【正文】 ?注意 ：若用復(fù)合脫氧劑如 MnSi合金時，按調(diào)錳計(jì)算其用量（該合金含錳高），然后計(jì)算其所帶硅量，最后計(jì)算補(bǔ)齊硅所需 FeSi合金量。 脫氧及合金化 ?計(jì)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。 ? 操作要點(diǎn)： ? 合金應(yīng)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。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。 終點(diǎn)控制及出鋼 擋渣示意圖 ?擋渣帽 ?減少出鋼時的前期下渣 (轉(zhuǎn)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(jìn)入鋼包 )。 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(yīng)短些）和有利于所加合金的攪拌均勻（應(yīng)長些），需要適當(dāng)?shù)某鲣摮掷m(xù)時間。 300 177。 200 177。 177。 100kg 177。 1000kg 177。 % 177。 10℃ 177。 ?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。 ?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(dāng) [C]小于 %時，爆裂的碳火花幾乎不分叉，形成的是小火星。同時尋求含硫低、灰分少和干燥的增碳劑。 終點(diǎn)控制及出鋼 終點(diǎn)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。 終點(diǎn)控制及出鋼 (碳 )的控制 ?終點(diǎn)碳的控制方法 ?拉碳法 ?分為一次拉碳和高拉補(bǔ)吹兩種控制方式。 ?終點(diǎn)控制 是轉(zhuǎn)爐吹煉末期的重要操作。 跑渣對熔池溫度的影響 操作不當(dāng)，發(fā)生嚴(yán)重跑渣時，因加入石灰抑制跑渣，從跑渣開始至結(jié)束，約 5分鐘內(nèi)，熔池溫度沒有上升。若溫度低，加硅鐵并點(diǎn)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。 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(dāng)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(yīng)適當(dāng)壓槍，加強(qiáng)各元素的氧化，提高熔池溫度，而后再加二批渣料。 冷卻劑用量確定 ? 在 吹煉前期 結(jié)束時， 溫度應(yīng)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。則礦石用量為： （ Q余 10179。 [179。 6456+179。 179。 112/160179。 ?礦石的冷卻效應(yīng) ：礦石冷卻主要靠 Fe2O3的分解吸熱，其冷卻效應(yīng)隨鐵礦的成分不同而變化，含 Fe2O370%、 FeO10%時鐵礦石的冷卻效應(yīng)為： q礦 =1179。 ? 爐料中的熱量約為總熱量的 60%， 爐氣帶走的熱量約占 34%，其它熱損失約占 6%， 爐氣熱量的回收利用非常重要 。 碳氧化放出的熱量占元素氧化總放熱量的一半以上 。 項(xiàng) 目 收 入 項(xiàng) 目 支 出 熱量 /kJ % 熱量 /kJ % 鐵水物理熱 元素氧化放熱 其中： C Si Mn P Fe CO潛熱 煙塵氧化熱 SiO2生成潛熱 108425 94180 55627 25055 1120 926 3871 83136 4443 3871 鋼水物理熱 爐渣物理熱 礦石分解熱 爐氣物理熱 CO潛熱 煙塵帶走熱 鐵珠和噴濺帶走熱 冷卻水帶走熱和其它熱損失 132389 32805 12511 16695 83136 1885 3390 11240 合 計(jì) 294051 合 計(jì) 294051 表 4 全爐熱平衡表 頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐的物料平衡和熱平衡 ?30噸頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐吹煉鐵水 ， 具有如下的熱工特點(diǎn)： ? 熱量收入基本上是鐵水的物理熱和化學(xué)熱 。 溫度制度 頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐的物料平衡和熱平衡 ? 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)測數(shù)據(jù)如 表 1和表 2。 溫度制度 溶解于鐵中的元素為 1%時，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 5 Mn 6 W 18%W,%C 1 P 30 As 14 S 25 H2 0 1300 Al 3 O2 80 V 2 N2 90 ? 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。 LD轉(zhuǎn)爐熱效率比較高，一般在 75%以上。 ? 熱量來源 ： 鐵水的物理熱和化學(xué)熱 ，它們約各點(diǎn)熱量來源的一半。如上一爐終點(diǎn)碳過低，一般不宜留渣。 ? 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 ， 應(yīng)用雙渣法 。 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 。 ? 鐵礦石或其它固體氧化劑不應(yīng)一次加入過多 ， 以免使熔池溫度劇烈下降 ， 渣中 ∑ (FeO)急劇增多 。溫度低使?fàn)t渣黏度增大，促進(jìn)爐渣的泡沫化 。這可能是由于堿度為 ～ 時渣中 aFeO最大所致。 ? P205和 SiO2，不但使?fàn)t渣的表面張力減小，而且能增大渣膜的粘度，使泡沫穩(wěn)定。 轉(zhuǎn)爐內(nèi)的泡沫現(xiàn)象示意圖 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 液滴流動路線 造渣工藝 ? 泡沫渣的形成機(jī)理，同金屬與爐渣之間的乳化機(jī)理有相似之處。在轉(zhuǎn)爐熔池上層的金屬 — 爐渣乳濁液中實(shí)際上經(jīng)常還有大量 CO氣泡彌散分布在渣中形成泡沫渣。 ? 降低渣中 ∑ (FeO) 常用的方法： ? 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以螢石幫助化渣； ? 吹煉結(jié)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(jìn)入盛鋼桶的渣量 。 ? 終渣氧化性也受金屬成分的影響。 ? 加入鐵礦石或氧化鐵皮等氧化劑使?fàn)t渣氧化性增強(qiáng)是暫時的 。 ? 脫碳速度對爐渣氧化性有很大的影響。 它對終點(diǎn)鋼水中的含氧量和鋼的質(zhì)量也有影響 ， 對石灰的熔解速度起著重要的作用 ， 還影響泡沫渣和噴濺的產(chǎn)生 、 爐襯的壽命 、 以及金屬和鐵合金的收得率 。 ? 提高渣中 CaF ∑ (FeO)、 MnO、 MgO(6%8%)等的含量 ， 都能使?fàn)t渣熔點(diǎn)降低 ， 流動性改善 。因此， 生產(chǎn)中將石灰分批加入是合理的 。吹煉前期加入螢石能加速初期渣的形成 ， 吹煉中期加入螢石可以防止?fàn)t渣 “ 返干 ” 爐渣中 ∑ (FeO)的含量越低 ， 螢石的化渣效果越明顯 。 造渣工藝 ? 正確設(shè)計(jì)氧槍和控制槍位 (必要時輔以變化氧壓 )是調(diào)節(jié)渣中 ∑ (FeO)含量的主要措施 。特別是 原料磷、硫較高和吹煉高中碳鋼時必須采用 。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性，石灰熔解迅速，堿度提高快。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。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。 ? FeO對石灰熔解作用機(jī)理： ? 它能顯著降低爐渣的粘度，加速石灰塊外部的傳質(zhì)； ? 它能改善爐渣對石灰的潤濕和爐渣向石灰孔隙中的滲透； ? 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； ? 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。 JCaO≈K 1(CaO+++) 造渣工藝 ? FeO是石灰的基本溶劑 。 2CaO178。 ? 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 )。 石灰用量的確定 首先根據(jù)鐵水的硅、磷含量和爐渣堿度計(jì)算，如鐵水含磷＜ %時，爐渣的堿度 R=(%CaO)/(%SiO2)=～ ，所以每噸鐵水的石灰加入量按下式計(jì)算 ： 石灰用量（ kg/t） = 式中： [%Si]— 爐料中硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； 60/28— 表示 1kgSi氧化生成 60/28（ =） kg的 SiO2。 ? 變氧壓又變槍位的操作 。 ? 噴頭結(jié)構(gòu) ? 在一定的氧氣流量下 ， 增多噴孔數(shù)目 ， 穿透深度減小 ， 沖擊面積增大 ， 槍位應(yīng)相應(yīng)降低 。 ? 造渣材料加入量及其質(zhì)量 ? 鐵水中磷 、 硫含量高 ， 或吹煉低硫鋼 ， 或石灰質(zhì)量低劣 、加入量很大時 ， 由于渣量增大使熔池面顯著上升 ， 化渣困難 ， 槍位應(yīng)相應(yīng)提高 。 ? 吹煉后期 — 進(jìn)一步調(diào)整好爐渣的氧化性和流動性 ， 繼續(xù)去除磷和硫 ， 準(zhǔn)確控制終點(diǎn) 。 渣中 ∑ (FeO)降低將使渣的熔點(diǎn)升高 。要求快速熔化石灰 ， 盡快形成堿度 ≦ ～ 渣 ， 以免酸性渣嚴(yán)重浸蝕爐襯和盡量增加前期的去磷率 。 第一種是 “ 直接氧化 ” 或 “ 一步氧化 ” ，認(rèn)為金屬中的雜質(zhì)被氣態(tài)氧直接氧化： x[R]+y/2{O2}=RxOy ? 第二種是 “ 間接氧化 ” 或 “ 二步氧化 ” ， 認(rèn)為氧氣與金屬接觸首先將鐵元素氧化： 2[Fc]+{O2}=2(FeO) (EeO)=[FeO] y[FeO]+x[R]=（ RxOy） +y[Fe] ? 第三種觀點(diǎn)實(shí)際上是上述兩種觀點(diǎn)的綜合 ， 認(rèn)為在吹煉時既有直接氧化 ， 也有間接氧化 。 載氧液滴參與熔池的循環(huán)運(yùn)動 ， 并在熔池中進(jìn)行二次氧化 ， 將氧傳給金屬 。 60=3000m2。 但也受氧氣射流的支配 。 供氧制度 氧氣射流對轉(zhuǎn)爐熔池的作用 ? 氧氣射流對熔池的物理作用 ? 射流的穿透深度 、 沖擊面積和沖擊點(diǎn)的分布 )1(000BdHdPKh??金?考慮實(shí)際轉(zhuǎn)爐吹煉特點(diǎn)的系數(shù)，等于 40 槍位 常數(shù)，對于低粘度的液體為 40 00m a x金?dPKh ?在槍位等于零 (H=0)時， 在噴頭和氧氣流量一定的情況下，降低槍位增大穿透深度時，沖擊面積隨之減小；相反，提槍增大沖擊面積時，穿透深度隨之減小。 ? 爐膛內(nèi)的氧氣射流 ， 因被加熱膨脹 ， 使射程和擴(kuò)張角增大 。 供氧制度 轉(zhuǎn)爐爐膛內(nèi)氧氣射流的特性 ? 氧氣射流在頂吹轉(zhuǎn)爐爐膛內(nèi)的流動狀況和特點(diǎn)大致如下： ? 氧氣射流分三段：射流軸心速度仍保持等于出口的速度 ， 這一段稱為 初始段 。 供氧制度 氧氣從氧槍中的流出 ? 氧槍出口斷面上的氧流參數(shù)是最重要的特性參數(shù)，它決定著氧氣射流的基本特性。 氧 槍 請 單 擊 畫 面 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。 ? 轉(zhuǎn)爐的供氧方法不同，煉鋼過程的特點(diǎn)也不同。 2)金屬熔池深度 為保證生產(chǎn)安全和爐底壽命，熔池深度 (H熔 )應(yīng)大于氧氣射流對熔池的最大穿透深度 (hmax)。 ? 各階段的金屬裝入量應(yīng)能保證一定的爐容比 。 影響金屬裝入量的因素 1)爐容比 ? 爐容比是指轉(zhuǎn)爐內(nèi)部自由空間的容積 (V)與金屬裝入量 (T)之比 ， V/T。 ? 缺點(diǎn)