【正文】 分注意。我國對 62 座轉(zhuǎn)爐的測算投資回收期平均為 。 （ 3）投資回報率高。如 LTV 廠轉(zhuǎn)爐作業(yè)率由 78%提高到 97%。如美國印第安納州 LTＶ哈伯廠爐齡達(dá)到 15658爐時，爐襯消耗由 ，補(bǔ)爐料也下降到 ，使噸鋼成本減少 美元。 綜上所述，為了獲得較為理想的濺渣效果，需采取如下措施： （ 1）爐襯材質(zhì)不能因?qū)嵭袨R渣護(hù)爐技術(shù)而降低，對使用鎂碳磚而言，其碳含量應(yīng)控制為下限； （ 2）控制和降低終渣 FeO 含量； （ 3）合理調(diào)整終渣 MgO 含量； （ 4）提高濺渣層熔化性溫度，降低爐渣過 熱度； （ 5）降低出鋼溫度。夾角比較理想。 16 （ 3）噴濺時間：通常為 ～ 4min。各廠應(yīng)根據(jù)自己的實際來摸索控制槍位的經(jīng)驗。另外，最大濺渣量與一定的槍位存在對應(yīng)關(guān)系，過低或過高的槍位都會使濺渣量減少。如寶鋼 300t 轉(zhuǎn)爐濺渣 N2 壓力為 ～ ，流量為 48000～ 53000NM3 /ｈ。 濺渣操作參數(shù)控制 為了在盡可能短的時間內(nèi)將爐渣均勻噴敷在整個爐襯表面而形 成有足夠厚度的致密濺渣層，必須控制好濺渣操作手段，即根據(jù)爐形尺寸，來控制噴吹 N2氣壓力和流量、槍位、噴槍結(jié)構(gòu)尺寸等噴濺參數(shù)。 （ 3）爐渣粘度的控制 過低的爐渣粘度有利濺渣的操作，即易濺起、掛渣、且均勻，但由于渣層過薄，會在搖爐時掛渣流落；而粘度過大，濺渣效果差，耳軸、渣線處不易濺到，且爐底易上漲，爐膛變形，所以粘度需要根據(jù)實際情況合理調(diào)整。在確定 FeO 含量時要考慮堿度和 MgO 含量，以盡可能提高熔渣熔化溫度為原則。 圖 24 渣中ＭｇＯ和堿度對爐渣熔化性溫度的影響 （ 2）終渣 FeO（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的控制 終渣 FeO 有雙向作用，即一方面 FeO 和 C2F 在濺渣過程中沿襯磚表面呈微氣孔和裂紋向 MgO 機(jī)體內(nèi)擴(kuò)散，形成以（ MgO178。一般來說，當(dāng)終渣堿度為 3 左右時， MgO 達(dá)到飽和的含量約為 8%左右。而在終渣形成時，必須 15 確保 MgO≥ 8%，以提高熔渣熔化 溫度。從圖24 不難看出， 8%的 MgO 含量是一個臨界值。因此提高爐渣熔化溫度是關(guān)鍵。根據(jù)國內(nèi)外實踐經(jīng)驗，留渣量隨爐子容量增大而增大，而渣量控制在 80～ 120Kg/t 較為合適。因為過少的留渣量會影響濺渣層的厚度及其均勻性，尤其上部不均勻，甚至濺不上渣。然而為了獲得濺渣護(hù)爐預(yù)期的效果，必須掌握如下技術(shù)要點，即： （ 1）爐內(nèi)合理的留渣量； （ 2）爐渣的物化性質(zhì)，包括成分、熔點、過熱度、表面張力、粘度； （ 3）合理的濺渣參數(shù)。濺渣層對爐襯的保護(hù)作用是：對鎂碳磚表面脫碳層起到固化作用，減輕了高溫爐渣對鎂碳磚表面的直接沖刷浸蝕，抑制了鎂碳磚表面的繼續(xù)氧化。 濺渣層與爐襯的結(jié)合，主要是靠化學(xué)燒結(jié)和機(jī)械鑲嵌兩種機(jī)理。我國從 1994 年開始也引入濺渣護(hù)爐技術(shù)，并迅速在鞍鋼、首鋼、寶鋼、武鋼、太鋼等鋼廠推廣應(yīng)用，并取得了明顯效果。 1994年 9 月 LTＶ 232t 轉(zhuǎn)爐已創(chuàng) 15658 爐的世界紀(jì)錄。通過改進(jìn)爐襯材質(zhì)、 砌筑方法、煉鋼操作以及采取各種行之有 14 效爐襯修襯辦法，使轉(zhuǎn)爐爐齡從一開始的數(shù)百爐提高到 6000～ 8000 爐。因此爐齡是轉(zhuǎn)爐煉鋼一項十分重要的綜合性經(jīng)濟(jì)指標(biāo)?？傊?，要獲得良好的鋼的性能，必須提高鋼的潔凈度，而潔凈鋼的生產(chǎn)，必須采用如前所述的“分階段精煉”的系統(tǒng)技術(shù)，而轉(zhuǎn)爐煉鋼應(yīng)在這個系統(tǒng)中成為“基礎(chǔ)”的重要角色，而不應(yīng)將自己應(yīng)該完成的任務(wù)轉(zhuǎn)移給其它工序。對于高品級低合金鋼，單靠轉(zhuǎn)爐一個工序不能達(dá)到所有要求，因此必須聯(lián)合采用鐵水預(yù)處理、二次精煉及連鑄有關(guān)技術(shù)。 ②增碳法 終點碳控目標(biāo)是根據(jù)終點硫、磷情況而確定的，通常在出鋼過程進(jìn)行增碳，在精煉工序 最終微調(diào)以達(dá)到目標(biāo)成分要求。同時，在中、高碳范圍轉(zhuǎn)爐終點命中率也很低，通常需等成分補(bǔ)吹，即“高拉補(bǔ)吹”，延長冶煉周期。 ①高拉碳法 高拉碳法的優(yōu)點是終渣氧化鐵低、金屬收得率高、氧耗低、合金收得率高、鋼水氣體含量較低。 （ 2）中、高碳鋼 中、高碳鋼 冶煉的矛盾焦點是終點碳的控制。 對于 IF 鋼來說，應(yīng)使其在真空處理前鋼水含有一定的碳和氧，以便深脫碳。為滿足質(zhì)量要求，通常需掌握以下要點： ①終點一次拉碳（ｗ（ C） =%～ %），避免補(bǔ)吹； ②降低終點 [O]，充分發(fā)揮復(fù)吹后攪作用，使ｗ（ [O]）≤ 7179。武鋼三煉鋼采用擋渣塞技術(shù)（見圖 圖 7）[6]，收到很好效果，最好時可使流入鋼包的渣子≤ 。 （ 3）出鋼擋渣 鋼渣流入鋼包的危害越來越被人們認(rèn)識清楚，它不僅會產(chǎn)生回磷、降低合金收得率，還會嚴(yán)重影 響二次精煉工序的冶金效果，對于生產(chǎn)潔凈鋼來說尤為如此。合金化是指為達(dá)到鋼水成分要求而向鋼水中添加合金的操作，事實上，脫氧和合金化大都是同時進(jìn)行的。 12℃） （ 2）脫氧、合金化 12 脫氧的目的是使鋼中氧脫到一定程度，保證質(zhì)量和澆鑄順利。（控制精度，ｗ（ [C]）177。在吹至終點前，通常加入一定數(shù)量的礦石或氧化鐵皮作冷卻劑，以求終點溫度命中，同時也可促進(jìn)化渣。 （ 2）冷卻劑類型及數(shù)量。 溫度制度 （ 1）出鋼溫度的確定。根據(jù)不同鋼種造渣方法還可分單渣法、雙渣法等。石灰加入量主要根據(jù)所需的堿度而定，因而取決于鐵水的硅含量，同時也考慮含磷量。原則上說，要求爐渣具有一定的堿度，合適的氧化性、流動性，適度的泡沫化； （ 2）造渣方法。在我國，多半采用恒壓變槍位的操作； 4）氧槍噴頭，多半采用多孔型，增大與熔池接觸面積，使吹煉平穩(wěn)、成渣快。 11 供氧制度 供氧制度主要參數(shù)如下： 1）供氧壓力，保證出噴孔時的氧流速度為超音速，通常吹煉工作壓力為～ ； 2）供氧強(qiáng)度，是 指單位時間每噸金屬的供氧量，一般取 ～ 178。一般來說，在歐洲，大約折算為 2～ 馬克 /t；在美國，約為 ～ 美元 /t[10]。 圖 20 轉(zhuǎn)爐復(fù)吹和無復(fù)吹時的終點碳氧平衡 圖 21 各種煉鋼方法終點錳 — 碳的關(guān)系 10 圖 22 磷分配系數(shù)與渣中氧化鐵含量的關(guān)系 由于復(fù)吹具有上述明顯的冶金特征，因而它給鋼廠帶來了諸多優(yōu)點，可歸納為： 圖 23 硫分配系數(shù)和爐渣堿度的關(guān)系 （ 1）渣中含鐵量降低 %～ %； （ 2）金屬收得率提高 %～ %； （ 3）殘錳提高約 %～ %； （ 4）石灰消耗減少 3～ 10Kg t； （ 5）磷含量降低約 %； （ 6）降低 O2 耗約 8%； （ 7）減少耐材消耗，提高爐齡。從圖 2圖 23 中可見 [9]，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐比頂吹轉(zhuǎn)爐具有更高的磷、硫分配系數(shù)。 圖 21 是各種煉鋼方法終點錳 — 碳的關(guān)系，可見復(fù)吹轉(zhuǎn)爐鋼水殘錳明顯提高，合金收得率也隨之提高。這說明鋼、渣的氧化性大為降低。 106（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），而進(jìn)行復(fù)吹的爐次則為 550179。 圖 19 三種典型的供氣曲線 復(fù)吹冶金效果和經(jīng)濟(jì)效益 復(fù)吹的主要冶金特征表現(xiàn)在以下幾方面： 9 （ 1）碳氧反應(yīng)更趨 平衡。在吹煉的前期和脫碳期供氣基本一致，差別在于吹煉后期和停吹后攪期。 復(fù)吹工藝 根據(jù)不同鋼種的需求，結(jié)合煉鋼過程各階段的冶金特點，可以摸索出不同的復(fù)吹工藝模式。如武鋼三煉鋼采用的復(fù)吹系統(tǒng)有 16 塊透氣磚和 16 個單獨控制的供氣系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)一般由 PLC 及相關(guān)的流量、壓力檢測儀表構(gòu)成。圖 18 示出供氣元件的演變過程。這三種透氣磚主要用于底吹惰性氣體的復(fù)吹方法，其中直孔型透氣磚阻力小而且氣流分布均勻，使用比較普通。環(huán)縫管可增大流量調(diào)節(jié)幅度，并最大限度地擴(kuò)大內(nèi)外壓差，它也主要用于頂?shù)讖?fù)吹氧方法。單管式因流量調(diào)節(jié)小且易燒損，目前已不多見。供氣元件大致可分為如下三種類型。 ISCO 值隨熔池混勻時間減少而降低，而混勻時間又是隨底吹強(qiáng)度加大而減少的，如分別對 LD（頂吹）、LDKG（加強(qiáng)攪拌型）、 KBOP（強(qiáng)化冶煉型）和Ｑ BOP（底吹）轉(zhuǎn)爐作計算，其結(jié)果示于圖 17。 復(fù)吹的主要技術(shù)特點 復(fù)吹的特征參數(shù) 將碳的 優(yōu)先氧化參數(shù)值，即 ISCO 值（最初用于底吹轉(zhuǎn)爐）作為復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的特征參數(shù)： 7 ?????????????? ?? ?/2 2 222 WQ QIS C O OdOO 式中 2OQ—— 氧氣流量 dQ —— 冷卻氣體流量 W —— 鋼水重量 ? —— 熔池混均時間 從上式可知，碳在熔池中的選擇氧化，與上升氣體的 CO 分壓及碳的傳質(zhì)速度有關(guān)。代表技術(shù)有 OBMS、 KMS、 KS 等。代表技術(shù)有BSCBAP、 LDOB、 LDＨ C、 STB、 STBP、 KBOP 等。 min）。 （ 2）頂?shù)讖?fù)合吹氧法 該技術(shù)是指頂?shù)淄瑫r吹氧、在底吹氧的同時也可吹入部分熔劑，屬于強(qiáng)化冶煉型的復(fù)吹方 法。我國現(xiàn)有的復(fù)吹轉(zhuǎn)爐絕大多數(shù)采用該技術(shù)，需要指出的是，在底吹 N2 時（因價格低廉）鋼種增 [N]約 30179。 min 以下，該技術(shù)為加強(qiáng) 攪拌型復(fù)吹方法，其目的主要是加強(qiáng)攪拌效果來獲得較好的冶金效果?？梢哉f，到 80年代末，復(fù)吹煉鋼法已取代頂吹法而成為轉(zhuǎn)爐煉鋼的主流 [7]。與此同時，日本各大鋼廠也相繼 開發(fā)成功頂?shù)讖?fù)吹技術(shù)，并成功用于工業(yè)生產(chǎn)。另外， 70 年代，連鑄技術(shù)在全世界迅速發(fā)展，對煉鋼在鋼質(zhì)和成分上提出了更高要求，因此這種集頂吹和底吹優(yōu)點的新技術(shù)的研究加快了步伐。 （ 3）由于使用碳?xì)浠衔锢鋮s噴嘴，因此鋼水 [Ｈ ]比頂吹法高。然而，氧氣底吹轉(zhuǎn)爐也存在一些自身難以克服的缺點，如： 1）由于熔池上方形成不了類似頂吹法時的熔狀區(qū)，因此，脫磷困難。 2）脫碳速度快，熔池碳氧反應(yīng)更處于平衡狀態(tài)，因此更適合于冶煉低碳鋼，即使轉(zhuǎn)爐終點 [C]為 %～ %時（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），也不會出現(xiàn)渣、鋼過氧化現(xiàn)象，且有較高的殘錳收得率，因此比氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法有更高的鋼水和合金收得率。然而，1968 年 OBM 煉鋼法即氧氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法的誕生，使處于壟斷地位的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法受到了挑戰(zhàn)和沖擊。 頂 底復(fù)合吹煉技術(shù) 復(fù)吹技術(shù)開發(fā)的歷史背景 眾所周知， LD 煉鋼法即氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法是世界煉鋼技術(shù)的一項革命。 長期項目有：開發(fā)用鐵水流程處理鐵水實現(xiàn)連續(xù)煉鋼的技術(shù)。就轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)而言，已經(jīng)形成了包括短期在內(nèi)的技術(shù)創(chuàng)新計劃，大致內(nèi)容如下：短期項目有： 1）開發(fā)快速準(zhǔn)確爐氣分析技術(shù)，控制冶金過程和 煙氣凈化； 2）熔池攪拌技術(shù)，提高爐役期內(nèi)冶金行為的穩(wěn)定性； 3）防止鋼渣流入鋼包的更有效的保護(hù)措施； 4）最新的計算機(jī)人工智能、專家系統(tǒng)，提高過程穩(wěn)定性； 5）開發(fā)具有反饋功能的并聯(lián)控制系統(tǒng)，提高對碳和溫度的控制，精確測量氧氣高度及探測噴濺的發(fā)生； 6）開發(fā)夾雜物控制技術(shù)，去除和降低不變形殘余夾雜物； 7）減少轉(zhuǎn)爐廢氣、廢渣的排放，進(jìn)一步改善環(huán)境； 8）開發(fā)經(jīng)濟(jì)的、環(huán)保型的脫磷、控磷方法及其他有生命力的爐渣利用技術(shù)。預(yù)計，在 21 世紀(jì)，鋼鐵仍是“必選材料”。 轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的展望 21 世紀(jì)鋼鐵工業(yè)將如何發(fā)展，這是全世界鋼鐵工作者共同關(guān)心的 問題。 綜觀轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展歷史，不難看出所有技術(shù)進(jìn)步始終都是圍繞著以下目標(biāo)： 1）提高轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)效率； 2）提高鋼水質(zhì)量，滿足社會日益苛刻的需求； 3）降低轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)成本； 4）降低煉鋼能源消耗及回收利用煉鋼過程產(chǎn)生的能源； 5）減少對環(huán)境的污染，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。 106的軸承鋼、鋼簾線， ｗ（ [S]）≤ 10179。然而人們認(rèn)識到潔凈鋼不能單純依靠某一工序的技術(shù) 4 改進(jìn)而獲得，因而“分階段精煉” [3]的潔凈鋼系統(tǒng)技術(shù)得到迅速發(fā)展，形成了新的、能大規(guī)模廉價生產(chǎn)潔凈鋼的生產(chǎn)體系，典型的“分階段精煉”流程為： 鐵水“三脫” ——— 轉(zhuǎn)爐少渣冶煉 ——— 多功能二次精煉 ——— 連鑄保護(hù)澆鑄和中包冶金。 2）計算機(jī)全自動煉鋼技術(shù)：在科學(xué)控制煉鋼的基礎(chǔ)上，成熟應(yīng)用靜態(tài)模型、副槍及動態(tài)模型、加之吹煉過程防噴濺動態(tài)槍位、加料控制以及終點磷、硫預(yù)報快速出鋼技術(shù)，使轉(zhuǎn)爐煉鋼實現(xiàn)全過程自動控制，終點碳、溫雙命中率可穩(wěn)定保持在 90%以上 ，同時能降低終點鋼水氧含量，為潔凈鋼生產(chǎn)打下良好基礎(chǔ)。 （ 4） 高效、高自動化、高潔凈度煉鋼技術(shù)的發(fā)展 從 1990 年至本世紀(jì)末，由于社會對鋼材的質(zhì)量及價格的要求日益增高，煉鋼技術(shù)發(fā)展 的重點就體現(xiàn)在長壽高效、計算機(jī)全自動煉鋼及高潔凈鋼系統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)三個方面。 復(fù)合吹煉技術(shù)明顯改善了轉(zhuǎn)爐終點操作，使吹煉后期鋼渣反應(yīng)趨近平衡，降低了終點鋼水、爐渣的氧化性，這不僅提高了鋼水質(zhì)量，還降低金屬吹損、耐材消耗及降低鐵鋼比所引起的節(jié)能等經(jīng)濟(jì)效益。在此后的十多年里，復(fù)吹技術(shù)在全世界推廣，至 1990 年，日本轉(zhuǎn)爐鋼復(fù)吹比已達(dá) %，西歐為 %。因此，集頂吹和底吹優(yōu)點為一體的復(fù)合吹煉技術(shù)的開發(fā)引起了高度重視。以后人們又發(fā)現(xiàn)將底 吹率降低到 30%甚至更低也能獲得相同的冶金效果，這就為開發(fā)頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù)打下了基礎(chǔ)。 1968 年，正式用于工業(yè)生產(chǎn)的氧氣底吹轉(zhuǎn)爐（ OBM）在德國誕生。因此，可以說，轉(zhuǎn)爐從經(jīng)驗煉鋼發(fā)展到科學(xué)控制煉鋼是轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展的一個十分重要的方面。 4） 1970～ 1980 年，借助于測量技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，已能準(zhǔn)確連續(xù)測量出吹入轉(zhuǎn)爐的氧量及對廢氣的成分進(jìn)行分析，特別是副槍技術(shù)的開發(fā)，使轉(zhuǎn)爐煉鋼基本實現(xiàn)由靜態(tài)模型和副槍動態(tài)模型相結(jié)