氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝

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1、第四章氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝內(nèi)容提要一爐鋼的吹煉過程裝入制度供氧制度造渣制度溫度制度終點(diǎn)控制和出鋼脫氧合金化吹損與噴濺操作事故及處理轉(zhuǎn)爐煉鋼仿真操作訓(xùn)練§4—1一爐鋼的吹煉過程一.鋼與鐵的區(qū)別及煉鋼的任務(wù)1.鋼與鐵的性能比較鋼和鐵都是鐵碳合金,同屬于黑色金屬,但它們的性質(zhì)有明顯不同.生鐵硬而脆,焊接性差.鋼具有很好的物理化學(xué)性能與力學(xué)性能,可進(jìn)行拉,壓,軋,沖,拔等深加工,其用途十分廣泛;用途不同對(duì)鋼的性能要求也不同,從而對(duì)鋼的生產(chǎn)也提出了不同的要求.2.鋼與鐵性能差別的原因:碳和其它合金元素的含量不同.在鋼中碳元素和鐵元素形成Fe3C固熔體,隨著碳含量的增加

2、,其強(qiáng)度,硬度增加,而塑性和沖擊韌性降低.鋼和生鐵含碳量的界限通常是:生鐵:[C]=1.7～4.5%鋼:[C]≤1.7%生鐵和鋼的化學(xué)成分材料化學(xué)成分%CSiMnPS煉鋼生鐵3.5～4.00.6～1.60.2～0.80.0～0.40.03～0.07碳素鎮(zhèn)靜鋼0.06～1.500.1～0.370.25～0.80≤0.045≤0.05沸騰鋼0.05～0.27≤0.070.25～0.70≤0.045≤0.051.煉鋼的基本任務(wù):⑴脫碳;將鐵水中的碳大部分去除,同時(shí)隨著脫碳的進(jìn)行,產(chǎn)生大量CO氣泡,在CO排出過程中,攪拌熔池促進(jìn)化渣,同時(shí)脫除[H],[N]和夾雜.⑵

3、去除雜質(zhì)(去P,S和其它雜質(zhì));鐵水中[P],[S]含量高,而鋼中[P]會(huì)造成"冷脆",[S]造成"熱脆".通常大多數(shù)鋼種對(duì)P,S含量均有嚴(yán)格要求,煉鋼必須脫除P,S等有害雜質(zhì).⑶去除氣體及夾雜物;在煉鋼過程中通過熔池沸騰(碳氧反應(yīng),底吹惰性氣體攪拌)脫除H],[N]和非金屬夾雜物.⑷脫氧合金化;在煉鋼過程中因?yàn)槊撎挤磻?yīng)的需要,要向鋼液中供氧,就不可避免地使后期鋼中含有較高的氧,氧無論是以液體形態(tài)還是以氧化物形態(tài)存在于鋼中都會(huì)降低鋼的質(zhì)量,所以必須在冶煉后期或出鋼過程中將多余的氧去除掉.在冶煉過程中,鐵水中的Si,Mn大部分氧化掉了,為了保證成品鋼中的規(guī)定成

4、分,要向鋼水中加入各種合金元素,這個(gè)過程與脫氧同時(shí)進(jìn)行,稱為合金化.⑸升溫(保證合適的出鋼溫度).鐵水溫度一般在1250～1300℃,而鋼水的出鋼溫度一般在1650℃以上,才能順利澆注成鑄坯,因此煉鋼過程也是一個(gè)升溫過程.2.完成煉鋼各項(xiàng)任務(wù)的基本方法⑴氧化為了將鐵水等爐料中的硅,錳,碳等元素氧化掉,可以采用"吹氧"方法,即直接噴吹氧氣,或加入其它氧化劑,如鐵礦石,鐵皮等.⑵造渣為了去除爐料中的P,S等雜質(zhì),在煉鋼過程中加入渣料(石灰,白云石,熔劑等),形成堿度合適,流動(dòng)性良好,足夠數(shù)量的爐渣,一方面完成脫除P,S的任務(wù),同時(shí)減輕對(duì)爐襯對(duì)侵蝕.⑶升溫轉(zhuǎn)爐主要

5、是依靠碳,硅,錳等元素氧化放出等熱量,以及鐵水的物理熱實(shí)現(xiàn)升溫.⑷加入脫氧劑和合金料通過向爐內(nèi)或鋼包內(nèi)加入各種脫氧劑和合金料的方法,完成脫氧及合金化的任務(wù).二.金屬成分和爐渣成分的變化規(guī)律1.Si在吹煉前期(一般在3～4分鐘內(nèi))即被基本氧化.在吹煉初期,鐵水中的[Si]和氧的親和力大,而且[Si]氧化反應(yīng)為放熱反應(yīng),低溫下有利于此反應(yīng)的進(jìn)行,因此,[Si]在吹煉初期就大量氧化.[Si]+O2=(SiO2)(氧氣直接氧化)[Si]+2[O]=(SiO2)(熔池內(nèi)反應(yīng))[Si]+(FeO)=(SiO2)+2[Fe](界面反應(yīng))2(FeO)+(SiO2)=(2Fe

6、O·SiO2)隨著吹煉的進(jìn)行石灰逐漸溶解,2FeO·SiO2轉(zhuǎn)變?yōu)?CaO·SiO2,即SiO2與CaO牢固的結(jié)合為穩(wěn)定的化合物,SiO2活度很低,在堿性渣中FeO的活度較高,這樣不僅使[Si]被氧化到很低程度,而且在碳劇烈氧化時(shí),也不會(huì)被還原,即使溫度超過1530℃,[C]與[O]的親和力也超過[Si]與[O]的親和力,終因(CaO)與(SiO2)結(jié)合為穩(wěn)定的2CaO.SiO2,[C]也不能還原(SiO2).硅的氧化對(duì)熔池溫度,熔渣堿度和其他元素的氧化產(chǎn)生影響:[Si]氧化可使熔池溫度升高;[Si]氧化后生成(SiO2),降低熔渣堿度,熔渣堿度影響脫磷,脫

7、硫;熔池中[C]的氧化反應(yīng)只有到[%Si]P0.⑵噴嘴前氧壓P0:其選用應(yīng)考慮以下因素:A.氧氣流股出口速度要達(dá)到超音速(450～530cm∕s),即M=1.8～2.1.B.出口的氧壓應(yīng)稍高于爐膛內(nèi)氣壓.通常P0=0.784～1.176MPa.⑶出口氧壓P:應(yīng)稍高于或等于周圍爐氣的壓力.通常P=0.118～0.125MPa.六.槍位及其控制所謂槍位,是指氧槍噴頭端面距靜止液面的距離,常用H表示,單位是m.目前,一爐鋼吹煉中的氧槍操作有兩種類型,一種是恒壓變槍操作,一種是恒槍變壓操作.比較而言,恒壓變槍操作更為方便,準(zhǔn)確,安全,因而國(guó)內(nèi)鋼廠普遍采用.1.槍位的

8、變化范圍和規(guī)律關(guān)于槍位的確定,目前的做法是經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)