《钢冶金学》 第5章氧气顶吹转炉炼钢工艺.pdf

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的公称吨位、炉容比来确定,主要取决于炉内喷溅情况,通常在不产生喷溅的情况下应控制在高限。:..◆枪位?氧枪高度即枪位,是指氧枪喷头与静止熔池表面之间的距离。氧气射流与凹坑形状:..◆枪位——枪位高低对冶炼过程的影响不同枪位时渣中?(FeO)含量(%)吹炼时间/min<44~1212~~367~1510~15氧枪枪位/~3511~2511~~4313~2713~25枪位高低对熔池的物理作用和化学作用物理作用化学作用枪调节冲击冲击位脱磷、脱碳化渣喷溅枪位深度面积过提高脱磷速度,降低化渣快,能促渣中(FeO)高,易引起过浅过大降低高脱碳速度进脱磷泡沫渣喷溅过脱磷速度低,脱碳速化渣慢,影响过深过小易引起金属喷溅提高低度高脱磷:..◆枪位——枪位的确定?在确定合适枪位时,主要考虑两个因素:一是要有一定的冲击面积;二是在保证炉底不被损坏的条件下,有一定的冲击深度。?在实际生产中,转炉的最佳枪位难以计算确定,一般根据生产实际总结出来的经验公式计算,再利用穿透深度进行校核。氧气射流与凹坑形状:..◆枪位——影响枪位变化的因素?开吹枪位确定的原则是早化渣、化好渣,多去磷。一般采用较高枪位操作。?过程枪位的控制原则是化好渣,不喷溅,快速脱碳,熔池均匀升温。一般采用较低枪位操作。?吹炼后期的枪位操作要保证达到出钢温度,拉准碳。一般分为两段:提枪段和降枪段。:..?供氧操作是指调节氧压或者枪位,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。?恒枪变压:压力控制不稳定,阀门控制不好;?恒压变枪:压力不变,枪位变化,目前主要操作方式。:..◆恒枪位操作◆低-高-低枪位操作◆高-低-高-低的四段式操作◆高-低-高的六段式操作◆高-低-高的五段式操作:..:..:..:..、目的和要求?造渣的定义:在转炉冶炼过程中加入造渣材料——石灰和助熔剂,使之与吹炼过程中的氧化物相结合而形成一种具有良好物理性质的炉渣。?造渣目的要求:适当碱度、粘度和氧化性。脱磷、脱硫,减少炉衬侵蚀,减少和防止金属蒸发、喷溅和溢渣及降低炉渣终点氧化性。?造渣制度:确定合适的造渣方法、渣料的加入数量和时间,以及如何加速成渣。?炼钢就是炼渣。:..◆冶炼各期对炉渣的要求?转炉冶炼各期,都要求炉渣具有一定的碱度,合适的氧化性和流动性,适度的泡沫化。?吹炼初期,要保持炉渣具有较高的氧化性,∑(FeO)稳定在25%-30%,以促进石灰熔化,迅速提高炉渣碱度,尽量提高前期去磷率和避免酸性渣侵蚀炉衬;?吹炼中期,炉渣的氧化性不得过低,(∑(FeO))保持在10%-16%,以避免炉渣返干;?吹炼末期,要保证去除P、S所需的炉渣高碱度,同时控制好终渣氧化性。:..◆冶炼各期对炉渣的要求?炉渣粘度和泡沫化程度也应满足冶炼进程需要。?前期要防止炉渣过稀,中期渣粘度要适宜,末期渣要化透做粘。?泡沫性炉渣应尽早形成,并将其泡沫化程度控制在合适范围,以达到喷溅少、拉碳准、温度合适、达到磷硫去除的最佳吹炼效果。:..◆成渣过程——吹炼初期?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,促进石灰熔化,这样炉渣的碱度逐渐得到提高。?初期渣,主要矿物为钙镁橄榄石和玻璃体(SiO)。钙镁2橄榄石是锰橄榄石(2MnO·SiO)、铁橄榄石(2FeO·SiO)22和硅酸二钙(2CaO·SiO)的混合晶体。当(MnO)高时,2它是以2FeO·SiO和2MnO·SiO为主,通常玻璃体不超22过7%-8%,渣中自由氧化物相(RO)很少。:..◆成渣过程——吹炼中期?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,使石灰熔化速度有所减缓,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。?中期渣:石灰与钙镁橄榄石和玻璃体作用,生成CaO·SiO,3CaO·2SiO,2CaO·SiO和3CaO·SiO等2222产物,其中最可能和最稳定的是2CaO·SiO,其熔点2为2103℃:..◆成渣过程——吹炼末期?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。?末期渣:RO相急剧增加,生成的3CaO·SiO分2解为2CaO·SiO和CaO,并有2CaO·FeO生223成。:..吹炼过程熔池渣的变化:..,所谓的快速成渣主要指的是石灰快速熔解于渣中。:..◆石灰的溶解机理?第一步:液态炉渣中FeO、MnO等氧化物或其它溶剂通过扩散边界层向石灰块表面扩散(外部传质)并且液态炉渣顺石灰块中的孔隙、裂缝向石灰块内部迁移,同时其氧化物离子进一步向石灰晶格中扩散(内部传质)。?第二步:CaO与炉渣进行化学反应形成新相。反应不仅在石灰块的外表面进行,而且也在石灰块内部孔隙的表面上进行。其反应生成物一般都是比CaO熔点低的固溶体及化合物。?第三步:反应产物离开反应区,通过扩散边界层向炉渣熔体中传递。:..◆影响石灰溶解速度的因素?石灰质量:石灰的反应能力,亦即石灰吸附、吸收炉渣及与之反应的能力。?炉渣成分:CaO含量、SiO含量、FeO和MnO含量、MgO2含量。在通常的氧气转炉炼钢条件下,FeO对石灰的溶解速度影响最大,它是石灰溶解的基本熔剂。?熔池温度。?比渣量:指已熔炉渣和未熔石灰量之比。生产实践表明:采用留渣法,“少量多批”加入第二批石灰的方法对促进石灰溶解是有利的。?熔池搅拌:熔池搅拌强烈而均匀是石灰溶解的重要动力学条件。:..?采用活性石灰造渣?避免在石灰块表面沉积CS(2CaO·SiO)22?采用各种萤石代用品助熔石灰?采用合成渣料?采用留渣法操作?缩短石灰溶解的滞止期?避开开吹期石灰成团?提高熔池温度?强化前期的熔池搅拌运动:..?氧枪转炉吹炼初期的炉渣成分大致位于图中的A区,该区为酸性渣区终渣碱度通常为3~5,其位置大致在C区。?由初渣到终渣可以有3条路线。CaO-FeO-SiO渣系伪三元相图n2:..◆铁质成渣途径?也称高氧化亚铁成渣途径。?通常采用高枪位操作。?炉渣中FeO含量在较长时间内一直比较高,所以石灰溶解比较快,炉渣成分一般不进入多相区。?由于高FeO炉渣泡沫化严重,容易产生喷溅,同时炉渣对炉衬侵蚀较严重。?在吹炼初、中期去磷、硫效果较好。?这种操作适用于较高磷、硫原料吹炼中碳钢或高碳钢。:..◆钙质成渣途径?也称低氧化亚铁成渣途径。?通常采用低枪位操作。?由于脱碳速度大,渣中FeO含量降低很快,炉渣成分进入多相区较早,石灰块周围生成致密的CS外壳层,炉渣处2于返干阶段较久。?炉渣对炉衬侵蚀较小,但前期去磷、硫的效果较差,适用于低磷、硫原料吹炼低碳钢。:..◆单渣法?单渣法指的是在冶炼过程中只造一次渣,中途不倒渣、不扒渣,直到终点出钢。?这种造渣方法适用于铁水含硅、磷、硫较低,或者钢种对磷、硫要求不严格,以及冶炼低碳钢种时。?单渣法操作工艺简单,吹炼时间短,劳动条件好,易于实现自动控制,其脱磷率在90%左右,脱硫率在35%左右。:..◆双渣法——倒渣时间的选择(关键)?双渣法就是换渣操作,即在吹炼过程中分一次或几次倒出或扒出1/2~2/3的炉渣,再加渣料重新造渣。?%%,%,但要求生产低磷的优质钢,或吹炼中、高碳钢,以及需在炉内加入大量易氧化元素的合金钢时采用。?此法的优点是去除磷、硫的效果较好,其脱磷率可达92%~95%,脱硫率约为50%左右;可消除大渣量引起的喷溅;倒出部分酸性渣可以减轻对炉衬的侵蚀,降低石灰消耗。:Thedocumentwascreatedwit