第七章氧气转炉炼钢
•⑵ 氧化剂 •① 氧气 •转炉炼钢的主要氧源，氧气纯度，超过98%；氧气压力要稳 定，0.6～1.5MPa之间。 •② 铁矿石和氧化铁皮 •氧化铁有利于化渣和冷却作用
•⑶ 冷却剂 作用：准确命中转炉终点温度。 种类：废钢、氧化铁皮、铁矿石、烧结矿、球团矿、石灰 石等。 •⑷ 增碳剂 •种类：木炭、电极粉、焦炭粉、生铁等。
第七章氧气转炉炼钢
第七章氧气转炉炼钢
•⑵ 吹炼过程熔池内金属、炉渣成分和温度变化 整个吹炼过程分为三期来描述，碳的氧化过程明显的分为 三个阶段： ➢ 吹炼前期：脱碳速度缓慢，其速度随吹炼时间的延长而几 乎成直线增加； ➢ 吹炼中期：脱碳迅速，其速度达最大值，且几乎不变； ➢ 吹炼后期：脱碳反应衰弱，其速度随吹炼时间而直线下降。
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•⑤ 吹炼中期脱碳反应激烈，渣中(％FeO)降低，致使炉渣熔 点增高和粘度加大，并可能出现稠渣(“返干“)现象。此时应 适当提高枪位，并可加入第二批料(氧化铁皮或矿石)，可考 虑加入萤石，但要防止“喷溅”。 •⑥ 吹炼末期，[％C]降低，脱碳反应减弱，火焰变短而透明。 确定吹炼终点，并提枪停止供氧，倒炉测温取样，若碳温合 适，则出钢，否则补吹后出钢。 •⑦ 出钢前挡渣帽，出钢程中加入脱氧剂和铁台金进行脱氧 合金化，在出钢末期加挡渣塞。
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7.3 氧气转炉炼钢工艺
特点 •① 完全依靠铁水氧化带来的化学热及物理热； •② 生产率高(冶炼时间在35分钟左右)； •③ 质量好(气体含量少，CO的反应搅拌，将N、 H除去)可 以生产超纯净钢,有害成份(S、P、N、H、O)＜80ppm； •④ 冶炼成本低，耐火材料用量比平炉及电炉用量低； •⑤ 原材料适应性强，高P、低P都可以。 •⑥ 冶炼品种多达400个。
•第Ⅱ期即吹炼中期： Si、Mn含量很低，熔池温度上升到 1500℃，脱碳反应剧烈进行，同时由于泡沫渣和乳化液的形 成，加速了传质过程，使脱碳速度达最大值且几乎为定值。 吹入的氧全部消耗于碳的氧化，而且渣中的(FeO)也被消耗 于脱碳，因而使渣中(FeO) 含量降低，引起回锰和回磷。
第七章氧气转炉炼钢
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•② “软吹” 概念：当枪位较高时，氧气流股对液面的冲击力较低。金 属液被冲击或一个浅坑，而冲击面积较大。被击碎的金属液滴 从浅坑沿切线喷出的方向较平，熔池内金属液的循环运动较弱， 较平稳。 提枪化渣：在“软吹”情况下，由于熔池搅拌较弱，因而 金属液的氧化减慢，脱碳速度降低。但此时渣中氧化铁含量较 高，有利于化渣幻灯片 8。
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目前国内采用三种：定量装入、定深装入和分阶段定量装入 法。 •① 定量装入指整个炉役期间，保证金属料装入量不变； •② 定深装入指整个炉役期间，随着炉子容积的增大依次逐渐 增大装入量，保证每炉的金属熔池深度不变； •③ 分阶段定量装入法指将整个炉按炉膛的扩大程度划分为若 干阶段，每个阶段实行定量装入法。
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⑶ 供氧制度
概念：使氧气流股最合理的供给 熔池，创造良好的物理化学反应条 件。 主要内容：确定合理的喷头结构、 供氧强度、氧压和枪位控制。
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•① 氧枪喷头：氧气以两倍左右的声速喷出拉瓦尔喷管，射 入转炉炉膛内，是具有化学反应的逆向流中非等温超声速湍 流射流运动。 •② 供氧强度：是单位时间内每吨金属的耗氧量，一般供氧 强度为3.0～5.0m3/t·min。 •③ 氧压：为保证射流出口速度达到超声速，并使喷头出口 处氧压稍高于炉膛内炉气压力，一般转炉的氧气工作压力为 0.8～1.2MPa。 •④ 枪位控制：恒压变枪、桓枪变压、变枪变压、在我国， 多半采用恒压变枪操作。
•② 终点温度要求： •出钢温度过低，浇铸时会造成断浇，甚至使全炉钢回炉处理； •出钢温度过高，钢中气体和非金属夹杂物增加，炉衬和氧枪寿 命降低，甚至造成浇铸时漏钢。
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⑸ 终点控制与出钢合金化
终点控制：终点温度和成分的控制。 终点控制：自动控制和经验控制
•① 出钢：当钢水成分和温度达到出钢要求后，便可摇炉将钢 水通过出钢口倒入钢包中。应注意：红色出钢，保持适宜的出 钢时间、挡渣出钢。 •② 脱氧及合金化：吹炼终点时，钢水含氧量一般比较高，为 了保证钢的质量和顺利浇铸，必须对钢水进行脱氧。同时，为 了使钢达到性能要求，还需向钢水中加入一种或几种合金元素。
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•③白云石(CaCO3·MgCO3) •经焙烧可成为轻烧白云石，其主要成分为CaO·MgO ➢ 采用生白云石或轻烧白云石代替部分石灰造渣，可减轻炉 渣对炉衬的侵蚀。 ➢ 溅渣护炉操作时，通过加入适量的生白云石或轻烧白云石 保持渣中的MgO含量达到饱和或过饱和，使终渣能够做黏， 出钢后达到溅渣的要求。 ➢ 促进前期化渣(生成共熔点化合物，都比C2S的熔点低的多)
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常用的造渣方法：单渣法、双渣法和双渣留渣法
•① 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(低Si、P)。 •② 双渣法：整个吹炼过程个需要倒出或扒出约1/2～1/3炉渣， 然后加入料渣重新造渣(高Si、P)。 •③ 双渣留渣法：将双渣法操作的高碱度、高氧化铁、高温流 动性好的终渣留一部分在炉内，然后在下一炉吹炼第一期结 束时倒出，重新造渣。
•⑴ 一炉钢的冶炼过程 •① 上炉出完钢后，加改质剂调整炉渣粘度(白云石或轻烧白云 石)，溅渣护炉后倒完残余炉渣，然后堵出钢口。 •② 加入底石灰，减缓废钢对炉衬的冲击。 •③ 装入废钢和铁水后，摇正炉体，下降氧枪至规定枪位，开 始吹炼。同时加入造渣材料，约占2/3～1/2。 •④ 当氧流与熔池面接触时，碳、硅、锰开始氧化，称为“点 火，点火后约几分钟，初渣形成并覆盖于熔池面。随着硅、锰、 磷、碳的氧化，熔池温度升高，火焰亮度增加，炉渣起泡，并 有小铁粒从炉口喷溅出来，此时应适当降低枪位。
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⑵ 造渣制度 概念：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，以达到去除磷硫、减少喷溅、 保护炉衬、减少终点氧及金属损失的目的。
•① 碱度(R)：终渣碱度在3.0～4.0之间，是炉渣去除硫、磷能 力大小的主要标志。 •② 石灰加入量：根据铁水中Si、P含量及终渣碱度R来确定。 •③ 白云石或轻烧白云石造渣：代替部分石灰造渣，提高渣中 (MgO)含量，以减少炉衬中MgO向炉渣转移，促进前期化渣。 •④ 萤石：助熔剂，化渣快，效果明显。
第七章氧气转炉炼钢
2020/12/5
第七章氧气转炉炼钢
•7.1 转炉炼钢原辅材料
金属料：铁水（生铁）、废钢、铁合金； 非金属料：造渣材料、氧化剂、冷却剂和增碳剂。
•7.1.1 金属 料•⑴ 铁 水 •铁水一般占装入量的70～100%，是转炉炼钢的主要热源。 对铁水要求有：①成分；③温度。 •硅(Si)：是重要的发热元素，铁水中含Si量高，炉内的化学 热增加。 •锰(Mn)：是发热元素，有利元素。 •磷(P)：是高发热元素，对一般钢种来说是有害元素， •硫(S)：有害元素。
•由于温度升高， (FeO) 含量降低，再加上脱碳反应对钢 渣的强烈搅拌，均有利于脱硫，因此硫含量明显下降。
•第Ⅲ期即吹炼后期：金属中的含碳量已降低到0.5%以下，脱 碳速度减小，并随吹炼时间的推移而直线下降。钢中的[O]及 渣中(FeO)相应增加，使钢液中的Mn和P再次被氧化而含量降 低。 •同时，由于温度高，炉渣碱度高、流动性好，故后期硫含量 下降。
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⑷ 温度制度
任务：将钢水温度升至出钢温度。 温度控制包括：吹炼过程熔池温度(目的是使吹炼过程升温 均衡，保证操作顺利进行)和终点钢水温度的控制(目的是保证 合格的出钢温度)。
•① 温度控制措施 •熔池升温：降枪脱C、氧化熔池金属铁。 •熔池降温：加冷却剂(矿石、球团矿、氧化铁皮、废钢)；
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FeO化渣原因： •① FeO熔点本身就低，1369 ℃ ； •② FeO熔为液态，就会使难熔的带有致密壳层的 2CaO·SiO2(C2S)浸泡在溶液中，有利于熔解； •③ FeO会破坏C2S，实际是FeO 置换CaO，使其游离，而生 成的FeO·SiO2。
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7.3.2 转炉炼钢过程及熔池内的变化
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•7.3.3 转炉炼钢五大操作制度 五大操作制度：装入制度、造渣制度、供氧制度、温度制 度、终点控制与出钢合金化。
•⑴ 装入制度 概念：确定转炉合理的装入量，合适的铁水废钢比。 装入量：指炼一炉钢时铁水和废钢的装入数量，它是决定 转炉产量、炉龄及其他技术经济指标的主要因素之一。 铁水配比为75％～90％之间。
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整个吹炼过程分为三个时期：
•第Ⅰ期即吹炼前期：Si、Mn含量高，熔池温度低（1500℃以 下)，Si、Mn优先于C剧烈氧化，直至很低含量继续吹炼不再 氧化。而碳的氧化则受到抑制，随Si、Mn含量的降低，熔池 温度迅速上升，脱碳速度逐渐增大。 •此时，渣中含有较高的SiO2 、 MnO和FeO，随着温度的升 高，石灰熔化，渣中氧化钙不断上升， SiO2含量相对下降， 炉渣碱度增大， P可被大量氧化，含量迅速降低； •而S则变化不大。
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7.3.1 氧气转炉的供氧特征
⑴ 氧气转炉中的顶吹供氧，是使用拉瓦尔喷头的水冷 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。
•⑵ 冲击深度和冲击面积 •是指氧气射流冲击到熔池面上，当射流压力大于维持液面 静平衡状态的炉内压力时，渣层被吹开，并把铁水挤开而 形成凹坑。凹坑的上沿面积即称为冲击面积，而凹坑的最 底点到熔池表面的距离，称为冲击深度幻灯片 10。
•脱氧剂：Fe-Mn 、 Si 、 Al等
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3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again