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1、第四章氧氣頂吹轉爐煉鋼工藝內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控制和出鋼脫氧合金化吹損與噴濺操作事故及處理轉爐煉鋼仿真操作訓練§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,但它們的性質有明顯不同.生鐵硬而脆,焊接性差.鋼具有很好的物理化學性能與力學性能,可進行拉,壓,軋,沖,拔等深加工,其用途十分廣泛;用途不同對鋼的性能要求也不同,從而對鋼的生產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%生鐵和鋼的化學成分材料化學成分%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:⑴脫碳;將鐵水中的碳大部分去除,同時隨著脫碳的進行,產生大量CO氣泡,在CO排出過程中,攪拌熔池促進化渣,同時脫除[H],[N]和夾雜.⑵
3、去除雜質(去P,S和其它雜質);鐵水中[P],[S]含量高,而鋼中[P]會造成"冷脆",[S]造成"熱脆".通常大多數鋼種對P,S含量均有嚴格要求,煉鋼必須脫除P,S等有害雜質.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,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;在煉鋼過程中因為脫碳反應的需要,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)存在于鋼中都會降低鋼的質量,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,這個過程與脫氧同時進行,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升溫過程.2.完成煉鋼各項任務的基本方法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,在煉鋼過程中加入渣料(石灰,白云石,熔劑等),形成堿度合適,流動性良好,足夠數量的爐渣,一方面完成脫除P,S的任務,同時減輕對爐襯對侵蝕.⑶升溫轉爐主要
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現(xiàn)升溫.⑷加入脫氧劑和合金料通過向爐內或鋼包內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.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)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]氧化反應為放熱反應,低溫下有利于此反應的進行,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)(熔池內反應)[Si]+(FeO)=(SiO2)+2[Fe](界面反應)2(FeO)+(SiO2)=(2Fe
6、O·SiO2)隨著吹煉的進行石灰逐漸溶解,2FeO·SiO2轉變?yōu)?CaO·SiO2,即SiO2與CaO牢固的結合為穩(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,也不會被還原,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)結合為穩(wěn)定的2CaO.SiO2,[C]也不能還原(SiO2).硅的氧化對熔池溫度,熔渣堿度和其他元素的氧化產生影響:[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]的氧化反應只有到[%Si]P0.⑵噴嘴前氧壓P0:其選用應考慮以下因素:A.氧氣流股出口速度要達到超音速(450～530cm∕s),即M=1.8～2.1.B.出口的氧壓應稍高于爐膛內氣壓.通常P0=0.784～1.176MPa.⑶出口氧壓P:應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,準確,安全,因而國內鋼廠普遍采用.1.槍位的
8、變化范圍和規(guī)律關于槍位的確定,目前的做法是經驗公式計
