【正文】 FeO）含量，可提高殘錳含量 。 （ 3）碳的氧化規(guī)律 影響碳氧化速度的變化規(guī)律的主要因素有：熔池溫度、熔池金屬成分、熔渣中 (∑FeO)和爐內(nèi)攪拌強(qiáng)度。 吹煉前期：熔池平均溫度低于 14001500℃ ， [Si]、 [Mn]含量高且與 [O]親和力均大于 [C][O]的親和力， (∑FeO)較高，但化渣、脫碳消耗的 (FeO)較少 ，熔池?cái)嚢?、碳的氧化速度不如中期高? 吹煉后期，熔池溫度很高，超過 1600℃ ， [C]含量較低， (∑FeO)增加，熔池?cái)嚢璨蝗缰衅?，碳氧化速度比中期低。脫磷速度的變化?guī)律，主要受 熔池溫度，熔池中金屬 [P]含量，熔渣中 (∑FeO)，熔渣堿度，熔池的攪拌強(qiáng)度或脫碳速率的影響。 中期不利于脫磷的因素是（ ∑FeO）較低，因此，如何控制渣中 (∑FeO)達(dá) 10%20%，避免爐渣 “返干 ”是中期脫磷的關(guān)鍵。 （ 5）硫的變化規(guī)律 硫的變化規(guī)律也主要表現(xiàn)在吹煉過程中的脫硫速度，脫硫速度變化規(guī)律的主要影響因素與脫磷的類似。 吹煉前期，由于溫度和堿度較低，（ FeO）較高，渣的流動(dòng)性差，因此脫硫能力較低，脫硫速度很慢； 吹煉中期，熔池溫度逐漸升高，（ FeO）比前期有所降低，堿度因大量石灰熔化而增大，熔池乳化比較好，是脫硫的最好時(shí)期； 吹煉后期，熔池溫度已升至出鋼溫度，（ FeO）回升，比中期高，堿度高熔池?cái)嚢璨蝗缰衅?，因此，脫硫速度低于或稍低于?期。 （ 1）爐渣中 (FeO)的變化規(guī)律 爐渣中（ FeO）的變化取決于它的來源和消耗兩方面。 ◆ 槍位：槍位低時(shí)，高壓氧氣流股沖擊熔池，熔池?cái)嚢鑴×遥薪饘僖旱卧龆?，形成渣、金乳濁液，脫碳速度加快，消耗渣中?FeO）降低。 ◆ 礦石：渣料中加礦石多，則渣中（ FeO）增高。 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐通過改變槍位可達(dá)到化渣、降碳的不同目的，這是它與其他煉鋼方法相比，具有操作靈活的特點(diǎn)。 吹煉初期，熔池溫度不高，渣料中石灰還未大量熔化。因此，初期爐渣堿度不高，一般為 ，平均為 左右。中期脫磷速度，熔池?cái)嚢杈惹捌趶?qiáng)，這些因素均有利于形成高堿度爐渣。 （ 3）熔池溫度的變化規(guī)律 熔池溫度的變化與熔池的熱量來源和熱量消耗有關(guān)。綜合作用的結(jié)果，吹煉前期終了，熔池溫度可升高至 1500℃ 左右。 吹煉后期，熔池溫度接近出鋼溫度，可達(dá) 16501680℃ 左右，具體因鋼種、爐子大小而異。 綜上所述，頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐開吹以后，熔池溫度、爐渣成分、金屬成分相繼發(fā)生變化，它們各自的變化又彼此相 互影響，形成高溫下多相、多組元同時(shí)進(jìn)行的極其復(fù)雜的物理化學(xué)變化。 爐鋼的吹氧時(shí)間通常為 1218min，如圖 7 所示，冶煉周期為 30min左右。頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼的操作過程主要由以下六步組成： （ 1）上爐出鋼、倒渣，檢查爐襯和傾動(dòng)設(shè)備等并進(jìn)行必要的修補(bǔ)和修理； （ 2）傾爐，加廢鋼、兌鐵水，搖正爐體（至垂直位置）； （ 3）降槍開吹，同時(shí)加入 第一批渣料（起初爐內(nèi)噪聲較大，從爐口冒出赤色煙霧，隨后噴出暗紅的火焰； 3～ 5min 后硅錳氧接近結(jié)束，碳氧反應(yīng)逐漸激烈，爐口的火焰變大，亮度隨之提高；同時(shí)渣料熔化，噪聲減弱）； （ 4） 3～ 5min 后加入第二批渣料繼續(xù)吹煉（隨吹煉進(jìn)行鋼中碳逐漸降低，約 12min 后火焰微弱，停吹）； （ 5）倒?fàn)t，測溫、取樣，并確定補(bǔ)吹時(shí)間或出鋼； （ 6）出鋼，同時(shí)（將計(jì)算好的合金加入鋼包中）進(jìn)行脫氧合金化。在送氧開吹的同時(shí)，加入第一批渣料，加入量相 當(dāng)于全爐總渣量的三分之二，開吹 35 分鐘后，第一批渣料化好，再加入第二批渣料。 吹煉過程中的供氧強(qiáng)度： 小型轉(zhuǎn)爐為 (tmin)。 ◆ 當(dāng)吹煉到所煉鋼種要求的終點(diǎn)碳范圍時(shí)，即停吹，倒?fàn)t取樣，測定鋼水溫度，取樣快速分析 [C]、 [S]、 [P]的含量，當(dāng)溫度和成分符合要求時(shí)，就出鋼。 o 轉(zhuǎn)爐冶煉五大制度 裝料制度 供氧制度 造渣制度 溫度制度 終點(diǎn)控制及合金化制度 二、裝料制度 （一）裝料次序 ◆ 對使用廢鋼的轉(zhuǎn)爐，一般先裝廢鋼后裝鐵水。 ◆ 為了防止?fàn)t襯過分急冷，裝完廢鋼后，應(yīng)立即兌入鐵水。 （二）裝入量 裝入量指煉一爐鋼時(shí)鐵水和廢鋼的裝入數(shù)量，它是決定轉(zhuǎn)爐產(chǎn)量、爐齡及其他技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的主要因素之一。通常，鐵水配比為 70%90%，其值取決于鐵水溫度和成分，爐容比、冶煉鋼種、原材料質(zhì)量和操作水平等。 o 熔池深度：合適的熔池深度應(yīng)大于頂槍氧氣射流對熔池的最大穿透深度，以保證生產(chǎn)安全，爐底壽命和冶煉效果。 控制裝入量的方法。 ◆ 定量裝入量指整個(gè)爐 役期間，保證金屬料裝入量不變； ◆ 定深裝入量指整個(gè)爐役期間，隨著爐子容積的增大依次逐漸增大裝入量，保證每爐的金屬熔池深度不變； ◆ 分階段定量裝入法指將整個(gè)爐按爐膛的擴(kuò)大程度劃分為若干階段，每個(gè)階段實(shí)行定量裝入法。 表 2 國內(nèi)一些企業(yè)頂吹轉(zhuǎn)爐的爐容比 廠名 寶鋼 首鋼 鞍鋼 本鋼 攀鋼 首鋼 太鋼 噸位 /t 300 210 180 120 120 80 50 爐熔比 /m3 為減輕廢鋼對爐襯的沖擊，裝料順序一般是先兌鐵水后加廢鋼，爐役后期尤其如此。目前國內(nèi)各廠普遍采用濺渣護(hù)爐技術(shù)，因而多為先加廢鋼后兌鐵水，可避免兌 鐵噴濺。 簡述一爐鋼的冶煉過程。供氧是保證雜質(zhì)去除速度、熔池升溫速度、造渣制度、控制噴濺去除鋼中氣體與夾雜物的關(guān)鍵操作，關(guān)系到終點(diǎn)的控制和爐襯的壽命，對一爐鋼冶煉的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)生重要影響。 噴頭是用導(dǎo)熱性良好的紫銅經(jīng)鍛造和切割加工而成，也有用壓力 澆鑄而成的。目前應(yīng)用最多的是多孔的拉瓦爾型噴頭。 圖 9 拉瓦爾型噴孔示意圖 2）供氧制度 槍身：它由三層同心套管構(gòu)成，中心管道氧氣，中間管是冷卻水的進(jìn)水通道，外層管是出水通道。 槍尾部：槍尾部接供氧管，進(jìn)水管和出水管。 o 由于氧射流對熔池的強(qiáng)烈沖擊和 CO 氣泡的沸騰作用，使熔池上部金屬、熔渣和氣體三相劇烈混合，形成了轉(zhuǎn)爐內(nèi)發(fā)達(dá)的乳化和泡沫狀態(tài)，如圖 10 所示。 若爐渣中僅有氣泡，而且氣泡無法自由運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱爐渣泡沫化（ slag foaming）。渣鋼乳化是沖擊坑上沿流動(dòng)的鋼液被射流撕裂或金屬滴所造成的。可見，吹煉時(shí)金屬和爐渣密切相混。金屬液滴尺寸愈小，脫除量愈多。生產(chǎn)實(shí)踐表明，冶煉中期硬吹時(shí)，由于渣內(nèi)富有大量 CO 氣泡以及渣中氧化鐵被金屬液滴中的碳所還原，導(dǎo)致爐渣的液態(tài)部分消失而 “返干 ”。因此，必須正確調(diào)整槍位和供氧量，使乳化液中是金屬保持某一百分比。對三孔噴頭，供氧壓力可由下式經(jīng)驗(yàn)計(jì)算： ◆ 氧氣流量：指在單位時(shí)間內(nèi)向熔池供氧的數(shù)量，常用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積量度，其單位為 m3/min 或 m3/h。即 ◆ 供氧強(qiáng)度：指在單位時(shí)間內(nèi)每噸鋼的氧耗量，它的單位是 m3/(t供氧強(qiáng)度的大小根據(jù)轉(zhuǎn)爐的公稱噸位、爐容比來確定。min)， 120t 以上的 轉(zhuǎn)爐一般為 (t 3）供氧操作 供氧操作是指調(diào)節(jié)氧壓或槍位，達(dá)到調(diào)節(jié)氧氣流量、噴頭出口氣流壓力及射流與熔池的相互作用程度，以控制化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程的操作。國內(nèi)多采用第三種操作法。目前，一爐鋼吹煉中的氧槍操作有兩種類型，一種是恒壓變槍操作，一種是恒槍變壓操作。 槍位的 變化范圍和規(guī)律： 關(guān)于槍位的確定，目前的做法是經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，實(shí)踐中修正。 具體操作中，槍位控制通常遵循 “高－低－高－低 ”的原則： （ 1）前期高槍位化渣但應(yīng)防噴濺。當(dāng)然，槍位亦不可過高，以防發(fā)生噴濺，合適的槍位是使液面到達(dá)爐口而又不溢出。吹煉中期，主要是脫碳，槍位應(yīng)低些。 （ 3）后期提槍調(diào)渣控終點(diǎn)。 （ 4）終點(diǎn)前點(diǎn)吹破壞泡沫渣。 槍位的調(diào)節(jié)。 （ 2）鐵水成分：鐵水硅、磷高時(shí)，若采用雙渣操作，可先低槍位脫硅、磷，倒掉酸性渣；若單渣 操作，由于石灰加入量大，應(yīng)較高槍位化渣。 （ 3）裝入量變化：爐內(nèi)超裝時(shí)，熔池液面高，槍位應(yīng)相應(yīng)提高，否則，不僅化渣困難而且易燒壞氧槍。 （ 5）供氧壓力：高氧壓與低槍位的作用相同，故氧壓高時(shí)，槍位應(yīng)高些。 B 高 —低 —高的五段式操作： 五段式操作的前期與六段式操作基本一致，熔渣返干時(shí)可加入適量助熔劑調(diào)整熔渣流動(dòng)性，以縮短吹煉時(shí)間。開吹時(shí)采用高槍位化渣，使渣中含（ FeO）量達(dá) 25～ 30％，促進(jìn)石灰熔化，盡快形成具有一定堿度的爐渣，增大前期脫磷和脫硫效率，同時(shí)也避免酸性渣對爐襯的侵蝕。在接近終點(diǎn)時(shí)再降槍加強(qiáng)熔池?cái)嚢?，繼續(xù)脫碳和均勻熔池成分和溫度，降低終渣（ FeO）含量。所謂造渣，是指通過控制入爐渣料的種類和數(shù)量，使?fàn)t渣具有某些性質(zhì)，以滿足熔池內(nèi)有關(guān)煉鋼反應(yīng)需要的工藝操作。由于轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)間短，必須快速成渣，才能滿足冶煉進(jìn)程和強(qiáng)化冶煉的 要求，同時(shí)造渣對避免噴濺、減少金屬損失和提高爐襯壽命都有直接影響。 o 吹煉初期，要保持爐渣具有較高的氧化性 ,∑(FeO)穩(wěn)定在25%30%，以促進(jìn)石灰熔化，迅速提高爐渣堿度，盡量提高前期去磷去硫率和避免酸性渣侵蝕爐襯； o 吹煉中期，爐渣的氧化性不得過低 (∑(FeO)保持在 10%16%），以避免爐渣返干； o 吹煉末期，要保證去除 P、 S 所需的爐渣高堿度，同時(shí)控制好終渣氧化性，如冶煉 [C]≥%的鎮(zhèn)靜鋼，終渣 (FeO)應(yīng)控制不大于 15%20%；冶煉沸騰鋼，終渣 (FeO)應(yīng)不小于 12%，需避免終渣氧化性過弱或過強(qiáng)。前期要防止?fàn)t渣過稀，中期渣粘度要適宜，末期渣要化透作黏。 轉(zhuǎn)爐成渣過程，如圖 12 所示： o 吹煉初期， 爐渣主要來自鐵水中 Si、 Mn、 Fe 的氧化產(chǎn)物。由于發(fā)生 Si、Mn、 Fe 的氧化反應(yīng)，爐內(nèi)溫度升高，促進(jìn)了石灰熔化，這樣爐渣的堿度逐漸得到提高。由于脫碳反應(yīng)消耗了渣中大量的 (FeO)，再加上沒有達(dá)到渣系液相線正常的過熱度，使化 渣條件惡化，引起爐渣異相化，并出現(xiàn)返干現(xiàn)象。同時(shí)，熔池中乳化和泡沫現(xiàn)象趨于減弱和消失。鈣鎂橄欖石是錳橄欖石 ()、鐵橄欖石 ()和硅酸二鈣()的混合晶體。 o 中期渣：石灰與鈣鎂橄欖石和玻璃體作用，生成 CaO2SiO2， 2 CaOSiO2 等產(chǎn)物，其中最可能和最穩(wěn)定的是 2 CaO o 末期渣： RO 相急劇增加，生成的 3 CaOSiO2 和 CaO，并有 2 CaO 圖 12 吹煉過程熔池渣的變化 石灰渣化機(jī)理和影響因素 : 煉鋼過程中成渣速度主要指的是 石灰熔化速度，所謂的快速成渣主要指的是石灰快速熔解于渣中。加入的石灰塊就浸泡在初期渣中，初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(xué)反應(yīng)，生成一些低熔點(diǎn)的礦物，引起石灰表面的渣化。 o 但是在吹煉初期， SiO2 易與 CaO 反應(yīng)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(diǎn)的 2 CaOSiO2 (熔點(diǎn) 2070℃ ），則將阻礙石灰的進(jìn)一步渣化熔解。SiO2（熔點(diǎn) 1550℃ ）和 3 CaO 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(diǎn)升高，石灰的渣化有所減緩。 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。 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(huì)抑制熔解爐襯中的 MgO，減輕初期爐渣對爐襯的侵蝕。 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(diǎn)致密的 2 CaO 螢石的化渣作用 螢石的主要成分為 CaF2，并含有 SiO Fe2O Al2O CaCO3 和少量磷、硫等雜質(zhì)。螢石加入爐內(nèi)后，在高溫下即爆裂或碎塊并迅速熔化。SiO2 的熔點(diǎn) ,使?fàn)t渣在高堿度下有較低的熔化 溫度； o CaF2 可降低爐渣粘度。常用的造渣方法有單渣法、雙渣法和雙渣留渣法。入爐鐵水 Si、 P、 S 含量較低，或者鋼種對P、 S 要求不太嚴(yán)格，以及冶煉低碳鋼，均可以采用單渣操