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1、转炉冶炼工艺,氧气顶吹转炉的炼钢工艺过程，也就是冶炼采用五大制度的过程。,装入制度,供氧制度,造渣制度,温度制度,终点控制及脱氧合金化制度,在讲几大制度之前我们首先要了解：,炼钢即炼渣 氧化渣过稠，会使钢、渣间反应减慢，流渣困难，对去磷与脱碳反应均不利。氧化渣过稀，不仅对去磷不利，而且钢液难于升温，炉衬侵蚀加剧。如何判断渣样？好的氧化渣还应是泡沫状，流出炉门时呈鱼鳞状，冷却后的断面有蜂窝状的小孔，这样的炉渣碱度合适，氧化性强，流动性好，夹杂物易被炉渣吸附，气体易排出，且有利于加热熔池和保护炉衬。氧化渣一般为黑色，有金属光泽，断口致密，在空气中不会自行破裂。不好的氧化渣取出渣样观察，炉渣表面粗糙
2、呈浅棕色，表明渣中FeO太低，高碳钢易出现这种情况，在操作上应作重补加矿石和铁皮。当炉渣表面呈黑亮色，且粘附的样杆上的渣很薄，表明渣中FeO含量很高，一般低碳易出现这种情况，操作上应重补加石灰。如果炉渣断面光滑甚至呈玻璃状，说明碱度低，也应补加石灰。,一炉钢的吹炼过程,（一）炼钢的基本任务：1、脱碳；2、去除P、S及杂质；3、去除气体及夹杂；4、保证合适的出钢温度；5、脱氧和合金化。,1、碳是决定钢强度的主要元素，各钢种根据性能要求的不同决定成品碳含量不同，C主要以碳化物（Fe3C）形式存在于钢中，同时碳含量是区分工业纯铁、钢、生铁的标准（国家标准规定：碳含量2%为钢和生铁的分界点，小于0.0
3、218%的为工业纯铁）；其次脱碳的目的还是为了升温。2、磷在钢中以Fe3P或Fe2P形式存在，使钢的塑性、韧性降低，尤其在低温状态下使钢的性能下降，易造成“冷脆”。硫在钢中以FeS形式存在，硫含量高的钢会产生“热脆”。钢水凝固时，FeS和Fe形成低熔点共晶体（985），因此硫含量高的钢在热轧温度下（800-1200）低熔点共晶体熔化，轧制时产生裂纹。,任务目的：,3、氮在钢中以氮化物（Fe4N)的形式存在，氮含量高的钢长时间放置，性能将变脆，这一现象称为“老化”和“时效”；钢中氮含量高时，易出现“蓝脆”现象。氢会引起钢材以下缺陷：发裂引起“氢脆”现象、白点等。4、合适的出钢温度是保证精炼过程、
4、连铸连续浇铸过程的首要前提条件。5、氧含量高，连铸坯会产生皮下气泡等缺陷。,（二）吹炼过程,一炉钢的吹炼过程分为：前期、中期和后期,碳氧反应趋势图,脱碳速度,1、吹炼前期（硅锰氧化期）吹炼前期的任务：早化渣、化好渣、均匀升温，及早形成具有一定R、FeO、MgO含量，有适当流动性的初期渣。Si氧化反应如下：Si+O2=(SiO2)Si+2O=(SiO2)Si+2(FeO)=(SiO2)+2FeSi氧化的特点：(1)最初被氧化；(2)完全、彻底；(3)强放热反应。提示：A、铁水含Si量较高时（0.60%），开吹枪位应比正常枪位稍低，并且头批料的加入量要增加，等化开渣温度上来后，要及时提枪，减缓CO
5、反应速度。目的：(1)减少渣中FeO（铁水Si高，化渣容易）；(2)控制好前期温度不能过高。B、根据前期溢渣情况判断前期渣碱度和温度（渣子稀碱度低、渣子亮温度高，反之温度低），相应调整渣料。,Mn的氧化反应如下：Mn+O2=(MnO)Mn+O=(MnO)Mn+(FeO)=(MnO)+FeMn氧化的特点：(1)最初被大量氧化；(2)不完全彻底（残锰是铁水锰的40%）；(3)放热反应。提示：铁水Mn含量较高对冶炼有益，可以促进初期渣早化，改善熔渣流动性，利于脱S和提高炉衬寿命等（及时减少铁矾土用量）。FeS+(MnO)=(FeO)+(MnS)要求：铁水中Mn/Si比值为0.81.0，目前我公司铁水
6、一炼铁Si含量0.60%，Mn含量0.40%，Mn/Si比值为0.67左右；二炼铁Si含量0.30%，Mn含量0.30%，Mn/Si比值为1.0左右。因铁水Mn含量高，对化渣，去S都利，一炼钢的脱S能力在30%左右，二炼钢的脱S能力在20%左右。,2、吹炼中期（碳的剧烈氧化期）这个阶段的主要任务是控制碳的氧化反应均衡进行，在脱碳的同时去除P和S。CO反应过程不仅是脱碳的过程，同时还包含其它作用：加速物理化学反应；搅拌溶池均匀温度和成分；有利于夹杂物的上浮和有害气体的排出；放热升温等。提示：在碳激烈氧化期，(FeO)含量往往较低，容易出现炉渣“返干”现象，因此，操作的关键主要是温度的控制和枪位的
7、控制（这两点在后面的供氧制度和温度制度中再详细讲解），现在不详细讲了。,3、吹炼后期（终点控制）终点的任务是在拉碳的同时确保钢水中C、P、S、温度以及炉渣氧化性、流动性都要符合出钢要求（同样有一个合适的枪位很重要，在后面终点控制中详讲）。,一、装入制度 转炉的装入制度，包括装入量、废钢比及装料顺序。,这样一炉钢的吹炼过程已经简单给大家说了一下.在这里提醒大家一下，要炼好一炉钢必须抓住各阶段的关键，精心操作。下面我们把冶炼过程中的几大制度，分别与大家一块学习一下：思考题：炼钢的基本任务是什么？,（一）确定装入量的依据1、要有合适的炉容比目前，40吨转炉的炉容29 m3，炉容比约为0.83 m3/
8、t（35吨装入量）40吨装入量炉容比为0.73m3/t；120吨转炉的炉内容积为67.5m3，炉容比约为1.04m3/t，120吨装入量炉容比为0.75m3/t因此，现在遇到铁水温度高（1260）和铁水含Si量较高时（0.60%），容易出现较大溢渣现象，这也是我们要解决的难题之一。,在2008年初40吨，2011年6月份120吨，装入量比现在要少5吨、25吨，虽然前期热量较为富余，但是没有出现大的喷溅和溢渣因此说明，合适的炉容比还是比较关键的。,2、装入量出现大的波动，控制好炉底深度提示：装入量减少10吨左右时，要及时调整氧压，以免造成炉底吃损严重。,3、装入量及新钢包要配合好新包小装入量放不
9、完钢。提示：新包、往里供钢炉次，应及时联系适当减少装入量3吨左右。（二）装入制度的类型转炉装入制度有：定量装入制度、定深装入制度和分阶段定量装入制度（我厂采取的是定量装入制度，开新炉第一炉除外，因为整个炉役炉膛控制都比较稳定）（三）装入顺序我们采取的是先加废钢后兑铁水这样能够降低兑铁时铁水对渣面的冲击，保护渣面。有利于开吹打火避免吃枪。提示：（1）建议加废钢要采取低位加入的方式，这样也避免钢坯等重型废钢冲击渣面而造成对炉衬的损坏；(2)补渣面后第一炉，要尽量避免测液面，以防铁水冲塌补炉料。思考题：1、什么是分阶段定量装入？有何优点？2、什么是转炉的炉容比？影响炉容比的因素有 哪些？,二、供氧制
10、度,（一）氧枪喷嘴的类型 氧枪有喷嘴（喷头）和枪身两部分组成。目前所用的氧枪喷嘴都是拉瓦尔管型结构（拉瓦尔管就是收缩-扩张型，能够产生超音速气流的喷嘴）。40吨转炉的喷嘴，夹角10o，喉口直径32mm4；120吨转炉夹角11.5o，喉口直径34.4mm4；5#转炉（公称吨位80吨）。,供氧制度的内容包括确定合理的氧枪喷嘴结构、供氧强度、氧压和枪位操作。,（二）供氧操作目前供氧操作类型用的是变压变枪操作，主要目的是减少前期溢渣，降低钢铁料消耗。开吹、过程、终点枪位的控制 A、开吹枪位控制开吹枪位的确定原则是早化渣、多去P。,(1)铁水成分。铁水中Si含量高，0.50%0.60%之间，当铁水Si0
11、.60%情况下，（前面已经讲过，不再重复）。铁水中Mn含量较为稳定，一般0.30%左右，加上温度控制较低，对去S有利，只有30%左右，但从Mn含量考虑枪位应稍低些。铁水中P含量，比较稳定，一般在0.120%，S含量在0.050%以下，因此不用考虑。(2)铁水温度。铁水温度偏低时（T1200），第一批料可适当减少，采用低枪位操作，开吹1.5分钟后再加另一半，这样有利于温度的提升和化渣；铁水温度高时（T1270），开吹枪位可稍高，以防提温过快，同时第一批料可适当多加。(3)渣料。石灰粉末多时，化渣速度较快，枪为可稍低些；石灰生烧、过烧较多时，枪位稍高，成渣困难。,影响开吹枪位的因素,提示：(1)降
12、枪操作时一助手必须全神贯注盯住氧枪标尺箭头的运行，一旦箭头停止，立即停止动枪，这样就不会出现氧枪钢绳脱槽事故。（40吨、120吨转炉各出现过此事故）。(2)开吹打不着火时，将枪位比正常开吹枪位稍提高2030cm，20秒后还打不着火，要立刻提枪摇炉倒渣后，再开氧打火。注意摇炉前应当检查枪头是否吃漏及漏点大小后方可摇炉倒渣、打火。渣子要尽量多倒些，打火时间不能过长，造成表面炉渣温度过高，一旦打着容易造成爆喷或吃枪事故。造成打不着火的原因主要有：、留渣较多，、渣钢较多，渣土较多。,B、过程枪位的控制过程枪位控制的原则是均匀升温，化好渣。怎样才能满足这两个要求，必须要做到加料数量及时机与枪位调整配合好
13、，要做到这两点不但要有操作经验，而且要精心观察炉口火焰。提示：(1)过程枪位偏高时，炉口火焰发软无力，容易化渣，时间较长，温度升高后，易造成大喷，因此吊枪时间要适中，渣子化好后及时降枪（有时后期出现小喷现象，也是由于枪位偏高造成的，应当及时采取降低枪位处理）。(2)过程枪位偏低时，炉口火焰冲，有渣粒溅出，炉内伴有“吱啦、吱啦”的声响，表明“返干”现象比较严重，有时还造成粘枪、吃枪事故。出现以上两种情况，抓紧组织下炉测量液面。,C、终点枪位的控制主要目的是均匀钢水成份和温度，稳定火焰，便于终点的判断，同时降低渣中TFe的含量，保证溅渣效果。由于过程枪位控制不当或过程渣较差，导致终点枪位不能及时的
14、按要求控制，因此，要控制好终点枪位，必须保证冶炼中期的效果。提示：在拉碳前1.5分钟，就应当逐渐压枪，也不要压的过急，幅度过大，可以30秒压一次，分3次压到最低枪位（保证最后压枪时间30秒）。思考题：1、什么是供氧强度，确定供氧强度的依据是什么？2、转炉炼钢中氧枪枪位对熔池搅动、渣中TFe含量、熔池温度有什么影响？,三、造渣制度,造渣制度就是要确定合适的造渣方法、渣量的加入数量和时间以及如何加速成渣。转炉炼钢造渣的目的是：去除P、S，减少喷溅，保护炉衬，减少终点氧含量。（一）造渣方法根据铁水成份及冶炼钢种来确定造渣方法。造渣方法有单渣法、双渣法、留渣法。1、单渣操作单渣法是指冶炼过程只造一次渣
15、，中途不倒渣、不扒渣，直到终点。当铁水Si、P、S含量较低或者钢种对P、S要求不是太低的，一般都采用单渣操作，脱P效率在90%左右，脱S效率在20%左右。,2、双渣操作双渣法是在冶炼过程中倒出一部分或全部熔渣，然后加入渣料重新造渣。当铁水Si、P、S含量较高（Si1.20%、P0.30%、S0.07%），其中有一种元素含量高，都可以采用双渣操作。提示：(1)当铁水Si高或P高，应在头批料基本熔化后（也就是吹炼至4分钟左右），倒出炉渣比较合适。目的是因为渣量大，防止喷溅，再就是前期渣碱度较低，含有较高的（P2O5）、（SiO2）氧化物，可以倒掉一部分（P2O5）、（SiO2）氧化物，才能使去P效
16、果明显。2P+5(FeO)+4(CaO)=(4CaOP2O5)+5Fe 放热(2)当铁水S高时，可在拉碳前3分钟，倒掉部分熔渣，或者采取高拉补吹方法（实际高拉补吹也是一种变相的双渣操作）。,3、留渣操作留渣操作就是将上炉终点熔渣的一部分或全部留给下炉使用。留渣操作有利于去除P、S（初期渣碱度高），保护炉衬，节省石灰。提示：留渣操作易造成打火困难或者过程控制不当造成大喷。,（二）渣料加入量的确定1、石灰加入量的确定石灰加入量是根据铁水Si、P含量及炉渣碱度来确定。铁水P含量（P 0.30%）时，不考虑。废钢中Si含量高时，应计算补加石灰量。采用烧结矿冷却时，应根据烧结矿加入量及成份补加石灰。铁水
17、P含量大于0.30%时，可按下式：石灰加入量(kg/t)=(2.14铁水Si+2.29铁水P)/CaO有效R1000,3、高镁灰或镁球加入量的确定A、高镁灰或镁球或的加入目的给熔渣提供足够数量的MgO，减轻熔渣对炉衬的侵蚀。因为初期渣的矿物组成中有许多是含MgO的硅酸盐，而炉衬是由MgO系耐火材料砌筑的。我厂终点渣中MgO含量一般为8%10%。B、高镁灰或镁球的加入量（按公式计算加入）C、高镁灰或镁球的加入时间（应尽早加入，保证初期渣中MgO含量，减少炉衬侵蚀，加速炉渣熔化）。,（三）炉渣的形成1、成渣过程开吹后（前期），铁水中Fe、Si、Mn、P等元素氧化生成FeO、SiO2、MnO和P2O
18、5等氧化物进入熔渣，这些氧化物相互作用生成许多化合物，大部分是硅酸盐，加入渣料后，又生成许多新的化合物。初期渣中化合物的熔点越低，成渣速度越快。因此，为达到早化渣的目的，采取一些有效的措施。中期炉温较高，CO反应激烈，FeO含量较低，易出现“返干”现象。吹炼的后期，碳的激烈氧化期已过，FeO含量升高，渣中的熔点的矿物增多，熔渣流动性好，因此，终点拉碳时，要降低FeO含量。,2、加快石灰熔化的途径A、石灰在熔渣中的渣化开吹后，各元素的氧化物FeO、SiO2、MnO、Fe2O3等形成熔渣，这些氧化物从石灰表面向其内部渗透，并在高温下与CaO作用，生成一些低熔点的化合物，石灰就是这样逐渐被渣化的。B
19、、影响石灰渣化的因素渣中FeO含量的高低；温度。C、加快石灰渣化的途径改进石灰质量；适当增加助熔剂的用量；提高前期温度；适当提高枪位；采用合成渣可以促进熔渣的快速形成。,（四）渣料加入时间根据铁水成分、温度来确定加料数量和时间。渣料的加入数量和加入时间对化渣速度及过程控制有直接影响提示：当铁水温度较低（小于1220度，废钢没有及时调整）第一批料不要加的太早，比正常加料拖后1分钟左右。目的是减少大量FeO的产生，避免一旦温度上来后产生大喷。（五）渣量计算用Mn或P的平衡计算渣量（从渣料及炉衬中的来源很少，可忽略不计）。通过计算，渣量约占装入量的12%。思考题：1、石灰加入量如何确定？2、渣料的加
20、入批量和时间应怎样考虑，为什么？,四、温度制度,温度制度主要是指过程温度控制和终点温度控制。（一）热量来源与热量支出1、热量来源主要时铁水的物理热和化学热。物理热是指铁水带入的热量；化学热是指铁水中各元素氧化放出的热量。在氧气顶吹转炉中，C只有10%15%完全燃烧生成CO2，C元素氧化是炼钢的主要热源，其次是Si、Mn、P元素。2、炼钢的热平衡为了准确的控制转炉吹炼过程的温度，满足化渣和出钢温度的要求之外，富余多少热量，需要加入多少冷却剂？这需要热平衡计算才能得出（我们现在几乎是凭经验进行控制）。,（二）出钢温度的确定终点钢水温度主要依据以下原则确定：所炼钢种的凝固温度即液相线温度；合适的浇注
21、温度；出钢后钢水的温降数值（时间、钢包状况、出钢时的情况等）；浇注方式；钢水是否进精炼处理。,（三）温度控制温度控制就是确定冷却剂加入数量和时间。1、影响终点温度的因素 影响终点温度的因素很多，必须综合考虑，再确定冷却剂的加入数量（一般情况下，结合上炉的温度情况，进行适当调整）。A、铁水成份（我们只考虑硅数，C、P比较稳定不考虑）B、铁水温度（铁水温度每升高10，终点温度提高6）C、铁水装入量 铁水装入量的变化，均使其物理热和化学热有所变化。D、炉龄 开新炉前几十炉，终点温度受一定影响，应比正常放钢温度偏高些。,E、终点碳含量 碳是转炉炼钢重要的热元素，根据经验，终点碳在0.20%0.10%之
22、间，每降低0.01%，升温2.5；含碳在0.08%以下时，提温主要靠氧化铁升温。F、炉与炉的间隔时间 间隔时间在10min以内，可不调整冷却剂用量，超10min适当减少冷却剂用量，补炉时根据补炉料用量来考虑。G、枪位 采用低枪位操作，炉内化学反应加快，单位时间内放出的热量增加，热损失相应减少（在化渣正常，不“返干”，不喷溅的情况下）。H、喷溅 喷溅会增加热损失，因此，对喷溅严重的炉次，要注意温度的控制。I、石灰用量 石灰的冷却效应与废钢相近，因此，在铁水Si、P无变化时，要增加石灰用量，要相应减少冷却剂的用量。,2、各种冷却剂的冷却效应在一定条件下，加入1kg冷却剂所消耗的热量，就是冷却剂的冷
23、却效应。应清楚掌握常用冷却剂的冷却效应换算值（表）：3、确定冷却剂用量的经验数据（表）。4、吹炼过程温度控制目前我公司铁水条件还不错铁水成份（Si、P、S）都不算太高，因此，吹炼过程的温度控制原则是：均匀升温，根据终点温度的要求，确定冷却剂的加入总量。提示：尽量避免在拉碳前或放钢时加入烧结矿，特别是大批量的加入（因烧结矿含有大量氧气、水分）。思考题：1、吹炼过程中怎样控制和调整熔池温度？2、影响终点温度的因素有哪些？,五、终点控制,终点控制主要是指终点温度和成份的控制。（一）终点的标志转炉兑入铁水后，通过供氧、造渣操作，经过一系列的物理化学反应，钢水达到了所炼钢种成份和温度要求的时刻，我们称之
24、为“终点”。具体标志:(1)钢中碳含量达到所炼钢种的控制范围;(2)钢中P、S含量低于规格下限以下的一定范围;(3)出钢温度能保证顺利进行精炼、浇注。因此，终点控制不当，会造成一系列的危害，例如：拉碳偏高或偏低、温度偏高或偏低、炉渣状况差等。,（二）终点控制方法终点碳控制的方法有三种：一次拉碳法、高拉补吹法和增碳法(现在我厂基本上是采用一次拉碳法或者叫一次补吹法)。1、一次拉碳法 对终点控制要求较高，难度较大，碳和温度必须同时达到目标。优点：节奏快，提高转炉产能；Tfe含量低，钢水收得率高，对炉衬侵蚀小；氧耗量减少；余锰高，合金消耗少；提高钢水的质量。,2、高拉补吹法高拉补吹法一般用于中、高碳
25、钢或对P、S要求较低的钢种。这种方法因拉碳时碳含量较高（0.20%以上），对终点火焰的判断不准确，有时导致多次补吹。缺点：冶炼周期长；金属损失大；对炉衬的冲刷较大。3、增碳法这种方法对终点控制比较容易，碳低火焰容易判断，终渣流动性好，有利于P的去除。,（三）人工判断法目前，我厂仍然是凭经验操作，人工判断终点。1、碳的判断A、看火焰（碳氧化燃烧，形成火焰）炉口火焰的颜色、高度、形状，是熔池温度及单位时间内CO排出量的标志，是脱碳速度的标志。在吹炼前期熔池温度较低，CO反应的少，炉口火焰短，颜色呈暗红色；中期生成大量CO，火焰白亮有力，长度增加；后期由于脱碳速度明显减慢，含碳降至0.20%以下后，
26、炉口火焰收缩、发软、打晃，看起来火焰也稀薄。,生产中影响火焰判断的因素：温度，T高，CO反应速度冲，火焰明亮有力，防止拉C偏低；T低，CO反应缓慢，火焰收缩，无力，防止拉C偏高。炉龄（炉口），炉役前期炉膛小，氧气流股对熔池的搅拌力强，因炉口小时，火焰显得有力，要防止拉碳偏低。枪位和氧压炉渣情况，炉渣化的好，气体排出有阻力，火焰发软；炉渣差，或者结砣，气体阻力小，火焰有力。炉口渣结严重（炉口小）火焰显得冲，要防止拉碳偏低；反之偏高。氧枪情况，氧枪喷嘴吃损严重，要防止拉碳偏低。提示：在判断火焰时，要综合考虑，才能准确判断终点碳含量。,B、取样（看碳膜、碳花、结模）看碳膜（终点C0.12%时才能看到
27、）拨开渣子后，立即观察，碳膜覆盖面、厚度、呈现时间。覆盖面大、膜厚、呈现时间5秒，终点C较高，0.18%；终点C0.15%时，覆盖面小、膜薄、飘浮时间5秒。看碳花看结模以上碳含量的判断，必须与钢水温度、加矿石情况等相结合来综合判断，再就是样勺粘渣均匀，钢水有渣子覆盖等。,2、温度的判断A、火焰判断 吹炼过程熔池温度高，火焰白亮而浓厚有力，火焰周围有白烟；温度低，火焰发红、无力。温度高时，往往出现炉渣“返干”现象。B、取样判断 取出钢样后，拨开渣子，样勺周围有青烟，钢水白亮，结膜时间长，说明钢水温度高；拨开渣子，钢水暗红色，混浊发粘，结膜时间短，温度低。C、根据炉膛情况判断倒炉时，可以观察炉膛情况判断炉温。钢水温度高，炉膛发亮，炉口有白烟；温度低，炉膛不那么白亮，甚至发红。终点温度的确定，主要是以热电偶的测温数值为准，经验判断仅供参考。,（四）吹炼过程自动控制1、副枪的作用2、炉气分析动态控制 炉气分析系统包括炉气取样和分析系统，可在高温和有灰尘的条件下进行工作，并在极短的时间内分析出炉气的化学成分（如CO、CO2、N2、H2、O2等），该系统由具有自我清洁功能的测试头、气体处理装置和气体分析装置组成 思考题：1、什么是终点控制，终点的标志是什么？2、终点温度过高或过低如何调整？,
