【正文】 石灰熔點高，高（ FeO）、高溫和激烈攪拌是加快石灰溶解的必要條件。這些金屬液滴落入爐渣后，與 FeO 作用生成大量的 CO 氣泡，并分散于熔渣之中，形成了氣 熔渣 金屬密切混合的乳濁液。熔渣成為薄膜，將氣泡包住并使其隔開，引起熔渣發(fā)泡膨脹，形成泡沫渣。 由于爐內(nèi)的乳化現(xiàn)象，大大發(fā)展了氣 熔渣 金屬的界面，加快了爐內(nèi)化學反應速度，從而達到了良好的吹煉效果。 影響泡沫渣形成的因素 氧氣頂吹轉爐吹煉過程中，泡沫渣中氣體來源于供給爐內(nèi)的氧氣和碳氧化生成的 CO氣體，而且主要是 CO 氣體。 SiO2 或 P2O5 都是表面活性物質(zhì)，能夠降低熔渣的表面張力，它們生成的吸附薄膜常常成為穩(wěn)定泡沫的重要因素。因為 SiO2 能增加薄膜的 粘 性，而 P2O5 能增加薄膜的彈性，這都會阻礙小氣泡的聚合和破裂，有助于氣泡穩(wěn)定在熔渣中。 另外，熔渣中固體懸浮物對穩(wěn)定氣泡也有一定作用。SiO3CaO當熔渣中析出大量的固體顆粒時，氣泡膜就變脆而破裂，熔渣就出現(xiàn)了返干現(xiàn)象。另外，低溫有利 48 于熔渣泡沫的穩(wěn)定。 吹煉過程中泡沫渣的形成及控制 吹煉初期熔渣堿度低，并含有一定數(shù)量的 FeO、 SiO P2O5 等，主要是這些物質(zhì)的吸附作用穩(wěn)定了氣泡 。此時如果能正確操作，避免或減輕熔渣的返干現(xiàn)象，就能控制合適的泡沫渣。 吹煉過程中氧壓低，槍位過高，渣中 TFe 含量大量增加，使泡沫渣發(fā)展，嚴重的還會產(chǎn)生泡沫性噴濺或溢渣。所以，只有控制得當，才能夠保持正常的泡沫渣。常用的造渣方法有單渣操作、雙渣操作、留渣操作等。 當鐵水 Si、 P、 S 含量較低，或者鋼種對 P、 S 要求不嚴格，以及冶煉低碳鋼種時，均可以采用單渣操作。單渣操作的脫磷效率在 90％左右，脫硫 效率在 35％左右。在鐵水含硅量較高或含磷量大于 %，或雖然含磷量不高但吹煉優(yōu)質(zhì)鋼，或吹煉中、高碳鋼種時一般采用雙渣操作。但當前有的轉爐終點不能一次拉碳，多次倒爐并添加渣料后吹，這是一種變相的雙渣操作，實際對鋼的質(zhì)量、消耗以及爐襯都十分不利。 終點熔渣一般有較高的堿度和∑（ FeO）含量，而且溫度高，對鐵水具有一定的去磷和去硫能力。 在留渣操作時，兌鐵水前首先要加石灰稠化熔渣，避免兌鐵水時產(chǎn)生噴濺而造成事故。 根據(jù)以上的分析比較，單渣操作是簡單穩(wěn)定的，有利于自動控制。這樣生產(chǎn)才能穩(wěn)定，有利于提高勞動生產(chǎn)率，實現(xiàn)過程自 動控制。 石灰加入量確定 石灰加入量主要根據(jù)鐵水中 Si、 P含量和爐渣堿度來確定。 B 石灰加入量計算 (1) 鐵水含 P＜ ％ 時， 石灰加入量 可用 下式計算 ： 1 0 0 0BC a O% ]Si[% ??? 有效 kg/ t鐵水 （ 3— 3） 式中 B —— 堿度 ， CaO/SiO2 %CaO有效 —— 石灰中的有效 CaO含量 ， %CaO有效 =%CaO石灰 — B%SiO2石灰 —— SiO2/Si的分子量之比。爐渣中的 MgO含量由石灰、白云石和爐襯侵蝕的 MgO帶入，故在確定白云石加入量時要考慮它們的相互影響 。 (2) 白 云石實際加入量 ?白W 白云石實際加入量中，應減去石灰中帶入的 MgO量折算的白云石數(shù)量 W灰 和爐襯侵蝕進入渣中的 MgO量折算的白云石數(shù)量 W襯 。 襯灰白白 WWWW ???? 設渣 量 為金屬裝入 量 的 12％，爐襯侵蝕 量 為裝入 量 的 1％，爐襯中含 MgO為 40％。 50 1) 白云石應加入量 : %35 %8%12W ????白 kg/t 2) 爐襯侵蝕進入渣中 MgO折算的白云石數(shù)量： 0 0 0%35 %40%1W ????襯 kg/t 3) 石灰中帶入 MgO折算的白云石數(shù)量： %35 %%%90 % g O/M g OWW ????? ??? ）（ 白灰灰 = kg/t 4) 實際白云石加入量 : ?????白 kg/t (3) 白云石 帶入渣中 CaO折算的石灰數(shù)量： 40%/90%= kg/t (4) 實際入爐石灰數(shù)量： 石灰 加入量 W— 白云石 折算石灰量 = 0 0 %%90 % ?????? ? kg/t (5) 石灰與白云石入爐比例： 白云石加入量／石灰加入量 =／ = 在工廠生產(chǎn)實際中，由于石灰質(zhì)量不同，白云石入爐量與石灰之比可達 ～ 。螢石化渣快，效果明顯。 原 冶金部 轉爐操作規(guī)程中規(guī)定，螢石用量應小于 4kg／ t。一般鐵礦或氧化鐵皮加入量為裝入 量 的 2～ 5％。通常情況下，渣料分兩批或三批加入。第二批渣料加入時間是 在第一批渣料化 好后，鐵水中硅、錳氧化基本結束后分小批加入，其加入量為總渣 量 的 1／ 3～ 1/2。第 二 批渣料通常是分小批多次加 入，多次加入對石 灰溶解有利，也可用小批渣料來控制爐內(nèi)泡沫渣的溢出。無論 加幾批渣，最后 一小批渣料必須在拉碳倒爐前 3min加完，否則來不及化渣。具體數(shù)量各廠不同，現(xiàn)以首鋼一煉鋼廠和上鋼一廠為例，列于表 36。如果需要調(diào)整熔渣或爐溫，才有所謂第三批渣料。第二批渣料的加入時間一般在 Si、Mn 氧化基本結束，第一批渣料基本化好 ， 碳焰初起時加入較為合適。分小批多次加入不會過分冷卻熔池，對石灰渣化有利，也有利碳的均衡氧化。 30t 轉爐規(guī)定終點前 3～ 4min 加完最后一批渣料。 人工判斷爐渣化好的特征：爐內(nèi)聲音柔和，噴出物不帶鐵，無火花，呈片狀，落在爐殼上不粘附。 第二批渣料加得過早和過晚對吹煉都 不利。加得過晚，正值碳的激烈氧化期， TFe 含量低。 第三批渣料的加入時間要看爐渣化得好壞及爐溫的高低而定。爐溫較高時，可加入適量的冷卻劑調(diào)整。供氧制度是在供氧噴頭結構一定的條件下使氧氣流股最合理的供給熔池，創(chuàng)造爐內(nèi)良好的物理化學條件。 轉爐供氧的射流特征是通過氧槍噴頭來實現(xiàn)的，因此，噴頭結構的合理選擇是轉爐供 52 氧的關鍵。 供氧制度中的幾個工藝參數(shù) 氧氣流量與供氧強度 A 氧氣流量 氧氣流量 Q 是指在單位時間 t 內(nèi)向熔池供氧的數(shù)量 V(常用標準狀態(tài)下的體積量度 )。氧氣流量是根據(jù)吹煉每噸金屬料所需要的氧氣量、金屬裝入量、供氧時間等因素來確定的，即： Q =tV （ 35） 式中 Q—— 氧氣流量， Nm3/min 或 Nm3/h； V—— 一爐鋼的氧耗量， Nm3； t —— 供氧時間， min 或 h。 例 1 轉爐裝入量 132t，吹煉 15min，氧耗量為 6068Nm3，求此時氧氣流量為多少 ? 解： V＝ 6068Nm3 t=15min Q＝ tV = 156068 = Nm3/min =2 4272 Nm3/h 答：此時氧氣流量為 24272Nm3/h。 min； Q —— 氧氣流量， Nm3/min； T —— 一爐鋼的金屬裝入量， t。 min，每爐鋼吹煉時間可縮短多少 ? 解： V＝ 6068Nm3； T＝ 132 t； t＝ 15min 供氧強度 I = TQ = TtV? = 132156068? =3 .06Nm3/min 53 冶煉時間 t ＝TIV?＝ ?= 每爐吹煉時間縮短值： Δ t = 15－ = = 2min14s 答：供氧強度為 頂吹轉爐煉鋼的氧 氣流量和供氧強度主要決定于噴濺情況，通常應在基本上不產(chǎn)生噴濺的情況下控制在高限上。 min， 120～150t 轉爐的供氧強度在 ～ 大于 150t 的轉爐供氧強度一般在 ～如日本 300t 轉爐，采用五孔噴嘴，供氧強度達到 min；有個別轉爐可達 5～ 6Nm3/t C 噸金屬氧耗量 吹煉 1t 金屬料所需 要的氧氣量，可以通過計算求出來。 例 3 已知：金屬裝入量中鐵水占 90％，廢鋼占 10％，吹煉鋼種是 Q235B，渣量是金屬裝入量的 ％；吹煉過程中，金屬料中 90％的碳氧化生成 CO、 10％的碳氧化生成CO2。 [C] 十 21 {O2}＝ {CO} 12g 16g 1％ 10090％ kg χ χ= 12 16%9010 0%1 ??? = [C ] 十 {O2}＝ {CO2} 12g 32g 1% 100 10%kg y y= 12 32%1010 0%1 ??? = 氧化 ω [c]=1％的氧耗量： +＝ 答： 100kg 的金屬料 ω [C]=1％氧化 消耗的氧氣量為 。 100kg 金屬料各元素氧化量和氧耗量見表 37。 鐵水 ω [C]＝ ％，占裝入量的 90％； 廢鋼 ω [C]＝ ％，占裝入量的 10％； 平均碳含量： ％ 90％ +％ 1 0％ =％ 同樣可以算出 Si， Mn， P， S 的平均成分，見表 37。另外還有一部分氧耗量是隨生產(chǎn)條件的變化而有差異。其數(shù)量隨槍位、氧壓、供氧強度、噴嘴結構、轉爐爐容比、原材料條件等的變化而波動，波動范圍較大。這部分的氧耗量是無法精確計算的，因此用一個氧氣的利用系數(shù)加以修正。 每 l00kg 金屬料的氧耗量： %90~%80 ＝ ～ 55 若采用鐵礦石或氧化鐵皮為冷卻劑時，將帶入熔池一部分氧，這部分氧量與礦石的成分和加入的數(shù)量有關。根據(jù)礦石成分計算，每 100kg 金屬料由礦石帶入熔池的氧量為 ，若全部用來氧化雜質(zhì)，則每 l00kg 金屬料的氧耗量是： (～ )－ ＝ ～ 氧氣純度為 ％，其密度為 ，則每噸金屬料的氧耗量 (標態(tài) )是： ? ? 10 010 0042 % 95 ??? =～ 平均為 計算的結果與各廠實際氧耗量 (標態(tài) )50～ 60m3/t 大致相當。主要考慮轉爐噸位大小、原料條件、造渣制度、吹煉鋼 種等情況來綜合確定。 氧壓 供氧制度中規(guī)定的工作氧壓是測定點的氧壓，以 P 用 表示，它不是 噴嘴前的氧壓，更不是出口氧壓，測定點到噴嘴前還有一段距離，有一定的氧壓損失 (如圖 33 所示 )。 20%，目前國內(nèi)一些小型轉爐的工作氧壓約為（ 5～ 8） 105Pa，一些大型轉爐則為 ～ 11105Pa。 p0 和 p 都是噴嘴設計的重要參數(shù)。如果出口氧壓小于或高出周圍氣壓很多時，出口后的氧氣流股就會收縮或膨脹，使得氧流很不穩(wěn)定，并且能量損失較大，不利于吹煉，所以通常選用 p＝ ～ 。 (2) 出口的氧壓應稍高于爐膛內(nèi)氣壓。所以通常噴嘴前氧壓選擇為 ～ 。當噴嘴結構及氧氣流量確 定以后，氧壓也就確定了。 槍位的高低與爐內(nèi)反應密切相關。同時，由于脫碳速度快，縮短了反應時間，熱損失相對減少，使熔池升溫迅速。而槍位過高，將使熔池的攪拌能力減弱，造成熔池表面鐵的氧化，使渣中（ FeO）含量增加，導致爐渣嚴重泡沫化而引起噴濺。 表 38 不同槍位時渣中（ FeO）含量（ %） 時間 ,min ＜ 4 4～ 12 12～ 15 槍位， m 15～ 36 7～ 15 10～ 15 25～ 35 11～ 25 11～ 20 27～ 43 13～ 27 13～ 25 表 39 不同槍位時的脫碳速度 （ %C/min） 吹煉時間 ,min 3 5 7 9 11 13 槍 位 高 度 ， m 在確定合適的槍位時，主要考慮兩個因素：一是要有一定的沖擊面積；二是在保證爐底不被損壞的條件下，有一定的沖擊深度。由于噴嘴在加工過程中，臨界直徑的尺寸很難做到非常準確，而生產(chǎn)中裝入量又有波動，所以過分的追求氧槍高度的精確計算是沒有意義的。 噴槍高度范圍確定后，常用流 股的穿透深度來核算一下所確定的噴槍高度。 對單孔噴槍： h 穿 / h 熔 ≤ 對多孔噴槍： h 穿 / h 熔 ≤ ～ 通常，槍位根據(jù)如下的因素確定： (1) 吹煉的不同時期 由于吹煉各時期的爐渣成分、金屬成分和熔池溫度明顯不同，它們的變化規(guī)律也有所不同，因此槍位也應相應的有所不同。此時要求快速熔化 加入的石灰，盡快形成堿度≦ ～ ，以免酸性渣嚴重浸蝕爐襯和盡量增加前期的去磷和去硫率。如果槍位過低，渣中∑（ FeO）含量低，則會在石灰塊表面形成高熔點（ 2130℃）的 2CaO當然，前期槍位也不應過高，以免產(chǎn)生嚴重噴濺。 吹煉中期的特點是強烈脫碳。渣中∑（ FeO）降低將使渣的熔點升高。這種爐渣變粘的現(xiàn)象稱為