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转炉炼钢工艺


转炉炼钢工艺 1 转炉炼钢的原材料
引言
转炉炼钢所用原材料可分为金属料和非金属料两大类。原材料质量的好 坏,不仅关系到吹炼操作的难易,而且会影响钢的产量、质量和生产成本。

1.1 金属料
转炉炼钢的金属料主要是铁水、废钢和铁合金。 1.1.1 铁水 1 作用:转炉炼钢的主原料,一般占装入量的 70%以上。 2 要求 铁水应符合

一定要求,以简化和稳定操作并获得良好技术经济指标。 1)温度≥1250℃而且稳定 铁水温度的高低,标志着其物理热的多少。较高的铁水温度,不仅能保 证转炉吹炼顺利进行,同时还能增加废钢的配加量,降低生产成本。因此, 希望铁水的温度尽量高些,一般应保证入炉时仍在 1250℃~1300℃以上。 另外,还希望铁水温度相对稳定,以利于冶炼操作和生产调度。 2)成分合适而且波动小 转炉炼钢的适应性较强,可将各种成分的铁水吹炼成钢。但是,为了方 便转炉操作及降低生产成本,铁水的成分应该合适而稳定。 (1)铁水的含磷量≤0.4%:磷会使钢产生“冷脆”现象,是钢中的有 害元素之一。转炉单渣法冶炼时的脱磷效果为 85%~95%,普碳钢的含磷量 通常要求≤0.04%,因此,国标规定铁水的含磷量小于 0.4%。 需要指出的是,高炉内不能去磷,如果铁水的含磷量超过 0.4%,或者吹 炼低磷钢,则需采用双渣法冶炼或对铁水进行预脱磷处理。 (2)铁水的含硫量≤0.07%:硫会使钢产生“热脆”现象,也是钢中的 有害元素。 转炉的脱硫效果不理想, 单渣法冶炼时的脱硫率仅为 30%~35%, 而通常要求钢液的含硫量在 0.05%以下,因此国标规定铁水含硫量≤0.07%。 如果铁水含硫量超过 0.07%或吹炼低硫钢,则需采用双渣法冶炼或对铁 水进行预脱硫处理。 (3)铁水的含硅量:铁水中的硅是转炉炼钢的主要发热元素之一,含 硅量每增加 0.1%,废钢比可增加 1.3%~1.5%。对于大、中型转炉,铁水含 硅量以 0.5%~0.8%为宜。小型转炉的热损较大,铁水的含硅量可以高些。 若含硅量低于 0.5%,铁水的化学热不足,会导致废钢比下降,小容量转炉甚 至不能正常吹炼;反之,如果铁水含硅量高于 0.8%,不仅会增加造渣材料的 消耗,而且使炉内的渣量偏大,过多的渣量容易引起喷溅,增加金属损失。

另外,铁水含硅量高时,初期渣子的碱度低,对炉衬的侵蚀作用加剧;同时, 初期渣中的二氧化硅含量高,这会使渣中的 FeO、MnO 含量相对降低,容易 在石灰块表面生成一层熔点为 2130℃的 2CaO·SiO2 外壳,阻碍石灰熔化,降 低成渣速度,不利于早期的去磷。 应该指出的是,一些钢厂铁水的含硅量超过了 1.2%,个别的甚至达到了 1.5%,对此应进行预脱硅处理,以减轻转炉的负担。 (4)铁水的含锰量:铁水中的锰是一种有益元素,主要体现在锰氧化 后生成的氧化锰能促使石灰溶解,有利于提高炉龄和减轻氧枪粘钢。 我国大多数钢铁厂所用铁水的含锰量都不高, 多为 0.2%~0.4%。 提高铁 水含锰量的方法主要是向高炉的原料中配加锰矿石,但这将会使炼铁生产的 焦比升高和高炉的生产率下降。对于铁水增锰的合理性还需要做详细的技术 经济对比,因此,目前对铁水含锰量不提硬性要求。 (5)铁水的含碳量:碳也是转炉炼钢的主要发热元素,≥3.5%的含碳 量即可满足冶炼要求,而通常铁水含碳 4%左右,故一般不做要求。 国内一些转炉炼钢厂对铁水成分的控制见表(6)1-1。 3)带渣量≤0.5% 高炉渣中含有大量的 S、SiO2,因此希望兑入转炉的铁水尽量少带渣, 以减轻脱硫任务和减少渣量,通常要求带渣量不得超过 0.5%。 1.1.2 废钢 1 作用:废钢是转炉炼钢的另一种金属炉料,其作用是冷却熔池。 氧气顶吹转炉炼钢中,主原料铁水的物理热和化学热足以把熔池的温度 从 1250℃~1300℃加热到 1600℃左右的炼钢温度,且有富余热量,废钢就是 被用来消耗这些富余热量,以调控熔池的温度。 2 要求 (1)清洁、少锈,无混杂,不含有色金属; (2)最大长度不得超过炉口直径的二分之一,最大截面积要小于炉口 面积的五分之一。 3 废钢的加工和预热 1)废钢的加工 转炉炼钢所用废钢多为外购废钢。其来源广泛,大小悬殊,外形各异, 且多有混杂,应针对所购废钢的特点进行相应的加工处理如切割、打包、火 烧、挑拣、水洗等,以满足转炉炼钢对入炉废钢的基本要求。 2)废钢的预热 目的:提高废钢比(见 17 表 1-8) ,降低生产成本。 方法及效果:利用铁水罐余热和燃料燃烧加热。 (首钢)将废钢装入铁水 罐中,置于煤气烘烤器下烘烤 30~40min,然后接铁水一并倒入转炉,废钢

比提高 10%。 1.1.3 铁合金 作用:脱氧剂、合金剂。 种类:主要是 Fe-Si、Fe-Mn、Mn-Si 及 Al,根据常炼钢种不同还可能有 Fe-Cr、Fe-W、Fe-Mo、Ni 等合金。 要求:成分准确、块度合适(5~40mm) 、用前烘烤。

1.2. 非金属料
炼钢生产所用的非金属料主要是石灰、白云石等造渣材料,及萤石、矿 石、氧化铁皮等助熔剂。 1.2.1 1.2.1 石灰 1 作用:造碱性渣以去除钢中的磷或硫。 2 要求: 炼钢用石灰应满足下列要求: (1)%CaO 有效达 80~85%以上; 由于%CaO 有效 = %CaO 石灰 - B×%SiO2 石灰,因此%CaO 石灰要高,SiO2 要 低部标规定≤4%。 (2)S 含量一般应小于 0.05%(减轻脱硫负担) ; (3)烧减<2.5~3.0%; 烧减是石灰未烧透标志,入炉后尚未分解的石灰石分解要吸热,而且延 缓石灰熔化。 (4)活性度要高,水活性的盐酸消耗量 300ml 以上; 石灰的活性:石灰与熔渣的反应能力称石灰的活性,是衡量石灰在渣中 溶解速度的指标。石灰的晶粒越小(界面多) 、气孔率越高,其在渣中的溶解 速度越快,即活性越好。 石灰的水活性:石灰的炉渣活性尚无法测定,目前用石灰的水活性近似 代替。部标规定用滴定法测定(20)时,消耗盐酸 300ml 以上的为优质活性 石灰。 活性石灰生产:石灰石的分解温度为 880℃~910℃,如果煅烧温度控制 在 1050℃~1150℃时,烧成的石灰晶粒细小(仅 1μm 左右) 、气孔率高(可 达 46%以上) ,呈海绵状, “活性”很好,称软烧石灰或轻烧石灰。 如果煅烧温度控制在远高于石灰石的分解温度时,生产率高,但烧成的 石灰晶粒粗大(达 10μm 左右) 、气孔率低(仅 30%左右) ,甚至石灰表面包 有一层熔融物,称过烧石灰或硬烧石灰。过烧石灰入炉后,熔化慢,成渣晚。 如果煅烧温度低于 900℃,石灰烧不透,核心部分仍是石灰石,称生烧 石灰。生烧石灰入炉后,其中残留的石灰石要继续分解而吸热,不仅成渣慢 而且对熔池升温不利。 (5)新鲜干燥(石灰容易吸收空气中的水分,增加钢液的氢含量,因此

最好现烧现用) ; (6)块度一般要求 10~40mm(块度过大时,熔化慢,成渣晚,影响去 磷、去硫;块度过小,则易被炉气带走) 。 国内部分钢铁企业石灰质量指标见 21 表 1-11。 1.2.2 白云石 成 分 : 白 云 石 是 化 学 组 成 为 CaCO3·MgCO3 的 矿 物 , 理 论 含 量 为 CaO30.4%、MgO21.9%、CO247.7%。天然白云石中还含有 SiO2 等杂质。 作用:提高渣中 MgO 的含量,减轻炉衬的侵蚀,延长使用寿命;同时 白云石也是溅渣护炉的调渣剂。 要求:MgO 的含量要高,杂质含量尽量低,见表 1-14。 另外,生白云石入炉后要吸收大量的热进行分解,影响废钢加入量。因 此,有条件的最好使用轻烧白云石。 1.2.3 萤石 作用:助熔剂或化渣剂。 且本身熔点仅 935℃左右, 化渣很 CaF2 能与 CaO 生成 1362℃的共晶体, 快。但萤石资源短缺,价高,而且用量过大对炉衬有侵蚀作用,冶金部转炉 操作规程规定萤石用量≤4kg/t。 要求: 275~85%, 25~20%, CaF SiO CaO<3%, S<0.2%; 块度 10~80mm, 且应保持清洁、干燥、不混杂。 鉴别:自然界的萤石因成分不同而呈多种颜色,翠绿透明的萤石质量最 好;白色的次之;带有褐色条纹或黑色斑点的萤石含有硫化物杂质,其质量 最差。 1.2.4 铁矿石和氧化铁皮 成分:铁矿石的成分主要是 Fe2O3,还有部分的 FeO;氧化铁皮是锻钢 和轧钢过程中从钢锭或钢坯上剥落下来金属氧化物的碎片,又称铁鳞,其主 要成分是 Fe2O3,还有部分的 Fe3O4。 作用:萤石的代用品,可与石灰生成铁酸钙。 另外,分解时吸热具有冷却作用;可分解出 FeO 具有氧化作用。 要求:铁矿石的 TFe≥56%,SiO2≤10%,S≤0.2%,块度 10~50mm 为 宜;氧化铁皮的 TFe≥90%,其它杂质不大于 3%,使用前在 500℃温度下烘 烤 2 个小时以上,去除水分和油污。 1.2.5 氧气 来源:目前炼钢所用氧气,是由工业制氧机分离空气所得。 作用:氧化杂质元素同时产生化学热,并利用氧气射流搅拌熔池。 要求:纯度要高,含氧量≥99.5%(减少热损和[N]) ; 3 脱除水分,含水量≤3g/m (减少[H]) ; 具有一定的压力,0.7~1.5MPa 且稳定。

2 气体射流与熔池的相互作用

2.1 顶吹氧气射流
氧气转炉中的顶吹供氧, 是使用拉伐尔喷头的水冷氧枪将纯氧以 500m/S 左右的超音速射流从上而下吹入熔池,供氧的同时还搅动熔池,加快钢液的 传质和传热。 本节主要介绍超音速射流概述、转炉中的氧气射流及其与熔池的相互作 用等问题。 2.1.1 超音速射流概述 1 音速及超音速 1)音速 所谓音速是指声音(波)的传播速度,可用下式计算: a=(KgRT)1/2 式中 a——音速,m/S; K——气体的热容比,对于空气和氧气来说为 1.4; g——重力加速度,9.8m/S2; R——气体常数,26.49m/k; T——温度,K。 对于氧气来说,其音速值 a=(1.4×9.8×26.49T)1/2=19.07T1/2 氧枪喷头出口处的温度一般为 200K,所以该处的音速值为: a=19.07×(200)1/2≈270m/S 2)超音速 流体的速度大于音速的状况称超音速,常用马赫数 M 来表示:M=υ/a, 即流体速度是音速的倍数。 目前转炉所用氧枪的马赫数在 1.5~2.2 之间,则氧气流股的速度为: υ=270×(1.5~2.2)=405~594(500 左右)m/s 2 获得超音速射流的条件 获得超音速射流必须具备两个基本条件: (1)采用拉伐尔管喷头:收缩段→喉口→扩张段(绘制结构图) ; 氧气流股在收缩段得以加速,至喉口处达音速;进入扩张段后,流股减 压膨胀而再次加速,至喷头出口处氧气压力与外压相等时达超音速。 (2)出口处与进口处的压强比小于 0.5283,即 P 出/P 进<0.5283。 就是说,在 P 出/P0<0.5283 的条件下,气体流经拉伐尔管后变为超音速 射流。 3 超音速射流的结构 超音速射流在向前流动的过程中,会与周围的介质之间发生物质交换和 能量传递,而呈三段结构: (1)超音速区:从出口到一定长度内; (2)音速区:由于与周围介质间的动能传递和物质交换,使射流的速度

渐慢,减速的过程有由边沿向轴心扩展,到某一距离减至音速(绘制草图) ; (3)亚音速区:音速边界线以下区域。 4 射流在拉伐尔管出口附近的流动情况 射流出喷管后的流动情况,取决于出口压力 P 出与周围环境压力 P 周的相 对大小: (1)P 出=P 周:此为理想状态,射流出喷管后既不膨胀又不被压缩,截 面积保持不变,介质对射流的扰动也极小; (2)P 出<P 周:射流出喷管后将被压缩,使之脱离管壁,形成负压区, 会把钢、渣吸入而使喷头粘钢、烧坏; (3)P 出>P 周:射流出喷管后将发生膨胀,截面积增大,流速明显减慢。 由流体力学可知:A 出/A0=f(P 出/P0),A 出/A0 一定时,P 出/P0 亦为定值。 实际生产中,拉伐尔管的尺寸已定,因此可以通过调整进口压力 P0 来控制出 口压力 P 出,使之接近 P 周,以维持射流良好的流动状态。P 周即为炉膛压力, 一般为 0.12~0.136MPa,为安全起见常使 P 出略大于此值。 5 射流的衰减规律 射流出口后受环境介质的影响必将衰减,其衰减快慢的标志是超音速区 的长短。我们希望射流衰减得慢些,超音速区长些。射流衰减的一般规律是: (1)M 出一定时,射流的衰减速度按 P 出<P 周→P 出=P 周→P 出>P 周的顺 序减慢,即随着 P 出的增大射流的超音速区长度增加; (2)P 出=P 周时,随着 M 出的增大,射流的衰减变慢,超音速区的长度增 加。 2.1.2 转炉里的氧气射流 目前的转炉炼钢生产均采用超音速氧气射流,目的在于提高供氧强度, 加快供氧;提高射流动能,加强熔池的搅拌。转炉中的氧气射流具有以下特 征: 1 喷头出口处氧气流股达超音速 转炉所用氧枪采用拉伐尔喷头,且尺寸按 P 出/P0<0.5283 要求设计,通 常 M 高达 1.5~2.2,流股的展开和衰减慢,动能利用率高,对熔池的搅拌力 强。 2 射流的速度渐慢、截面积渐大 射流进入炉膛后,由于受反向气流(向上的炉气)的作用而速度逐渐变 慢;同时,由于吸收部分炉气而断面逐渐变大,扩张角 120 左右。 3 射流的温度渐高 射流进入炉膛后被 1450℃的炉气逐渐加热,加之混入射流的炉气(CO) 及金属滴被氧化放热,使射流的温度逐渐升高。模拟实验表明,距喷头孔径 15~20 倍处射流的温度在 1300~1600℃之间;距喷头孔径 35~40 倍处射流 的温度高达 2150~2300℃,有人称转炉里的氧气射流就象一个高温火炬。

2.2.2 氧气射流与熔池间的相互作用 氧射流与熔池间的作用包括物理作用和化学作用两个方面。 1 物理作用 氧射流与熔池间的物理作用体现在以下三个方面: 1)氧气射流冲击熔池 冲击结果:氧射流到达熔池表面时其 M 仍大于 1,高速射流自上而下冲 击熔池,将其中央冲出一个凹坑。从凹坑的最低点到静止液面的距离叫冲击 深度, 又叫穿透深度, h 冲表示; 以 射流与熔池的接触时的截面积称冲击面积, 常用 A 表示。 影响因素:由式 2-12 可知,h 冲∝PO/H 枪;类似的有,A∝H 枪/PO(H 枪 是吹氧时喷头距静止液面的距离叫枪位;P0 是喷头进口处的氧压) 。可见,改 变 P0 和 H 均可以调整对冶炼过程有重要影响的工艺参数 h 和 A: (1)高枪位或低氧压吹炼时,h 小、A 大,称软吹,反之,称硬吹; (2) 生产中多采用恒氧压变枪位操作, 即一炉钢吹炼过程中保持供氧压 力不变,而通过变化枪位来调节 h 和 A,以满足炉内反应所需; (3)随着炉容的增大,单孔喷头很难同时满足冶炼所需要的 h 和 A,故 目前多用三孔以上的喷头。 2)氧气射流搅拌熔池 产生过程:气流从坑底沿四壁向上流动时,二者之间的摩擦力使钢液也 随之向上,到达液面时流向炉壁,导致该处钢液向下流动并补向熔池中心, 形成环流,从而对熔池起到了搅拌作用。 影响因素:硬吹时,凹坑深,熔池内的钢液环流强,氧气射流的搅拌作 用大;反之,软吹时氧气射流的搅拌作用小。如(36)图 2-16、2-17。 需要指出的是,理论计算表明,转炉内对熔池进行搅拌的主要是上浮中 的 CO 气泡, 氧气射流的搅拌作用随炉容增大逐渐由 40%以上降至不足 20%。 但是不能因此轻视氧气射流的搅拌作用,因为 CO 气泡产生的数量依赖于氧 气射流的搅拌强度。 3)氧气射流与熔池相互破碎 破碎原因:高速的氧气射流冲击熔池,加之碳氧反应生成的 CO 气体的 强烈搅拌作用,使得二者相互被破碎。 破碎结果:大部分熔池都形成了气泡、熔渣(2mm) 、金属(0.1mm)三相 乳浊液(仅底层有少部分单相金属) ,各相之间的接触面积剧增(据估算,转 3 炉内每吹入 1m 的氧气,所产生的金属-氧气的接触面积约 37m2;每吨金属 与熔渣的接触面积高达 60 m2,且所有金属均有机会) ,极大地改善了炉内反 应的动力学条件,使之得以快速进行。这是转炉冶炼速度快的原因之一。 影响因素:硬吹时,相互间的作用力大,熔池乳化程度高(乳化范围大、 液滴的也细小) 。 但应注意:出钢前这种乳浊液应基本消失(被破坏) ,以减少金属损失。 2 化学作用

氧射流与熔池间的化学作用表现在以下两方面: 1)射流将氧传给金属——氧化溶质元素 (1)直接氧化:在射流的冲击区(也称一次反应区)及吸入流股的金属 滴表面将发生直接氧化反应: 1/2{O2} +[C] ={CO} {O2} +[Si] =(SiO2) 1/2{O2} +[Mn] =(MnO) 1/2{O2} +Fe =(FeO) 取样分析结果,氧化产物的 85~90%是 FeO。 (2)间接氧化:被氧化了的钢液和液滴(带有大量的 FeO)随钢液一起 环流时,会使沿途的溶质元素氧化(这些地方称二次反应区) : (FeO)=[FeO] [FeO]+[C] ={CO} +Fe 2[FeO]+[Si] =(SiO2) +2Fe [FeO]+[Mn] =[MnO] +Fe 2)射流将氧传给炉渣——提高(FeO)促进化渣和间接氧化 (1) 直接传氧: 射流与炉渣接触时以及在乳浊液中会发生如下反应将氧 传给炉渣: 1/2{O2}+2(FeO)=(Fe2O3) (Fe2O3)+Fe=3(FeO) (2)间接传氧:环流中未消耗完的(FeO)因比重小而上浮入渣。 综合上述两方面的作用,吹炼中枪位与炉内反应间的关系为: 高枪位操作即软吹时,氧气射流与炉渣的接触面积大,直接传氧多,同 时 h 小,熔池内的钢液环流较弱, (FeO)的上浮路程短,间接氧化消耗少而 上浮入渣多即间接传氧也多,使渣中的(FeO)含量较高,有利于化渣—— 所谓的“提枪化渣” ;但软吹时,熔池搅拌差而溶质元素氧化较慢,氧气的利 用率也相对较低。 反之,低枪位操作即硬吹时,氧气的利用率高,同时 h 大,熔池内的钢 液环流强, (FeO)的上浮路程长,沿途的间接氧化反应强,溶质元素氧化快 ——所谓的“降枪脱碳” ;但硬吹时 A 小,氧气射流的直接传氧少,同时因 (FeO)消耗多而间接传氧也较少,渣中的(FeO)含量低,对化渣不利。 实际操作中,应根据吹炼的不同阶段的不同要求,合理地变化枪位,保 证冶炼过程顺利进行。

2.3 转炉内的基本反应及熔体成分变化
本章主要阐述转炉吹炼过程中的硅锰氧化、脱碳、脱硫和脱磷等基本反 应及熔体成分的变化情况,为学习后面的工艺内容作好理论准备。 硅锰的氧化、脱碳、脱硫和脱磷是炼钢的基本反应,但在转炉炼钢中又

有其特殊性。 2.3.1 硅、锰的氧化 前已述及,炼钢中硅、锰的氧化以间接氧化方式为主,其反应式为: [Si]+2(FeO)=(SiO2)+2Fe 放热 [Mn]+(FeO)=(MnO)+Fe 放热 二者均是放热反应,因此它们都是在熔池温度相对较低的吹炼初期被大 量氧化;由于硅的氧化产物是酸性的 SiO2,而锰的氧化产物是碱性的 MnO, 因此在目前的碱性操作中硅氧化得很彻底,即使后期温度升高后也不会被还 原, 而锰则氧化得不彻底, 而且冶炼后期熔池温度升高后还会发生还原反应, 即吹炼结束时钢液中还有一定数量的锰存在,称“余锰” 。 2.3.2 转炉炼钢中的脱碳 转炉炼钢的主原料——铁水中含有 4.%左右的碳,远高于钢种的要求, 因此脱碳是转炉炼钢的主要任务之一。 1 脱碳反应 转炉中的脱碳反应以间接氧化为主:(FeO)+[C]={CO}+Fe。这是一个吸 热反应,因此,熔池温度升高至 1500℃左右后脱碳反应方能激烈进行。 在氧气射流的作用区,还会发生碳的直接氧化:1/2{O2}+[C]={CO},它 是强放热反应,故而,碳是转炉炼钢的主要热源之一。 复吹转炉底吹 CO2 气体时, 2 也会参与碳的氧化: CO2}+[C]=2{CO}, CO { 因此会强化炉内的脱碳反应。 2 脱碳速度及影响因素 转炉中脱碳速度如(49)图 3-7 所示,呈三段台阶式变化。 1)第一阶段 冶炼初期,熔池温度低,主要是硅锰的氧化,脱碳速度很慢。研究发现, 当铁水中的硅当量即[%Si]+0.25[%Mn]>1 时,脱碳速度趋于零,如图 3-8 所 示。随吹炼进行,硅锰含量下降,温度也渐高,近 1400℃时碳开始氧化,速 度直线上升。故称该阶段为硅锰控制阶段。 复吹转炉由于有底吹搅拌,脱碳反应开始较早,而且速度增加平稳。 2)第二阶段 冶炼中期,是碳激烈氧化阶段,脱碳速度主要受供氧强度的影响,即氧 的传输是限制性环节。如(50)图 3-9 所示,供氧强度越大,脱碳速度也越 大(但过大易产生喷溅) 。 复吹转炉由于 FeO 控制得较低,最大速度不及顶吹转炉,吹炼中不易喷 溅但全程的平均速度较之还要大些。 3)第三阶段 当钢液含碳量降低到一定程度时,碳的扩散成为限制性环节,脱碳速度 取决于熔池搅拌情况。 转炉炼钢中,脱碳反应速度由氧的扩散控制转成由碳的扩散控制时的钢 液含碳量称为临界含碳量。顶吹转炉的临界含碳量为 0.10%左右,而复吹转

炉由于有底吹搅拌其临界含碳量则为 0.07%;而且,同为临界含碳量以下时, 复吹的脱碳速度也大些,如(49)图 3-7。 2.3.3 转炉冶炼中的脱磷和脱硫 脱磷的反应式为: 2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO·P2O5)+5Fe 放热 其基本条件是高碱度、高氧化铁和低温度。 而炉渣脱硫的反应式为: [FeS]+(CaO)=(CaS)+(FeO) 吸热 它的基本条件是高碱度、高温度和低氧化铁。 两者在碱度的要求上是一致的,而对温度和氧化铁含量的需求却是矛盾 的。因此,吹炼中首要任务是快速形成并始终保持 3.0 左右的高碱度熔渣, 同时,吹炼前期,抓住温度低的有利时机,高枪位操作快速成渣的同时提高 炉渣的氧化性充分脱磷;冶炼中期,低枪位脱碳,控制适当低的氧化铁,强 化脱硫过程。 2.3.4 吹炼过程中熔体成分的变化 此处的熔体是指熔铁和熔渣, (42)图 3-1 为顶吹转炉吹炼过程中金属成 分、熔渣成分和温度的变化情况,图 3-2 则为复吹转炉的变化情况。 一、金属成分的变化规律 转炉吹炼过程中,熔池中金属成分的变化规律大致如下: (1)Si 和 Mn:铁水中的 Si 和 Mn,在吹炼初期的 15~20%时间内迅速 下降。不同的是,硅氧化得比较彻底,且不再回升;而锰氧化得不够彻底, 后期温度升高后还有所回升,而且复吹转炉回升得更快些(因为其渣中 FeO 含量低) 。 (2)C:冶炼初期,碳的氧化速度较慢(温低及 Si、Mn 的氧化) ;进入 中期后脱碳速度迅速增大 (硅、 锰氧化结束, 熔池温度也已升至 1400℃以上) ; 终点前 20%时间脱碳速度又逐渐慢(因[C]已较低,碳的扩散成了限制性环 节) 。 对于复吹转炉,由于熔池搅拌良好,改善了反应的动力学条件,脱碳速 度变化幅度要远小于顶吹转炉。 (3)P:冶炼初期,脱磷速度较快(温低) ;冶炼中期脱 磷速度明显下降,甚至停止或发生“回磷” (温度渐高,且 脱碳速度加快,大量消耗渣中的(FeO) ,甚至引起炉渣“返干”;冶炼后期, ) 若控制得当脱磷反应仍能缓慢进行(熔池温度虽较高,但脱碳速度较小,渣 中的(FeO)高,炉渣碱度也较高) 。 (4) 几乎成直线缓慢下降, S: 吹炼中期, 碳的激烈氧化使渣中的 (FeO) 急剧下降而出现“返干” ,脱硫停止(初期,虽温低,但铁水含碳高,硫的活 度系数大而具有一定的脱硫能力;后期 FeO 高,但 B 高、T 高,因而也能脱 硫) 。 2.3.5 熔渣成分的变化规律

冶炼过程中,转炉中熔渣成分的变化规律大致如下: (1) (FeO) :呈下凹弧形变化:吹炼初期,为了化渣枪位较高,渣中的 (FeO)含量高达 28%(复吹为 16%) ;中期随脱碳进行(FeO)被大量消耗 而逐渐降至 12%以下(太低,出现返干,复吹为 6%) ;随着[C]的减少,脱碳 速度下降, (FeO)的浓度又渐升至 15%(复吹为 12%) 。 (2) (CaO) 随着所加石灰的溶化, : 渣中的 (CaO) 含量渐升至 50% (中 期因炉渣“返干”溶化很慢甚至停止) 。 (3) (SiO2)和(MnO):吹炼初期,硅、锰的氧化使之浓度很快分别达 到 20%和 14%,而后随着所加石灰的熔化逐渐降低至 10%和 6%。

3 顶吹转炉吹炼工艺
3.1.1 转炉一炉钢的基本冶炼过程
顶吹转炉冶炼一炉钢的操作过程主要由以下六步组成: (1) 上炉出钢、 倒渣, 检查炉衬和倾动设备等并进行必要的修补和修理; (2)倾炉,加废钢、兑铁水,摇正炉体(至垂直位置) ; (3)降枪开吹,同时加入第一批渣料(起初炉内噪声较大,从炉口冒出 / 赤色烟雾,随后喷出暗红的火焰;3~5 后硅锰氧接近结束,碳氧反应逐渐激 烈,炉口的火焰变大,亮度随之提高;同时渣料熔化,噪声减弱) ; / (4)3~5 后加入第二批渣料继续吹炼(随吹炼进行钢中碳逐渐降低, ; 约 12/后火焰微弱,停吹) (5)倒炉,测温、取样,并确定补吹时间或出钢; (6)出钢,同时(将计算好的合金加入钢包中)进行脱氧合金化。 本章的主要内容:依据原料、设备等生产条件确定合理的装料、造渣、 供氧、温度、终点控制与脱氧合金化等五大操作制度。

3.1.2 装料制度
所谓装料,是指将炼钢所用的钢铁炉料即铁水和废钢装入炉内的工艺操 作。 顶吹转炉的装料制度包括确定装入量、 废钢比和装料操作三方面的内容。 1 装入量的确定 转炉的装入量是指每炉装入铁水和废钢两种金属炉料的总量。 1 确定依据 确定装入量应考虑的因素主要有两个: 1)熔池深度要合理 生产实践证明,熔池的深度 H 为氧气射流对熔池的最大冲击深度 h 的 1.5~2.0 倍时较为合理,既能防止氧气射流冲蚀炉底,同时又能保证氧气射 流对熔池有较强的搅拌。

国内一些厂家不同容量转炉执行的熔池深度见下表:
厂家 容量/ t 池深/mm V/T 首一 30 800 0.86 太二 50 1050 0.97 首三 80 1190 0.73 攀本 120 1250 0.90 首二 210 1650 0.92 宝钢 300 1949 1.05

(2)炉容比要合适 转炉的有效容积 V 与装入量 T 的比值叫做炉容比,m3/t。 目前,国内外转炉的炉容比通常为 0.8~1.0 m3/t。V/T 过小,意味着装得 过多,吹炼中易产生喷溅,且因熔池深而搅拌差;反之,不能充分发挥转炉 的生产能力,而且吹炼中氧射流易冲蚀炉底。 各转炉建成投产时,已有炉容比的设计值,即 V/T 的基本范围,实际生 产中应根据铁水成分及冷却剂的种类等因素调整装入量,保持合适的炉容 比,以获得良好的综合指标。比如,铁水的硅、磷含量较高时,冶炼中渣量 大,应适当少装些,保证较大的炉容比,否则吹炼过程中容易产生喷溅;以 废钢做冷却剂时,吹炼中不易喷溅,其炉容比可比以铁矿石做冷却剂时小 0.1~0.2 m3/t。 国内一些厂家不同容量转炉执行的炉容比见上表。 2 装入制度的类型 顶吹转炉的装入制度以下三种: 1)定量装入 定义:在整个炉役期内每炉的装入量保持不变的装料方法叫定量装入。 特点:便于组织生产和实现吹炼过程的计算机自动控制;但吹氧操作困 难,炉役前期的装入量易偏大,熔池较深,搅拌不足,而炉役后期的装入量 易偏小,不仅不能发挥炉子的生产能力,且熔池较浅,氧射流易冲蚀炉底。 转炉容量越小,炉役前、后期炉子的横断面积与有效容积的差别越大,这一 问题也就越突出。国内外大型转炉广泛采用定量装入制度。 2)定深装入 定义:在一个炉役期间,随着炉衬的侵蚀炉子实际容积不断扩大而逐渐 增加装入量以保证熔池深度不变的装料方法称定深装入。 特点:熔池深度不变,吹氧操作稳定,有利于提高供氧强度并减轻喷溅, 同时又能充分发挥炉子的生产能力;但其装入量和出钢量变化频繁,不仅给 冶炼操作带来麻烦,而且增加了生产组织的难度,现已很少使用。 3)分阶段定量装入 定义: 根据炉衬的侵蚀规律和炉膛的扩大程度, 将一个炉役期划分成 3~ 5 个阶段,每个阶段实行定量装入,装入量逐段递增的装料方法叫做分阶段 定量装入。 特点:分阶段定量装入制度基本上发挥了转炉的生产能力,同时大体上 保持了适当的熔池深度,便于吹氧操作;又保证了装入量的相对稳定,便于

组织生产,因而国内中小转炉普遍采用。 2 废钢比 定义:废钢的加入量占金属料装入量的百分比称为废钢比。 重要性:提高废钢比,可以减少铁水的用量从而有助于降低转炉的生产 成本;同时可减少石灰的用量和渣量,有利于减轻吹炼中的喷溅,提高冶炼 收得率;还可以缩短吹炼时间、减少氧气消耗和增加产量。 影响因素:铁水的温度和成分、所炼钢种、冶炼中的供氧强度和枪位、 转炉容量的大小和炉衬的厚薄等。国内各厂因生产条件、管理水平及冶炼品 种等不同,废钢比大多波动在 10%~30%之间。具体的废钢比数值可根据本 厂的实际情况通过热平衡计算求得,这一内容将在第七章中介绍。 3 装料操作 目前,国内的大中型转炉均采用混铁炉(转炉容量的 15~20 倍)供应 铁水,即高炉来的铁水储存在混铁炉中,用时倒入铁水罐天车兑入(解决高 炉出铁与转炉用铁不一致的矛盾,同时保证铁水的温度稳定,成分波动小) ; 废钢则是事先按计算值装入料斗,用时天车加入。 为减轻废钢对炉衬的冲击,装料顺序一般是先兑铁水后加废钢,炉役后 期尤其如此。兑铁水时,应炉内无渣(否则加石灰)且先慢后快,以防引起 剧烈的碳氧反应,将铁水溅出炉外而酿成事故。 目前国内各厂普遍采用溅渣护炉技术,因而多为先加废钢后兑铁水,可 避免兑铁喷溅。但补炉后的第一炉钢应采用前法。

3.2 造渣制度
生产实践表明,造好渣是炼好钢的重要前提。 所谓造渣, 是指通过控制入炉渣料的种类和数量, 使炉渣具有某些性质, 以满足熔池内有关炼钢反应需要的工艺操作。 转炉的造渣制度就是,根据原材料的情况和所炼钢种的要求确定造渣方 法、渣料用量及加入时间,以尽早成渣,迅速去磷。 转炉炼钢过程的时间很短,应设法加速石灰的熔化,以保证脱硫、磷所 需的碱度,同时提高石灰的利用率。 3.2.1 石灰的溶解过程 石灰加入转炉后的溶解过程大致如下: 1)形成渣壳 吹炼初期的熔渣,主要是 Fe、Mn、Si 等元素的氧化产物,其组成为 2 (FeO、MnO)·SiO2 和 SiO2,大量的冷态石灰加入后,立即在其表面形成一 层固态渣壳。 2)渣壳熔化 炉内的高温使渣壳逐渐熔化,转炉炼钢所用石灰的块度为 40mm 左右, 其表面渣壳的熔化约需时 50s 左右;

3)石灰溶解(熔渣与石灰发生液-固反应) : (1)熔渣中的氧化物向石灰块迁移; (2)氧化物扩散通过边界层到达石灰块表面并向其孔中渗透; (3)在接触处(外表面及孔的内表面)发生置换反应 (2FeO·SiO2)+ CaO =(CaO·FeO·SiO2)1208℃ +(FeO) (2MnO·SiO2)+ CaO =(CaO·MnO·SiO2)1355℃+(MnO) 若渣中的(FeO)过低(VC 过大时) ,有的将发生完全置换生成 2130℃ 的 C2S 会阻碍石灰的进一步溶解。 (4)反应产物扩散通过边界层; (5)反应产物在渣中迁移。 比较而言,第三步高温下的置换反应进行得很快,而一、五步的外部传 质和二、四步的内部传质可能是石灰溶解的限制性环节。 根据国外某些专家的研究,当熔体的流动速度较小时,过程由外部传质 控制,速度的临界值约为 1m/S,而转炉内钢液的环流速度约为 0.3~0.6 m/S。 显然,石灰在渣中溶解的限制性环节是外部传质。这一环节受熔渣粘度、熔 池搅拌程度及石灰与熔渣接触面积大小等因素的影响。 3.2.2 加速石灰溶解的措施 加速石灰溶解的措施主要有: 1)适宜的炉渣成分 渣中的(FeO)是石灰溶解的基本熔剂,原因在于: (1) (FeO)可与 CaO 及 2CaO·SiO2 作用生成低熔点的盐,能有效地降 低炉渣的粘度,改善石灰溶解的外部传质条件; (2) (FeO)是碱性氧化渣的表面活性物质,可以改善炉渣对石灰的润湿 性,有利于熔渣向石灰表面的孔中渗透,增大二者之间的接触面积; (3)Fe2+及 O2-的半径是同类中最小的,扩散能力最强; (4)有足够的(FeO)存在时,可以避免石灰表面生成 C2S 而有利于石 灰的溶解。 因此,吹炼操作中应合理地控制枪位,始终保持较高的(FeO)含量。 (MnO)对石灰溶解的影响与(FeO)类似,生产中可在渣料中配加适量锰 矿。 2)较高的温度 熔池温度高时,石灰入炉初形成的固态渣壳较薄;而且熔渣的粘度低溶 解石灰的能力强。为此,入炉铁水的温度要尽量高,若铁水温度偏低应先低 枪位提温。 3)强化熔池的搅拌 加强对熔池的搅拌,可以改善石灰溶解的外部传质过程,从而可加速石 灰的溶解。复吹转炉的石灰溶解速度要比顶吹转炉的快,原因就在于复吹冶 炼有底吹气体搅拌。 4)改善石灰质量

改善石灰质量主要从以下两方面入手: (1)提高石灰的活性度:增加石灰的气孔率,增大比表面积,有利于炉 渣的渗透,可加快石灰溶解速度,同时,即使石灰表面生成 2CaO·SiO2 外 壳也不致密,易碎。 (2) 减小石灰的块度并进行预热: 石灰入炉初形成的固态渣壳薄甚至消 失。 转炉炼钢过程的时间很短,应设法加速石灰的熔化,以保证脱硫、磷所 需的碱度,同时提高石灰的利用率 3.2.3 炉渣的形成 氧气转炉炼钢过程时间很短,必须做到快速成渣,使炉渣尽快具有适当 的碱度、氧化性和流动性,以便迅速地把铁水中的磷、硫等杂质去除到所炼 钢种的要求以下。 炉渣一般是由铁水中的 Si、P、Mn、Pe 的氧化以及加入的石灰溶解而生 成;另外还有少量的其它渣料(白云石、萤石等)、带入转炉内的高炉渣、侵 蚀的炉衬等。炉渣的氧化性和化学成分在很大程度上控制了吹炼过程中的反 应速度。如果吹炼要在脱碳时同时脱磷,则必须控制(FeO)在一定范围内,以 保证石灰不断溶解,形成一定碱度、一定数量的泡沫化炉渣。 开吹后,铁水中 Sl Mn、Pe 等元素氧化生成 FeO、Si02、MnO 等氧化物进 入渣中。这些氧化物相互作用生成许多矿物质,吹炼初期渣中主要矿物组成 为各类橄榄石(Fe、Mn、Mg、Ca)Si04 和玻璃体 Si02。随着炉渣中石灰溶解, 由于 CaO 与 Si02 的亲合力比其它氧化物大, CaO 逐渐取代橄榄石中的其它氧 化物, 形成硅酸钙。 随碱度增加而形成 CaO· Si02, 3CaO· 2Si02, 2CaO, Si02, 3CaO· Si02, 其中最稳定的是 2CaO· Si02。 到吹炼后期, 碳氧反应减弱, (FeO) 有所提高, 石灰进一步溶解, 渣中可能产生铁酸钙。 渣中化合物见教材表 3-5。 3.2.4 造渣方法及选用 转炉炼钢的造渣方法共有以下三种。 1 单渣法 定义:转炉炼钢中吹炼中途不换渣即只造一次渣的操作方法叫单渣法。 特点:冶炼时间短,渣料消耗少,生产成本低且劳动强度小。但其去硫 率约 35%,去磷率为 90%左右,适合于吹炼含 Si、P、S 较低的铁水,或生产 P、S 要求不高的钢种。 2 双渣法 定义:转炉炼钢中吹炼中途倒出部分炉渣(1/2~2/3) ,然后补加渣料再 次造渣的操作方法叫双渣法。 特点:炉内始终保持较小的渣量,吹炼中可以避免因渣量过大而引起的 喷溅,且渣少易化,同时总去硫率为 50%左右,总去磷率可达 92%~95%;但 渣料消耗大,冶炼时间长,通常在铁水含 Si(>1%) 、P、S 较高,或生产优 质钢时采用。

倒渣时机:这是双渣法操作的关键。生产实践证明,顶吹转炉在吹炼时 间 25%左右、 复吹转炉为 30%左右时倒渣脱磷率最高; 若是因铁水硫高而采用 双渣法,则应在吹炼 10min 左右倒渣。 注意:倒渣前 1 分钟适当提枪或加些熔剂改善炉渣的流动性,以便于倒 渣操作。 3 双渣留渣法 定义:将上一炉的终渣(高碱度、高温度和较高(FeO)含量)部分地留 在炉内,并在吹炼中途倒出部分炉渣再造新渣的操作方法。 特点:初渣早成而前期的去硫及去磷效率高,总去硫率可达 60%~70%, 总去磷率更是高达 95%,适合于吹炼中、高磷铁水。 注意: 装料时应先加一批石灰稠化所留炉渣, 而且兑铁水时要缓慢进行, 以防发生爆发式碳氧反应而引起喷溅。若上一炉钢终点碳过低,不宜进行留 渣操作。 应当指出,顶吹转炉虽能将高磷铁水炼成合格的钢,但技术经济指标较 差,与吹炼中、低磷铁水相比,每吨钢的金属料消耗高 30~100kg,石灰多 用 40~100kg,炉龄大幅降低;产量也仅为吹炼低磷铁水时的 70%~80%;另 外,单渣法生产稳定、操作简单、便于实行计算机控制。因此,对于含硅、 磷及硫较高的铁水,入炉前进行预处理使之达到单渣法操作的要求,不仅技 术上可行而且工艺上经济合理。 3.2.5 炉渣的泡沫化及其控制 炉渣的泡沫化及其控制 1 泡沫渣及其特点 定义: 有大量微小气泡存在的熔渣呈泡沫状, 这样的渣子称之为泡沫渣。 特点:据测定,泡沫渣中气泡体积通常要大于熔渣的体积,即泡沫渣中 的渣子是以气泡的液膜的形式存在的;其中还悬浮有大量的金属滴。因此, 炉渣被泡沫化后,具有以下作用: (1)钢、渣、气三相之间的接触面积大为增加,可使钢、渣间的物化 反应加速进行,冶炼时间大大缩短; (2)在不增加渣量的情况下炉渣的体积显著增大,渣层的厚度成倍增 加,对炉气的过滤作用得以加强,可减少炉气带出的金属和烟尘,提高金属 收得率。 但若炉渣被严重泡沫化,体积过分增大会自动溢出或被溅出炉外,增加 金属损失且清理麻烦,同时还会降低炉龄。 2 泡沫渣的控制 影响熔渣泡沫化的因素:大致可归纳为以下两个方面。 1)进入熔渣的气体量 这是熔渣泡沫化的外部条件,单位时间内进入炉渣的气体越多,炉渣的 泡沫化程度越高,例如吹炼中期脱碳速度快,产生气体量大,容易出现炉渣 严重泡沫化现象。 2)熔渣本身的发泡性即气体在渣中的存留时间

这是熔渣泡沫化的内部条件,它取决于熔渣的粘度和表面张力。炉渣的 表面张力愈小,其表面积就愈易增大即小气泡愈易进入而使之发泡;增大炉 渣的粘度,将增加气泡合并长大及从渣中逸出的阻力,渣中气泡的稳定性增 加。 凡是影响炉渣这两个性质的因素都会影响炉渣的泡沫化,例如:随着熔 池温度升高,熔渣的粘度降低,气泡在渣中停留的时间缩短,炉渣的泡沫化 程度下降;熔渣的碱度在 1.8~2.0 之间时炉渣的发泡能力最强,这是因为碱 度为 1.87 时渣中有适量的 2CaO·SiO2 固态颗粒生成,可增大渣膜粘度因而有 利于熔渣发泡;尤其是(FeO)含量,由于它是碱性氧化渣的表面活性物质, 可以明显降低炉渣的表面张力而有利于炉渣泡沫化。 泡沫渣的控制:转炉吹炼的初期和末期,因脱碳速度小而炉渣的泡末化 程度较低,因而控制的重点是防止吹炼中期出现严重的泡沫化现象。通常是 因枪位过高,炉内的碳氧反应被抑制,渣中聚集的(FeO)越来越多(内部条件 具备) 温度一旦上来便会发生激烈的碳氧反应, , 过量的 CO 气体充入炉渣 (外 部条件具备) ,使渣面上涨并从炉口溢出或喷出,形成所谓的喷溅。为此,生 产中应是在满足化渣的条件下尽量低些,切忌化渣枪位过高和较高枪位下长 时间化渣,以免渣中(FeO)过高。 出钢前压枪降低渣中的(FeO),破坏泡沫渣,以减少金属损失。 3.2.6 渣料的用量 加入炉内的渣料主要是石灰和白云石,还有少量的萤石或氧化铁皮等熔 剂。 1 石灰用量的确定 1)首先根据铁水的硅、磷含量和炉渣碱度计算 (1)铁水含磷<0.3%时,炉渣的碱度 B=(%CaO)/(%SiO2)=2.8~3.2, 所以每吨铁水的石灰加入量按下式计算: 石灰用量(kg/t)= 式中

1000 × [%Si] × 60 28 × B %CaO有效

[%Si]——炉料中硅的质量分数; 60/28——表示 1kgSi 氧化后可生成 60/28(=2.14)kg 的 SiO2。 例 1 某厂的铁水含磷 0.25%、硅 0.5%,冶炼所用石灰含 CaO:86%,SiO2: 2.5%,若炉渣碱度按 3.0 控制,求每吨铁水的石灰用量。 1000 × 0.5 × 60 28 × 3.0 解:石灰用量(kg/t)= 86 ? 3.5 × 2.5 =41.55 (2)铁水含磷>0.3%时,B=(%CaO)/(%SiO2)+(%P2O5)=3.2~3.5, 所以每吨铁水的石灰加入量按下式计算: 石灰用量(kg/t)=

1000 × ([%Si] × 60 28 + [% P] × 142 62) × B %CaO有效

式中的 142/62 表示每氧化 1kg 的磷可生成 142/62(=2.3)kg 的 P2O5。 2)其次根据冷却剂用量计算应补加的石灰量 矿石含有一定数量的 SiO2,每 kg 矿石需补加石灰的数量按下式计算: 补加石灰量(kg/kg)=
(% SiO2 ) 石灰 × B %CaO有效

例 2 铁矿石中 SiO2 的含量为 8%,碱度按 3.0 控制,石灰的有效氧化钙 为 80%,则每 kg 矿石补加石灰量 = 8×3.0/80 = 0.3(kg) 废钢中含有一定量的 Si,但成分通常不知,一般按每吨废钢补加石灰 15~20kg。 2 白云石用量的确定 白云石的加入量应根据炉渣要求的饱和 MgO 含量来确定。通常渣中 MgO 含 量控制在 8%~10%,除了加入的白云石含有外,石灰和炉衬也会带入一部分。 理论用量 W(kg/t)=
1000 × 渣量 × % MgO) ( 渣 (% MgO) 白

实际用量 W/=W-W 灰-W 衬 例 3 (61) 3 熔剂的用量 萤石用量:尽量少用或不用,部标要求≤4kg/t。 矿石用量:铁矿石及氧化铁皮也具有较强的化渣能力,但同时对熔池产 生较大的冷却效应,其用量应视炉内温度的高低,一般为装入量的 2~5%。 3.2.7 渣料的加入方法 关于渣料的加入,关键是要注意渣料的分批和把握加入的时间。 1 渣料分批 目的:渣料应分批加入以加速石灰的熔化(否则,会造成熔池温度下降 过多,导致渣料结团且石灰块表面形成一层金属凝壳而推迟成渣) 。 批次:单渣操作时,渣料通常分成两批:1/2~2/3 及白云石全部(冶炼 初期炉衬侵蚀最严重) ;1/2~1/3。 2 加料时间 (1)第一批渣料在开吹的同时加入。 (2) 第二批渣料, 一般是在硅及锰的氧化基本结束、 头批渣料已经化好、 碳焰初起的时候(30 吨的转炉开吹 6 min 左右)加入(如果加入过早,炉内 温度还低且头批渣料尚未化好又加冷料,势必造成渣料结团难化;反之,如 果加入过晚,正值碳的激烈氧化时期,渣中的(∑FeO)较低渣料亦难化。问 题的关键是正确判断炉况,头批渣料化好的标志是:火焰软且稳定,炉内发 出柔和的嗡嗡声,喷出物为片状,落在炉壳上不粘贴;未化好的情况是:炉 口的火焰发散且不稳定,炉内发出尖锐的吱吱声,喷出物是金属火花和石灰 粒) 。

有的厂二批料分小批多次加入以利熔化,但最后一小批料必须在终点前 3~4 分钟加入。 3.2.8 加速渣料的熔化 2 加速石灰溶解的措施 加速石灰溶解的措施主要有: 1)适宜的炉渣成分 渣中的(FeO)是石灰溶解的基本熔剂,原因在于: (1) (FeO)可与 CaO 及 2CaO·SiO2 作用生成低熔点的盐,能有效地降 低炉渣的粘度,改善石灰溶解的外部传质条件; (2) (FeO) 是碱性氧化渣的表面活性物质, 可以改善炉渣对石灰的润湿性, 有利于熔渣向石灰表面的孔中渗透,增大二者之间的接触面积; 2+ 2(3)Fe 及 O 的半径是同类中最小的,扩散能力最强; (4)有足够的(FeO)存在时,可以避免石灰表面生成 C2S 而有利于石 灰的溶解。 因此,吹炼操作中应合理地控制枪位,始终保持较高的(FeO)含量。 (MnO)对石灰溶解的影响与(FeO)类似,生产中可在渣料中配加适量锰 矿。 2)较高的温度 熔池温度高时,石灰入炉初形成的固态渣壳较薄;而且熔渣的粘度低溶 解石灰的能力强。为此,入炉铁水的温度要尽量高,若铁水温度偏低应先低 枪位提温。 3)强化熔池的搅拌 加强对熔池的搅拌,可以改善石灰溶解的外部传质过程,从而可加速石 灰的溶解。复吹转炉的石灰溶解速度要比顶吹转炉的快,原因就在于复吹冶 炼有底吹气体搅拌。 4)改善石灰质量 改善石灰质量主要从以下两方面入手: (1)提高石灰的活性度:增加石灰的气孔率,增大比表面积,有利于炉 渣的渗透,可加快石灰溶解速度,同时,即使石灰表面生成 2CaO·SiO2 外 壳也不致密,易碎。 (2) 减小石灰的块度并进行预热: 石灰入炉初形成的固态渣壳薄甚至消 失。

3.3 供氧制度
顶吹转炉是用带有拉瓦尔喷头的水冷氧枪,将压力为 0.7~1.5MPa 的氧 气从炉子的上方送入炉内。实际生产中,氧枪喷头的结构和尺寸已经确定, 因此,转炉的供氧制度主要是依据生产条件确定合适的供氧量、供氧强度、 供氧压力及枪位等有关供氧参数。 3.3.1 供氧量和供氧强度

1 供氧量 定义:单位时间内供入熔池的氧气量,单位是 m3/min,或 m3/h,故又称 氧气流量,常用 Q 表示。 计算公式: 供氧量Q =
每吨金属需氧量( m 3 / t) 装入量( t) × 供氧时间( min )

1)每吨金属需氧量 它取决于铁水成分、所炼钢种的终点成分及氧气利用率等因素,通常情 况下为 52~60m3/t。 2)供氧时间 国内不同容量转炉的供氧时间统计如下表: 转炉容量/t 供氧时间/min 供氧强度/m3/t·min
12 30 50 120 ~15 ~16 ~18 ~23 ~4.0 ~3.6 ~3.3 ~3.0

例如:首钢 30 吨转炉,金属料装入量 38 吨,取吨料耗氧量为 56 m3/t, 吹氧时间 16 分钟,则其供氧量为: 56×38/16=133 m3/min=7980m3/h 2 供氧强度 定义:单位时间内每吨金属的耗氧量,常用 I 表示,单位是 m3/t·min。 计算公式:供氧强度 I=
供氧量( m 3 / min ) 每吨金属耗氧量(m 3 / t ) = 装入量( t) 供氧时间(min)

上例的供氧强度为: I=56/16=3.5 m3/t·min 讨论:一定的生产条件下每吨金属的耗氧量是定值,较高的供氧强度意 味着供氧时间较短,即生产率高。但实际生产中喷头的直径一定,只有通过 提高氧气的压力来实现,这样吹炼中喷溅严重且氧气的利用率较低。一般情 况下,随着转炉容量的增大,H/D 减小,生产中易喷,供氧强度减小,国内 不同容量转炉的供氧强度见上表。 另外,供氧强度的大小还与原料质量、操作水平等因素有关,例如国外 一些 300 吨转炉的供氧强度也高达 4.0 左右。 3.3.2 供氧压力 定义:供氧压力是指转炉车间内氧压测定点的表压值,又叫使用压力, 符号 P 用,单位是 MPa。因此,它与 P0 的关系为: P 用= P0-0.1+(0.015~0.025)MPa 取值:炉容的大小和原材料不同波动在 0.7~1.5MPa 之间。一般来说炉 子容量越大,供氧压力越高;吹炼中高磷铁水时,渣量大,易喷,可适当低

些。 另外, 国内各厂一般都采用分阶段衡压操作 (与分阶段定量装入相对应) , 即随炉龄增加,装入量增大,供氧压力相应提高,如(56)表 4-3。 3.3.3 枪位及其控制 所谓枪位,是指氧枪喷头端面距静止液面的距离,常用 H 表示,单位是 m。 目前,一炉钢吹炼中的氧枪操作有两种类型,一种是恒压变枪操作,一 种是恒枪变压操作。比较而言,恒压变枪操作更为方便、准确、安全,因而 国内钢厂普遍采用。 1 枪位的变化范围和规律 关于枪位的确定,目前的做法是经验公式计算,实践中修正。 一炉钢冶炼中枪位的变化范围可据(58)式 4-3 的经验公式确定: H=(37~46)P×D 出 式中 P——供氧压力,MPa; D——喷头的出口直径,mm; H——枪位,mm。 具体操作中,枪位控制通常遵循“高-低-高-低”的原则: (1)前期高枪位化渣但应防喷溅。吹炼前期,铁水中的硅迅速氧化,渣 中的(SiO2)较高而熔池的温度尚低,为了加速头批渣料的熔化(尽早去 P 并减轻炉衬侵蚀) 除加适量萤石或氧化铁皮助熔外应采用较高的枪位, , 保证 渣中的(FeO)达到并维持在 25~30%的水平;否则,石灰表面生成 C2S 外 壳,阻碍石灰溶解。当然,枪位亦不可过高,以防发生喷溅,合适的枪位是 使液面到达炉口而又不溢出。 (2) 中期低枪位脱碳但应防返干。 吹炼中期, 主要是脱碳, 枪位应低些。 但此时不仅吹入的氧几乎全部用于碳的氧化,而且渣中的(FeO)也被大量 消耗, 易出现 “返干” 现象而影响 S、 的去除, P 故不应太低, 使渣中的 (FeO) 保持在 10~15%以上。 (3)后期提枪调渣控终点。吹炼后期,C-O 反应已弱,产生喷溅的可能 性不大,此时的基本任务是调好炉渣的氧化性和流动性继续去除硫磷,并准 确控制终点碳(较低) ,因此枪位应适当高些。 (4)终点前点吹破坏泡沫渣。接近终点时,降枪点吹一下,均匀钢液的 成分和温度,同时降低炉渣的氧化铁含量并破坏泡沫渣,以提高金属和合金 的收得率。 2 枪位的调节 生产条件千变万化,因此具体操作中还应根据实际情况对枪位进行适当 的调节。 (1)铁水温度:若遇铁水温度偏低,应先压枪提温,而后再提枪化渣, 以防渣中的(FeO)积聚引发大喷,即采用低-高-低枪位操作。 (2)铁水成分:铁水硅、磷高时,若采用双渣操作,可先低枪位脱硅、

磷,倒掉酸性渣;若单渣操作,由于石灰加入量大,应较高枪位化渣。铁水 含锰高时,有利于化渣,枪位则可适当低些。 (3)装入量变化:炉内超装时,熔池液面高,枪位应相应提高,否则, 不仅化渣困难而且易烧坏氧枪。 (4)炉内留渣:采用双渣留渣法时,由于渣中(FeO)高,有利于石灰 熔化,因此吹炼前期的枪位适当低些,以防渣中(FeO)过高引发泡沫喷溅。 (5) 供氧压力: 高氧压与低枪位的作用相同, 故氧压高时, 枪位应高些。 3.3.4 3.3.4 恒压变枪操作的几种模式 由于各厂的转炉吨位、喷嘴结构、原材料条件及所炼钢种等情况不同, 氧枪操作也不完全一样。现介绍如下几种氧枪操作方式。 A 高—低—高的六段式操作 图 3—5 表明, 开吹枪位较高, 及早形成初期渣; 二批料加入后适时降枪, 吹炼中期炉渣返干时又提枪化渣;吹炼后期先提枪化渣后降枪;终点拉碳出 钢。 B 高—低—高的五段式操作 五段式操作的前期与六段式操作基本一致,熔渣返干时可加入适量助熔 剂调整熔渣流动性,以缩短吹炼时间,见图 3—6。 C 高一低一高一低的四段式操作 在铁水温度较高或渣料集中在吹炼前期加入时可采用这种枪位操作。开 吹时采用高枪位化渣,使渣中含(FeO)量达25~30%,促进石灰熔化,尽快 形成具有一定碱度的炉渣,增大前期脱磷和脱硫效率,同时也避免酸性渣对 炉衬的侵蚀。在炉渣化好后 降枪脱碳,为避免在碳氧化剧烈反应期出现返干现象,适时提高枪位, 图 3—5 六段式操枪示意图 使渣中(FeO)保持在 10~15%,以利磷、硫继续去除。在接近终点时再降 图 3—6 五段式操枪示意图 枪加强熔池搅拌,继续脱碳和均匀熔池成分和温度,降低终渣(FeO)含量。

3.4.1 温度制度
氧气转炉的温度制度包括两方面的内容:一是准确控制终点温度,二是 恰当控制冶炼过程温度。 温度对于转炉吹炼过程既是重要的热力学参数,又是重要的动力学参数。 它既对各个化学反应的反应方向、反应程度和各元素之间的相对反应速度有 重大影响、又对熔池的传质和传热速度有重大影响。因此,为了快而多地去 除钢中的有害杂质,保护或提取某些有益元素,加快吹炼过程成渣速度,加 快废钢熔化,减少喷溅,提高炉龄等,都必须控制好吹炼过程温度。此外, 对各钢种都有其要求的出钢温度。出钢温度过低会造成回炉、短锭、包底凝 钢及钢锭的各种低温缺陷和废品;过高则会造成跑漏钢、钢锭上涨、粘模及 钢锭的各种高温缺陷和废品,并影响炉衬和氧枪的寿命。

3.4.2 热量来源与热量支出

1 热量来源 氧气转炉炼钢的热量来源主要是铁水的物理热和化学热。 物理热是指铁 水带入的热量,它与铁水温度有直接关系,化学热是铁水中各元素氧化后放 出的热量,它与铁水化学成分直接相关。 在炼钢温度下,各元素氧化放出的热量各异,它可以通过各元素氧化放 出的热效应来计算确定。例如铁水温度 1200℃,吹入的氧气 25℃,碳氧反应 生成 CO 时: [C]1473+ 2 {O2}298={CO}1473
1

ΔH1473K= -137520 J/mol

则 1kg[C]氧化生成 CO 时放出的热量为 137520/12≈11300kJ/kg。 现以 100kg 金属料为例,计算各元素的氧化热能使熔池升温多少。 设炉渣量为装入金属料的 15%, 炉衬吸热为装入金属料的 10%, 计算热 平衡公式如下: Q=ΣMCT 式中 Q—1kg 元素氧化放出的热量,kJ/kg; M——受热金属液、炉衬和炉渣重量,kg; C——各物质比热,已知钢液 CL 为 0.84~1.0kJ/kg·℃,炉渣和炉衬的 CS 为 1.23kJ/ kg·℃。 计算在 1200℃时 C—O 反应生成 CO 时,氧化 1kg 碳可使熔池温度升高数 为: 11300 T= = 84 ℃ 100 × 1.0 + 15 × 1.23 + 10 × 1.23 1kg 元素是 100kg 金属料的 1%,因此,根据同样道理和假设条件,可以 计算出其它元素氧化 1%时使熔池的升温数。 碳完全燃烧生成 CO2 时其发热量最高,使熔池升温数最大,其次是磷和 硅。但是碳大部分没有完全燃烧,因此,在氧气转炉吹炼中采用双流氧枪, 可有助于 CO 进一步燃烧生成 CO2,使转炉热效率提高。 哪些元素是转炉炼钢的主要热源, 不仅要看其热效应大小, 还要视其氧 化总量的多少而定。例如,在 1400℃时,硅氧化 0.5%,碳氧化 3%,则分 别使熔池升温数为 71℃和 249℃,可见碳氧化产生的总热量要比硅的总热量 多得多。 2 转炉炼钢的热平衡 为了准确的控制转炉的吹炼温度,需要知道铁水中各成分氧化反应放出 的总热量; 这些热量除了把熔池加热到出钢温度外, 富余多少热量?需要加多 少冷却剂?这要经过热平衡计算才能得出, 具体物料平衡、 热平衡计算可参看 本书 3.11 节物料平衡与热平衡计算。 3 热平衡表的分析 根据转炉吹炼过程中热量的收入与支出,作出热平衡计算列于本书 3.11

节中表 3—42。 从热量的来源看,铁水的物理热和化学热大约各占一半,铁水的温度与 化学成分直接影响转炉炼钢热量的来源,而对转炉用铁水的温度和化学成分 必须有一定的要求。 2 热量支出 钢水的物理热约占 70%,这是一项主要的支出,熔渣带走的热量大约占 10%,它与渣量的多少有关。因此在保证去除 P、S 的条件下,采用最小的渣 量。渣量过大不仅增加渣料的消耗,也增加热量的损失,所以要求铁水进行 预处理,这样既可实现少渣操作;同时在吹炼过程中也可减少喷溅,缩短吹 炼时间,减少炉与炉的间隔时间,减少热损失,提高转炉的热效率。转炉热 效率提高以后,可以提高废钢比。 转炉总热效率计算公式如下: 总热效率= 有效热 ×100% =
总热量

代入数据(参见表 3—42)得:
总热效率 = 65.49 + 3.85 × 100% ≈ 70% 100

上述计算表明,真正有用的热量占整个热量收入的 70%左右,在热量的 利用上还是有一定潜力的,应努力提高热效率。

3.4.3 出钢温度的确定
出钢温度的高低受钢种、锭型和浇注方法的影响,其依据原则是: (1)保证浇注温度高于所炼钢种凝固温度 50~100℃(小炉子偏上限,大 炉子偏下限) 。 (2) 考虑出钢过程和钢水运输、 镇静时间、 钢液吹氩时的降温, 一般为 40~ 80℃。 (3)考虑浇注方法和浇注锭型大小所用时间的降温。 确定出钢温度 t 出 t 出 = t 熔+△t1+△t2 式中 t 熔——钢液的熔点即液相线温度,1539-∑△ti×[%i]-7 ℃; △t1 ——浇注所需的过热度即高于熔点的温度值, 通常为 60~100℃左 右; △t2 ——出钢及精炼过程中的温降值,一般为 40~80℃。 例如:Q235F 钢的熔点约为 1515℃,则其出钢温度应为 1650℃左右。

3.4 温度制度
氧气转炉的温度制度包括两方面的内容:一是准确控制终点温度,二是

恰当控制冶炼过程温度。 3.4.4 确定冷却剂用量 1)冷却剂及其特点 转炉炼钢的冷却剂主要是废钢和矿石。 比较而言,废钢的冷却效应稳定,而且硅磷含量也低,渣料消耗少,可 降低生产成本;但是,矿石可在不停吹的条件下加入,而且具有化渣和氧化 的能力。因此,目前一般是矿石、废钢配合冷却,而且是以废钢为主,且装 料时加入;矿石在冶炼中视炉温的高低随石灰适量加入。 另外,冶炼终点钢液温度偏高时,通常加适量石灰或白云石降温(前两 种均不能用) 。 2)各冷却剂的冷却效应 冷却效应是指每 kg 冷却剂加入转炉后所消耗的热量, 常用 q 表示, 单位 是 kJ/kg。 (1)矿石的冷却效应:矿石冷却主要靠 Fe2O3 的分解吸热,因此其冷却 效应随铁矿的成分不同而变化,含 Fe2O370%、FeO10%时铁矿石的冷却效应 为: q 矿=1×C 矿×△t+λ矿+1×(Fe2O3%×112/160×6456+FeO%×56/72×4247)
=1×1.02×(1650-25)+209+1×(0.7×112/160×6456+0.1×56/72×4247)

=5360 kJ/kg (2)废钢的冷却效应:废钢主要依靠升温吸热来冷却熔池,由于不知准 确成分,其熔点通常按低碳钢的 1500℃考虑,入炉温度按 25℃计算,于是废 钢的冷却效应为: q 废=1×[C 固(t 熔-25)+λ废+ C 液(t 出-t 熔)] =1×[0.7×(1500-25)+272+0.837(1650-1500)] =1430 kJ/kg (3)氧化铁皮的冷却效应:计算方法同矿石,对于 50%FeO、40%Fe2O3 的氧化铁皮,其冷却热效应为: q 皮=5311 kJ/kg 以废钢的冷却效应为标准 1,则各种冷却剂的相对冷却能力见(66)表 4-9。 3)冷却剂用量的确定: 关于冷却剂加入量的确定,有两种方案。一种是定废钢,调矿石;另一 种是定矿石,调废钢。现以第一种方案为例说明冷却剂用量的确定: 国内目前的平均水平是,废钢的加入量为铁水量的 8~12%,取 10%。 则矿石用量为: (Q 余-10×q 废)/q 矿=(30000-10×1430)/5360=2.93 kg 即每 100kg 铁水加入 10kg 废钢和 2.93 矿石。 4 冷却剂用量的调整 通常各厂先依据自己的一般生产条件,按照上述过程计算出冷却剂的标

准用量,生产中某炉钢冷却剂的具体用量则根据实际情况调整铁矿的用量, 调整量过大时可增减废钢的用量。首钢 30t 转炉的经验数据为: (1)铁水含硅量:每波动 0.1%,终点温度波动 8~15℃; (2)铁水温度:每波动 10℃,终点温度波动 6℃; (3)铁水装入量:每波动 1 吨,终点温度波动 8℃; (4)终点碳:每波动 0.01%,终点温度波动 3℃; 而终点温度每波动 1℃,100kg 铁水(还有 15kg 炉渣、10kg 左右炉气) 热量变化为: 100×1.05+15×1.235+10×1.235=136 kJ/100kg·℃ 应增减矿石 136/5360=0.025 kg,或增减废钢 136/1430=0.094 kg。 另外,正常的相邻炉次间隔时间为 4~10 分钟,大于 10 分钟时每增加 5 分钟,每吨铁水减废钢 10kg。

实际生产过程温度的控制 3.4.5 实际生产过程温度的控制
按照上述的计算结果加入冷却剂,即可保证终点温度。但是,吹炼过程 中还应根据炉内各个时期冶金反应的需要及炉温的实际情况调整熔池温度, 保证冶炼的顺利进行。 1 吹炼初期 如果碳火焰上来的早(之前是硅、锰氧化的火焰,发红) ,表明炉内温度 已较高,头批渣料也已化好,可适当提前加入二批渣料;反之,若碳火焰迟 迟上不来,说明开吹以来温度一直偏低,则应适当压枪,加强各元素的氧化, 提高熔池温度,而后再加二批渣料。 2 吹炼中期 可据炉口火焰的亮度及冷却水(氧枪进出水)的温差来判断炉内温度的 高低,若熔池温度偏高,可加少量矿石;反之,压枪提温,一般可挽回 10~ 20℃。 3 吹炼末期 接近终点(据耗氧量及吹氧时间判断)时,停吹测温,并进行相应调整: 若温高,加石灰降之:高出度数×136/石灰的冷却效应。 若 温 低 , 加 Fe-Si 并 点 吹 提 之 : 1kgSi75 氧 化 放 热 1×0.75×17807=13352kJ , 例 如 , 30 吨 钢 液 提 温 10℃ 需 加 Si75 : 300×10×136/13352≈30 kg。

3.5 终点控制和出钢操作
3.5.1 终点控制 1 终点 熔池中金属的成分和温度达到所炼钢种要求时,称为终点。 2 终点的条件

吹炼到达终点的具体条件是: (1)含碳量进入所炼钢种的控制范围; (2)硫、磷含量低于规格下限; (3)温度达到出钢要求。 3 终点(碳)的控制 硫、 磷的脱除情况比较复杂, 因此总是在吹炼过程中提前使之满足要求, 这样终点控制就简化为终点温度和终点碳的控制。终点温度的控制前节已作 阐述,故在此仅介绍终点碳的控制。 终点碳的控制方法有两种: 1)拉碳法 终点碳:钢种规格-合金增碳量。 控制方式:在实际生产中拉碳法又分为一次拉碳和高拉补吹两种控制方 式。 转炉吹炼中将钢液的含碳量脱至出钢要求时停止吹氧的控制方式称为一 次拉碳法。 冶炼中高碳钢时,将钢液的含碳量脱至高于出钢要求 0.2~0.4%时停吹, 取样、测温后,再按分析结果进行适当补吹的控制方式称为高拉补吹法。 主要优点: (1)终渣的(∑FeO)含量较低,金属收得率高,且有利于延长炉衬寿 命; (2)终点钢液的含氧低,脱氧剂用量少,而且钢中的非金属夹杂物少; (3)冶炼时间短,氧气消耗少。 2)增碳法 定义:吹炼平均含碳量大于 0.08%的钢种时,一律将钢液的碳脱至 0.05%~0.06%时停吹,出钢时包内增碳至钢种规格要求的操作方法叫做增碳 法。 终点碳:0.05%~0.06%。 主要优点: (1) 终点容易命中, 省去了拉碳法终点前倒炉取样及校正成分和温度的 补吹时间,因而生产率较高; (2)终渣的(∑FeO)含量高,渣子化得好,去磷率高,而且有利于减 轻喷溅和提高供氧强度; (3)热量收入多,可以增加废钢的用量。 (4)操作稳定,易于实现自动控制。 采用拉碳法的关键在于,吹炼过程中及时、准确地判断或测定熔池的温 度和含碳量努力提高一次命中率。而采用增碳法时,则应寻求含硫低、灰分 少和干燥的增碳剂。 4 终点的判断 1)碳含量的判断

常用的判断仪器是热电偶结晶定碳仪,其特点是简单、准确,但速度慢。 有前途的是红外、光谱等快速分析仪。生产中多凭经验对钢液含碳量进行判 断,常用的方法有看火花、看火焰、看供氧时间和耗氧量。 (1)看火花:吹炼中会从炉口溅出金属液滴,遇空气被氧化而爆裂形成 火花并分叉,火花分叉越多,金属含碳越高,当[C]小于 0.1%时,爆裂的碳 火花几乎不分叉,形成的是小火星。 (2)看火焰:金属含碳量较高时,碳氧反应激烈,炉口的火焰白亮、有 力,长且浓密;当含碳量降到 0.2%左右时,炉口的火焰稀薄且收缩、发软、 打晃。 (3)看供氧时间和耗氧量:生产条件变化不大时,每炉钢的供氧时间和 耗氧量也不会有太大的出入,因此,当吹氧时间及耗氧量与上炉接近时,本 炉钢也基本到达终点。 2)温度的判断 目前常用插入式热电偶测定钢液的温度,生产中还可以借倒炉的机会观 察炉内情况凭经验进行判断。 若炉膛白亮、渣面上有火焰和气泡冒出,泡沫渣向外涌动,表明炉温较 高;反之,若渣面暗红,没有火焰冒出,则炉温较低。 3.5.2 出钢操作 出钢是转炉炼钢过程的最后一个环节,操作中应注意以下问题: 1 红包出钢 定义:出钢前将钢包内衬烤至发红达 800~1000℃。 目的:减少出钢时的温降,从而降低出钢温度(15~20℃) ,增加废钢用 量(15kg/t) ,并提高炉龄(150 炉次) 。 2 保持适宜的出钢时间 目的:为了减少出钢过程中的钢液吸气(应短些)和有利于所加合金的 搅拌均匀(应长些) ,需要适当的出钢持续时间。 要求:国标规定,50t 以下转炉出钢持续时间应为 1~4min;50~100t 转炉应持续 3~6min;100t 以上转炉应持续 4~8min。 3 挡渣出钢 1)目的:减少出钢时的下渣量,提高合金元素的收得率、防止钢液回磷 (转炉炼钢多是出钢时在包内进行脱氧合金化) 。 2)方法:目前有挡渣球、挡渣帽、挡渣塞、U 型虹吸出钢口、气动挡渣 等多种方式,国内使用最多的是挡渣球和挡渣帽。 (1)挡渣帽 作用:减少出钢时的前期下渣(转炉出钢时,浮在钢液面上的炉渣将首 先流经出钢口,事先将挡渣帽置于出钢口内,挡住炉渣,随后而至的钢液将 其冲掉或熔化而进入钢包) 。 要求:挡渣帽为圆锥体,其尺寸应与出钢口内径相适应。 材质: 目前国内使用的挡渣帽多为铁皮或轻质耐火材料制成。 比较而言,

前者加工容易,成本也低,但其表面硬而光滑,不易固定在出钢口内,而且 熔点低,有时还没等到出钢就熔化了;后者与之相反。 (2)挡渣球 作用:减少出钢时的后期下渣(出钢结束时,正好座在出钢口上挡住炉 渣) 。 要求: 挡渣球的密度要介于钢液与熔渣之间,通常为 4.2~5.0kg/cm3,浸入钢 液的深度为球的 1/3 左右,如 70 图 4-4,保证钢水流尽而又能挡住炉渣。 投球的位置应为出钢口的正上方。 投球的时间应在出钢结束前 1min 左右。 过晚, 挡渣球来不及到达挡渣位 置钢液就流完了;过早,会使挡渣球在炉内等待时间过长而损坏,或表面变 形而影响挡渣效果。 3)效果 国内外厂家的使用结果表明,挡渣出钢后,钢包内的渣层厚度由原来的 100~150mm 减少到 40~60mm,钢液的回磷量因此由 0.004~0.006%下降到 0.002~0.003%; 锰的回收率由 80~85%提高到 85~90%, 硅的回收率由 70~ 80%提高到 80~90%;夹杂物的废品率由 2.3%降低到 0.059%;同时,钢包 的使用寿命也大幅提高。 4)注意 挡渣出钢后应向钢包加覆盖渣对钢液进行保温。目前,生产上广泛使用 的是炭化稻壳,其密度小、保温性能好,而且浇注完毕不挂包。

3.6 脱氧及合金化
3.6.1 基本概念 脱氧:向钢液加入某些脱氧元素,脱除其中多余氧的操作。 合金化:加入一种或几种合金元素,使其在钢中的含量达到钢种规格要 求的操作。 联系:二者都是向钢液加入铁合金,同时加入钢液的脱氧剂必然会有部 分溶于钢液而起合金化的作用, 如使用 Fe-Si、 Fe-Mn 脱氧的同时调整钢液的 硅锰含量;加入钢液的合金元素,因其与氧的亲和力大于铁也势必有一部分 被氧化而起脱氧作用。转炉的脱氧与合金化的操作常常是同时进行的。 合金加入钢液后,其溶解部分与加入总量之比叫做合金的收得率或吸收 率。 区别:合金元素的价格通常较高,希望尽量少氧化;脱氧元素则比较便 宜,先加入,让其充分脱氧以免后加入的合金元素氧化。 3.6.2 转炉炼钢中的脱氧与合金化 1 脱氧合金化操作 转炉的脱氧合金化操作主要有以下两种:

1)包内脱氧合金化 目前大多数钢种(包括普碳钢和低合金钢)都是采用包内脱氧合金化, 即在出钢过程中将全部合金加入到钢包内, 同时完成脱氧与合金化两项任务。 此法操作简单,转炉的生产率高,炉衬寿命长,而且合金元素收得率高; 但钢中残留的夹杂较多,炉后配以吹氩装置后这一情况大为改善。 操作要点: (1)合金应在出钢 1/3 时开始加,出钢 2/3 时加完,并加在钢流的冲击 处,以利于合金的熔化和均匀; (2)出钢过程中尽量减少下渣,并向包内加适量石灰,以减少“回磷” 和提高合金的收得率。 2)包内脱氧精炼炉内合金化 冶炼一些优质钢时,钢液必须经过真空精炼以控制气体含量,此时多采 用转炉出钢时包内初步脱氧,而后在真空炉内进行脱氧合金化。 真空炉内脱氧合金化的操作要点:W、Ni、Cr、Mo 等难熔合金应在真 空处理开始时加入,以保证其熔化和均匀,并降低气体含量;而对于 B、Ti、 V、RE 等贵重的合金元素应在处理后期加入,以减少挥发损失。 除此而外,一些厂采用了钢包喂丝技术进行合金化。 2 合金加入量的确定 1)计算公式 某合金加入量(kg/炉)=

[%M i ]规格 ? [%M i ]残 % M i (合金)× f i

× 出钢量

(1)钢液残留:钢液的残 Si 量一般为 0.01~0.02%,称“痕迹” ,可以 忽略。钢液的残 Mn 量则与终点碳和造渣方法有关: 终点碳低于 0.08%时残锰为铁水含锰量的 30%;终点碳高于 0.16%时残 锰为铁水含锰量的 40%;采用双渣法时钢液的残锰为零。 (2) 合金元素收得率: 正确估计合金元素的收得率是完成脱氧合金化任 务的关键。对于硅通常为 75%左右,而锰则为 80%左右,实际生产中的具体 数值与下列因素有关: 钢液温度高时合金元素的收得率高(均为吸热反应) ; 终点碳高时合金元素的收得率高([C]高→[O]低) ; 加入量大时合金元素的收得率高([O]一定,合金元素氧化量也一定) ; 同时使用两种合金时脱氧能力弱的收得率高; 出钢过程中下渣多时合金元素的收得率低(FeO 多) 。 (3)注意:若用复合脱氧剂如 Mn-Si 合金时,按调锰计算其用量(该合 金含锰高) ,而后计算其带硅量,最后计算补齐硅所需 Fe-Si 合金量。 2)应用举例 转炉使用含锰 0.3%的铁水,采用拉碳法吹炼 20 镇静钢, 20 钢的成分 为:C0.2%,Mn0.5%,Si0.8%,问:

(1)用含 Mn68%,C6.28%的 Fe-Mn 合金和含 Si75%的 Fe-Si 合金进行 脱氧,需两种合金各多少 kg?终点碳应为多少? (2)改用 Mn-Si 合金(含 Mn68%,Si18.5%,C1.5%)和 Fe-Si 合金脱 氧,各需多少 kg?终点碳应为多少? 已知:出钢量 30 吨,Si、Mn、C 的收得率分别为 75%、85%和 90%。 解: (1)Fe-Mn 用量=(0.5%-0.3%×40%)×30000/68%×85%=197 kg/炉 增碳量=197×6.28%×90%/30000=0.04% 故终点碳应为 0.2%-0.04%=0.16% Fe-Si 用量=0.8%×30000/75%×75%=427 kg/炉 (2)Mn-Si 用量=(0.5%-0.3%×40%)×30000/68%×85%=197 kg/炉 增碳量=197×1.5%×90%/30000=0.01% 故终点碳应为 0.2%-0.01%=0.19% Fe-Si 量=(0.8%×30000-197×18.5%×75%)/ 75%×75%=379kg/炉

3.7 吹损与喷溅
3.7.1 吹损 1 定义 转炉吹炼过程中的金属损耗叫吹损。 2 表示 金属的损失量占炉料装入量的百分数即(装入量-出钢量)/装入量 ×100% 3 组成 转炉的吹损一般约为 10%左右,主要由以下四部分组成: 1)氧化损失 即吹炼过程中各元素氧化量的总和,它取决于金属炉料成分和所炼钢种 成分, 计算公式为∑i 料-i 终, 74 表 4-11, 见 在该条件下元素的氧化损失为 5.09%。 2)烟尘损失 烟尘:吹炼过程中,一次反应区产生的铁蒸汽在随烟气排除的过程中被 氧化、冷却成固态的铁的氧化物称烟尘。 损失:一般情况下每 100kg 金属料产生 0.8~1.3kg 烟尘,本例取 1%, 其中 Fe2O365%、FeO25%,折合成金属铁为: 1%×(65%×112/160 + 25%×56/72)=0.65% 3)渣中铁损 转炉的渣量一般为装入量的 12~15%,取 13%。渣中的铁损包括以下两 项: (1)渣中铁珠损失:该项损失与出钢前泡沫渣破坏的程度有关,通常为 8~10%,本例取 10%,则渣中的铁珠损失为:

13%×10%=1.3% (2)渣中 FeO 和 Fe2O3 损失:该项损失与终渣的成分有关(取决于所炼 钢种的含碳量) ,本例取 FeO 为 11%、Fe2O3 为 2%,折合成金属铁为: 13%×(11%×56/72 + 2%×112/160)=1.3% 4)喷溅损失 即吹炼中由于发生喷溅而产生的金属损失,它与操作中的喷溅程度有关 (取决于原材料条件、设备情况、生产工艺及操作水平等因素) ,波动较大, 一般为 0.5~2.5%,本例取 1.5%。 于是转炉的总吹损为:5.09%+0.65%+1.3%+1.3%+1.5%=9.84% 4 措施 由上述计算可知,转炉的吹炼损失是很大的(这是 LD 法的突出缺点) , 应尽量减少之,主要措施为: 1)贯彻精料原则 即铁水的 Si、S、P 尽量低些,石灰的有效碱高些,不仅可减少元素的氧 化损失,而且还可减少渣量,从而减少渣中的金属损失和喷溅损失,见 75 表 4-13。 2)提高操作水平 严格控制渣中的氧化铁含量,减少渣中的铁损;尤其要控制好炉渣的泡 沫化程度,减少因喷溅而产生的损失,见 75 表 4-12。 3.7.2 喷溅 1 定义 转炉吹炼过程中,钢或渣溢出、喷出或溅出炉外的现象叫做喷溅。 2 危害 喷溅不仅增加吹损,同时还加剧炉衬侵蚀、产生粘枪、被迫降低供氧强 度甚至停吹等。 3 分类 据喷溅产生的原因及喷出物不同,可分为金属飞溅、泡沫喷溅和爆发式 喷溅三种。 1)金属飞溅 定义:吹炼过程中不断从炉口溅出金属粒的现象称为金属飞溅。 产生原因:开吹后不久,所加渣料尚未化好,氧气射流将其吹向炉壁, 使熔池的局部地区渣层变薄甚至裸露,同时将金属粒和石灰粒溅出炉外。 吹炼中出现炉渣“返干”时也会发生金属喷溅。所谓返干,是指吹炼中 枪位控制过低或较低枪位吹炼时间过长,使渣中的氧化亚铁含量过低,导致 2CaO·SiO2 固相大量析出,与原有未熔颗粒一起作用使熔渣的粘度剧增的现 象。 防止措施:对于前者应尽早化渣,对于后者应控制好枪位避免(FeO) 过低。 处理方法:开吹后不久的飞溅随渣料的熔化会自动消失;而因返干产生

的飞溅则应适当提枪并加适量萤石或氧化铁皮。 2)泡沫喷溅 定义:吹炼过程中,大量泡沫渣从炉口溅出甚至自动溢出的现象称为泡 沫喷溅。 产生原因:吹炼中枪位控制偏高,渣中(FeO)过量,炉渣被严重泡沫 化,液面大幅上涨致使大量泡沫渣从炉口溅出甚至自动溢出。 防止措施:控制好枪位,同时还应注意以下问题: (1)不要过分超装并控制炉内渣量不要过大,以保证足够的炉容比; (2)采取有关措施提前成渣,使得 B=1.87 左右的泡沫渣高峰期与脱碳 的峰值时刻错开; ,而后再平 (3)在脱碳高峰到达之前,应适当降低供氧强度(m3/t·min) 稳地恢复到正常值。 处理方法:一旦发现炉渣已经严重泡沫化了,应先提枪击碎或加白云石 破坏(扬汤止沸) ;而后立即降枪硬吹一定时间,消耗渣中的氧化铁(釜底抽 薪) 。 3)爆发式喷溅 定义:吹炼过程中,大量的金属和炉渣突然从炉口喷出的现象称为爆发 式喷溅。 产生原因:爆发式喷溅往往是由于二批料加入不当引起的。若二批料加 入过早而且量大,使熔池温度严重下降,炉内的碳氧反应被抑制(因主要是 吸热的间接氧化) ,渣中的(FeO)积聚(达 20~25%以上) ,一旦炉温上升 到 1470℃以上,将会发生爆发式的碳氧反应,瞬间产生大量的 CO 气体夺路 而出,并将金属和炉渣喷出炉外。 防止措施:二批渣料加入不要过早,且应分小批多次加入。 处理方法:停吹,清理。 4 预测 为了防止喷溅发生,许多厂家采用了预测技术,目前主要有以下三种方 法: 1)吹炼噪声预测法 预测原理:它是利用吹炼过程中炉内成渣情况与炉口发出的声音直接相 关的特点,在炉口安装声纳仪,根据冶炼中噪声的大小判断炉渣的泡沫化程 度,进而预报喷溅的可能性。 测声装置:如 127 图 8-10,整个装置由取声器、声纳仪、数/模转换器、 计算机组成,称音频控渣仪。 具体运用:转炉开吹后噪声检测仪进入监控状态,并在显示器上画出在 线跟踪的音强曲线; 吹炼 2min 后, 显示器上自动给出炉渣返干和喷溅预警线, 如图 8-11。当音强曲线向上逼近喷溅预警线时,表明将要发生喷溅,计算机 发出喷溅预警信号,提醒操作人员修正操作;反之,音强曲线向下逼近返干 预警线时,预示将要出现返干,计算机发出返干预警信号。

这是目前使用最多的喷溅预测方法。 2)炉内压力预测法 预测原理:由于发生喷溅的动能是炉内大量气体排出时产生的上浮力, 因此可以通过测定炉内压力的变化来预测喷溅。 测压装置:如图 8-12,检测装置由汽缸、取压管、压力剂和显示仪组成。 具体运用:用气缸将取压管插入出钢口内,直接测定炉内压力,并通过 显示仪显示结果。在喷溅发生前的 30~60 秒,炉内压力慢慢增加,当炉内压 力大于 1000Pa 时,喷溅就将发生。 除了上述两种预测方法外,还有一种摄像观察法。它是在转炉上部侧壁 安装一个光导图象观测探头, 将炉内渣面图象传至炉外, 然后用摄象机摄象, 并经图象处理装置后显示在屏幕上,操作人员可连续观察化渣情况和渣面高 度的变化情况。 。 1 按照吹炼工艺不同,复吹转炉有哪几种类型?国内目前采用的是哪一 种? 2 复吹转炉底吹供气元件有哪几种类型?国内目前多使用哪些? 3 简述复吹转炉的冶金效果。 4 造成底吹元件堵塞的原因有哪些?如何处理?

5 转炉的炉衬类型 转炉的炉衬类型
自氧气顶吹转炉问世以来,其炉衬的工作层都是用碱性耐火材料砌筑。 曾经用过白云石质耐火材料,制成焦油结合砖,炉龄一般在几百炉。直到 20 世纪 70 年代兴起了以死烧或电熔镁砂和碳素材料为原料,用各种碳质结合 剂,制成镁碳砖。镁碳砖的抗渣性强,导热性能好,避免了镁砂颗粒产生热 裂;同时由于有结合剂固化后形成的碳网络,将氧化镁颗粒紧密牢固地连接 在一起。用镁碳砖砌筑转炉内衬,大幅度提高了炉衬使用寿命,再配合适当 维护方式,炉衬寿命可达到万炉以上。 5.1.1 转炉内衬用砖 顶吹转炉的内衬是由绝热层、永久层和工作层组成。绝热层一般用石棉 板或耐火纤维砌筑;永久层是用焦油白云石砖或者低档镁碳砖砌筑;工作层 都是用镁碳砖砌筑。转炉的 工作层与高温钢水和熔渣直接接触,受高温熔渣的化学侵蚀,受钢水、 熔渣和炉气的冲刷,还受到加废钢时的机械冲撞等,工作环境十分恶劣。在 冶炼过程中由于各个部位工作条件不同,因而工作层各部位的蚀损情况也不 一样,针对这一情况,视其损坏程度砌筑不同的耐火砖,容易损坏的部位砌 筑高档镁碳砖,损坏较轻的地方可以砌筑中档或低档镁碳砖,这样整个炉衬 的蚀损情况较为均匀, 这就是所谓的综合砌炉。 镁碳砖性能与使用部位如表。

转炉内衬砌砖情况如下:
炉衬材质性能及使用部位
气孔 率% 2 4 2 10~15 10~15 10~15 2.8 体积密度 g/cm3 2.82 2.76 2.85 2.85~3.0 2.85~3.1 2.95 2.8 常温耐压强度 MPa 38 23 46 >40 >50 >60 38.4 高温抗折强度 MPa 10.5 5.6 14 使用部位 耳轴、渣线 耳轴部位、炉帽液面 以上 复吹供气砖及保护砖 炉底及钢液面以下 装料侧 装料侧 装料侧

优质镁碳砖 普通镁碳砖 复吹供气砖 高强度镁碳砖 合成高钙镁砖 高纯镁砖 镁质白云石烧 成砖

(1)炉口部位。 这个部位温度变化剧烈, 熔渣和高温废气的冲刷比较厉害, 在加料和清理残钢、残渣时,炉口受到撞击,因此用于炉口的耐火砖必须具 有较高的抗热震性和抗渣性,耐熔渣和高温废气的冲刷,且不易粘钢,即便 粘钢也易于清理的镁碳砖。 (2)炉帽部位。 这个部位是受熔渣侵蚀最严重的部位, 同时还受温度急变 的影响和含尘废气的冲刷,故使用抗渣性强和抗热震性好的镁碳砖。此外, 若炉帽部位不便砌筑绝热层时,可在永久层与炉壳钢板之间填筑镁砂树脂打 结层。 (3)炉衬的装料侧。 这个部位除受吹炼过程熔渣和钢水喷溅的冲刷、 化学 侵蚀外,还要受到装入废钢和兑入铁水时的直接撞击与冲蚀,给炉衬带来严 重的机械性损伤,因此应砌筑具有高抗渣性、高强度、高抗热震性的镁碳砖。 (4)炉衬出钢侧。 此部位基本上不受装料时的机械冲撞损伤, 热震影响也 小,主要是受出钢时钢水的热冲击和冲刷作用,损坏速度低于装料侧。若与 装料侧砌筑同样材质的镁碳砖时,其砌筑厚度可稍薄些。 (5)渣线部位。 这个部位是在吹炼过程中, 炉衬与熔渣长期接触受到严重 侵蚀而形成的。在出钢侧,渣线的位置随出钢时间的长短而变化,大多情况 下并不明显,但在排渣侧就不同了,受到熔渣的强烈侵蚀,再加上吹炼过程 其他作用的共同影响, 衬砖损毁较为严重, 需要砌筑抗渣性能良好的镁碳砖。 (6)两侧耳轴部位。 这部位炉衬除受吹炼过程的蚀损外, 其表面又无保护 渣层覆盖,砖体中的碳素极易被氧化,并难于修补,因而损坏严重。所以, 此部位应砌筑抗渣性能良好、抗氧化性能强的高级镁碳砖。
各种材质的性能
材 成 分 及 质 编
① ①



1

2

3

4

5

供气砖





化 学 成 分

MgO

65.8 13.3 19.2

70.8 0.9 14.2

75.5 1.0 20.2 金属粉

72.5 0.2 20.2 金属粉 2.87 3.0 15.2

74.5 1.5 20.5 金属粉 2.85 3.0 14.6 25 金属粉 BN 2.88 1.0 17.7

CaO
固定碳

ω/%
主要添加物 体积密度/g·cm-3 显气孔率/% 抗折强度(1400℃)/MPa 回转抗渣试验蚀损指数 (1700℃) 100 117 98 59 79 81 2.82 4.7 4.8 2.86 3.7 4.4 2.84 3.7 12.9

①使用了部分电熔镁砂为原料。

(7)熔池和炉底部位。这部位炉衬在吹炼过程中受钢水强烈的冲蚀,但与 其他部位相比损坏较轻。可以砌筑含碳量较低的镁碳砖,或者砌筑焦油白云 石砖。若是采用顶底复合吹炼工艺时,炉底中心部位容易损毁,可以与装料 侧砌筑相同材质的镁碳砖。 综合砌炉可以达到炉衬蚀损均衡, 提高转炉内衬整体的使用寿命, 有利 于改善转炉的技术经济指标。 5.1.2 转炉出钢口用砖 转炉的出钢口除了受高温钢水的冲刷外,还受温度急变的影响,蚀损严 重,其使用寿命与炉衬砖不能同步,经常需要热修理或更换,影响冶炼时间。 改用等静压成型的整体镁碳砖出钢口,由于是整体结构,更换方便多了,材 质改用镁碳砖,寿命得到大幅度提高,但仍不能与炉衬寿命同步,只是更换 次数少了而已。 出钢口用镁碳砖性能
成 分 及 试 样 性 能

化学成分/ω% 固定 碳含 (MgO) 量 73.20 76.83 19.2 12.9 显气 孔率 /% 体积 密度 /g ? cm-3 2.92 2.93 常温 耐压 强度
MPa

加热 常温 抗折 强度
MPa

加热
1500℃后

抗折 强度 /Mpa
( 1400 ℃)

1000℃后

显气 孔率 /% 7.9

体积 密度 /g ? cm-3 2.89

显气 孔率 /% 9.9

体积 密度 /g ? cm-3 2.80

日本品川公司 改进的镁碳砖 武汉钢铁学院 整体出钢口砖

3.20 5.03

39.2

17.7

21.6

5.1.3 炉龄

1 定义:一个炉役炼钢的炉数叫做炉龄,也称炉衬寿命。
意义:这是转炉炼钢生产的一个重要技术经济指标,炉龄的高低或炉衬

寿命的长短,不仅影响炉衬的吨钢消耗,而且影响转炉的生产率,从而影响 工厂的经济效益。因此,各厂均在想方设法提高炉龄,降低衬耗。 现状:20 世纪 70 年代以来,转炉的衬砖由原来的白云石砖改用镁碳砖 配合溅渣护炉,炉衬寿命从几百炉至千余炉提升到目前的万炉以上。 2 炉衬破损的规律 1)不同的部位,工作条件不同,损坏的程度不同(板书炉型草图) 一般地,出钢口四周损坏较为严重(出钢时冲刷) ;熔池液面的一周即渣 线损坏得最为严重(炉渣侵蚀厉害) ,尤其是耳轴处(承受扭矩,易裂而加速 炉渣侵蚀) ;其余的地方则损坏较轻。 2)一炉钢冶炼过程中的不同时期侵蚀速度不同 吹炼的前 2 分钟侵蚀速度最快(碱度低) ,2~8 分钟稍慢,8~9 分钟再 次加快(脱碳速度快冲刷厉害) ,9~12 分钟很慢,而后至终点侵蚀速度又略 加大(温度高) 。 3 炉衬损坏的原因 据上述规律,结合炼钢生产特点,一般认为炉衬损坏有以下四方面的原 因: (1)化学侵蚀:渣中的 SiO2、FeO 等可与碱性炉衬作用生成低熔点的 盐类; (2)高温热流的作用:来自炉内高温钢液和炉渣,尤其是一次反应区的 高温热流有可能使炉衬表面软化或处于熔融状态; (3)机械破坏:如熔池内环流的冲刷、装料时的撞击和冲刷等; (4)急冷急热的作用:终点前温度很高,出钢后温度急降,装完料开吹 后又急升。炼钢生产的这一特点会使炉衬表面出现裂缝,而加速炉衬的破损 过程。 应该指出,上述各作用不是孤立的,炉衬的损坏是它们共同作用的综合 结果,不过各处炉衬的损坏有其主要原因。 转炉炉衬寿命的因素 5.1.4 转炉炉衬寿命的因素 高温下衬砖中的碳被渣中的 FeO 及炉气中的 O2 氧化, 使得熔渣对炉衬的 润湿程度增加,渣中的 FeO、Fe2O3、SiO2 便侵入砖中与 MgO 及 CaO 作用生 成低熔点的盐如 CaO·MgO·SiO2(1390℃) 、2CaO·MgO·2SiO2(1450℃)等, 使衬砖的耐火性能和高温强度下降, 炼钢温度下呈熔融的薄膜状态, 在钢液、 炉渣及炉气的冲刷下脱落下来,如此“氧化脱碳—化学侵蚀—机械冲刷”往 复进行,炉衬便渐被侵蚀。 应该指出的是:熔渣的化学侵蚀作用在冶炼的前几分钟主要是 SiO2,而 后则主要是ΣFeO;而且 SiO2 的侵蚀作用远不如ΣFeO,这是因为: (1)ΣFeO 可增大熔渣对炉衬润湿的程度; (2)Fe2+、Fe3+、O2-的半径最小,传质系数最大; (3)ΣFeO 还具有氧化脱碳作用; (4)ΣFeO 可与 CaO、MgO 生成更多的低熔点化合物。

5.1.5 提高炉龄的措施 生产实践表明,提高炉龄应从以下六方面入手。 1 提高衬砖的质量 提高衬砖质量的措施主要是采用高质量的制砖原料,生产镁碳砖的材料 主要有镁砂、石墨和结合剂三种。 1)镁砂 镁砂是生产镁碳砖的主要原料, 目前使用的有电熔镁砂和烧结镁砂两类。 前者的 MgO 含量高,体积密度大,烧减率低,因而砖的高温强度和抗渣强 度较高,当然价格也较贵,见下表。
性能 MgO/% 体积密度/g·cm-3 气孔率/% 烧减/% 电熔镁砂 A 98.24 3.44 3.93 0.24 电熔镁砂 B 95.60 3.39 4.67 0.26 烧结镁砂 A 95.94 3.16 7.50 0.30 烧结镁砂 B 91.39 3.13 9.21 0.29

另外,镁砂中的 CaO/SiO2 尽量高,起码要大于 2,可生成高熔点的 C2S, 否则将出现低熔点物质 CMS 而影响砖的高温性能。 镁砂的颗粒以 1~5mm 为宜。 2)石墨 原料中配加石墨是为了降低炉渣对衬砖的润湿性和提高抗渣性(延缓熔 渣的侵蚀) 。 石墨的用量以 10~20%为宜,过多不仅制砖时成型困难,而且会使砖的 抗氧化性能和强度有所降低,同时溅渣护炉时炉渣也不易粘附其上。 对石墨的要求,一般是固定碳要大于 95%,而灰分要低。因为灰分的主 要组成是 SiO2,会使原料中的 CaO/SiO2 降低,减少耐火相 C2S,而转成低熔 点的 CMS。另外,还希望石墨的鳞片要大,厚度要小。 3)结合剂 结合剂的作用是为了衬砖的成型,同时碳化后在镁砂周围形成连续的碳 网络,有利于提高衬砖的强度和抗蚀性。 结合剂的用量通常为 5%左右。 可以作为镁碳砖结合剂的种类很多, 如煤焦油、 石油沥青和酚醛树脂等。 比较而言,酚醛树脂的残碳率高,而且与镁砂和石墨有良好的润湿性,易于 均匀分布,但价格也相对较高。 除了上述三种材料外,新型的镁碳砖加入了抗氧化添加剂如 Ca、Mg、 Al、等金属粉,目的在于延缓衬砖中碳的氧化(它们与氧的亲和力更大) 。 2 综合砌炉 据炉衬各部位的工作条件不同,生产中侵蚀程度不同的特点,在同一转 炉上采用不同质量的衬砖搭配砌筑, 使炉衬均衡破损, 炉龄延长的砌炉方法。 比如,日本大分厂复吹转炉均衡炉衬的砌砖方案为:炉口采用

Al2O3-SiC-C 砖(热稳定性好且不宜粘钢) ;炉帽及炉膛采用不烧镁碳砖(主 要抗氧化:含碳 18%,高纯度石墨,烧结镁砂,添加金属粉) ;熔池采用烧 成镁碳砖(主要抗渣含碳 20%,普通石墨,烧结镁砂) ;底吹供气砖采用烧 成镁碳砖(主要抗冲刷:含碳 25%,高纯度石墨,电熔镁砂) 。 3 系统优化生产工艺 (1)采用铁水预处理-少渣冶炼工艺:不仅可以缩短冶炼时间,更重要 的是减轻了酸性炉渣对炉衬的侵蚀; (2)实现冶炼过程自动控制:可以提高终点命中率,避免炉衬长时间承 受高温、高氧化铁炉渣的侵蚀及反复倒炉时的机械冲刷; (3)应用复吹技术和活性石灰:不仅能加快成渣速度,缩短冶炼时间, 还使渣中的∑FeO 降低,从而减轻炉衬的侵蚀。 4 及时喷补侵蚀严重部位 喷补是通过专门设备利用高压气体将耐火材料喷射到红热的炉衬表面, 进而烧结成一体,使损坏严重的渣线、耳轴等部位得到修复,从而延长炉衬 的使用寿命。喷补的方法有湿法、半干法和火焰喷补三种。 1)湿法喷补 湿法喷补是将以镁砂为主的喷补材料装入喷补罐内,加水 15~17%调成 糊状,用压缩空气喷向炉衬的侵蚀部位。 该法操作灵活,可以喷补转炉的任何部位;喷补层厚度可达 20~30mm, 使用寿命 3 炉次。 2)半干法喷补 半干法喷补是将喷补料放于压力罐内,并压送到喷嘴处与 10~12%水混 合,呈半湿状喷向炉衬的侵蚀部位。 该法的特点是喷补料加水少,耐侵蚀性能好,喷补层也可达 20~30mm, 而且粉状喷补物不易堵塞喷嘴,因而应用较多。喷补材料成分见下表:
喷补方法 湿法 半干法 喷补料成分/% MgO 91 90 CaO 1 5 SiO2 3 2.5 粒度分度/% >1.0 mm 10 25 <1.0 mm 90 75 水分/% 15~17 10~17

存在的问题是,喷补物的附着率不及湿法的高。为此,目前多在喷补料 中配加粘结剂。曾用过水玻璃(NaO·nSiO2)和磷酸盐,高温强度低,现改为 多聚磷酸盐(Na5P3O11)效果不错。 3)火焰喷补 火焰喷补是将喷补料送入水冷喷枪内与燃料和氧气混合燃烧呈熔融状喷 向侵蚀严重的部位,并与炉衬烧结在一起的补炉方法。 喷补料可用镁砂或高镁白云石,粒度应小于 0.1mm,其中小于 0.09mm 的占 60%以上;燃料可用煤粉或铝粉等。另外,为提高附着率还配有增塑烧

结剂如软质黏土或膨润土等。 火焰喷补层的厚度可达 100~150mm,且耐蚀能力很强,适合于渣线及 大坑的修补。 需要指出的是,通过溅渣护炉和喷补可以显著提高炉龄。但并非炉龄越 高越好, 因为溅渣护炉和喷补也要消耗一定的耐火材料, 而且占用生产时间。 于是日本最先提出了最佳炉龄的概念——耐火材料的总消耗最少、生产率最 高、生产成本最低的炉龄。不同的厂家,生产条件不同,其最佳炉龄也不相 同,需在实际生产中摸索。

5.2 溅渣护炉
5.2.1 溅渣护炉的基本原理 利用 MgO 含量达到饱和或过饱和的炼钢终点渣,通过高压氮气的吹溅, 在炉衬表面形成一层高熔点的溅渣层,并与炉衬很好地烧结附着。这个溅渣 层耐蚀性较好,从而保护了炉衬砖,减缓其损坏程度,炉衬寿命得到提高。 进入 90 年代继白云石造渣之后, 美国开发了溅渣护炉技术。 其工艺过程主要 是在吹炼终点钢水出净后,留部分 MgO 含量达到饱和或过饱和的终点熔渣, 通过喷枪在熔池理论液面以上约 0.8~2.0m 处,吹入高压氮气,熔渣飞溅粘 贴在炉衬表面,同样形成熔渣保护层。通过喷枪上下移动,可以调整溅渣的 部位,溅渣时间一般在 3~4min。 美国 LTV 钢公司印第安纳港厂两座 252t 顶底复合吹炼转炉,自 1991 年 采用了溅渣护炉技术及相关辅助设施维护炉衬, 提高了转炉炉龄和利用系数, 并降低钢的成本,效果十分明显。1994 年创造了 15658 炉次/炉役的纪录, 连续运行 1 年零 5 个月,到 1996 年炉龄达到 19126 炉次/炉役。 我国 1994 年开始立项开发溅渣护炉技术,并于 1996 年 11 月确定为国 家重点科技开发项目。通过研究和实践,在国内各钢厂已广泛应用了溅渣护 炉技术,并取得明显的成果。 溅渣护炉用终点熔渣成分、留渣量、溅渣层与炉衬砖烧结、溅渣层的蚀 损以及氮气压力与供氮强度等,都是溅渣护炉技术的重要内容。 5.2.2 熔渣的性质 1 合适的熔渣成分 溅渣用熔渣的成分关键是碱度、TFe 和 MgO 含量,终点渣碱度一般在 3 以上。 TFe 含量的多少决定了渣中低熔点相的数量, 对熔渣的熔化温度有明显的 影响。 当渣中低熔点相数量达 30%时, 熔渣的粘度急剧下降; 随温度的升高, 低熔点相数量也会增加,只是熔渣粘度变化较为缓慢而已。 终点渣 TFe 含量高低取决于终点碳含量及是否后吹。若终点碳含量低, 渣中 TFe 含量相应就高,尤其是出钢温度高于 1700℃时,影响溅渣效果。 熔渣成分不同,MgO 的饱和溶解度也不一样。可以通过有关相图查出其

溶解度的大小,也可以通过计算得出。实验研究表明,随着熔渣碱度的提高, MgO 的饱和溶解度有所降低。碱度 R≤1.5 时;MgO 的饱和溶解度高达 40%; 随渣中 TFe 含量增加,MgO 饱和溶解度也有所变化。 2 炉渣的粘度 溅渣护炉对终点熔渣粘度有特殊的要求,要达到“溅得起,粘得住,耐侵 蚀”。因此粘度不能过高,以利于熔渣在高压氮气的冲击下,渣滴能够飞溅起 来并粘附到炉衬表面;粘度也不能过低,否则溅射到炉衬表面的熔渣容易滴 淌,不能很好的与炉衬粘附形成溅渣层。正常冶炼的熔渣粘度值最好在 0.02~0.1Pa·s,相当轻机油的流动性,比熔池金属的粘度高 10 倍左右。 溅渣护炉用终点渣粘度要高于正常冶炼的粘度,并希望随温度变化其粘 度的变化更敏感些,以使溅射到炉衬表面的熔渣,能够随温度降低而迅速变 粘,溅渣层可牢固地附着在炉衬表面上。 熔渣的粘度与矿物组成和温度有关。熔渣组成一定时,提高过热度,可 使粘度降低。一般而言,在同一温度下,熔化温度低的熔渣粘度也低;熔渣 中固体悬浮颗粒的尺寸和数量是影响熔渣粘度的重要因素。CaO 和 MgO 具有 较高的熔点,当其含量达到过饱和时,会以固体微粒的形态析出,使熔渣内 摩擦力增大,导致熔渣变粘。其粘稠的程度视微粒的数量而定。 当ω(MgO)在 4%~12%范围内变动时,随着 MgO 含量增加,初始流动温度 下降;MgO 含量继续升高并大于 12%以后,随 MgO 含量的提高,初始流动温 度又开始上升。TFe 含量越低,MgO 的影响越大。 5.2.3 溅渣护炉的机理 1 溅渣层的分熔现象 实践与研究结果表明,附着于炉衬表面的溅渣层,其矿物组成不均匀, 当温度升高时,溅渣层中低熔点物首先熔化,与高熔点相相分离,并缓慢地 从溅渣层流淌下来;而残留于炉衬表面的溅渣层为高熔点矿物,这样反而提 高了溅渣层的耐高温性能。这种现象就是炉渣的分熔现象,也叫选择性熔化 或异相分流。 在反复地溅渣过程中溅渣层存在着选择性熔化, 使溅渣层 MgO 结晶和 C2S 等高熔点矿物逐渐富集,从而提高了溅渣层的抗高温性能,炉衬得到保护。 2 溅渣层的组成 溅渣层是熔渣与炉衬砖间在较长时间内发生化学反应逐渐形成的。即经 过多次的溅渣一熔化一溅渣的往复循环。由于溅渣层表面的分熔现象,低熔 点矿物被下一炉次高温熔渣所熔化而流失,从而形成高熔点矿物富集的溅渣 层。 终点渣 TFe 含量的控制对溅渣层矿物组成有明显的影响。采用高铁渣溅 渣工艺时,终点渣ω(TFe)>15%,由于渣中 TFe 含量高,溶解了炉衬砖上大颗 粒 MgO,使之脱离炉衬砖体进入溅渣层。此时溅渣层的矿物组成是以 MgO 结 晶为主相,约占 50%~60%;其次是镁铁矿物 MF(MgO·Fe2O3)为胶合相,约 占 25%;有少的 C2S、C3S(3CaO·SiO2)和 C2F(2CaO·Fe2O3)等矿物均匀地分布

于基体中,或填充于大颗粒 MgO 或 MF 晶团之间,因而,溅渣层 MgO 结晶含量 远远大于终点熔渣成分;随着终渣 TFe 含量的增加,溅渣层中 MgO 相的数量 将会减少,而 MF 相数量将会增加,导致溅渣层熔化温度的降低,不利于炉衬 的维护。因此,要求终点渣的ω(TFe)应控制在 18%~22%为宜。若采用低铁渣 溅渣工艺,终点渣ω(TFe)<12%,溅渣层的主要矿物组成是以 C2S 和 C3S 为主 相,约占 65%~75%;其次是少量的小颗粒 MgO 结晶,C2F、C3F(3CaO·Fe2O3) 为结合相生长于 C2S 和 C3S 之间;仅有微量的 MF 存在。与终点渣相比;溅渣 层的碱度有所提高,而低熔点矿物成分有降低。 3 溅渣层与炉衬砖粘结机理 熔渣是多种成分的组合体。 溅渣初始, 流动性良好的高铁低熔点熔渣首先 被喷射到炉衬表面,熔渣 TFe 和 C2F 沿着炉衬表面显微气孔与裂纹的缝隙向 镁碳砖表面脱碳层内部渗透与扩散,并与周围 MgO 结晶颗粒反应烧结熔固在 一起,形成了以 MgO 结晶主相,以 MF 为胶合相的烧结层。 继续溅渣操作,高熔点颗粒状矿物 C2S、C3S 和 MgO 结晶被高速气流喷射 到炉衬粗糙表面上,并镶嵌于间隙内,形成了以镶嵌为主的机械结合层;同 时富铁熔渣包裹在炉衬砖表面凸起的 MgO 结晶颗粒表面,或填充在已脱离砖 体的 MgO 结晶颗粒的周围,形成以烧结为主的化学结合层。 4 溅渣层保护炉衬的机理 根据溅渣层物相结构分析了溅渣层的形成,推断出溅渣层对炉衬的保护 作用有以下几方面。 A 对镁碳砖表面脱碳层的固化作用 吹炼过程中镁碳砖表面层碳被氧化,使 MgO 颗粒失去结合能力,在熔渣 和钢液的冲刷下大颗粒 MgO 松动→脱落→流失,炉衬被蚀损。溅渣后,熔渣 渗入并充填衬砖表面脱碳层的孔隙内,或与周围的 MgO 颗粒反应,或以镶嵌 固溶的方式形成致密的烧结层。由于烧结层的作用,衬砖表面大颗粒的镁砂 不再会松动→脱落→流失,从而防止了炉衬砖的进一步被蚀损。 B 减轻了熔渣对衬砖表面的直接冲刷蚀损 溅渣后在炉衬砖表面形成了以 MgO 结晶, C2S 和 C3S 为主体的致密烧结 或 层,这些矿物的熔点明显地高于转炉终点渣,即使在吹炼后期高炉温度下不 易软熔,也不易剥落。因而有效地抵抗高温熔渣的冲刷,大大减轻了对镁碳 砖炉衬表面的侵蚀。 C 抑制了镁碳砖表面的氧化,防止炉衬砖体再受到严重的蚀损 溅渣后在炉衬砖表面所形成的烧结层和结合层,质地均比炉衬砖脱碳层 致密,且熔点高,这就有效地抑制了高温氧化渣,氧化性炉气向砖体内的渗 透与扩散,防止镁碳砖体内部碳被进一步氧化,从而起到保护炉衬的作用。 D 新溅渣层有效地保护了炉衬—溅渣层的结合界面 新溅渣层在每炉的吹炼过程中都会不同程度的被熔损,但在下一炉溅渣 时又会重新修补起来,如此往复循环地运行,所形成的溅渣层对炉衬起到了 保护作用。

溅渣层的蚀损机理 溅渣层渣面处的 TFe 是以 Fe2O3 存在,并形成 C2F 矿物;在溅渣层与镁碳 砖结合处,Fe 以 FeO 形式固溶于 MgO 中,同时存在的矿物还有 C2S,C2F 已基 本消失;由此推断,喷溅到衬砖表面的熔渣与镁碳砖发生如下反应: (FeO)+C=Fe+CO↑ (FeO)+CO↑=Fe+CO2↑ 2CaO·Fe2O3+CO↑=2CaO+2FeO+CO2↑ CO2↑+C=2CO↑ 由于 CO 从溅渣层向衬砖表面扩散,C2F 中的 Fe2O3 逐渐被还原成 FeO,而 FeO 又能固溶于 MgO 之中,大大提高了衬砖表面结合渣层的熔化温度;倘若 吹炼终点温度不过高,溅渣层不会被熔损,所以吹炼后期仍然能起到保护炉 衬的作用。 在开吹 3~5min 的冶炼初期, 熔池温度较低在 1450~1500℃, 碱度值低, R≤2,若ω(MgO)在 6%~7%,接近或达到饱和值时,熔渣主要矿物组成几乎全 部为硅酸盐,即镁硅石 C3MS2(3CaO·MgO·2SiO2)和橄榄石 CMS(CaO·[Mg·Fe·Mn]O·SiO2)等,有时还有少量的铁浮氏体。溅渣层的碱 度高约 R=3.5,主要矿物为硅酸盐 C3S,熔化温度较高,因此初期熔渣对溅 渣层不会有明显的化学侵蚀。 吹炼终点的熔渣碱度值一般在 3.0—4.0,渣中ω(TFe)在 13%~25%,MgO 含量波动较大,多数控制在 10%左右,已超过饱和溶解度,其主要矿物组成 是粗大的板条状的 C3S 和少量点球状或针状 C2S, 结合相为 C2F 和 RO 等, 约占 总量的 15%~40%;MgO 结晶包裹于 C2S 晶体中,或游离于 C2F 结合相中。终 点是整个吹炼过程中炉温最高阶段,虽然熔渣碱度较高,但 TFe 含量也高, 所以吹炼后期,溅渣层被蚀损主要是由于高温熔化和高铁渣的化学侵蚀。因 此,控制好终点熔渣成分和出钢温度才能充分发挥溅渣层保护炉衬的作用, 也是提高炉龄的关键所在。 5.2.4 溅渣护炉工艺 1 熔渣成分的调整 转炉采用溅渣护炉技术后,吹炼过程更要注意调整熔渣成分,要做到 “初期渣早化,过程渣化透,终点渣做粘”;出钢后熔渣能“溅得起,粘得住, 耐侵蚀”。为此应控制合理的 MgO 含量,使终点渣适合于溅渣护炉的要求。 终点渣的成分决定了熔渣的耐火度和粘度。影响终点渣耐火度的主要组 成是 MgO、TFe 和碱度 m(CaO)/m(SiO2);其中 TFe 含量波动较大,一般在 10 %~30%范围内。 为了溅渣层有足够的耐火度, 主要应调整熔渣的 MgO 含量。
终点渣 MgO 含量推荐值
终渣ωTFe/% 8~11 15~22 23~30

5

终渣ω(MgO)/% 7~8 9~10 11~13 溅渣护炉对终点渣 TFe 含量并无特殊要求,只要把溅渣前熔渣中 MgO 含 量调整到合适的范围,TFe 含量的高低都可以取得溅渣护炉的效果。例如,

美国 LTV 公司、内陆钢公司以及我国的宝钢公司等,转炉炼钢的终点渣ωTFe 含量均在 18%~27%的范围内,溅渣护炉的效果都不错。如果终点渣 TFe 含 量较低,渣中 C2F 量少,RO 相的熔化温度就高。在保证足够耐火度情况下, 渣中 MgO 含量可以降低些。终点渣 TFe 含量低的转炉溅渣护炉的成本低,也 容易获得高炉龄。 调整熔渣成分有两种方式; 一种是转炉开吹时将调渣剂随同造渣材料一起加入炉内,控制终点渣成 分,尤其是 MgO 含量达到目标要求,出钢后不必再加调渣剂; 倘若终点熔渣成分达不到溅渣护炉要求,则采用另一种方式,出钢后加 入调渣剂,调整ω(MgO) 含量达到溅渣护炉要求的范围。 调渣剂是指 MgO 质材料。常用的材料有轻烧白云石、生白云石、轻烧菱 镁球、冶金镁砂、菱镁矿渣和高氧化镁石灰等。选择调渣剂时,首先考虑 MgO 的含量多少,用 MgO 的质量分数来衡量。 MgO 的质量分数%=ω(MgO)/(1 一ωCaO+R×ωSiO2) 式中,ω(MgO),ωCaO,ωSiO2 分别为调渣剂的 MgO,CaO,SiO2 实际成分;R 为炉渣碱度。
常用调渣剂成分
种 类 CaO 生白云石 轻烧白云石 菱镁矿渣粒 轻烧菱镁球 冶金镁砂 含 MgO 石灰 30.3 51.0 0.8 1.5 8 8.1 SiO2 1.95 5.5 1.2 5.8 5 3.2 成分ω/% MgO 21.7 37.9 45.9 67.4 83 15 灼减 44.48 5.6 50.7 22.5 0.8 0.8 MgO 28.4 55.5 44.4 56.7 75.8 49.7

不同的调渣剂, MgO 含量也不一样。 根据 MgO 含量从高到低次序是冶金镁 砂、轻烧菱镁球、轻烧白云石、高氧化镁石灰等。如果从成本考虑时,调渣 剂应选择价格便宜的;从以上这些材料对比来看,生白云石成本最低;轻烧 白云石和菱镁矿渣粒价格比较适中;高氧化镁石灰、冶金镁砂、轻烧菱镁球 的价格偏高。 此外,还应充分注意到加入调渣剂后对吹炼过程热平衡的影响。 调渣剂与废钢的热当量置换比为: {△Hi/(MgOi·△Hs)}×100% 式中 △Hi —i 种调渣剂的焓,MJ/kg; △Hs—废钢的焓,MJ/kg; (MgO)i—i 种调渣剂 MgO 的含量。 各钢厂可根据自己的情况,选择一种调渣剂,也可以多种调渣剂配合使 用。 2 合适的留渣量

合适的留渣数量就是指在确保炉衬内表面形成足够厚度溅渣层,还能在 溅渣后对装料侧和出钢侧进行摇炉挂渣即可。 不同吨位转炉溅渣层重量
转炉 溅渣 吨位 /t 40 80 140 250 300 层重 溅渣层厚度/mm 量 /t 10 1.8 15 2.7 4.41 8.08 20 3.6 5.98 10.78 13.11 17.12 13.48 16.39 21.4 19.7 25.7 25 30

渣密度计算得出。 溅渣护炉所需实际渣量可按溅渣理论渣量的 1.1~1.3 倍进 3 行估算。炉渣密度可取 3.5t/m ,公称吨位在 200t 以上的大型转炉,溅渣层 厚度可取 25~30mm;公称吨位在 100t 以下的小型转炉,溅渣层的厚度可取 15~20mm。留渣量计算公式如下: W=KABC 式中: W——留渣量,t; K——渣层厚度,m; A——炉衬的内表面积,m2; 3 B——炉渣密度,t/m ; C——系数,一般取 1.1~1.3。 不同公称吨位转炉的溅渣层重量如表 4—19 所示。 5.2.5 溅渣工艺 A 直接溅渣工艺 直接溅渣工艺适用大型转炉。要求铁水等原材料条件比较稳定,吹炼平 稳,终点控制准确,出钢温度较低。其操作程序是: (1)吹炼开始在加入第一批造渣材料的同时, 加入大部分所需的调渣剂; 控 制初期渣ω(MgO)在 8%左右,可以降低炉渣熔点,并促进初期渣早化。 (2)在炉渣“返干期”之后,根据化渣情况,再分批加入剩余的调渣剂,以 确保终点渣 MgO 含量达到目标值。 (3)出钢时, 通过炉口观察炉内熔渣情况, 确定是否需要补加少量的调渣 剂;在终点碳、温度控制准确的情况下,一般不需再补加调渣剂。 (4)根据炉衬实际蚀损情况进行溅渣操作。 如美国 LTV 钢公司和内陆钢公司主要生产低碳钢,渣中ω(TFe)波动在 18%~30%的范围,终点渣中ω(MgO)含量在 12%~15%,出钢温度较低,为 1620~1640℃,出钢后熔渣较粘,可以直接吹氮溅渣。 B 出钢后调渣工艺 出钢后调渣工艺适用于中小型转炉。由于中小型转炉的出钢温度偏 高,因此熔渣的过热度也高。再加上原材料条件不够稳定,往往终点后吹, 多次倒炉,致使终点渣 TFe 含量较高,熔渣较稀;MgO 含量也达不到溅渣的

要求,匀地溅射涂敷在整个炉衬表面,并在易于蚀损而又不易修补的耳轴、 渣线等部位,形成厚而致密溅渣层, 使其得以修补,因此必须确定合理的溅渣工艺参数。主要包括有:合理地确 定喷吹氮气的工作压力与流量;确定最佳喷吹枪位;设计溅渣喷枪结构 与尺寸参数。 炉内溅渣效果的好坏,可从通过溅粘在炉衬表面的总渣量和在炉内不同 高度上溅渣量是否均匀来衡量。水力学模型试验与生产实践都表明,溅渣喷 吹的枪位对溅渣总量有明显的影响。对于同一氮压条件下,有一个最佳喷吹 枪位。当实际喷吹枪位高于或低于最佳枪位时,溅渣总量都会降低;熔渣粘 度对溅渣总量也有影响,随熔渣粘度的增加,溅渣量明显减少。研究与实践 还表明,在炉内不同高度上溅渣量的分布是很不均匀的,转炉耳轴以下部位 的溅渣量较多,而耳轴以上部位随高度的增加溅渣量明显减少。 溅渣的时间要求 3min 左右,要在炉衬的各部位形成一定厚度的溅渣层, 最好采用溅渣专用喷枪。溅渣用喷枪的出口马赫数应稍高一些,这样可以提 高氮射流的出口速度,使其具有更高的能量,在氮气低消耗情况下达到溅渣 要求。 通常,在确定溅渣工艺参数时,往往先根据实际转炉炉型参数及其水力 学模型试验的结果,初步确定溅渣工艺参数;再通过溅渣过程中炉内的实际 情况,不断地总结、比较、修正后,确定溅渣的最佳枪位、氮压与氮气流量。 针对溅渣中出现的问题,修改溅渣的参数,逐步达到溅渣的最佳结果。


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