【正文】 噴嘴前氧壓 p0 值的選用應(yīng)根據(jù)以下因素考慮： (1) 氧氣流股出口速度要達(dá)到超音速 (450～ 530m/s)，即 Ma=～ 。出口氧壓應(yīng)稍高于或等于周圍爐氣的氣壓。 噴嘴前的氧壓用 p0 表示，出口氧壓用 p 表示。一般允許 P 用 偏離設(shè)計(jì)氧壓177。小型轉(zhuǎn)爐單渣操作一般供氧時(shí)間為 12～ 14min；中、大型轉(zhuǎn)爐單渣操作供氧時(shí)間一般為 18～ 22min。 D 供氧時(shí)間 供氧時(shí)間是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的。若礦石用量是金屬量的 ％。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn) 認(rèn)為氧氣的利用系數(shù)一般在 80％～90％。例如爐氣中 CO2 含量的波動(dòng)范圍是 φ (CO2)＝ 5％～ 30％；自由氧含量 φ (O2)＝ ％～ ％。例如爐氣中部分 CO 燃燒生成 CO2 所需要的氧氣量，爐氣中含有一部分自由氧，還有煙塵中的氧含量以及噴濺物中的氧含量等。 每 l00kg 金屬氧耗量： Δω [C]+Δω [Si]+Δω [Mn]+Δω [P]+31 Δω [S] +Δω [Fe],(FeO)+ [Fe],(Fe2O3) =++++31 0 .013++ ＝ 這是氧耗量的主要部分。 54 表 37 100Kg 金屬料各元素氧化量和氧耗量 項(xiàng) 目 ω /% C Si Mn P S Fe 鐵水 廢鋼 平均 終點(diǎn) 痕跡 FeO Fe2O3 燒損量 /Kg 每 1%元素消耗氧氣量 /Kg 1/3① ①氣化脫硫量占總脫硫量的 1/3 這樣每 l00kg 金 屬料需氧量： Δω [C]+Δω [Si]+Δω [Mn]+Δω [P]+31Δω [S]十 Δω [Fe],(FeO)+Δω [Fe],(FeO) Δω [C]， Δω [Si]， Δω [Mn]， Δω [P]， Δω [S]， Δω [Fe]——分別是鋼中 C， Si， Mn， P， S，F(xiàn)e 的氧化量。 同理可以算出 100kg 金屬料中 ω [Si]＝ 1％、 ω [Mn]＝ 1％、 ω [P]＝ 1％、 ω [S]＝ 1％、ω [Fe]=1％的氧耗量；渣中 ω (FeO)＝ 9％， ω (Fe2O3)＝ 3％；吹煉過(guò)程中被氧化進(jìn)入爐渣的 Fe元素?cái)?shù)量， FeO 中 ω [Fe]＝ ， Fe2O3 中 ω [Fe]=。求： 100kg 金屬料， ω [c]=1％時(shí)，氧化消耗的氧氣量 ? 解： 12g 的 C 生成 CO 消耗 16g 氧氣，生成 CO2 消耗 32g 氧氣，設(shè) 100kg 金屬料 ω [c]＝ 1％生成 CO 消耗氧氣量為 xkg，生成 CO2 消耗氧氣量為 ykg。其步驟是：首先計(jì)算出熔池各元素氧化所需氧氣量和其他氧耗量，然后再減去鐵礦石或氧化鐵皮帶給熔池的氧量，現(xiàn)舉例說(shuō)明。 min。 min；前西德 350t 轉(zhuǎn)爐采用七孔噴嘴，供氧強(qiáng)度為 min。 min。目前國(guó)內(nèi) 30～ 50t 轉(zhuǎn)爐的供氧強(qiáng)度在 ～ min，提高供氧強(qiáng)度后，每爐吹煉時(shí)間可縮短 2minl4s。 例 2 根據(jù)例 1 條件，求此時(shí)的供氧強(qiáng)度，若供氧強(qiáng)度提至 B 供氧強(qiáng) 度 供氧強(qiáng)度 I 是指單位時(shí)間內(nèi)每噸金屬氧耗量，可由（ 36）式確定： I=TQ （ 3— 6） 式中 I —— 供氧強(qiáng)度， Nm3/t 一般供氧時(shí)間為 14～ 22min，大轉(zhuǎn)爐吹氧時(shí)間稍長(zhǎng)些。其量綱為 m3/min 或 m3/h。氧槍噴頭有單孔、多孔和雙流道等多種結(jié)構(gòu)，對(duì)噴頭的選擇要求為 : （ 1）應(yīng)獲得超音速流股，有利于氧氣利用率的提高； （ 2）合理的沖擊面積，使熔池液面化渣快，對(duì)爐襯沖刷少 ， （ 3）有利于提高爐內(nèi)的熱效率； （ 4）便于加工制造，有一定的使用壽命。因此，制訂供氧制度時(shí)應(yīng)考慮噴頭結(jié)構(gòu)、供氧壓力、供氧強(qiáng)度和氧槍高度控制等因素。 供氧制度 將 ～ ，使氧氣流股 直接與鋼水熔池作用，完成吹煉任務(wù)。爐渣化得不好，可適當(dāng)加入少量螢石進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)?shù)诙霞尤牒?，爐溫驟然降低，不僅渣料不易熔化，還抑制了碳氧反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生金屬噴濺，當(dāng)爐溫再度提高后，就會(huì)造成大噴濺。加得過(guò)早，爐內(nèi)溫度低，第一批渣料還沒(méi)有化好 ， 又加冷料，熔渣就更不容易形成，有時(shí)還會(huì)造成石灰結(jié)坨，影響爐溫的提高。否則噪音尖銳，火焰散，噴出石灰和金屬粒并帶火花。 如果爐渣熔化得好，爐內(nèi) CO 氣泡排出受到金屬液和爐渣的阻礙，發(fā)出聲音比較悶；而當(dāng)爐渣熔化不好時(shí)， CO 氣泡從石灰塊的縫隙穿過(guò)排出，聲音比較尖銳；采用聲納裝置 接收這種聲音信息可以判斷爐內(nèi)爐渣熔化情況，并將信息送入計(jì)算機(jī)處理，進(jìn)而指導(dǎo)槍位的控制。但最后一小批料必須在終點(diǎn)拉碳前一定時(shí) 間加完，否則渣料來(lái)不及熔化就要出鋼了。第二批渣料可以一次加入，也可以分小批多次加入。 在正常情況下，第一批渣料是在開(kāi)吹的同時(shí)加入。 51 表 36 渣料加入數(shù)量和時(shí)間 廠名 批 數(shù) 渣料加入量占總加入量的比 加 入 時(shí) 間 石灰 礦石 螢石 鐵皮 生白云石 首鋼一煉鋼鋼廠 一 1/2～ 2/3 1/3 1/3 2/3～ 3/3 開(kāi)吹時(shí)加入 二 1/3～ 1/2 2/3 2/3 1/3～ 0 開(kāi)吹 3～ 6min 加完 三 根據(jù)情況調(diào)整 終點(diǎn)前 3min 加完 上鋼一廠 一 1/2 全部 1/2 1/2 全部 開(kāi)吹前一次加入 二 1/2 0 1/2 1/2 0 開(kāi)吹后 5～ 6min 開(kāi)始加 ,11～ 12min 加完 三 根據(jù)需要調(diào)整 終點(diǎn)前 3～ 4min 加完 第一批渣料是總量的一半或一半以上，其余的第二批加入。 所以單渣操作時(shí)，渣料一般 都是分兩批加入。第三批渣料視 爐內(nèi)磷、硫去除情況而 決定是否加入，其加入數(shù)量和時(shí)間均應(yīng)根據(jù)吹煉實(shí)際情況而定。若是雙 渣操作，則是倒渣后加入第二批 渣 料。第一批渣料在 兌鐵水前或開(kāi) 吹時(shí)加入，加入量為總渣 量 的 1／ 2～ 2／ 3，并將白云石全部加入爐內(nèi)。 渣料加 入 時(shí)間 渣料的加入數(shù)量和加入時(shí)間對(duì)化渣速度有直 接 的影響，因而應(yīng)根據(jù) 各廠原料條件來(lái)確定 。 氧化鐵皮或鐵礦石也能調(diào)節(jié)渣中 FeO 含量， 起到 化渣作用，但它對(duì) 熔 池有較大的冷卻效應(yīng)，應(yīng)視 爐 內(nèi)溫度高低確定加入 量 。但用量 過(guò) 多對(duì)爐襯有侵蝕作用；另外我 國(guó) 螢石資源短缺，價(jià)格較高，所以應(yīng)盡量少用或不用。 助熔劑加入量 轉(zhuǎn)爐造渣中常用的助熔劑是氧化鐵 皮和螢石。 鐵水成分： Si為 ％， P為 ％， S為 ％； 石灰成分： CaO 90％， MgO 3％， SiO2 2％ ； 白云石成分： CaO40％， MgO35％， SiO23％； 終渣要求：（ MgO）為 8％，堿度為 。下面通過(guò)實(shí)例計(jì)算說(shuō)明其應(yīng)用。 (1) 白云石應(yīng)加入量 白W 1 0 0 0M g O% M g O%%W ??? 白白 ）（渣量 kg/t 式中 %MgO白 —— 白云石中 MgO含量。 (2) 鐵水含 P%， B= CaO/( SiO2+P2O5) 1000BCa O% ])P[%]Si([% ???? 有效石灰加入量 kg/ t鐵水 （ 3— 4） 式中 —— 1/2 [（ SiO2/Si） +（ P2O5/ P） ] 白云石加入量確定 白云石加入量根據(jù)爐渣中所要求的 MgO含量來(lái)確定，一般爐渣中 MgO含量控制在 6～8％。 A 爐渣堿度確定 堿度高低主要根據(jù)鐵水成分而定，一般來(lái)說(shuō)鐵水 含 P、 S低，爐渣堿度控制在 ～ ；中等 P、 S含量的鐵水，爐渣堿度控制在 ～ ； P、 S含量較高的鐵水，爐渣堿度控制在～ 。 渣料加 入 量確定 加入爐內(nèi)的渣料，主要指石灰和白云石數(shù)量，還有少量助熔劑 。因此對(duì)于 Si、 S、 P 49 含量較高的鐵水，最好經(jīng)過(guò)鐵水預(yù)處理，使其進(jìn)入轉(zhuǎn)爐之前就符合煉鋼要求。 濺渣護(hù)爐技術(shù)在某種程度上可以看作是留渣操作的特例。留到下一爐，有利于初期渣及早形成，并且能提高前期去除 P、 S 的效率，有利于保護(hù)爐襯，節(jié)省石灰用量。 留渣操作 留渣操作就是將上爐終點(diǎn)熔渣的一部分或全部留給下?tīng)t使用。 最早采用雙渣操作，是為了脫磷，現(xiàn)在除了冶煉低錳鋼外已很少采用。 雙渣操作 在冶煉中途分一次或幾次除去約 1/2～ 2/3 的熔渣，然后加入渣料重新造渣的操作方法稱雙渣法。 單渣操作工藝比較簡(jiǎn)單，吹煉時(shí)間短，勞動(dòng)條件好，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 單渣操作 單渣操作就是在冶煉過(guò)程中只造一次渣，中途不倒渣、不扒渣、直到終點(diǎn)出鋼。 造渣方法 在生產(chǎn)實(shí)踐中，一般根據(jù)鐵水成分及吹煉鋼種的要求來(lái)確定造渣方法。相反，槍位過(guò)低，尤其是在碳氧化激烈的中期， TFe 含量低，又會(huì)導(dǎo)致熔渣的返干而造成金屬噴濺。 吹煉后期脫碳速度降低，只要熔渣堿度不過(guò)高，穩(wěn)定泡沫的因素就大大減弱了，一般不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的泡沫渣。 吹煉中期碳激烈氧化，產(chǎn)生大量的 CO 氣體，由于熔渣堿度提高，形成了硅酸鹽及磷酸鹽等化合物， SiO2 和 P2O5 的活度降低， SiO2 和 P2O5 的吸附作用逐漸消失，穩(wěn)定氣泡主要靠固體懸浮微粒?？傊?，影響熔渣泡沫化的因素是多方面的，不能單獨(dú)強(qiáng)調(diào)某一方面，而應(yīng)綜合各方面因素加以分析。所以熔渣的粘 度對(duì)熔渣的泡沫化有一定的影響，但也不是說(shuō)熔渣越 粘 越利于泡沫化。P2O CaO 和 MgO 等固體微粒時(shí)，它們附著在小氣泡表面 上，能使氣泡表面薄膜的韌性增強(qiáng)， 粘 性增大，也阻礙了小氣泡的合并和破裂，從而使泡沫渣的穩(wěn)定期延長(zhǎng)。當(dāng)熔渣中存在著 2CaO FeO、 Fe2O3 和 CaF2 含量的增加也能降低熔渣的表面張力，有利于泡沫渣的形成。但單獨(dú)的 SiO2 或 P2O5 對(duì)穩(wěn)定氣泡的作用不大，若兩者同時(shí)存在，效果最好。這些氣體能否穩(wěn)定的存在于熔渣中，還與熔渣的物理性質(zhì)有關(guān)。若控制不當(dāng)，由于嚴(yán)重的泡沫渣，也會(huì)導(dǎo)致事故。在正常情況下，泡沫渣的厚度經(jīng)常有 l～ 2m 乃至 3m。分散在熔渣中的小氣 泡的總體積，往往超過(guò)熔渣本身的體積。 泡沫渣 在吹煉過(guò)程中，由于氧氣流股對(duì)熔池的作用，產(chǎn)生了許多金屬液滴。 由此可見(jiàn)，爐渣的成渣過(guò)程就是石灰的溶解過(guò)程。 （ 4） 石灰質(zhì)量 表面疏松，氣孔率高，反應(yīng)能力強(qiáng)的活性石灰，能夠有利于爐渣向石灰塊內(nèi)滲透，也擴(kuò)大了反應(yīng)界面，加速了石灰溶解過(guò)程。 （ 3）熔池的攪拌 加快熔池的攪拌，可以顯著改善石灰溶解的傳質(zhì)過(guò)程，增加反應(yīng)界面，提高石灰溶解速度。 （ 2）溫度 熔池溫度高，高于爐渣熔點(diǎn)以上，可以使?fàn)t渣粘度降低，加速爐渣向石灰塊內(nèi)的滲透，使生成的石灰塊外殼化合物迅速熔融而脫落成渣。 渣中（ MnO）對(duì)石灰溶解速度的影響僅次于（ FeO），故在生產(chǎn)中可在渣料中配加錳礦；而使?fàn)t渣中加入 6％左右的（ MgO）也對(duì)石灰溶解有利 ，因?yàn)?CaO－ MgO－ SiO2系化合物的熔點(diǎn)都比 2CaO 4）它能減少石灰塊表面 2CaO 圖 3— 2 吹煉過(guò)程中渣量 q1 和 石灰溶解量 q2的變化 a — 礦石冷卻； b— 廢鋼冷卻 47 3）它的離子半徑不大（ 2 ??Fer， 3 ??Fer， 2 ??Or），且與 CaO同屬立方晶系。其原因是： 1）它能顯著降低爐渣粘度，加速石灰溶解過(guò)程的傳質(zhì)。有研究表明，石灰溶解與爐渣成分之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系為： ? ? n e g a OkC a O ?????? （ 32） 式中： CaO? —— 石灰在渣中的溶解速度， kg／（ m2） k —— 比例系數(shù)； CaO等 —— 渣中氧化物濃度，％。 SiO2外殼，其原因可認(rèn)為是底吹氣體加強(qiáng)了熔池?cái)嚢瑁隧敶缔D(zhuǎn)爐中渣料被吹到爐膛四周的不活動(dòng)區(qū)，從而加快了（ FeO）向石灰滲透作用的結(jié)果。 SiO2外殼，它阻礙石灰的溶解。 爐渣由表及里逐漸向石灰塊內(nèi)部滲透，表面有反應(yīng)產(chǎn)物形成。而且在內(nèi)部氣孔表面上進(jìn)行。 第二步，爐渣與石灰在反應(yīng)區(qū)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，形成新相。在此以后的時(shí)間里，成渣主要是石灰的溶解，特別是吹煉時(shí)間的 60％以后，由于爐溫升高，石灰溶解加快使渣大量形成。 表 3－ 5 爐渣中的化合物及其熔點(diǎn) 化合物 礦物名稱 熔點(diǎn)， ℃ 化合物 礦物名稱 熔點(diǎn)， ℃ CaO?SiO2 硅酸鈣 1550 CaO?Mg O?SiO2 鈣鎂橄欖石 139