转炉炼钢工艺(主要是热平衡计算)(4)

枪位的高低与炉内反应密切相关。根据氧气射流特性可知，当氧压一定时，枪位越低，氧气射流对熔池的冲击动能越大，熔池搅拌加强，氧气利用率越高，其结果是加速了炉内脱硅、脱碳反应，使渣中（FeO）含量降低，表3-8、表3-9的数据说明这种结果。同时，由于脱碳速度快，缩短了反应时间，热损失相对减少，使熔池升温迅速。但枪位过低，则不利于成渣，也可能冲击炉底。而枪位过高，将使熔池的搅拌能力减弱，造成熔池表面铁的氧化，使渣中（FeO）含量增加，导致炉渣严重泡沫化而引起喷溅。由此可见，只有合适的枪位才能获得良好的吹炼效果。

被损坏的条件下，有一定的冲击深度。氧枪高度可按经验确定一个控制范围，然后根据生产中的实际吹炼效果加以调整。由于喷嘴在加工过程中，临界直径的尺寸很难做到非常准确，而生产中装入量又有波动，所以过分的追求氧枪高度的精确计算是没有意义的。

喷枪高度范围的经验公式为 ：

H =（25～55）d喉 （3-7） 式中： H —— 喷咀距溶池面的高度，毫米；

d喉 —— 喷咀喉口直径，毫米；

由于三孔喷咀的氧气流股的铺散面积比单孔的喷咀要大，所以三孔喷枪的枪位可比单孔喷枪的低一些。

喷枪高度范围确定后，常用流股的穿透深度来核算一下所确定的喷枪高度。为了保证炉底不受损坏，要求氧气流股的穿透深度（h穿）与熔池深度（h熔）之比要小于一定的比值。

对单孔喷枪： h穿/ h熔 ≤ 0.70

对多孔喷枪： h穿/ h熔 ≤ 0.25～0.40 通常，枪位根据如下的因素确定：

(1) 吹炼的不同时期 由于吹炼各时期的炉渣成分、金属成分和熔池温度明显不同，它们的变化规律也有所不同，因此枪位也应相应的有所不同。

吹炼前期的特点是硅迅速氧化，渣中SiO2的浓度大和熔池温度不高。此时要求快速熔化加入的石灰，尽快形成碱度≦1.5～1.7的活跃的炉渣，以免酸性渣严重浸蚀炉衬和尽量增加前期的去磷和去硫率。所以，在温度正常时，除适当加入萤石或氧化铁皮等助熔剂外，一般应采用较高的枪位，使渣中的∑（FeO）稳定在25～30％的水平。如果枪位过低，渣中∑（FeO）含量低，则会在石灰块表面形成高熔点（2130℃）的2CaO·SiO2，阻碍石灰的溶解；还因熔池未能被炉渣良好覆盖，产生金属喷溅。当然，前期枪位也不应过高，以免产生严重喷溅。

加入的石灰化完后，如果不继续加入石灰，就应当适当降枪，使渣中∑（FeO）适当降低，以免在硅、锰氧化结束和熔池温度上升后强烈脱碳时产生严重喷溅。

吹炼中期的特点是强烈脱碳。这时，不仅吹入的氧全部消耗于碳的氧化，而且渣中的氧化铁也被消耗于脱碳。渣中∑（FeO）降低将使渣的熔点升高。渣中∑（FeO）降低过，则会使炉渣显著变粘，影响磷、硫的继续去除，甚至发生回磷。这种炉渣变粘的现象称为炉渣―返干‖。为防止中期炉渣―返干‖而又不产生喷溅，枪位应控制在使渣中∑（FeO）含量保持在10～15％的范围内。最佳枪位应当是炉渣刚到炉口而又不喷出。

吹炼后期因脱碳减慢，产生喷溅的威胁较小，这时的基本任务是要进一步调整好炉渣的氧化性和流动性，继续去除磷和硫，准确控制终点。吹炼硅钢等含碳很低的钢种时，还应注意加强熔池搅拌以加速后期脱碳，均匀熔池温度和成分以及降低终渣∑（FeO）含量。为此，在过程化渣不太好或中期炉渣―返干‖较严重时，后期应首先适当提枪化渣，而在接近终点时，再适当降枪，以加强熔池搅拌，均匀熔池温度和成分，降低镇静钢和低碳钢的终渣∑（FeO）含量，提高金属和合金收得率并减轻对炉衬的浸蚀。吹炼沸腾钢和半镇静钢时，则应按要求控制终渣的∑（FeO）含量。

(2) 熔池深度 熔池越深，相应渣层越厚，吹炼过程中熔池面上涨越高，故枪位也应在不致引起喷溅的条件下相应提高，以免化渣困难和枪龄缩短。因此，影响熔池深度的各种因素发生变化时，都应相应改变枪位。通常，在其它条件不变时，装入量增多，枪位应相应增高；随着炉龄的增长，熔池变浅，枪位应相应降低；随着炉容量增大，熔池深度增加，枪位应相应增高(同时氧压也要提高)等等。

(3) 造渣材料加入量及其质量 铁水中磷、硫含量高，或吹炼低硫钢，或石灰质量低劣、加入量很大时，不但由于渣量增大使熔池面显著上升，而且由于化渣困难，化渣时枪位应相应提高。相反，铁水中硫、磷含量很低，加入的渣料很少，以及采用合成造渣材料等情况下，化渣时枪位可以降低，甚至可以采用不变枪位的恒枪操作。

(4) 铁水温度和成分 在铁水温度低或开新炉时，开吹后应先低枪提温，然后再提枪化渣，以免使渣中积聚过多的∑（FeO）而导致强烈脱碳时发生喷溅。为了避免严重喷溅，铁水含硅量很高（＞1.2％）时，前期枪位不宜过高。

(5) 喷头结构 在一定的氧气流量下，增多喷孔数目，使射流分散，穿透深度减小，冲击面积相应增大，因而枪位应相应降低。通常，三孔氧枪的枪位约为单孔氧枪的55～75％。直筒型喷头的穿透深度比拉瓦尔型小，因而枪位应低些。

此外，枪位还与工作氧压有关，增大氧压使射流的射程增长，因而枪位应相应提高。

3.4.3 氧枪操作

目前氧枪操作有两种类型，一种是恒压变枪操作，即在一炉钢的吹炼过程中，其供氧压力基本保持不变，通过氧枪枪位高低变化来改变氧气流股与熔池的相互作用，以控制吹炼过程。另一种类型是恒枪变压，即在一炉钢的吹炼过程中，氧枪枪位基本不动，通过调节供氧压力来控制吹炼过程。目前，我国大多数工厂是采用分阶段恒压变枪操作，但由于各厂的转炉吨位、喷嘴结构、原材料条件及所炼钢种等情况不同，氧枪操作也不完全一样。下面就以恒压变枪操作来介绍几种氧枪操作的方式。

A 高—低—高的六段式操作

图3-5表明，开吹枪位较高，及早形成初期渣；二批料加入后适时降枪，吹炼中期炉渣返干时又提枪化渣；吹炼后期先提枪化渣后降枪；终点拉碳出钢。

B 高—低—高的五段式操作

五段式操作的前期与六段式操作基本一致，熔渣返干时可加入适量助熔剂调整熔渣流动性，以缩短吹炼时间，见图3-6。

C 高一低一高一低的四段式操作

在铁水温度较高或渣料集中在吹炼前期加入时可采用这种枪位操作。开吹时采用高枪位化渣，使渣中含（FeO）量达25～30％，促进石灰熔化，尽快形成具有一定碱度的炉渣，增大前

期脱磷和脱硫效率，同时也避免酸性渣对炉衬的侵蚀。在炉渣化好后

降枪脱碳，为避免在碳氧化剧烈反应期出现返干现象，适时提高枪位，使渣中（FeO）保持在10～15％，以利磷、硫继续去除。在接近终点时再降枪加强熔池搅拌，继续脱碳和均匀熔池成分和温度，降低终渣（FeO）含量。

3.5 温度制度

温度控制是指吹炼的过程温度和终点温度的控制。

过程温度控制的意义在于温度对于转炉吹炼过程既是重要的热力学参数，又是重要的动力学参数。它既对各个化学反应的反应方向、反应程度和各元素之间的相对反应速度有重大影响、又对熔池的传质和传热速度有重大影响。因此，为了快而多地去除钢中的有害杂质，保护或提取某些有益元素，加快吹炼过程成渣速度，加快废钢熔化，减少喷溅，提高炉龄等，都必须控制好吹炼过程温度。

此外，吹炼任何钢种都有其要求的出钢温度。出钢温度过低会造成回炉、包底凝钢、水口冻结及铸坯（或钢锭）的各种低温缺陷和废品；出钢温度过高，则会增加钢中气体、非金属夹杂物的含量，还会增加铁的烧 …… 此处隐藏：2651字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……