转炉炼钢工艺(主要是热平衡计算)(2)

1）它能显著降低炉渣粘度，加速石灰溶解过程的传质。 2）它能改善炉渣对石灰的润湿和向石灰孔隙中的渗透。

r 0.83埃rFe3 0.67埃rO2 1.32埃

3）它的离子半径不大（Fe2 ，，），且与CaO同属立方晶系。这些都有利于（FeO） 向石灰晶格中迁移并生成低熔点物质。

4）它能减少石灰块表面2CaO·SiO2的生成，并使生成的2CaO SiO2变疏松，有利石灰溶解。 渣中（MnO）对石灰溶解速度的影响仅次于（FeO），故在生产中可在渣料中配加锰矿；而使炉渣中加入6％左右的（MgO）也对石灰溶解有利，因为CaO－MgO－SiO2系化合物的熔点都比2CaO·SiO2低。

（2）温度 熔池温度高，高于炉渣熔点以上，可以使炉渣粘度降低，加速炉渣向石灰块内的渗透，使生成的石灰块外壳化合物迅速熔融而脱落成渣。转炉冶炼的实践已经证明，在熔池反应区，由于温度高而且（FeO）多，使石灰的溶解加速进行。

（3）熔池的搅拌 加快熔池的搅拌，可以显著改善石灰溶解的传质过程，增加反应界面，提高石灰溶解速度。复吹转炉的生产实践也已证明，由于熔池搅拌加强，使石灰溶解和成渣速度都比顶吹转炉提高。

（4）石灰质量 表面疏松，气孔率高，反应能力强的活性石灰，能够有利于炉渣向石灰块内渗透，也扩大了反应界面，加速了石灰溶解过程。目前，在世界各国转炉炼钢中都提倡使用活性石灰，以利快成渣，成好渣。

由此可见，炉渣的成渣过程就是石灰的溶解过程。石灰熔点高，高（FeO）、高温和激烈搅拌是加快石灰溶解的必要条件。

3.3.2 泡沫渣

在吹炼过程中，由于氧气流股对熔池的作用，产生了许多金属液滴。这些金属液滴落入炉渣后，与FeO作用生成大量的CO气泡，并分散于熔渣之中，形成了气-熔渣-金属密切混合的乳浊液。分散在熔渣中的小气泡的总体积，往往超过熔渣本身的体积。熔渣成为薄膜，将气泡包住并使其隔开，引起熔渣发泡膨胀，形成泡沫渣。在正常情况下，泡沫渣的厚度经常有l～2m乃至3m。

由于炉内的乳化现象，大大发展了气-熔渣-金属的界面，加快了炉内化学反应速度，从而达到了良好的吹炼效果。若控制不当，由于严重的泡沫渣，也会导致事故。

3.3.2.1 影响泡沫渣形成的因素

氧气顶吹转炉吹炼过程中，泡沫渣中气体来源于供给炉内的氧气和碳氧化生成的CO气体，而且主要是CO气体。这些气体能否稳定的存在于熔渣中，还与熔渣的物理性质有关。

SiO2或P2O5都是表面活性物质，能够降低熔渣的表面张力，它们生成的吸附薄膜常常成为稳定泡沫的重要因素。但单独的SiO2或P2O5对稳定气泡的作用不大，若两者同时存在，效果最好。因为SiO2能增加薄膜的粘性，而P2O5能增加薄膜的弹性，这都会阻碍小气泡的聚合和破裂，有助于气泡稳定在熔渣中。FeO、Fe2O3和CaF2含量的增加也能降低熔渣的表面张力，有利于泡沫渣的形成。

另外，熔渣中固体悬浮物对稳定气泡也有一定作用。当熔渣中存在着2CaO·SiO2、3CaO·P2O5、CaO和MgO等固体微粒时，它们附着在小气泡表面上，能使气泡表面薄膜的韧性增强，粘性增大，也阻碍了小气泡的合并和破裂，从而使泡沫渣的稳定期延长。当熔渣中析出大量的固体颗粒时，气泡膜就变脆而破裂，熔渣就出现了返干现象。所以熔渣的粘度对熔渣的泡沫化有一定的影响，但也不是说熔渣越粘越利于泡沫化。另外，低温有利于熔渣泡沫的稳定。总之，影响熔渣泡沫化的因素是多方面的，不能单独强调某一方面，而应综合各方面因素加以分析。

3.3.2.2 吹炼过程中泡沫渣的形成及控制

吹炼初期熔渣碱度低，并含有一定数量的FeO、SiO2、P2O5等，主要是这些物质的吸附作用稳定了气泡。

吹炼中期碳激烈氧化，产生大量的CO气体，由于熔渣碱度提高，形成了硅酸盐及磷酸盐等

化合物，SiO2和P2O5的活度降低，SiO2和P2O5的吸附作用逐渐消失，稳定气泡主要靠固体悬浮微粒。此时如果能正确操作，避免或减轻熔渣的返干现象，就能控制合适的泡沫渣。

吹炼后期脱碳速度降低，只要熔渣碱度不过高，稳定泡沫的因素就大大减弱了，一般不会产生严重的泡沫渣。

吹炼过程中氧压低，枪位过高，渣中TFe含量大量增加，使泡沫渣发展，严重的还会产生泡沫性喷溅或溢渣。相反，枪位过低，尤其是在碳氧化激烈的中期，TFe含量低，又会导致熔渣的返干而造成金属喷溅。所以，只有控制得当，才能够保持正常的泡沫渣。

3.3.3 造渣方法

在生产实践中，一般根据铁水成分及吹炼钢种的要求来确定造渣方法。常用的造渣方法有单渣操作、双渣操作、留渣操作等。

3.3.3.1 单渣操作

单渣操作就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。

当铁水Si、P、S含量较低，或者钢种对P、S要求不严格，以及冶炼低碳钢种时，均可以采用单渣操作。

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。单渣操作的脱磷效率在90％左右，脱硫效率在35％左右。

3.3.3.2 双渣操作

在冶炼中途分一次或几次除去约1/2～2/3的熔渣，然后加入渣料重新造渣的操作方法称双渣法。在铁水含硅量较高或含磷量大于0.5%，或虽然含磷量不高但吹炼优质钢，或吹炼中、高碳钢种时一般采用双渣操作。

最早采用双渣操作，是为了脱磷，现在除了冶炼低锰钢外已很少采用。但当前有的转炉终点不能一次拉碳，多次倒炉并添加渣料后吹，这是一种变相的双渣操作，实际对钢的质量、消耗以及炉衬都十分不利。

3.3.3.3 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。终点熔渣一般有较高的碱度和∑（FeO）含量，而且温度高，对铁水具有一定的去磷和去硫能力。留到下一炉，有利于初期渣及早形成，并且能提高前期去除P、S的效率，有利于保护炉衬，节省石灰用量。

在留渣操作时，兑铁水前首先要加石灰稠化熔渣，避免兑铁水时产生喷溅而造成事故。 溅渣护炉技术在某种程度上可以看作是留渣操作的特例。

根据以上的分析比较，单渣操作是简单稳定的，有利于自动控制。因此对于Si、S、P含量较高的铁水，最好经过铁水预处理，使其进入转炉之前就符合炼钢要求。这样生产才能稳定，有利于提高劳动生产率，实现过程自动控制。

3.3.4 渣料加入量确定

加入炉内的渣料，主要指石灰和白云石数量，还有少量助熔剂。 3.3.4.1 石灰加入量确定

石灰加入量主要根据铁水中Si、P含量和炉渣碱度来确定。 A 炉渣碱度确定

碱度高低主要根据铁水成分而定，一般来说铁水含P、S低，炉渣碱度控制在2.8～3.2；中等

P、S含量的铁水，炉渣碱度控制在3.2～3.5；P、S含量较高的铁水，炉渣碱度控制在3.5～4.0。 B 石灰加入量计算

(1) 铁水含P＜0.30％时，石灰加入量可用下式计算：

W

式中 B —— 碱度，CaO/SiO2

2.14[%Si]

B 1000

%CaO有效

kg/ t铁水 （3—3）

%CaO有效 —— 石灰中的有效CaO含量，%CaO有效=%CaO石灰 — B%SiO2石灰 2.14 —— SiO2/Si的分子量之比。

(2) 铁水含P>0.30%，B= CaO/( SiO2+P2O5)

2.2([%Si] [%P])

石灰加入量W %CaO B 1000

有效

kg/ t铁水 （3—4）

式中 2.2——1/2 [（SiO2/Si）+（ P2O5/ P）]

3.3.4.2 白云石加入量确定

白云石加入量根据炉渣中所要求的MgO含量来确定，一般炉渣中MgO含量控制在6～8％。炉 …… 此处隐藏：3094字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……