转炉炼钢工艺 (第3/7页)

。炉役末期,以及废钢装入量比较多的转炉也可以先兑铁水,后加废钢。

    （二）装入量

    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。装入量中铁水和废钢配比是根据热平衡计算确定。通常，铁水配比为70%－90%，其值取决于铁水温度和成分，炉容比、冶炼钢种、原材料质量和cao作水平等。

    确定装入量时，考虑的因素：

    o炉容比：它是指转炉内自由空间的容积与金属装入量之比(m3/t)，通常在0.7－1.0波动，我国转炉炉容比一般0.75。

    o熔池深度：合适的熔池深度应大于顶枪氧气射流对熔池的最大穿透深度，以保证生产安全，炉底寿命和冶炼效果。

    o炉子附属设备：应与钢包容量、浇注吊车起重能力、转炉倾动力矩大小、连铸机的cao作等相适应。

    控制装入量的方法。目前国内采用三种即定量装入量、定深装入量和分阶段定量装入法。

    ◆定量装入量指整个炉役期间，保证金属料装入量不变；

    ◆定深装入量指整个炉役期间，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；

    ◆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。分阶段定量装入法兼有两者的优点，是生产中最常见的装入制度。

    表2国内一些企业顶吹转炉的炉容比

    厂名

    宝钢

    首钢

    鞍钢

    本钢

    攀钢

    首钢

    太钢

    吨位/t

    300

    210

    180

    120

    120

    80

    50

    炉熔比/m3t－1

    1.05

    0.97

    0.86

    0.91

    0.90

    0.84

    0.97

    装料cao作：目前，国内的大中型转炉均采用混铁炉（转炉容量的15～20倍）供应铁水，即高炉来的铁水储存在混铁炉中，用时倒入铁水罐天车兑入（解决高炉出铁与转炉用铁不一致的矛盾，同时保证铁水的温度稳定，成分波动小）；废钢则是事先按计算值装入料斗，用时天车加入。

    为减轻废钢对炉衬的冲击，装料顺序一般是先兑铁水后加废钢，炉役后期尤其如此。兑铁水时，应炉内无渣（否则加石灰）且先慢后快，以防引起剧烈的碳氧反应，将铁水溅出炉外而酿成事故。目前国内各厂普遍采用溅渣护炉技术，因而多为先加废钢后兑铁水，可避免兑铁喷溅。但补炉后的第一炉钢应采用前法，如图8所示。

    简述一炉钢的冶炼过程。

    三、供氧制度

    供氧制度的主要内容包括确定合理的喷头结构、供氧强度、氧压和枪位控制。供氧是保证杂质去除速度、熔池升温速度、造渣制度、控制喷溅去除钢中气体与夹杂物的关键cao作，关系到终点的控制和炉衬的寿命，对一炉钢冶炼的技术经济指标产生重要影响。

    1）氧枪

    氧枪是转炉供氧的主要设备，它是由喷头、枪身和尾部结构组成。

    喷头是用导热性良好的紫铜经锻造和切割加工而成，也有用压力浇铸而成的。喷头的形状有拉瓦尔型、直筒型和螺旋型等。目前应用最多的是多孔的拉瓦尔型喷头。拉瓦尔型喷头是收缩—扩张收缩型喷孔，当出口氧压与进口氧压之比p出/p0<0.528时形成超音速射流，如图9所示。

    2）供氧制度

    枪身：它由三层同心套管构成，中心管道氧气，中间管是冷却水的进水通道，外层管是出水通道。喷头与中心套管焊接在一起。

    枪尾部：枪尾部接供氧管，进水管和出水管。

    o在顶吹氧气转炉吹炼过程中，特别是吹炼过程剧化的开始阶段，有时炉渣会起泡并从炉口溢出，这就是吹炼过程中发生的典型的乳化和泡沫现象。

    o由于氧射流对熔池的强烈冲击和CO气泡的沸腾作用，使熔池上部金属、熔渣和气体三相剧烈混合，形成了转炉内发达的乳化和泡沫状态，如图10所示。

    图10转炉内的泡沫现象示意图

    1－氧枪；2－气－钢－渣乳化相；3－CO气泡；4－金属熔池；5－火点；

    6－金属液滴；7－CO气流；8－飞溅出的金属液滴；9－烟尘

    乳化（emulsification）是指金属液滴或气泡弥散在炉渣中，若液滴或气泡数量较少而且在炉渣中自由运动，这种现象称为渣钢乳化或渣气乳化。

    若炉渣中仅有气泡，而且气泡无法自由运动，这种现象称炉渣泡沫化（slagfoaming）。由于渣滴或气泡也能进入到金属熔体中，因此转炉中还存在金属熔体中的乳化体系。渣钢乳化是冲击坑上沿流动的钢液被射流撕裂或金属滴所造成的。通过对230tLD转炉乳液取样分析，发现其中金属液滴比例很大：吹氧6－7min时占45%－80%；10－12min时占40%－70%；15－17min时占30%－60%。可见，吹炼时金属和炉渣密切相混。

    研究表明，金属液滴比金属熔池的脱碳、脱磷、脱锰更有效。金属液滴尺寸愈小，脱除量愈多。而金属液滴的含硫量比金属熔池的含硫量高，金属液滴尺寸愈小，含硫量愈大。生产实践表明，冶炼中期硬吹时，由于渣内富有大量CO气泡以及渣中氧化铁被金属液滴中的碳所还原，导致炉渣的液态部分消失而“返干”。

    软吹时，由于渣中（FeO）含量增加，并且氧化位（即Fe3 /Fe2 ）升高，持续时间过长就会产生大量起泡沫的乳化液，乳化的金属量非常大，生成大量气体，容易发生大喷或溢渣。因此，必须正确调整枪位和供氧量，使乳化液中是金属保持某一百分比。

    ◆供氧压力：

    保证射流出口速度达到超音速，并使喷头出口处氧压稍高于炉膛内炉气压力。对三孔喷头，供氧压力可由下式经验计算：

    ◆氧气流量：指在单位时间内向熔池供氧的数量，常用标准状态下体积量度，其单位为m3/min或m3/h。

    氧气流量是根据吹炼每吨金属料所需要的氧气量、金属装入量、供氧时间等因素决定。即

    ◆供氧强度：指在单位时间内每吨钢的氧耗量，它的单位是m3/(tmin)。供氧强度的大小根据转炉的公称吨位、炉容比来确定。小型转炉的供氧强度为2.5－4.5m3/(tmin)，120t以上的转炉一般为2.8－3.6m3/(tmin)。

    3）供氧cao作

    供