转炉炼钢基础知识.ppt

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1、冶金生产知识,建龙钢铁控股公司二00五年五月,目录,炼钢基础知识铁水预处理转炉炼钢钢水精炼连续铸钢,炼钢基础知识,第一节钢的基本知识钢定义：一般的钢和铁都是以铁元素为基本成份的铁碳合金。（在铁碳二元系中，把含碳小于2.11%（重量）的合金称为钢；而把含碳大于2.11%的合金称为铸铁，纯铁的密度是7.87g/cm3。）钢中常见元素C、Si、Mn、P、S、Al、O、N、H、Ni、Cr、Cu、Nb、V、Ti、Mo1、C C是构成钢的主要元素之一、是反映钢的力学性能的主要元素，钢的较多的属性均通过C来表示，如钢的凝固温度、裂纹敏感指数等。随着钢中C含量的上升、钢的塑性逐步上升、钢的韧性逐步下降。C 0

2、.5%称为高碳钢。2、Mn锰（Mn）是有益元素，碳钢一般Mn0.80%，锰合金钢一般Mn=1.0-1.2%.锰大部分溶于铁素体中形成置换固溶体,并强化铁素体;一部分溶于Fe3C中,形成合金渗碳体;锰还能增加并细化珠光体,这都提高钢的强度.另外锰与硫形成化合物MnS,减轻硫的有害作用.当锰含量不多时对钢的影响性能不大.,3、硅硅(Si)是有益元素.碳钢中Si0。35%。硅能溶于铁素体，形成置换固溶体，并强化铁素体；一部分形成硅酸盐夹杂。硅能提高钢的强度、硬度、弹性，降低塑性、韧性。硅含量少时对性能影响不大。4、硫硫（S）是有害元素。硫不溶于铁，以FeS形式存在。FeS与Fe形成共晶，分布于奥氏体

3、晶界上。而FeS-Fe共晶熔点低，为989，在1000-1200时使晶界无强度，钢变脆，称“热脆”。一般要求S0。040，而MnS熔点高1620，呈粒状分布在晶粒中，所以Mn可以减轻热脆。5、磷P是有害元素，磷全部溶于铁素体，虽可提高铁素体的强度和硬度，但在室温下使钢的塑性、韧性急剧降低，钢变脆，称为冷脆。磷还降低钢的焊接性能。一般要求P0.040%.5.氮氮(N)溶于奥氏体,不溶于铁素体,其溶解度随温度下降而减少.当钢水快速冷却时,氮来不及析出便溶于铁素体中.而加工过热时,氮以Fe4N析出,提高钢的强度硬度,但韧性降低,称为”蓝脆”或时效脆性.所以含氮过高有害.钢中加入铝钛,生成AlN、Ti

4、N，清除时效脆性。但是，向钢的表面渗氮可提高钢的表面硬度、耐磨性、疲劳强度和抗腐蚀性，所以有一种氮化工艺。6氢氢对钢的性能危害较大，氢在钢中降低钢的塑性和韧性，称为“氢脆”。当氢在钢的缺陷处（空隙、夹杂物）析出形成分子氢，造成内部微裂纹称为“白点”。7氧 氧主要以氧化物形式存在，称为非金属夹杂物，对钢的性能有害。,第二节 炼钢的基本任务和流程 炼钢的定义所谓炼钢，就是通过冶炼降低生铁中的碳和去除有害杂质，再根据对钢性能的要求加入适量的合金元素，使其成为具有高的强度、韧性或其它特殊性能的钢。炼钢的基本任务1 脱碳并将其含量调整到一定的范围。2 去除杂质，主要包括；脱磷、脱硫；脱氧；去除气体和非金

5、属夹杂物；3 调整钢液成份和温度。钢液浇铸成质量合格的钢坯。炼钢常见生产流程1.高炉混铁炉转炉炉外精炼连铸2高炉混铁炉（铁水预处理）转炉炉外精炼连铸3高炉电炉+废钢炉外精炼模铸或连铸4废钢电炉炉外精炼模铸或连铸,第三节 钢的分类按化学成分分类钢根据其化学成分不同，分为非合金钢、低合金钢和合金钢三类 按特性及用途分类普碳钢、优质碳素钢、工具钢、弹簧钢、电工钢、轴承钢、不锈钢、耐蚀钢按冶炼方法分类转炉钢、电弧炉钢、平炉钢、感应炉钢、重熔钢按脱氧方法分类镇静钢 镇静钢为全脱氧钢，是指在浇注前采用沉淀脱氧和扩散脱氧等方法，将脱氧剂（如铝、硅）加入钢水中进行充分脱氧，使钢中的氧含量低到在凝固过程中不会与

6、钢中的碳发生反应生成一氧化碳气泡的钢。这类钢成分偏析少，质量均匀，但钢的收得率低，成本比较高。优质钢和合金钢一般都是镇静钢。沸腾钢 沸腾钢为不脱氧钢，是指在冶炼后期不加脱氧剂，浇注前没有经过充分脱氧的钢。这种不脱氧的钢，钢水中还剩有相当量的氧，碳和氧起化学反应，放出一氧化碳气体，因此钢水在锭模内呈现沸腾现象，所以叫沸腾钢。钢锭凝固后，这种钢含硅量低、收得率高、加工性能好、成本低，但成分偏析大、杂质多、质量不均匀、机械强度较差。半镇静钢 半镇静钢为半脱氧钢，是指在脱氧程度上介于镇静钢和沸腾钢两者之间的钢。这种钢浇注时有沸腾现象，但较沸腾钢弱。钢锭结构、成本和收得率也介于沸腾钢和镇静钢之间。半镇静

7、钢主要用于中碳钢和普通质量结构钢。,第四节 炼钢技术经济指标 转炉技术指标1.转炉炼钢金属料(钢铁料)消耗 转炉炼钢金属料（钢铁料）消耗量（干克吨）=入炉金属料量（千克）合格钢生产量（吨）2.转炉日历利用系数 转炉日历利用系数是指转炉在日历工作时间内每公称吨容积每日生产的合格钢产量。其计算公式为：合格钢生产量(吨)转炉日历利用系数（吨公称吨日）=转炉公称吨日历日数3.转炉吹损率 转炉吹损率是指转炉在炼钢过程中喷溅掉和烧熔损掉的金属量占入炉金属料量的百分比。它也反映了炼钢工人技术操作水平。其计算公式为：转炉吹损率（%）=入炉金属料量（吨）出炉钢水量（吨）/入炉金属料量（吨）100%4.铁水预处理

8、比 铁水预处理比是指经过预处理的铁水量占人转炉（或其它炼钢容器）铁水量的比例。其计算公式为：铁水预处理比=预处理铁水理/入转炉铁水量100%,5.计划钢种命中率：钢种命中率是指钢种合格冶炼炉数与实际冶炼的计划钢种总炉数比例。该指标反映了转炉钢种冶炼的操作水平，其计算公式：计划钢种命中率=钢种合格炉数*100%/实际冶炼的计划钢种总炉数6.转炉出钢C、T双命中率 转炉双命中率是指转炉出钢C、T符合计划要求的炉数与生产总炉数的比例，反映转炉终点控制水平的指标。其计算公式：转炉出钢C、T双命中率=出钢C、T符合工艺要求的炉数*100%/冶炼总炉数连铸技术指标1.连铸坯合格率 连铸坯合格率是指合格连铸

9、坯占连铸坯总检验量的百分比。其计算公式为：连铸坯合格率（）=连铸坯合格量（吨）100%连铸坯总检验量（吨）2.合格坯收得率 合格坯收得率是指合格连铸坯占浇连铸坯钢水量的百分比。它反映浇连铸坯钢水量的收得情况。其计算公式为：合格坯收得率（）=连铸合格坯生产量（吨）100%浇连铸坯钢水量（吨）,3.连铸机台时产量 连铸机台时产量是指连铸机在每小时作业时间内产出的连铸坯数量。其计算公式为：连铸机台时产量（吨时）=连铸坯生产量（吨）连铸机实际作业时间（时）4.连铸机日历作业率 连铸机日历作业率是指连铸机实际作业时间占日历时间的百分比。它反映连铸机的开动情况。其计算公式为：连铸机日历作业率（）=连铸机实

10、际作业时间（时）100%台数日历时间（时）5.溢漏率 溢漏率指连铸过程中发生溢钢或拉漏的次数占浇铸总次数的比率。其计算公式为：溢漏率（）=溢漏总次数（次）100 浇钢次数,铁水预处理,第一节铁水预处理技术的发展炉外处理技术的定义、内容和作用1钢水炉外精炼和铁水处理统称为炉外处理技术2炉外处理技术是指在冶炼炉（高炉、转炉、电炉）生产铁水、钢水的基础上，以更加经济、有效的方法，改善铁水、钢水的物理与化学性能的冶金技术。3炉外处理技术包括：在高炉（或化铁炉）出铁槽、铁水输送罐、鱼雷罐车、铁水包甚至预处理用转炉中，预先脱除铁水中硅、磷、硫，对一些特殊成分（如钒、钛、高磷铁水中的磷）进行富集预处理，并除

11、去这些元素与化合物高含量的炉渣；铁水预处理技术在钢水包（或专用钢水包）中，对钢水的温度、成分、气体、有害元素与夹杂进行进一步的调整、净化，达到洁净、均匀、稳定的目的；在中间包中促进气体与夹杂上浮，稳定全浇铸过程的钢水温度（也称中间包冶金）；在结晶器中去除钢中夹杂，促进形核，均匀结晶。4经济有效的炉外处理技术，不仅是钢铁产品最终质量保证的最重要的基础，也使生产流程变得时间更短、更能有效衔接匹配，从而更加高效化、紧凑化。,铁水预处理技术的发展 铁水预处理的定义铁水预处理是指高炉铁水在进入炼钢炉之前预先脱除某些杂质的预备处理过程。它包括预脱硫、预脱硅、预脱磷。其中铁水预脱硫是最先发展成熟的工艺，而铁

12、水预脱磷则是在喷吹法铁水预脱硫基础上发展起来的。由于脱磷必先脱硅，因而近年来大力发展研究了高炉冶炼低硅生铁技术以及铁水预脱硅技术。我国铁水预处理比基本情况 我国铁水预处理存在问题 铁水预处理比很低，与发达工业国家相比差距大，与连铸生产的快速发展很不适应，也成为我国关键品种生产的一个瓶颈；我国中、小冶炼炉占很大比例，中小钢厂的铁水预处理难题还没有从根本上取得突破，还需深入研究、开发；拥有的高水平铁水预处理装备，因软件技术的消化吸收、攻关研究与国外存在明显差距，不能充分发挥其功能与生产效率等。4未来十年铁水预处理技术的重点高炉出铁槽铁水“三脱”；铁水脱硅、脱磷技术；以转炉为主要手段的全量铁水预处理

13、；中小型钢厂炉外处理技术；无污染的铁水预处理技术及过程的环保技术；,第一节 铁水预脱硫一铁水预脱硫的发展1 试验期：19世纪末-20世纪60年代；发展期：70-80年代；成熟期：90年代至今21976年武钢引进KR法至今；1985年宝钢引进TDS法，同期天钢、宣钢、攀钢、酒钢、鞍钢先后建成脱硫站；1988年太钢引进铁水脱硅脱硫脱磷三脱技术；1998年宝钢一炼钢从美国引进CaO+Mg粉复合喷吹脱硫技术；宝钢二炼钢从日本川崎引进铁水三脱技术，建成铁水预处理站；同年，本钢引进加拿大和美国设备建成石灰镁粉复合喷吹脱硫站；1999年鞍钢二炼钢从美国引进石灰镁粉复合喷吹技术，建成脱硫站；二铁水预脱硫发展的

14、原因1 提高钢质量和品种的需要钢中的硫化铁硫化锰夹杂在热扎温度下容易变形成为延伸形夹杂，引起钢的性能各项异性；结构钢中含硫量降低钢的横向韧性和延伸性；结构钢硫高对使连铸钢坯表面缺陷增加；高硅电工钢中含硫量的增加使磁性恶化，要求钢中含硫量不高于0.005%；降低钢中硫含量可提高成材率直接影响着连铸的表面质量和内部质量；,2 优化钢铁冶炼工艺的需要煤、焦碳价格上涨，降低焦比成本的需要；部分高炉原料强碱负荷大，降低高炉渣碱度，排强碱使高炉顺行；增加高炉产量；可降低炼钢炉渣碱度，少加石灰、减少渣量，提高钢水收得率，改善热平衡；降低脱硫成本的需要：成本对比铁水预脱硫LF精炼脱硫高炉脱硫转炉脱硫脱硫成本比

15、例为1：3：6：10三铁水脱硫方法1 KR搅拌法使用机械搅拌器,使加入脱硫剂与铁水充分接触,并在铁水内部进行充分反应，从而达到铁水脱硫的目的。特点：脱硫效率高，脱硫剂耗量少，金属损耗低 2.喷吹法定义：将脱硫剂用载气经喷枪吹入铁水深部,使粉剂与铁水充分接触,在上浮过程中将硫去除的办法.技术环节：喷粉罐送出的气粉流均匀稳定；喷枪出口不发生堵塞；脱硫剂粉粒有足够的速度进入铁水；发应过程不发生喷溅。,脱硫剂石灰系：CaO+（CaF2）+（CaCO3）：价格便宜，来源广泛。电石：比石灰脱硫能力强，渣量为石灰一半，对减少脱硫渣和铁损有利，今后趋势是电石-镁和电石-石灰。镁系：镁焦石灰-镁电石-镁包盐镁粒

16、：耗量低，渣量小，温降小，效果稳定。铁水脱硫工艺的发展要点：努力降低脱硫成本，从降低脱硫剂单耗、采用廉价复合脱硫剂、减少扒渣铁损、提高脱硫工艺和自动化水平等；保证深脱硫的目标硫水平，采用脱硫率高的脱硫剂，如镁、电石等，并采用各种措施防止脱硫渣进入转炉,第三节 铁水预脱硅一铁水预脱硅的发展1 铁水预脱硅指铁水进入炼钢炉前的降硅处理，它是分步精炼工艺发展的结果。2 铁水预脱硅的作用：它能改善炼钢炉的技术经济指标，降低炼钢费用，也可以作为预处理脱磷脱硫的前处理，可降低脱磷处理剂的消耗，进一步生产纯净钢等各种优质钢。3 两类铁水预脱硅工艺：作为铁水同时脱磷脱硫的前工序，以提高脱磷脱硫的效率。处理后的铁

17、水进入转炉，只需完成脱碳和提高温度，渣量减少，主要用于生产高纯钢种。作为降低转炉渣量的措施。日本各大厂在高炉炉前进行。二铁水预脱硅方法1铁水预脱硅分类按处理场所分：高炉出铁过程中连续脱硅，在铁水罐（或鱼雷车）中处理；铁水含硅量大于0.45%-0.50%，应设置高炉炉前脱硅；铁水需预处理脱磷脱硫，需先在铁水罐中脱硅，将含硅量降至0.10%-0.15%按加入方法分：自然落下的上置法，喷枪在铁水面上的顶喷法，喷枪插入铁水的喷吹法。,按搅拌方法分：吹气搅拌，铁水落下流搅拌，喷吹的气粉流搅拌，叶轮搅拌。前两种简单,后两种需相应设备,反应动力学条件好。1 铁水出铁场脱硅脱硅剂以皮带机或溜槽自然落下加入铁水

18、沟，随铁水流入铁水罐进行反应。铁水沟有落差，脱硅剂高点加入，过落差点后一段距离设置撇渣器，将脱硅渣分离。2 铁水罐脱硅在专门的预处理站进行，采用插入铁水的喷枪脱硅。3 铁水出铁场脱硅与铁水罐脱硅比较：出铁场脱硅不需要增加脱硅工序时间，热损失少，处理后温度较后者高100左右，但铁水罐装入量减少10%-30%。出铁场的硅含量、铁流大小和温度较难控制，影响了脱硅效率的稳定性。从设备上看，炉前脱硅随出铁口多少需多点处理，设备费用高，但不需新建厂房，脱硅过程温降不大。三铁水预脱硅工艺1 合适的铁水硅含量直接供给转炉炼钢的铁水，不同硅含量对炼钢时指标有影响：铁矿石加入量，炉渣碱度，渣中TFe含量，铁收得率

19、，锰铁合金消耗，渣量，喷溅损失需要脱磷脱硫预处理的铁水，脱硅后硅含量应小于0.10-0.15%。2 影响脱硅的因素：脱硅剂单耗、原始含硅量、脱硅剂（轧钢皮、烧结返矿、烧结尘、转炉尘、铁精矿粉）和溶剂（石灰、萤石）,第四节 铁水预脱磷一铁水预脱磷的发展1 铁水预脱磷是铁水进入炼钢炉前预处理的新工艺，是炼钢部分炉外的新发展，是适应对低磷钢种的需求、改进炼钢工艺技术和利用含磷较高的铁矿资源而得到发展的。2 1988年太钢建成铁水三脱预处理站，但脱硅脱磷较少；1990年宝钢一炼钢预脱硫站改为三脱预处理，因工艺不完善没有正常运行；1994年台湾中钢铁水三脱预处理站投产；1998年宝钢二炼钢三脱预处理站投

20、入运行；二铁水预脱磷处理方法1 按处理设备分：炉外法和炉内法；按加料搅拌方式分：喷吹法、顶加溶剂机械搅拌法及顶加溶剂吹氮搅拌法。2 炉外法有铁水包喷吹法、鱼雷罐喷吹法；炉内法有密封带罩铁水包法和转炉串联法3 脱磷剂包括石灰系和苏打系,转炉炼钢,第一节转炉炼钢工艺流程、操作一转炉工艺流程首先是铁水，废钢金属料入炉，通过转炉供氧，造渣，温度及终点控制各项制度的完成，然后倒炉、倒渣、取样、测温，符合出钢要求后组织出钢并对钢水进行脱氧合金化，生产出的合格钢水经吹氩（若需精炼送LF精炼炉精炼处理）处理以后，送入连铸浇铸成坯。二转炉炼钢工艺操作1 吹炼过程中金属和炉渣成份及温度变化2 装入制度3 供氧制度

21、4 造渣制度5 温度制度6 终点控制7 脱氧和合金化,第二节吹炼过程中金属和炉渣成份及温度变化一吹炼前期：Si、Mn氧化期。兑入铁水和加入废钢后，开始吹炼，同时加入大部分渣料，这一阶段中，应设法提前化好渣和均匀升温，有利于去S、P和减小初期酸性炉渣对炉衬的侵蚀，根据铁水、废钢等原材料的条件及加入量，综合考虑出合适的枪位，以便能够得到快速化好炉渣，形成一定碱度，一定（FeO）和（MgO）的流动性良好的初期渣。在Si、Mn氧化基本结束，加入第二批渣料。二吹炼中期：指C氧化期。此时因C激烈氧化，致使渣中（FeO）含量较低，容易出现炉渣“返干”，并会引起喷溅。所以要控制C的氧化反应，使其均衡进行。同时

22、，要抓住CO反应这一有利的动力学条件，进行脱S、脱P。枪位控制是这一阶段的关键，合理的枪位才能保持熔池有良好的搅拌作用，并能保证炉渣中有一定的（FeO），避免炉渣严重“返干”和喷溅的发生。三终点控制：在拉碳的同时，确保P、S含量和温度符合钢种的出钢要求；控制好炉渣的氧化性，使钢液中含氧量适宜，以保证钢的质量。拉碳后，测温取样，若成份、温度合格，就可组织出钢、脱氧和合金化操作。出钢和倒渣后，进行溅渣护炉，兑入铁水，装入废钢，进行下一炉的冶炼。综上所述，要炼好一炉钢，首先要造好渣，才能达到碳符合钢种要求范围，去除S、P有害元素，以及调整到合格的出钢温度。同时要组织好出钢，做好脱氧和合金化操作，确保

23、化学成份符合钢种要求。,第三节 装入制度一装入制度是指转炉合理的装入量和合适的铁水与废钢之比。装入量过大，造成造渣困难，导致严重喷溅，不但降低金属收得率和炉衬寿命，而且延长冶炼时间；装入量过小，不仅影响产量，同时由于装入量少，使熔池深度变浅，加深氧气流股对炉底的冲击作用，炉底过早被损坏，甚至造成了炉底烧穿所引起的穿炉事故。二装入量的选择依据：1炉容比（V/T）：是指炉子的有效容积（V）与装入量（T）之比，单位是m3/t。2合理的熔池深度3与连铸浇铸及设备的匹配三国内外经常采用的装入制度1 定量装入制；2 定深装入制；3 分阶段定量装入制；,第四节供氧制度一 供氧制度是指把氧气流股最合理地喷向熔

24、池，使氧流与熔液间的物理化学反应具有良好的条件。其所研究的内容包括供氧强度，供氧压力，枪位高低和喷嘴结构等方面。目的是为了确保正常供氧和造渣，使铁液中的部分C、Si、Mn等元素均匀氧化，放热升温，化好前期渣和过程渣，达到去除S、P有害元素。同时，在一定炉容比的条件下，既要尽量提高供氧强度和冶炼强度，缩短冶炼时间，提高生产率，又要减少喷溅，使冶炼过程正常进行，提高金属收得率和减少温度损失。二氧气流量：指单位时间向熔池供氧的数量。氧气流量是按每吹炼一炉钢（铁水和废钢）所需要的用氧量，由金属装入量和供氧时间等因素来确定的。氧气流量（m3/min）=每吨金属需氧量（m3/t）金属装入量（t）供氧时间（

25、min）三供氧强度：指单位时间内，每吨金属的耗氧量。即每吨金属的氧流量。供氧强度（m3/tmin）=氧气流量（m3/min）金属装入量（t）每吨金属的需氧量，可根据铁水成份，所炼钢种终点控制成份，供氧利用率和操作条件的变化而不同。我厂每吨钢的实际耗氧量约在50m3左右。四氧枪：是向熔池供氧的主要设备，包括枪身和喷嘴（喷头）两部分。,五氧气流股对熔池的作用1冶炼过程中，碳氧化剧烈的时期，促使熔池强烈搅拌作用的重要因素为CO反应所产生的大量CO气泡的排除。2碱性氧气顶吹转炉的传氧原理主要分为直接传氧和间接传氧。直接传氧：氧气被金属液直接吸收。O2=2O 2O+2Fe=2FeO 2FeO=2（FeO

26、）间接传氧：金属液被氧气氧化，生成（FeO），一部分（FeO）又被氧化成高价氧化铁。O2+2FeO=2（FeO）2（FeO）+1/2O2=（Fe2O3）（Fe2O3）+Fe=3（FeO）3枪位对炉渣中FeO含量及熔池温度的影响枪位与FeO的关系枪位不仅影响着FeO的生成速度，而且还关系着FeO的消耗速度。低枪位操作使直接传氧方式占主导地位，炉内各元素的氧化反应激烈进行。当枪位低到一定程度后，或长时间使用某一低枪位操作，造成FeO消耗速度超过FeO生成速度的情况，使渣中的FeO含量不仅不增加，甚至反而减少。凡是高枪位操作时，氧气流股的冲击能力小，熔池内的化学反应速度缓慢，FeO消耗速度明显减小，

27、就有可能在渣中积聚FeO的数量，从而提高了渣中FeO含量。枪位与熔池温度的关系对恒压变枪操作的供氧制度来说，枪位对熔池温度的影响，往往由炉内化学反应速度的快慢衡量，即吹炼时间长，热损失就会加大，造成熔池温度下降。,第五节造渣制度一造渣制度是研究造渣方法，加入渣料的种类、时间和数量，以及如何快速成渣，达到最大限度地去除钢液中的S、P，缓和冶炼过程中的造渣速度与脱C速度之间的矛盾，在极短的时间内造出具有一定碱度及氧化铁含量、适当粘度和数量的炉渣的操作工艺。二炉渣在冶炼过程中的作用转炉炉渣必须保证有足够的碱度和流动性，以利去除金属液中的S、P；对耐材的侵蚀程度最小；为分散的金属液滴脱C创造有利的条件

28、；作为热量损失的保护层和避免氧气流股强力冲击熔池，可减少热量损失和金属喷溅；还可防止钢液从大气中吸收N2及H2O分等有害气体；利用炉渣强力洗涤钢液，吸附外来及内在的细小非金属夹杂物。三炉渣的主要性质1 炉渣碱度：渣中全部碱性物与全部酸性物之比。一般常用的表示法如下，并以“R”表示炉渣碱度的符号。当炉料中含P较少又稳定时：R=CaO%/SiO2%；当炉料中含P较高时，可简单表示：R=CaO%/（SiO2%+P2O5%）2炉渣的氧化性：炉渣的氧化性通常用渣中含氧化铁的多少来衡量。3炉渣的熔化温度：炉渣的熔点通常是指完全转变成均匀熔体状态时的温度，或在冷却时开始析出固体物时的温度。,4炉渣的粘度：炉

29、渣流动性的好坏是以粘度来表示的。炉渣粘度过大，则流动性极差，会降低去S、P的效果；若粘度过小，渣子变得太稀，对炉衬冲刷严重，并会引起大喷。5炉渣泡沫化：在实际吹炼过程中，由于氧气流股对熔池的作用，产生了许多金属液滴，金属液滴落入炉渣内，就与（FeO）反应而生成大量的CO气泡，分散在炉渣之中，便形成了气-渣-金属相互混合的泡沫。这种泡沫现象的存在，使气-渣-金属间界面得到很大提高，从而加速了炉内化学反应速度，能获得良好的冶金效果。四炉渣的形成1快速形成能满足炼钢操作要求和对炉衬侵蚀性小的炉渣，是转炉炼钢的一个核心问题，通常要求“初期早化渣，过程渣化透，终渣物化，出钢挂上”的原则。2加速石灰熔化的

30、途径提高石灰质量，采用表面积大，较高活性度的活性石灰；适当增加助熔剂用量，提高（MnO）、（CaF2）和少量MgO的含量，有利于石灰的熔化；枪位和氧压的控制要合理，达到既能促进石灰熔化，又不发生喷溅，并在CO剧烈反应期炉渣不出现返干现象；用合成渣吹炼。3石灰加入量的计算渣料的加入应根据铁水成分、温度、装入量和所炼钢种对S、P要求而定。加入量（kg）=2.2（Si+P）R铁水总装入量（t）1000%CaO有效式中：（Si+P）铁水中含Si、P的%数量；2.21kgSi和P氧化生成SiO2和P2O5的平均比值，即：SiO2/Si+P2O5/2P=60/28+142/62=2.14+2.29=4.4

31、3，4.43/2=2.2；%CaO有效石灰中有效的CaO，即：%CaO有效=%CaO石灰R%SiO2石灰5白云石造渣使用含镁质的白云石造渣，能改善造渣和提高炉渣流动性，从而提高终渣碱度，改善了炉渣的脱S能力和提高了金属收得率及炉龄。,第六节温度制度温度制度是研究炼钢过程中的热化学和温度控制的问题，而温度控制主要是指过程温度及终点温度的控制。若出钢温度过低，将会造成钢包结冷钢、连铸结流和回炉等事故；出钢温度过高，往往使钢中气体含量和夹杂物含量增加，影响钢材质量1出钢温度的确定出钢温度的控制应随所冶炼的钢种、现场的布置及浇铸条件的不同而变化。t出钢温度=t凝固点+t出钢及过程温降+t浇铸所需过热温

32、度2转炉热量的来源与消耗转炉炼钢依靠铁水的物理热和化学热来加热熔池，达到钢种的出钢温度要求。铁水的物理热就是指铁水的温度，一般铁水入炉温度在12501300左右，终点钢水温度达到1680左右，造渣材料的成渣和炉衬的加热，也需热量；产生的炉气及炉体的散热也得带走一部分热量。因此，当铁水温度一定时，热量的来源主要依靠铁水中各元素氧化所放出的大量化学热。对于氧气顶吹转炉，这些化学热除了满足出钢温度要求外，是有富裕的，就需要加入一定数量的冷却剂，以控制终点温度在要求的规定范围之内。铁水中硅、磷、碳的发热能力大，是转炉炼钢的主要发热元素；锰和铁的发热能力有限，一般不能依靠后吹以铁的氧化来提温。3冷却剂的

33、种类为了合理利用转炉炼钢的富余热量和控制好恰当的出钢温度，靠加入适量的冷却剂来调整，常用的冷却剂有废钢、铁矿石等。4钢水温度控制影响钢水温度的主要因素 铁水的温度；铁水的化学成份；铁水和废钢装入量；停炉时间与炉龄；操作因素：石灰、枪位的控制、喷溅、倒炉次数多等。吹炼过程的温度控制对于去P来说，一般希望在吹炼前、中期温度控制适当低些；但到了需要去S的阶段，温度就要控制高一些。所以，控制好过程温度，对整个冶炼周期来说，是极为重要的。,第七节终点控制一 终点控制终点所具有的特点是：1钢中含C量达到所炼钢种的控制范围；2钢中含S、P量均低于规格下限所要求的值；3终点温度能达到确保顺利浇铸的温度。二冶炼

34、终点主要根据钢水的含C、S、P量及温度来确定。1碳的判断通过火焰来判断终点碳 以观察钢样火花和钢样表面来判断终点碳高拉补吹法2温度的判断火焰判断取样判断热电偶测温,第八节脱氧和合金化一 脱氧氧气顶吹转炉在出钢时若不脱氧，则钢液在浇铸过程中，随着温度的下降，引起与碳的再氧化，生成的CO气泡使铸坯产生皮下气泡。另外，钢中的氧能使钢变脆，塑性下降，所以在冶炼终点时要进行脱氧。把钢液中的氧去除过程，称之为“脱氧”。二影响终点钢水溶解氧的主要因素：1钢中氧量主要与含碳量有关，即终点碳越低，钢中溶解氧就越高，后吹能使钢中氧含量剧烈增加。2在冶炼低C钢的条件下，还与炉渣中的氧化铁有关，钢液中的溶解氧随炉渣中

35、氧化铁的增加而增多。3钢中的溶解氧随温度升高而增加。三合金化：在炼钢的终点，与脱氧操作的同时，按钢种规定成份范围配加一定量的合金元素，称之为合金化。脱氧和合金化在炼钢过程中是同时完成的。1脱氧工艺有扩散脱氧和沉淀脱氧，转炉炼钢主要是采用沉淀脱氧。沉淀脱氧的原理是：在冶炼终点时，向炉内或钢包内加入一些比铁更易氧化的元素，如Al、Si和Mn等元素，使之与钢液中的氧结合生成Al、Si和Mn的氧化物，并因不溶解于钢液而从中排除出来，达到脱氧的目的，便称沉淀脱氧。2各种元素的脱氧能力由弱到强顺序排列如下：Mn、Cr、Nb、Si、B、Ti、Al、Zr、Ca。3脱氧合金的加入原则：加入顺序应是先弱后强，使弱

36、脱氧剂在钢液均匀分布时，加入强脱氧剂，便于形成低熔点的化合物，且为液体的颗粒。这样不仅保证钢液达到钢种所要求的脱氧程度，且使脱氧产物易于上浮而排除，满足钢种的质量要求。4钢包内的脱氧和合金化：在出钢过程中，把全部合金加在钢包内，冶炼一般钢种，包括低合金钢，采用钢包内脱氧，能达到钢材质量的要求，且能缩短冶炼时间，有较高的合金回收率。合金加入时间一般控制在钢水流出量的1/4开始至3/4结束；加入的部位是在钢流冲击处，有利于熔化和搅拌均匀。,我国转炉炉龄普遍较低，30t以下转炉炉龄一般不到1000炉；50100t转炉一般为10001500炉；大于 100t的炉龄一般为2 000炉左右，离先进水车有很

37、大差距。我国从1994年开始转炉溅渣护炉试验，采用和发展的速度很快。鞍钢、首钢、宝钢、武钢、太钢等一些转炉厂采用溅渣护护技术，炉龄大幅度提高，取得了明效果。其中，宝钢、武钢、首钢炉龄已逾万炉。溅渣护炉是转炉护护技术的重大进步，这项能够大幅度提高转炉炉龄、降低耐火材料消耗的技术，在我国展示了广阔的推广应用前景。二、技术特点 溅渣护炉的技术特点有：（l）操作简便 根据炉渣粘稠程度调整成分后，利用氧枪和自动控制系统，改供氧气为供氮气，即可降枪进行溅渣操作；（2）成本低 充分利用了转炉高喊度终渣和制氧厂副产品氮气，加少量调渣剂（如菱镁球、终渣改性料、轻烧白云石等）就可实现溅渣，还可以降低吨钢石灰消耗；

38、（3）时间短 一般只需34min即可完成溅渣护炉操作，不影响正常生产；（4）溅渣均匀覆盖在整个炉膛内壁上，基本上不改变炉膛形状；（5）工人劳动强度低，无环境污染；（6）炉膛温度较稳定，炉衬砖无急冷急热的变化；（7）由于炉龄提高，节省修砌炉时间，对提高钢产量和平衡、协调生产组织有利；（8）由于转炉作业率和单炉产量提高，为转炉实现“二吹二”或“一吹一”生产模式创造了条件。,第二节 溅渣护炉工艺和实践 一、基本原理和操作方法 溅渣补炉的基本原理是在转炉出钢后，调整终渣成分，并通过喷枪向渣中吹氮气，使炉渣溅起并附着在炉衬上，形成对炉衬的保护层，减轻炼钢过程对炉衬的机械冲刷和化学侵蚀，从而达到保护炉衬、

39、提高炉龄的目的。图 2-6-1为某厂50t转炉溅渣与未溅渣时残留炉衬对比图，两者炉龄分别为4 409和1196次。按该钢厂目前的三段溅渣法（前期不溅，中期间隔溅，后期炉炉溅），溅渣时炉衬最大平均侵蚀速度为0095mm炉，相当于不溅渣时侵蚀速度的13。有些厂侵蚀速度还要小，几乎趋向“零”侵蚀。溅渣后消除了渣线、耳轴部位的严重侵蚀现象，各部位侵蚀均匀，炉衬残留厚度基本接近。溅渣（a）与未溅渣(b)时残留炉衬比较,溅渣护炉操作步骤如下：（1）将钢出尽后留下全部或部分炉渣；（2）观察炉渣稀稠、温度高低，决定是否加入调渣剂，并观察炉衬侵蚀情况；（3）摇动炉子使炉渣涂挂到前后侧大面上；（4）下枪到预定高度

40、，开始吹氮、溅渣，使炉衬全面挂上渣后，将枪停留在某一位置上，对特殊需要溅渣的地方进行溅渣；（5）溅渣到所需时间后，停止吹氮，移开喷枪；（6）检查炉衬溅渣情况，是否尚需局部喷补，如已达到要求，即可将渣出到渣罐中，溅渣操作结束。如何有效地利用高速氮气射流将炉渣均匀地喷溅在炉衬表面，是溅渣护炉的技术关键，其效果取决于：熔池内留渣量和渣层厚度；熔渣的物化性质，包括成分、熔点、过热度、表面张力和粘度；溅渣气体的动力学参数，包括喷吹压力和流量，枪位及喷枪孔数和夹角等。二、基本工艺参数 1熔池内的合适渣量 按照国内几家钢厂溅渣实践和效果表明，渣量在100kgt较为合适。2炉渣性质（1）渣成分 目前，转炉大都

41、使用镁碳砖作为炉衬，减少炉衬侵蚀的重要措施是提高渣中MgO含量。当渣中MgO达到饱和时，炉衬中MgO溶解量就会减少，从而提高了炉衬寿命。渣中 MgO含量与炉渣碱度有关，有的厂在终渣碱度（CaOSiO2）为 3左右、MgO含量在8左右就可以保证MgO达到炮和。国内外转炉溅渣的MgO含量一般控制在814。,渣中FeO含量高低对炉衬侵蚀和溅渣效果有很大影响。渣中FeO的矿物组成大多为各类低熔点铁酸盐，熔点远低于出钢温度，而且FeO含量越高，铁酸盐就越多，渣流动性就越好，对炉衬侵蚀作用加大且不容易附着在炉衬上。如果渣中FeO含量过低，又会造成转炉造渣和去除P、S困难。因此操作中必须严格控制渣中FeO含

42、量。（2）炉渣粘度 若炉渣粘度大，则渣稠不易溅起，溅渣量迅速下降，为了保持溅渣量，需要消耗更多的射流冲击能。此外，稠渣则在炉衬上的附着力差；粘度小，渣稀，溅渣覆盖较易，但覆盖层较薄。摇炉有挂渣流落现象，需加渣料调整以保证炉渣粘度适当。（3）调渣剂 溅渣层抗侵蚀能力是影响护炉效果的重要因素。抗侵蚀能力差，需要每炉溅渣，不仅增加氮气用量而且也延长冶炼周期。为此，有必要提高渣的熔化温度，以利于提高护护效果。为此，需加入调渣剂，使炉渣改质，以满足提高熔化温度的需要。调渣剂不仅具有提高溅渣熔点的作用，还有使炉渣更容易溅起而改善溅渣的动力学条件。此外，在渣中能产生弥散固相质点，从而提高了渣与炉衬的结合能力

43、。3氮气压力和流量 高压氮气是溅渣的动力，其压力、流量直接影响溅渣效果。按照各厂溅渣经验，氮气压力一般与氧气压力接近时，可取得改好效果。由于转炉公称容量不同，所以溅渣的氮气压力、流量存在差异。4顶吹喷枪工艺参数（1）枪位 枪位对溅渣高度有明显影响，最佳枪位应根据自身条件在实践中确定。枪位过高或过低都使溅渣量减少。较低枪位有利于转炉下部溅渣；反之对上部溅渣有利。（2）喷枪夹角 12喷孔夹角喷枪溅渣效果优于14.5夹角喷枪。喷孔夹角为12喷枪射流与熔池接触面积小，形成冲击力大，同时产生的反向射流与水平面的夹角也大，这都有利于增加溅渣的有效覆盖面积。,5复吹转炉底气对溅渣的影响 溅渣护炉存在的问题之

44、一是炉底上涨、底吹喷孔堵塞，这一问题在国内外均未得到很好解决。武钢、鞍钢在采用适当的操作工艺参数后较好地解决了炉底上涨问题，使溅渣下复吹比达到50以上，说明采用该技术可以实现高复吹比。6溅渣时间 溅渣时间通常是根据炉子吨位、供气量、炉内渣量、炉渣状况及生产节奏等因素综合考虑，目前我国各钢厂一般吹氮时间为35min。吹氮的目的是提供溅渣的动力，此外它还有冷却炉渣的作用。一般在吹氮的前2min时间内主要是冷却炉渣，因为在这段时间内炉渣还比较稀，即使溅到炉壁上也附挂不好。当吹氮到2min以上时，炉渣才开始大量溅起，可喷溅到炉帽处，倒炉观察时炉衬挂渣情况良好。实践中发现，溅渣时间越长，炉衬挂渣越多，但

45、时间过长会造成炉底、熔池炉壁沾挂渣过多，造成炉底上涨，同时。溅渣时间过长会影响生产节奏。因此，溅渣时间要根据自身具体条件加以确定。三、溅渣护炉和冶炼工艺的相互影响 l溅渣护炉对冶炼工艺的影响（1）对冶炼操作的影响 实践得知，由于溅渣炉底会有上涨现象，因此枪位控制要比未溅渣炉役相应提高，以避免造成喷溅、炉渣返干和增加氧气消耗量。（2）对钢中氮含量和质量的影响 吹氮溅渣后，主要是防止阀门漏气造成吹炼终点氮含量高。通过对未装溅渣护炉设备和装溅渣护炉设备炉次的终点钢样分析，N分别为 21.010-6和 21.510-6，两者氮含量水平相当。通过对采用溅渣工艺前后轧后废品分析比较表明，用氮气溅渣对钢质量

46、没有影响。对冶炼过程脱硫、脱磷情况抽样统计，没有发现对脱硫、磷有明显影响。,2冶炼对溅渣的影响（1）冶炼终点温度对溅渣覆盖层的影响 冶炼终点温度对溅渣覆盖层有较大的影响。温度高对溅渣不利。据统计，采用溅渣护护技术后出钢温度每降低1，转炉炉龄可提高120炉。（2）炉渣氧化性的影响 终渣氧化性对溅渣覆盖层也有较大的影响。把终渣FeO控制在低限，对保护炉衬有利。（3）炉渣粘度 渣稀侵蚀严重，渣偏稠不侵蚀而且容易挂上炉壁。（4）炉渣成分 为提高溅渣护炉效果，应在适当的范围内，尽量提高 MgO含量及终渣碱度。3提高溅渣效果的途径 目前对溅渣层与炉衬结合机理研究还很不够，对两者间是化学结合还是物理结合，或

47、是两者都存在的看法不一，但是对进一步提高溅渣效果的途径，普遍认为：采用溅渣护护技术后，炉衬材质的性能不应降低。耐火材料成分对溅渣护炉有一定影响，其中碳含量不宜过高，对现场使用的含碳14 20的镁碳砖，碳含量宜控制在下限。进一步控制和降低渣中（FeO）含量。合理调整渣中（MgO）含量。提高溅渣层熔化性温度，以降低炉渣过热度。降低出钢温度，提高终点命中率，减少一次倒炉到出钢的时间，合理匹配转炉操作工序。,第三节 溅渣护炉带来的问题 溅渣护炉带来的问题包括炉龄的稳定、炉底上涨、炉底透气砖寿命、喷枪粘结、设备维修、经济炉龄等，应通过采取不同的措施加以妥善解决。1炉底上涨 炉渣在炉底停留的时间越长，粘结

48、在炉底的就越多，导致炉底上涨。炉底上涨将影响正常操作，堵塞底气喷孔。因此，要控制好溅渣时间、渣量、氮气压力和流量，尽量减少炉底上涨。在停吹后要尽快将渣出尽。在复吹转炉上，要尽量控制好底气压力和流量，减少炉底上炉渣的停留和粘结量。在炉底上涨太多时，可向炉底吹氧，将上涨部分侵蚀掉。2喷枪粘结 溅渣时喷枪头部有时粘结有炉渣，需要及时清理。当冷却水足够，冷却强度大时，喷枪不易结渣，即使有粘渣，移出喷枪喷水冷却，粘渣就会掉落。由于喷枪水冷强度不够，或炉温过高有热枪的情况则应更换喷枪，用预备的冷枪进行溅渣操作，冷枪上粘结的炉渣并不牢固，冷却后易脱落。如果炉内有残留钢液。则会使喷枪表面粘钢，这时，粘结的炉渣

49、在冷却后不易脱落，故炉内要尽量不留钢液，这样对提高钢水收得率也有利。3设备维修问题 随着炉衬寿命的延长，原来更换炉衬时维修的项目如水冷烟罩、管道的清理维修，转炉驱动装置、冷却系统、除尘系统、盛钢桶车、吊车等都有相应延长服役时间问题，现在一些钢厂采用不同炉龄段计划维修的办法，既解决了设备影响炉龄的问题，又满足了溅渣护炉的需要，是个好办法。当然，对于设备的大、中修不应包含在此范围。4经济炉龄问题 经济炉龄与炉龄和原料价格有关。通常，每个转炉厂不同阶段都有一个经济炉龄区，即吨钢成本最低，取得最佳经济效益炉龄区。经济分析表明，炉衬砖和修砌费的成本与炉龄成反比关系，而氮气、补炉料、稠渣剂等的费用随炉龄增

50、长而消耗量增加，对降低成本的负效应也越大。当然，随着冶炼和溅渣护炉工艺水平的提高，最经济的炉龄区要相应增高。但是，是炉龄越高经济效果越好，还是在一个适当的炉龄区经济效果最好？对此，还需要进一步加以研究。5经济效益的计算问题 采用溅渣护炉技术，能大幅度提高炉龄和降低耐火材料消耗，减少砌炉次数，提高转炉作业率，提高钢产量，对炼钢生产有较大的正面效益。但溅渣护炉造成炉底上涨，转炉复吹效果变差，钢水终点氧含量升高，合金消耗增加，此外还产生设备上的一些问题，也带来了一定的负面影响。因此，溅渣护炉经济效益的计算还有待商榷。,1低温钢1.1 产生原因 从热平衡计算可知，氧气顶吹转炉炼钢过程有较多的富余热量，