣—熔渣—金屬液的界面，加快了爐內(nèi)化學反應速度，從而達到良好的吹煉效果。當然若控制不當，嚴重的泡沫渣也會引發(fā)事故。o 大量的研究表明，氣泡少而小，爐渣表面張力低，爐渣粘度大，溫度低，泡沫容易形成并穩(wěn)定地存在于渣中，生成泡沫渣。 o 吹煉前期，脫碳速度小，泡沫小而無力，易停留在渣中，爐渣堿度低，∑(FeO)較高，有利于渣中鐵滴生成CO氣泡，并含有一定量的SiOP2O5等表面活性物質(zhì)，因此易起泡沫。o 吹煉中期，脫碳速度大，大量的CO氣泡能沖破渣層而排出，爐渣堿度高，∑(FeO)較低，SiOP2O5表面活性物質(zhì)的活度降低，因此引起泡沫渣的條件不如吹煉初期，但如能控制得當，避免或減輕熔渣返干現(xiàn)象，就能得到合適的泡沫渣。o 吹煉后期，脫碳速度降低，產(chǎn)生的CO減少，堿度進一步提高，∑(FeO)較高，但[C]較低，產(chǎn)生的CO少，表面活性物質(zhì)的活度比中期進一步降低，因此，泡沫穩(wěn)定的因素大大減弱，泡沫渣趨向消除。o 在吹煉過程中，由于氧射流與熔池的相互作用，形成了氣—熔渣—金屬液密切混合的三相乳化液。分散在爐渣中的小氣泡的總體積往往超過熔渣本身體積的數(shù)倍甚至數(shù)十倍。熔渣成為液膜，將氣泡包住，引起熔渣發(fā)泡膨脹，形成泡沫渣。正常泡沫渣的厚度經(jīng)常在12m，甚至3m。影響熔渣泡沫化的因素： （1）進入熔渣的氣體量。這是熔渣泡沫化的外部條件，單位時間內(nèi)進入爐渣的氣體越多，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)爐渣嚴重泡沫化現(xiàn)象。（2）熔渣本身的發(fā)泡性即氣體在渣中的存留時間。這是熔渣泡沫化的內(nèi)部條件，它取決于熔渣的粘度和表面張力。爐渣的表面張力愈小，其表面積就愈易增大即小氣泡愈易進入而使之發(fā)泡；增大爐渣的粘度，將增加氣泡合并長大及從渣中逸出的阻力，渣中氣泡的穩(wěn)定性增加。 泡沫渣的控制：轉爐吹煉的初期和末期，因脫碳速度小而爐渣的泡末化程度較低，因而控制的重點是防止吹煉中期出現(xiàn)嚴重的泡沫化現(xiàn)象。通常是因槍位過高，爐內(nèi)的碳氧反應被抑制，渣中聚集的(FeO)越來越多（內(nèi)部條件具備），溫度一旦上來便會發(fā)生激烈的碳氧反應，過量的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。為此，生產(chǎn)中應是在滿足化渣的條件下盡量低些，切忌化渣槍位過高和較高槍位下長時間化渣，以免渣中(FeO)過高。 出鋼前壓槍降低渣中的(FeO)，破壞泡沫渣，以減少金屬損失。 渣料的用量： 加入爐內(nèi)的渣料主要是石灰和白云石，還有少量的螢石或氧化鐵皮等熔劑。石灰用量的確定：1）首先根據(jù)鐵水的硅、磷含量和爐渣堿度計算：（1）鐵水含磷＜%時，爐渣的堿度B=（%CaO）/（%SiO2）=～，所以每噸鐵水的石灰加入量按下式計算：石灰用量（kg/t）=式中 [%Si]——爐料中硅的質(zhì)量分數(shù)；60/28——表示1kgSi氧化后可生成60/28（=）kg的SiO2。例1 %、%，冶煉所用石灰含CaO：86%，SiO2：%，求每噸鐵水的石灰用量。解：石灰用量（kg/t）=（2）鐵水含磷＞%時，B=（%CaO）/（%SiO2）+（%P2O5）=～，所以每噸鐵水的石灰加入量按下式計算： 石灰用量（kg/t）= 式中的142/62表示每氧化1kg的磷可生成142/62（=）kg的P2O5。2）其次根據(jù)冷卻劑用量計算應補加的石灰量礦石含有一定數(shù)量的SiO2，每kg礦石需補加石灰的數(shù)量按下式計算：補加石灰量（kg/kg）= 白云石用量的確定:白云石的加入量應根據(jù)爐渣要求的飽和MgO含量來確定。通常渣中MgO含量控制在8%～10%，除了加入的白云石含有外，石灰和爐襯也會帶入一部分。理論用量W(kg/t)=實際用量W/=W－W灰－W襯熔劑的用量：螢石用量：盡量少用或不用，部標要求≤4kg/t。礦石用量：鐵礦石及氧化鐵皮也具有較強的化渣能力，但同時對熔池產(chǎn)生較大的冷卻效應，其用量應視爐內(nèi)溫度的高低，一般為裝入量的2～5%。渣料的加入方法：關于渣料的加入，關鍵是要注意渣料的分批和把握加入的時間。1 ）渣料分批目的：渣料應分批加入以加速石灰的熔化（否則，會造成熔池溫度下降過多，導致渣料結團且石灰塊表面形成一層金屬凝殼而推遲成渣）。批次：單渣操作時，渣料通常分成兩批：1/2～2/3及白云石全部（冶煉初期爐襯侵蝕最嚴重）；1/2～1/3。2）加料時間（1）第一批渣料在開吹的同時加入。（2）第二批渣料，一般是在硅及錳的氧化基本結束、頭批渣料已經(jīng)化好、碳焰初起的時候（30噸的轉爐開吹6 min左右）加入（如果加入過早，爐內(nèi)溫度還低且頭批渣料尚未化好又加冷料，勢必造成渣料結團難化；反之，如果加入過晚，正值碳的激烈氧化時期，渣中的（∑FeO）較低渣料亦難化。問題的關鍵是正確判斷爐況，頭批渣料化好的標志是：火焰軟且穩(wěn)定，爐內(nèi)發(fā)出柔和的嗡嗡聲，噴出物為片狀，落在爐殼上不粘貼；未化好的情況是：爐口的火焰發(fā)散且不穩(wěn)定，爐內(nèi)發(fā)出尖銳的吱吱聲，噴出物是金屬火花和石灰粒）。有的廠二批料分小批多次加入以利熔化，但最后一小批料必須在終點前3～4分鐘加入。加速渣料的熔化。加速石灰溶解的措施：1）適宜的爐渣成分渣中的（FeO）是石灰溶解的基本熔劑，原因在于：（1）（FeO）可與CaO及2CaOSiO2作用生成低熔點的鹽，能有效地降低爐渣的粘度，改善石灰溶解的外部傳質(zhì)條件；（2）（FeO）是堿性氧化渣的表面活性物質(zhì)，可以改善爐渣對石灰的潤濕性，有利于熔渣向石灰表面的孔中滲透，增大二者之間的接觸面積；（3）Fe2+及O2的半徑是同類中最小的，擴散能力最強；（4）有足夠的（FeO）存在時，可以避免石灰表面生成C2S而有利于石灰的溶解。因此，吹煉操作中應合理地控制槍位，始終保持較高的（FeO）含量。(MnO)對石灰溶解的影響與（FeO）類似，生產(chǎn)中可在渣料中配加適量錳礦。 2）較高的溫度熔池溫度高時，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。為此，入爐鐵水的溫度要盡量高，若鐵水溫度偏低應先低槍位提溫。3）強化熔池的攪拌加強對熔池的攪拌，可以改善石灰溶解的外部傳質(zhì)過程，從而可加速石灰的溶解。復吹轉爐的石灰溶解速度要比頂吹轉爐的快，原因就在于復吹冶煉有底吹氣體攪拌。4）改善石灰質(zhì)量（1）提高石灰的活性度：增加石灰的氣孔率，增大比表面積，有利于爐渣的滲透，可加快石灰溶解速度，同時，即使石灰表面生成2CaOSiO2外殼也不致密，易碎。（2）減小石灰的塊度并進行預熱：石灰入爐初形成的固態(tài)渣殼薄甚至消失。思考題：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？五、石灰溶解機理六、造渣方法七、溫度制度o 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。o 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(diào)和劑槍位，使鋼水的升溫和成分變化協(xié)調(diào)起來，同時達到吹煉終點的要求，是溫度控制的關鍵。o 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。o 熱量消耗：習慣上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。 熱量的消耗：o 鋼水的物理熱約占70%；o 爐渣帶走的熱量大約占10%；o 爐氣物理熱也約占10%；o 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%。o 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轉了上的熱量利用集中，吹煉時間短，冷卻水、爐氣熱損失低。 o 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，鋼液的凝固溫度計算有多種經(jīng)驗公式：o 出鋼溫度需考慮從出鋼到澆注各階段的溫降。ΔT為鋼液的過熱度，它與鋼種、坯型有關，板坯取1520℃，低合金方坯取2025℃；ΔT1為出鋼過程溫降；ΔT2為出鋼完畢至精煉之前的溫降；ΔT3為鋼水精煉過程溫降；ΔT4為鋼水精煉完畢至開澆之前的溫降；ΔT5為鋼水從鋼包至中間包溫降。 o 轉爐獲得的熱量除用于各項必要的