转炉炼钢操作工艺培训课件.ppt

转炉炼钢操作工艺炼钢厂,炼钢原料,炼钢原料可分为金属料和非金属料两大类，金属料主要是指铁水（生铁）、废钢和铁合金；非金属料主要指造渣料、氧化剂、冷却剂和增碳剂。原材料的质量不单是指化学成分和物理性质应该符合技术要求，而且连续供应的原材料的化学成分和物理性质应该保持稳定。,1、金属料,1.1 铁水 铁水是氧气顶吹转炉的主要金属料，一般占装入量的70100%。铁水的物理热和化学热是氧气顶吹转炉的唯一热源。铁水的温度和化学成分是否合适和稳定，对于简化和稳定转炉操作并获得良好的技术经济指标十分重要。入炉铁水成分要求：P0.15%，S0.040%；铁水Si1.00%或Si+Mn1.50%。铁水温度1300；,Si 硅是氧气顶吹转炉炼钢中的主要发热元素。铁水中含硅量每增加0.1%，废钢比可以增大1.3-1.5%。如果铁水含硅过低，则铁水所含化学热过少，开吹后不能迅速过渡到碳氧化期，中期容易发生猛烈喷溅，同时废钢比低；另外，铁水含硅量过低时，石灰溶解困难，而且渣量少，这不仅不利于P和S的去除，且在渣量过少时，不足于覆盖钢液，金属飞溅严重，收得率低。,铁水成分,铁水含硅量过高时，初期渣子的碱度很低，对炉衬的侵蚀严重。初期渣中SiO2含量高会使渣中FeO、MnO含量相对的降低，这样在石灰块的表面容易生成2CaOSiO2（熔点2130），使石灰的溶解困难，不利于前期脱磷。铁水含硅量过高还会增大石灰消耗量，而且渣量大，喷溅严重，收得率低。当铁水中含硅量每增加0.10%时，吹炼一吨铁水增加2公斤的二氧化硅，需多加6公斤的石灰造渣。有人做过统计，当铁水含硅量为0.55-0.65%时，渣量占装入量的12%，若硅增加到0.95-1.05%时，则占15%。,Mn 锰在铁水中是一个有益的元素，也是一个发热元素，每氧化掉1%的锰是氧化掉1%硅放热量的1/4。因锰矿资源相对较少，许多工厂不具体规定铁水中的锰含量，但是铁水中锰含量高时能显著的增快成渣的速度，减少萤石用量，利于脱除P、S，减少粘枪，延长炉子的寿命，使金属Mn的收得率提高，减少了锰铁的使用量。,P 磷是一个强发热元素，但它在钢中是有害元素。高炉冶炼中无法脱磷，故只能要求铁水中的磷含量稳定。氧气顶底复吹转炉的脱磷效果可以达到90%以上，故如铁水含磷低于0.110%，吹炼含磷合格的钢（成品P0.020%）并无困难。但如果铁水中含磷高于0.20%，则应采用双渣法或采取其它措施。P0.020%的钢种时，一般需采用双渣脱磷工艺。S 硫是钢中有害元素。氧气顶吹转炉中采用单渣法，脱硫效果最高只可达到40%，采用双渣法或双渣留渣法可以达到60%，但石灰消耗量大，生产率低。,对于铁水成分除关注Si、Mn、P、S元素外，其他元素的异常也应重视。As As是一种非常容易偏析的元素，它会导致钢材的塑性变差和钢板表面的微裂纹。这种情况会带来连铸或轧制过程钢材的内部和表面质量问题，最终会危害产品的质量和性能。奥钢联从一个方坯连铸机工程项目发现在As+Sn=0.1%时，方坯完全失去了塑性，导致了严重的裂纹甚至在矫直过程中方坯出现了漏钢铁 水 温 度 铁水入炉温度保持12801350，并保持相对稳定，有利于迅速造渣，易于操作，C-O反应平稳，避免喷溅。,对铁水带渣量的要求：高炉渣中含硫、SiO2、和Al2O3量较高，过多的高炉渣进入转炉内会导致转炉钢渣量大，石灰消耗增加，造成喷溅，降低炉衬寿命，因此，进入转炉的铁水要求带渣量不得超过0.5%。作业：高炉渣成分,1.2 废钢 氧气顶吹转炉用废钢量一般是总装入量的1030%。废钢的质量对炼钢的技术经济指标影响很大，而废钢的来源往往很复杂，因此废钢的加工和管理工作非常重要。废钢按来源分为厂内自产废钢和外购废钢。对于主要从厂外购入的废钢铁有以下几方面要求：少锈。锈的主要成分是Fe（OH）2，在炉内分解后会增加钢中的氢含量。无泥砂和油污。前者会增大渣量，后者会增加钢中的氢含量。,不含各种有色金属。有色金属中Cu、Sn会降低成品钢的机械性能；Pb的熔点低而比重大，且不溶于钢中，能够损坏炉底，甚至造成漏钢事故。不含有爆炸物或封闭的容器。硫和磷的含量低。废钢的块度合适，应小于炉口直径的1/2。单重过大，熔化慢，会出现终点不化，另外对炉衬的冲击大，影响炉衬寿命；轻型废钢体积大，影响装入量，会造成点火困难。本厂的返回钢一般包括包坨、渣钢、铸坯切头、切尾和废品等。这类废钢的特点是清洁无锈，硫磷含量低等。,1.3铁合金炼钢生产中广泛使用各种元素和铁的合金，如锰铁、硅铁、钛铁和复合脱氧剂如硅锰合金、硅钙合金以及铝、铜等金属。铁合金大部分是在矿热炉中消耗大量电能用碳作还原剂生产出来的，含碳很低的合金则用金属热还原法生产，另一些金属如镍、铝等则是用电解法生产的，价格都很昂贵。一般的情况下，同一合金的不同牌号中，合金元素的含量越高，碳、磷等杂质的含量越低，则价格越高。在炼钢生产中应该按照所炼钢种的要求，选用适当牌号的铁合金，以便降低钢的成本。对铁合金有如下要求：,1）必须按照其成分严格的分类保管，避免混杂。2）应该纯净，不得混有其它夹杂物。作业：常用合金元素的含P量，及增P计算3）块度合适，过大不易熔化，过小进入渣中，收得率低，加入钢包中要求5-50mm。使用含硅高的材料时应注意其比重比钢液小，易漂浮在钢液界面上（45硅铁比重5.15、75硅铁比重3.5），氧化损失大。4)根据所炼钢种的要求。在使用前要烘烤到一定的温度。对于熔点较低和易氧化的合金，如钛铁、铌铁、硼铁、铝、硅钙和稀土合金等可以在低温（100150）烘烤；高熔点和不易氧化的合金如铬铁、钼铁、钨铁等应该在高温（800）烘烤。含氢量高的合金如电解镍、电解锰应进行退火。,2、非金属料,2.1 石灰石灰是氧气转炉炼钢的主要造渣材料，主要成分是CaO。它是由石灰石煅烧而成，来源广、价廉，有相当强的脱磷和脱硫能力，它对维护炉衬寿命和炉况顺行影响很大。对炼钢用用石灰的基本要求有如下几点：1）化学成分上要求CaO高，含SiO2低。一般要求CaO85%，SiO22.5%，MgO5.0%，S0.2%，H2O0.3%。冶金石灰国家标准 2）石灰容易吸水粉化，变成Ca（OH）2。应该尽量使用新烧成的石灰，并采用密闭的容器储存和运输。存储时间要求小于24小时。,3）块度对石灰的溶解速度有很大影响。块度过大的石灰溶解很慢，甚至到吹炼终点还来不及溶解，不能及时造渣及发挥作用。过于细碎的石灰容易被炉气带走。石灰的块度以550mm为宜。在宏观方面，石灰的气孔率和体积密度对石灰的溶解速度有很大的影响，将气孔率大和体积密度小的石灰加入炉内，炉内的炉渣会迅速的沿着石灰的空隙和裂缝向内部渗透，这会使熔渣和石灰间的接触面积显著的增大，从而使熔渣和石灰之间的传热和传质过程加快，石灰的溶解也就加快。从微观方面，石灰的结晶状态对其溶解度有很大关系。石灰的煅烧时间长和煅烧温度高，晶粒充分长大，晶界面积减小，晶格缺陷充分消除，结果使晶粒之间的联系力增强，使石灰变为“不活泼”而难以溶解在渣中。,石灰活性度指标：表征生石灰水化反应速度的一个指标，即在足时间内，以中和生石灰消化时产生的Ca（OH）2所消耗的4molL盐酸的毫升数表示。石灰的活性度取决于它的组织结构，石灰的组织结构与煅烧温度和煅烧时间密切相关。影响石灰活性度的组织结构包括体积密度、气孔率、比表面积和CaO矿物的晶粒尺寸。晶粒越小，比表面积越大，气孔率越高，石灰活性就越高，化学反应能力就越强。活性石灰：是指晶粒度小，比表面积大，气孔率高，石灰，熔化速度快，化学反应能力强的冶金石灰。,应用：炼钢实践表明，这种石灰可以提高脱磷脱硫效率80%，同时缩短冶炼时间，在3-5min之内可以完全与钢水中酸性物质反应完毕，而一般石灰的方应时间至少要6-10min。此外提高炉龄40%以上，炉料的消耗也降低5-8kg/t钢，以1000万t计算，每年节约1500万左右，生产效益显著,决定上述石灰各种性质的主要因素是煅烧温度，石灰石的分解温度为880910，分解反应如下：CaCO3=CaO+CO2如果把石灰的烧成温度控制在10501150，则烧成的石灰晶粒细小，气孔率高达40，体积密度为1.62.0吨米3，比表面积可达0.51.5厘米2克1，这样的石灰呈海绵状，称为软烧石灰。实践表明，块度适宜的软烧石灰，在吹炼过程中熔化快，成渣早，渣量少，因而能够提早脱出磷、硫，操作顺利。烧成温度远高于石灰石的分解温度得到的石灰称为过烧石灰，或硬烧石灰。由于过烧，石灰经过再结晶，晶粒粗大，缺陷减少，气孔率很低，甚至在石灰块表面包覆着一层熔融物，这种石灰在炉中熔化慢而成渣晚，反应性很差。,烧成温度低于900左右的石灰叫作生烧石灰。由于烧成温度低，石灰的核心部分来不及分解，要到加入转炉中受热后再行分解。石灰在水中溶解能力（时间）和体积密度、气孔体积和气孔表面积的关系见下表：简单办法：测定单车石灰的重量,2.2 萤石萤石是炼钢中普遍采用的熔剂，其主要成分为CaF2。它不仅本身的熔点很低（纯CaF2的熔点为1400，随杂质含量的增高而降低，可降低到930），还能与CaO或2CaOSiO2外壳结合并降低其熔点，而且作用迅速，因而能够加速石灰的溶解，迅速提高碱性熔渣的流动性。对萤石化学成分的要求是：CaF285%,SiO24%,CaO5%,S0.2%。萤石用量过多时，会损坏炉衬，引起严重的泡沫渣，导致转炉大喷。,2.3白云石 炼钢使用的白云石有生白云石和轻烧白云石两种。生白云石的主要化学成分是CaCO3、MgCO3。轻烧白云石是生白云石在900-1200温度下烧成的，主要成分是CaO、MgO。初期渣中MgO(6%)能降低转炉渣的熔点，改善炉渣的流动性。白云石作为造成料，可以减少萤石和石灰的用量，增加渣中MgO含量，减少炉衬侵蚀。对生白云石要求MgO、CaO含量高，块度5-40mm。,2.4氧化剂1、氧气氧气是最主要的氧化剂。炼钢用的氧气一般由厂内附设的制氧车间供应，用管道输送。实践表明，成品钢中的氮含量与氧气的纯度有密切的关系。氧气的使用压力一般为12公斤。一般要求氧气的纯度不小于99.5%，使用前应除水。2、铁矿和氧化铁皮在氧气顶吹转炉中，矿石用来氧化钢液中的磷和硅、锰等元素，稳定渣中的磷化物。用矿石氧化钢液的操作中，除氧化上述元素外，还氧化钢液中的碳，但一般用矿石的脱碳速度远小与用氧气的脱碳速度，使用氧化铁皮主要稳定渣中脱磷产物，提高脱磷量，并有降低渣温的作用。氧化铁皮价格比较便宜，含铁量高，但使用前应去水和油污。,2.5 冷却剂,铁矿石、球团矿、烧结矿作冷却剂，主要利用氧化铁降低炉内温度，提高炉渣(FeO)含量，改善炉渣流动性，而且可降低铁损、提高金属收得率，有时也用石灰石作冷却剂。,铁矿石冷却效果好，注意带入的脉石量，因为SiO2过多，渣量会变大但As、S含量高。目前大多数钢厂采用生产过程产生的除尘灰或转炉渣造球后，替代部分矿石做炼钢用冷却剂，即降低了生产成本又减少了炼钢生产对环境的污染,炼钢工艺制度,一、转炉装入制度 装料制度对转炉的经济技术指标有重要影响。对于不同的转炉及同一转炉的不同时期都应有其合理的装入量及铁水废钢比。装入量过大，炉容比（即转炉内的有效空间容积和金属装入量之比）过小，供氧量受到限制，氧射流对熔池的搅拌微弱，成渣慢而喷溅严重，炉衬特别是炉帽部分的寿命短。装入量过小，不仅使转炉的产量低，而且由于熔池过浅，炉底容易被氧气射流和含有高氧化铁的环流冲刷而过早损坏。一般有定量装入、定深装入、分阶段定量装入三种。,定量装入是在整个炉役期间，保持每炉的金属料装入量不变。适合在大型转炉中采用；定深装入是在整个炉役期间，随着炉子容积的不断扩大，逐渐增大装入量，保持熔池的深度不变。此法枪位操作稳定，但由于出钢量变化频繁，生产组织存在一定困难；分阶段定深装入是将整个炉子按照炉子容积的扩大程度，划分为若干阶段，每阶段实行定量装入。此法兼有前两种方法的有点，为各厂所普遍采用。,装入量指炼一炉钢时铁水、废钢的装入数量，其配比根据热平衡计算确定，通常铁水配比70-90%，其值取决于于铁水成分、温度，炉容比、冶炼钢种、原材料质量和操作水平。知识点：冶炼低氮钢时，通常要求高铁水比。,确定金属装入量应考虑下列因素：1、炉容比 转炉的生产率和喷溅情况都和炉容比密切相关。目前国内外转炉的炉容比一般为0.81.0。一般情况下，当转炉容量小，铁水含硅、磷高（此时渣量大且泡沫渣较为稳定），供氧强度大，喷头孔数少，用铁矿或氧化铁皮作冷却剂时，因FeO含量较高，易产生喷溅，炉容比应取上限值，反之，则取下限值。济钢45t转炉新炉容积约为26.5m3,装入量49t时，炉容比为0.54m3/t。2、金属熔池深度 为了防止炉底被烧损出现凹坑，延长炉底寿命，熔池的静止深度必须大于射流对金属熔池的最大冲击深度。,3.与附属设备协调 应与钢包重量（精炼时的净空要求），浇注吊车起重能力，转炉倾动力矩大小，连铸操作、模铸锭型大小。装入操作1、先兑铁水后兑废钢 可避免废钢直接撞击炉衬，减少炉衬侵蚀，但应保证上炉钢水出完，避免炉内有余钢时造成喷溅。在采用留渣操作时应在加料溅渣护炉后，对终点钢水过氧化炉次严禁留渣装铁水。2、先装废钢后兑铁水 运用此法可防止兑铁水喷溅，但易造成废钢撞击炉衬，一般在上炉钢水未出净、炉渣过氧化或雨雪天废钢潮湿时采用。,转炉出钢量的确定,目标出钢量=金属料装入总量金属收得率金属收得率：0.890.92。影响金属收得率的因素：铁水成分，Si、Mn含量和温度；铁水比；废钢质量矿石加入量；冶炼钢种：停吹C、温度、铁合金加入量；渣量、喷溅情况等。,二、造渣制度转炉炉渣的主要作用：1通过调整熔渣成分来氧化或还原钢液并去除钢液中的有害元素如S、P、O等。2覆盖钢液，减少散热和防止吸收H、N等气体。3吸收钢液中的非金属夹杂。4防止炉衬过分侵蚀。由此可以看出，炉渣在转炉冶炼过程中起着非常重要的作用。选择适当的炉渣组成并控制其性质和数量才能获得良好的经济技术指标。转炉炼钢过程根据铁水中硅、磷的含量和成品钢对磷、硫的要求选择适当的造渣方法。,炉渣的主要来源有：1、生铁、废钢和铁合金所含的各种元素（如Al、Si、Mn、P、V、Cr等）氧化所生成的氧化物。2、加入的氧化剂或造渣材料等，如铁矿、石灰、萤石等。3、被侵蚀下来的耐火材料。4、各种原料带入的泥砂或铁锈。各种炼钢方法炉渣的化学成分如下表所示：,炉渣的主要性质1、碱度 熔渣中碱性氧化物浓度总和与酸性氧化物浓度总和之比称之为熔渣碱度，常用符号R表示。熔渣碱度的大小直接对渣钢间的物理化学反应如脱磷、脱硫、去气等产生影响。炉料中wP0.30%时 0.30%wP0.60%时,熔渣R1.0为碱性渣，称之短渣。炼钢熔渣R3.0。根据渣的颜色形状判断炼钢熔渣中含有不同数量的碱性、中性和酸性氧化物，它们酸、碱性的强弱可排列如下：CaOMnOFeOMgOCaF2Fe2O3Al2O3TiO2SiO2P2O5 碱性 中性 酸性,2.炉渣的氧化性 熔渣的氧化性是指在一定的温度下，单位时间内熔渣向钢液供氧的数量。在其他一定的情况下，熔渣的氧化性决定了脱磷、脱碳以及夹杂物的去除，其重要性对化渣速度，影响过程喷溅程度，对钢铁料消耗和终点钢液氧含量都有很大影响。由于氧化物分解后不同，只有(FeO)和(Fe2O3)才能向钢中传氧，而(Al2O3)、(SiO2)、(MgO)、(CaO)等不能传氧。,熔渣的氧化性通常是用(%FeO)表示，包括（FeO）本身和Fe2O3折合成（FeO）两部分。将Fe2O3折合成FeO有两种方法：全氧折合法：全铁折合法：通常按全铁法将Fe2O3折算成FeO，原因是取出的渣样在冷却的过程中，渣样表面的低价铁有一部分被空气氧化成高价铁，即FeO氧化成Fe3O4，因而使分析得出的Fe2O3量偏高，用全铁法折算，可抵消此误差。,熔渣的氧化性用氧化铁的活度来表示显得更精确。部分氧化铁会以复杂分子形式存在，不能直接参与反应，氧化铁的浓度反映不出实际参加反应的有效浓度。在1600下，由实验测定在纯FeO渣中，金属铁液中溶解的%O饱和与温度间有着下列关系：,从1600多元系炉渣FeO等活度图可以看出，当熔渣碱度CaOSiO2=2.0时，aFeO最大，熔渣的氧化性最强。CaOSiO2比值过高或过低，都会使aFeO下降，即降低熔渣的氧化性。从分子理论看，当CaOSiO22.0时，aFeO随碱度的增加而增大。碱度增加，渣中CaO含量增加，CaO将取代硅酸铁（FeOSiO2）中FeO，aFeO增加；CaOSiO22.0，aFeO随碱度增加而降低，碱度的增加，渣中CaO含量增多，除和SiO2结合消耗一部分CaO外，多余的CaO将与Fe2O3结合生成铁酸钙（CaOFe2O3），使aFeO降低。,熔渣氧化性在炼钢过程中的作用体现在对熔渣自身、对 钢水和对炼钢操作工艺影响三个方面。（1）影响化渣速度，渣中FeO能促进石灰溶解，加速化渣，改善炼钢反应动力学条件，加速传质过程；影响熔渣粘度，渣中Fe2O3和碱性氧化物反应生成铁酸盐，降低熔渣熔点和粘度，避免炼钢渣“返干”；影响熔渣向熔池传氧。（2）影响钢水含氧量O，低碳钢水含氧量明显受熔渣氧化性的影响，当钢水含碳量相同时，熔渣氧化性强，则钢水含氧量高；影响钢水脱磷，熔渣氧化性强，有利于脱磷。（3）影响铁合金收得率，氧化性强，降低铁合金收得率；影响炉衬寿命，熔渣氧化性强，炉衬寿命降低；,3.炉渣的熔化温度 炼钢过程要求熔渣的熔点低于所炼钢的熔点50-200。除FeO和CaF2外，其他简单氧化物的熔点都很高，它们在炼钢温度下难以单独形成熔渣，实际上它们是形成多种低熔点的复杂化合物。熔渣的熔化温度是固态渣完全转化为均匀液态时的温度；同理，液态熔渣开始析出固体成分时的温度为熔渣的凝固温度。熔渣的熔化温度与熔渣的成分有关，一般说来，熔渣中高熔点组元越多，熔化温度越高。,熔渣中常见的氧化物的熔点,4.熔渣的密度 熔渣的密度决定熔渣所占据的体积大小及钢液液滴在渣中的沉降速度。固体炉渣的密度可近似用下式计算：i为各化合物的密度；wi为渣中各化合物的质量百分数，%。,1400时熔渣的密度与组成的关系：熔渣的温度高于1400时,可表示为:一般液态碱性渣的密度为3.0 g/cm3，固态碱性渣的密度为3.5 g/cm3，FeO40%的高氧化性的密度为4.0g/cm3，酸性渣的密度一般为3.0g/cm3。,造渣制度,造渣制度是确定合适的造渣方法、渣料的种类、渣料的加入数量和时间以及加速成渣的措施。由于转炉冶炼时间短，必须快速成渣，才能满足冶炼进程和强化冶炼的要求，同时造渣对避免喷溅、减少金属损失和提高炉衬寿命都有直接影响。,转炉成渣过程：,吹炼初期，炉渣主要来自铁水中Si、Mn、Fe的氧化产物。加入炉内的石灰块由于温度低,表面形成冷凝外壳，造成熔化滞止期，对于块度为40mm左右的石灰，渣壳熔化需数十秒。由于发生Si、Mn、Fe的氧化反应，炉内温度升高，促进了石灰熔化，这样炉渣的碱度逐渐得到提高。吹炼中期，随着炉温的升高和石灰的进一步熔化，同时脱碳反应速度加快导致渣中(FeO)逐渐降低，使石灰融化速度有所减缓，但炉渣泡沫化程度则迅速提高。由于脱碳反应消耗了渣中大量的(FeO)，再加上没有达到渣系液相线正常的过热度，使化渣条件恶化，引起炉渣异相化，并出现返干现象。返干：随着石灰的熔化，形成高熔点的C2S(2CaO.SiO2)及一部分RO相,吹炼末期，脱碳速度下降，渣中(FeO)再次升高，石灰继续熔化并加快了熔化速度。同时，熔池中乳化和泡沫现象趋于减弱和消失。,石灰渣化机理和影响因素,炼钢过程中成渣速度主要指的是石灰熔化速度，所谓的快速成渣主要指的是石灰快速熔解于渣中。吹炼初期，各元素的氧化产物FeO、SiO2、MnO、Fe2O3等形成了熔渣。加入的石灰块就浸泡在初期渣中，初期渣中的氧化物从石灰表面向其内部渗透，并与CaO发生化学反应，生成一些低熔点的矿物，引起石灰表面的渣化。这些反应不仅在石灰块的外表面进行，而且也在石灰气孔的内表面进行。,但是在吹炼初期，SiO2易与CaO反应生成钙的硅酸盐，沉集在石灰块表面上，如果生成物是致密的，高熔点的2CaO.SiO2（熔点2130）和3CaO.SiO2(熔点2070），则将阻碍石灰的进一步渣化熔解。如生成 CaO.SiO2（熔点1550）和3CaO.2SiO2（熔点1480）则不会妨碍石灰熔解。在吹炼中期，碳的激烈氧化消耗大量的(FeO)，熔渣的矿物组成发生了改变，由，熔点升高，石灰的渣化有所减缓。吹炼末期，渣中(FeO)有所增加，石灰的渣化加快，渣量又有增加。,影响石灰溶解速度的因素主要有：石灰本身质量 铁水成分 炉渣成分 供氧操作：枪位、氧压影响升温速度和渣中FeO含量。,加速成渣的措施,氧气顶吹转炉开吹后的首要任务，便是迅速造好具有一定碱度和氧化性、流动性良好的和数量足够的熔渣。1、适当的铁水成分 铁水中含硅量过高会使（SiO2）超过上节所讲的适当数值，导致恶化前期渣脱磷脱硫的条件。但铁水中含硅量和渣中（SiO2）含量过低，由于渣量少也会恶化石灰溶解和磷、硫的去除条件。为了在冶炼的最后1/3时间内能够迅速溶解石灰并有较好流动性的熔渣，渣中SiO2的含量应该在1718的范围内。,提高铁水中的锰含量（即增加渣中MnO量）会加速石灰的溶解，但锰含量过高不仅会增大高炉的焦比并降低高炉的生产率，也会增大转炉的铁损，所以铁水中的锰含量在0.70.8的范围内是合理的。更低的锰含量如低于0.3的铁水也可以进行吹炼，可能会引起粘枪、炉口和烟罩粘钢现象。2、合理的铁水温度 铁水温度过低，造成炉内热量不足，影响溶池的升温速度和元素氧化过程，从而影响化渣，要求入炉铁水温度应大于1250。,3、合理的控制炉渣的氧化性和脱碳速度 脱碳速度和炉渣的氧化性密切相关，二者都对石灰的溶解起着关键的作用，而二者又都取决于枪位。提高枪位因而提高了炉渣的氧化性，对石灰的溶解有利，但这会降低脱碳速度，减小射流对熔池的搅拌功率。应该根据各阶段的温度条件，按照一定的程序改变枪位，使二者接近合理的数值，以获得最大的石灰溶解速度。4、留渣操作：利用部分上一炉高碱度、高FeO、高温、流动性良好的炉渣，可以明显改善下炉渣的成渣过程，增大初期渣量，并可减少石灰成团的可能性。实践结果表明，留渣三分之一的效果较好。留渣量过大，易造成喷溅加剧。,造渣方法,根据铁水成分和所炼钢种来确定造渣方法。常用的造渣方法有单渣法、双渣法和双渣留渣法。单渣法：整个吹炼过程中只造一次渣，中途不倒渣、不扒渣，直到吹炼终点出钢。入炉铁水Si、P、S含量较低，或者钢种对P、S要求不太严格，以及冶炼低碳钢，均可以采用单渣操作。采用单渣操作，工艺比较简单，吹炼时间短，劳动条件好，易于实现自动控制。单渣操作一般脱磷效率在90%左右，脱硫效率约为30%-40%。,双渣法：整个吹炼过程中需要到处倒出或扒出约1/2-2/3炉渣，然后加入渣料重新造渣。根据铁水成分和所炼钢种的要求，也可以多次倒渣造新渣。在铁水含磷高且吹炼高碳钢，铁水硅含量高，为防止喷溅，或者在吹炼低锰钢种时，为防止回锰等均可采用双渣操作。双渣操作脱磷效率可达95%以上，脱硫效率约60%左右。双渣操作会延长吹炼时间，增加热量损失，降低金属收得率，也不利于过程自动控制。其操作的关键是决定合适的放渣时间。,留渣法：将上一炉高碱度、高氧化铁、高温、流动性好的终渣留一部分在炉内，然后在吹炼第一期结束时倒出，重新造渣。此法的优点是可加速下炉吹炼前期初期渣的形成，提高前期的去磷、去硫率和炉子热效率，有利于保护炉衬，节省石灰用量。采用留渣操作时，在兑铁水前首先要加废钢稠化冷凝熔渣，当炉内无液体渣时才可兑入铁水，以避免引发喷溅。作业：留渣法的操作要点？,留渣操作时，如何防止兑铁水时大喷？(1)留渣时要尽量做到不留钢水或少留钢水；(2)慢兑铁水，特别是在上炉终点严重后吹，钢渣氧化性强以及残留钢水较多的情况下，更要缓慢兑入铁水以降低碳氧反应的剧烈程度；(3)兑铁水前先加入冷料如废钢和部分石灰等。,造渣料的加入方法 造渣料的加入批量和加入时间对于成渣速度有很大影响，若在开吹时将渣料全部一次加入，溶池温度必然偏低，渣料不易熔化，且还会抑制C的氧化，因此应该根据炉内的温度情况和化渣情况合理的予以确定。在采取单渣操作时，渣料一般分两批加入。第一批造渣料占总量的一半以上，在开吹时加入，其余第二批造渣料在Si、Mn氧化基本结束后，第一批料已经化完，炉内温度已经有所提高，碳焰已趋于稳定时加入。二批料可以一次性加入，也可分成小批量多次加入。小批量多次加入不会过分冷却溶池，对石灰的熔化有利，但必须在终点前的一定时间内加完。料批、料次主要控制均匀升温。（CO曲线的指导价值）,石灰加入量和渣量计算,石灰加入量取决于铁水的硅含量、磷含量和熔渣碱度。当用单渣法操作时，石灰加入量应按照不同的碱度表示方法进行计算。在用铁水的磷含量低时，用CaO/SiO2表示碱度（R或B），此时 石灰加入量(2.14Si/CaO有效)R1000公斤吨铁水1 式中 2.14SiO2/Si，表示1公斤硅氧化后，生成2.14公斤的SiO2;R所要求的熔渣碱度；CaO有效石灰中有效CaO含量，其计算方法是：CaO有效CaORSiO2%石灰,当采用部分铁矿作为冷却剂时，应按照铁矿的SiO2含量补加石灰，其计算方法为：补加石灰量RSiO2%矿/CaO有效公斤/公斤矿作业：铁水成分：Si0.85%P0.2%石灰成分：CaO89%、SiO21.2%、MgO3.0%终渣要求：R3.5 MgO6.0%铁水转入89t 求本炉石灰加入量,渣量 大渣量固然有利于磷和硫的去除，但容易发生喷溅并增加热损失和铁损失。反之，渣量过少也会增大铁损并给脱硫、硫等造成困难。所以应该在保证去除磷、硫的情况下用最小的渣量操作，一般情况下适宜的渣量约为金属重的1015。影响渣量的因素很多，如铁水中的硅、磷含量，石灰质量，熔渣碱度，冷却剂的种类和用量，炉衬侵蚀量等。一炉钢的渣量，目前还不能通过直接称量的方法得到精确的数值，只能通过近似的算法，一般采用元素平衡法来计算。如果出钢量和某一元素残存在钢中的数量已经知道，并认为其余全部进入渣，则只要知道该元素在渣中的含量就能计算出熔渣重量。故通常借锰和磷的平衡计算渣量。,计算渣量,根据锰平衡计算转炉渣量。已知：（1）铁水70t，含锰0.2%；（2）散装料带入锰忽略不计；（3）废钢10t，含锰0.45%；（4）钢水量70t，残锰0.1%；（5）终点炉渣含氧化锰1.2%，求转炉渣量？解：锰的投入=铁水带锰+废钢带锰-1分=7010000.20%+1010000.45%=185（千克）-1分 锰的产出=钢水带锰+炉渣带锰-1分=7010000.10%+渣量（x）10001.2%=70+12 x-1分 根据投入=产出，计算得/：185=70+12x x=9.58（t）-1分 所以转炉的渣量为9.58t。,白云石造渣,采用白云石或轻烧白云石代替部分石灰石造渣，提高渣中MgO含量，减少炉渣对炉衬的侵蚀，具有明显效果。MgO在低碱度渣中有较高的熔解度，采用白云石造渣，初期渣中MgO浓度提高，会抑制熔解炉衬中的MgO，减轻初期炉渣对炉衬的侵蚀。同时，前期过饱和的MgO会随着炉渣碱度的提高而逐渐析出，使后期渣变粘，可以使终渣挂在炉衬表面上，形成炉渣保护层，有利于提高炉龄。在保证渣中有足够的(FeO)、渣中（MgO）不超过6%的条件下，增加初期渣中MgO含量，有利于早化渣并推迟石灰石表面形成高熔点致密的2CaO.SiO2壳层。,喷 溅,喷溅是顶吹转炉吹炼过程中经常出现的一种现象，尤其是爆发性大喷，是炼钢的一种恶性事故。实践表明，喷溅会造成大量铁损和热量损失，使温度及成分难于控制，并且污染环境。喷溅主要源自碳氧的不均衡反应，瞬间产生大量的气体，从炉口夺路而出，将金属和熔渣托出炉外。爆发性喷溅、泡沫性喷溅和金属喷溅是氧气顶吹转炉吹炼常见的喷溅。爆发性喷溅视频,在操作中防止喷溅的基本措施是：控制好熔池温度，前期不过低，中、后期不过高。严格避免强烈冷却熔池，以确保脱碳反应均衡地发展，消除爆发式C-O反应；同时控制好渣中(FeO)含量，使渣中(FeO)不出现明显聚集现象，防止炉渣过分发泡或引发爆发性的C-O反应。在吹炼中期注意控制渣中(FeO)，勿使过低，以免炉渣严重返干，造成金属喷溅。附件：炼钢转炉喷溅现象的成因分析和预防措施,供氧制度,供氧制度的主要内容包括确定合理的喷头结构、供氧强度、氧压和枪位控制。供氧是保证杂质去除速度、熔池升温速度、造渣制度、控制喷溅、去除钢中气体与夹杂物的关键操作，关系到终点的控制和炉衬的寿命，对一炉钢冶炼的技术经济指标产生重要影响。,氧枪喷头结构,氧枪由直径不同的三根同心套管连接而成。中心管道用于输氧，中层管道用于输入冷却水，外层管道用于回水。氧枪的顶端（称为喷头）用紫铜制成。主要工艺参数有：喷孔夹角、喷孔数目、喉口直径、出口直径、设计工况氧压、马赫数等。所谓马赫数是指气体流速与当地音速之比。一般为1.52.0，即LD转炉里的氧射流在喷头处（出口）应该是超音速的。要想获得超音速射流，喷头必须是先收缩后扩张的，这样的喷头称为拉瓦尔型喷头。空气中的音速，在标准大气压条件下约为340米/秒，或1224公里/小时。音速的大小还随大气温度的变化而变化，在对流层中，高度升高时，气温下降，音速减小。在平流层下部，气温不随高度而变，音速也不变，为295.2米/秒。,供氧制度中的重要参数,供氧量也叫氧气流量，是指单位时间内通过氧枪向熔池喷射的氧气的体积，其单位是标米3/分或标米3/小时，其计算公式如下：供氧量每吨金属料需氧量（标米3吨1）金属料装入量（吨）/供氧时间（分）其中每吨金属吹炼需氧量通过计算得出。近似公式：11.36C%+8.47Si%+2.16Mn%+9.55P%+2.12Fe%供氧时间主要取决于成渣速度和喷溅大小，原料条件、造渣制度、冶炼钢种等情况都降影响供氧时间的长短。,供氧强度是指单位时间内每吨钢的耗氧量 供氧强度=单位时间供氧量/出钢量，单位是m3/(tmin)。供氧强度的大小根据转炉的公称吨位、炉容比来确定。小型转炉的供氧强度为 2.5-4.5m3/(tmin)，120t以上的转炉一般为2.8-3.6m3/(tmin)。供氧压力：保证射流出口速度达到超音速，并使喷头出口处氧压稍高于炉膛内炉气压力。喷头端部的冷却：氧流股出口温度,枪位 枪位是指氧枪喷头出口到静止熔池表面之间的距离。枪位合适时，氧气的利用率高，供氧时间短，化渣快而喷溅轻，热损失也相应的减少。表：枪位变化对穿透深度、冲击面积、脱碳速度的影响,软吹：指转炉吹炼时采用低氧压或高枪位，氧射流抵达熔池液面的流速较小，氧射流对熔池的冲击深度较小，冲击面积较大，对熔池的搅拌作用较弱，熔池内的各种化学反应速度相对平缓。硬吹：指转炉吹炼时采用高氧压或低枪位，氧射流抵达熔池液面的流速较大，具有很大的动能，氧射流对熔池的冲击深度较大，冲击面积较小，对熔池的搅拌作用较强，熔池内的各种化学反应迅速进行。,供氧操作,供氧操作是指调节氧压或枪位，达到调节氧气流量、喷头出口气流压力及射流与熔池的相互作用程度，以控制化学反应进程的操作。供氧操作分为恒压变枪、恒枪变压和分阶段恒压变枪几种方法。国内多采用第三种操作法。恒压变枪：吹炼过程中，供氧压力不变，调节枪位高低来改变流股与熔池的作用 恒枪变压：吹炼过程中，枪位基本不变，调节氧压来控制冶炼过程。,1、开吹枪位的确定（1）喷咀结构特点，氧气总管压力大小；在一定的供氧量下，增多喷孔数目，使射流分散，穿透深度减小，冲击面积相应的增大，因而枪位应该相应的降低。另外，枪位还和工作氧压有关，增大氧压使氧射流的射程增长，因而枪位应该相应的提高。（2）铁水成分，主要是Si、P、Mn含量 Si+P含量高时，发热元素含量多，配加的石灰和冷却剂数量随之增加，渣量大，易喷溅，枪位需低些（50-100mm),减少渣中FeO含量。Si低时（0.50%），适当提高开吹枪位，增加初期渣中FeO含量，促进石灰熔化。Mn高时，有利于石灰熔化，枪位可放低些。（3）铁水温度 石灰的熔化需要一定温度和炉渣中具有一定数量的FeO条件。如铁水温度过低（1250）时采用低枪位开吹，推迟头批渣量的加入时间，有利于前期升温，促进快速成渣。,（4）炉龄的影响 新炉子炉膛容积小，易发生喷溅，往往在前50炉内降低开吹枪位。老炉子炉膛容积大，氧气的穿透能力小，搅拌力差，枪位要适当放低些。出现超装时，熔池液面升高，枪位相应高些，防止化枪。（5）渣料使用情况 铁皮、矿石、萤石用量多时，渣子好化，枪位可适当低些。石灰生烧多或吸潮，为促进化渣，枪位适当高，但时间不易过长，防止化开渣后喷溅。使用高质量的活性石灰，化渣快，枪位适当低些。量准枪位：炉型变化时，经常测量枪位。,2、过程枪位控制 原则：不喷溅、化好渣、快速脱碳和熔池均匀升温。吹炼中期的特点是强烈脱碳。在这个阶段，不仅吹入的氧全部用于碳的氧化，而且渣中的FeO也大量消耗。渣中FeO的降低将使熔渣的熔点上升，流动性下降，还会使熔渣出现返干现象，影响磷、硫的去除，甚至发生回磷现象，飞溅也严重。为了防止中期炉渣返干，应该适当提枪，使渣中FeO保持在1215的范围内。返干的判断：炉口声音、炉口/氧枪口火花。,3、吹炼后期的枪位操作 根据过程化渣、所炼钢种和铁水含P高低等具体情况，分提枪和降枪操作：过程渣没有化好，需提枪化渣，改善炉渣流动性。冶炼高C钢时，适当提高枪位，使渣中由足够的FeO含量，保证去P顺利。拉C前压枪100mm左右，时间大于30秒，便于熔池加强搅拌，均匀温度、成分，稳定火焰，同时降低渣中FeO含量，减少铁损，提高金属收得率和保护炉衬。,供氧要求,总管氧压低于1.0Mpa不得吹炼，工作氧压低于0.7Mpa不得吹炼；氧气流量控制在：650800Nm3/min，纯吹氧时间1719min；采用SDM自动控制时计算机二级模型根据铁水条件传送相应的前期供氧流量控制模式，操作人员可根据具体情况进行调整。210t转炉冶炼前期采用高枪位、低流量操作，冶炼过程中注意烟气中CO浓度进行供氧强度调整，严格控制转炉泄爆。终点拉碳必须提前60秒降低枪位操作，以均匀钢水成分、温度和降低炉渣氧化性。,温度制度,转炉炼钢的温度制度是指吹炼过程的温度控制和终点温度控制。过程温度控制的目的是使吹炼过程升温均衡，保证操作顺利进行。终点温度控制的目的是保证合适的出钢温度。温度在炼钢过程中不仅是决定炉内各反应的方向、程度和各元素之间的相对反应速度的重要因素，也是决定熔池的传热及传质速度的重要因素；它还对钢的质量、炉衬和氧枪寿命有直接影响。吹炼任何钢种，对其出钢温度都有一定的要求。如果出钢温度过低，可能出现粘钢、甚至回炉事故；如果温度过高，不但会增加钢中的气体和非金属夹杂物的含量，影响钢的质量，还会增加铁的损耗，降低炉衬寿命，甚至可能造成漏炉事故。因此，终点温度控制是炼钢操作的关键环节，而过程温度控制是终点温度控制的基础。,一、转炉热量的来源和消耗,热量来源：铁水的物理热和化学热，它们约各点热量来源的一半。热量消耗：习惯上转炉的热量消耗可分为两部分，一部分直接用于炼钢的热量，即用于加热钢水和炉渣的热量；一部分未直接用于炼钢的热量，即废气、烟尘带走的热量，炉口炉壳的散热损失和冷却剂的吸热等。,热量的消耗：钢水的物理热约占70%；炉渣带走的热量大约占10%；炉气物理热也约占10%；金属铁珠及喷溅带走热，炉衬及冷缺水带走热，烟尘物理热，生白云石及矿石分解及其他热损失共占约10%。,转炉热效率：是指加热钢水的物理热和炉渣的物理热占总热量的百分比。LD转炉热效率比较高，一般在75%以上。原因是LD转了上的热量利用集中，吹炼时间短，冷却水、炉气热损失低。铁水带入炉内的物理热和各种元素氧化放出的化学热，除能满足出钢温度的要求（包括吹炼过程中金属升温300400；将造渣材料和炉衬加热到出钢温度；高温炉气和喷溅带走的热量以及其它热损失）外，还有富裕。因此需要加入一定数量的冷却剂才能将终点温度控制到出钢温度的范围内。为了确定冷却剂的加入数量，应先知道富裕热量，为此应先计算热量的收入与支出。从高炉生产来看，铁水中的碳、锰和磷的含量变化不大，铁水成分