转炉炼钢温度控制论文

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1、 转炉炼钢的温度控制测控技术与仪器李亚斌前言 通过对全连铸生产过程中监测，钢水浇铸温度是一个重要参数，温度制度主要是指过程温度控制和终点温度控制。吹炼任何钢种，对其出钢温度都有一定的要求。对钢水过热度的控制是影响铸坯产量和质量的重要因素。当钢水过热度控制合适时，将促使铸坯的等轴晶区增长，铸坯组织结构致密，这样有利于减少铸坯中心偏析和疏松，从而使铸坯质量和产量最佳化。钢水过热度过低，会造成铸坯表面裂纹，严重时可造成浇铸中断而停产；当过热度高时，将迫使铸坯降低拉速来避免漏钢，使铸机产量下降，且会促使铸坯的柱状晶发展，这样会造成铸坯中心偏析和疏松,还会引起浇注前期模内不沸腾，后期大翻，造成坚壳带过薄

2、等。由于铸坯生产工艺流程长，环节多，过程温度控制难度大，最终造成中包钢水温度波动大，目标温度实现率低。为制订一个合理的浇铸温度，确保合适的过热度，直接采用现场实际数据，借助计算机，分步骤对其进行回归分析，建立全过程温度控制数学模型, 因此，控制好终点温度也是顶吹转炉冶炼操作的重要环节之一。控制好过程温度是控制好终点温度的关键。本文叙述转炉钢水温度偏高对各项经济指标的影响和对过程温度控制、终点温度控制作了介绍。1目录一 温度控制的重要性二 影响钢液温度的因素三 炼钢过程温度的控制（1） 吹炼前期（2) 吹炼中期(3) 吹炼末期四 温度对浇注操作和锭坏质量的影响五 温度对成分控制的影响六 温度对冶

3、炼操作的影响七 出钢温度的确定八 熔池温度的测量九 终点温度控制十 总结一 温度对炼钢的重要性在冶炼钢时，钢的温度是一个重要参数。温度控制主要是过程温度控制和终点温度控制。 终点温度控制的好坏会接影响到冶炼过程中的能量、合金元素的收得率、炉衬使用寿命及成品钢的质量等技术经济指标；而科学合理的控制熔池温度又是调控冶金反应进行的方向和限度的重要工艺手段，如果适当低的温度有利于脱磷、较高的温度有利于碳的氧化等。概括的讲，熔池温度对炼钢生产的影响主要表现在冶炼操作、成分控制、浇注过程和锭抷质量等方面。二影响钢液温度的因素在生产条件下影响钢液温度的因素很多，必须经综合考虑，再确定冷却剂加入的数量。 铁水

4、成分铁水中 Si、P 是强发热元素，若其含量过高时，可以增加热量，但也会给冶炼带来诸多问题，因此有条件应进行铁水预处理脱 Si、P。据 30t 转炉测定，当增加W（si ） 0 1时，可升高炉温 15。 铁水温度铁水温度的高低关系到物理热的多少，所以在其他条件不变的情况下，入炉铁水温度的高低影响终点温度的高低。当铁水温度每升高 10，钢水终点温度可提高6C。 铁水装入量由于铁水装入量的增加或减少，均使其物理热和化学热有所变化，若其他条件一定的情况下，铁水比越高，终点温度也越高。30t 转炉铁水量每增加 lt，终点温度可提高 8。 炉龄转炉新炉衬温度低、出钢口又小，因此炉役前期终点温度要比正常吹

5、炼炉次高2030，才能获得相同的浇注温度。所以冷却剂用量要相应减少。炉役后期炉衬薄，炉口大，热损失多，所以除应适当减少冷却剂用量外，还应尽量缩短辅助时间。 终点碳自量碳是转炉炼钢重要发热元素。根据某厂的经验，终点碳在 024以下时，每增减碳 001，则出钢温度也要相应减增 23，因此，吹炼低碳钢时应考虑这方面的影响。 炉与炉的间隔时间间隔时间越长，炉衬散热越多。在一般情况下，炉与炉的间隔时间在410min。间隔时间在 10min 以内，可以不调整冷却剂用量：超过 10min 时，要相应减少冷却剂的用量。另外，由于补炉而空炉时，根据补炉料的用量及空炉时间，来考虑减少冷却利用量。据 30t 转炉测

6、定，空炉 1h 可降低终点温度 30。 枪位 如果采用低枪位操作，会使炉内化学反应速度加快，尤其是脱碳速度加快，供氧时间缩短，单位时间内放出的热量增加，热损失相应减少。 喷溅 喷溅会增加热损失，因此对喷溅严重的炉次，要特别注意调整冷却剂的用量。 石灰用量石灰的冷却效应与废钢相近，石灰用量大则渣量大，造成吹炼时间长，影响终点温度。所以当石灰用量过大时，要相应减少其他冷却剂用量。据 30t 转炉测算，每多加 100kg 石灰降低终点温度 57。可根据上一炉钢出钢温度的高低来调节本炉的冷却剂用量。三 炼钢过程的温度控制在吹炼过程中，对炉况的判断来调整温度。吹炼前期，如果碳焰上来的早，表明溶池的温度教

7、高。可以通过适当提前加入二批料控制；反之，如果碳焰上来的晚，表明前期温度低，应该降枪提高溶池的温度。在吹炼中期，可根据炉口火焰来判断溶池温度，如果温度过高，应加入矿石来进行调整。通过计算和调整结果加入冷却剂，基本上可保证终点时钢液的温度达到出钢所需要的温度。不过，吹炼过程中还应仔细观察炉况，准确判断炉内温度的高低，并采取相应的措施，如增减冷却剂的用量、调整枪位等进行调整 ，以满足炉内各个时期冶金反应的需要，同时准确控制终点时的温度。1） 吹炼初期如果碳火焰上来的早（之前是硅、锰氧化的火焰，颜色发红） ，表明炉内温度已较高，头批渣料也已化好，可适当的提前加入二批渣料；反之，若碳火焰迟迟上不来，说

8、明开吹以来温度一直偏低，则应适当压枪，加强各元素的氧化，提高熔池的温度，而后再加二批渣料。（2） 吹炼中期通常是根据炉口火焰的亮度及冷却水（氧枪进、退的水）的温度来判断炉内温度的高低，若熔池温度偏高，可再加少量矿石，反之，应压枪提温。如果吹炼过程中发生喷溅，会损失大量的热量，应视喷溅的程度适当减少矿石的用量，必要时需加入提温剂提温。（3） 吹炼末期接近终点（根据耗氧量及吹氧时间判断）时，停吹测温，并进行相应的调整操作，使钢液温度进入钢种要求的出钢温度范围。若温度偏高，可加适量的石灰或生白云石进行降温。四 温度对浇注操作和锭坏质量的影响对浇注操作和锭坏质量产生影响的主要是氧化终点温度，亦即转炉炼

9、钢法的出钢温度。出钢温度过高，不仅增加冶炼中的能量消耗，而且在出钢和浇注过程中钢水极易吸收气体，二次氧化严重，并对钢包和浇注系统的耐火材料侵蚀加剧，从而增加外来夹杂物；同时，增加炉后连铸前的调温时间等。若出钢温度低，将被迫缩短镇静时间，钢中夹杂物不能充分上浮，影响钢的内在质量；严重时导致浇注温度过低，造成钢坏质量问题，甚至发生钢包冷钢结底、水口粘结等浇注事故，使整炉钢报废。 五 温度对成分控制的影响炼钢生产中，如果成品钢的化学成分不合格，轻者被迫改钢号，严重时将直接判废。造成成分不合格的因素很多，但温度条件是主要因素之一。温度对成分控制的影响主要体现在以下三方面：（）影响合金元素的收得率。温度

10、不同，合金元素的收得率也不同。例如。较高的温度下加入易氧化元素铝、钛、硼时，它们的烧损很大，收得率低；如果熔池温度低，对于一些熔点高、密度大的元素钨、钼等合金，有可能未能完全熔化而沉积炉底，同样造成收得率下降，这些都将影响钢液成分控制的准确性。（）影响有害元素磷、硫的去除。温度过高时，脱磷的热力学条件差，不仅不能脱磷，反而可能造成回磷；温度过低时，则会恶化脱磷和脱硫的动力学条件，这些都是易导致成品钢的硫、磷含量出格。（）影响熔池内元素氧化的次序。通常情况下，较高的温度下吹氧时有利于脱碳而会抑制磷的去除；反之，若温度过低，铬、钒将先于碳氧化；反之，较高的温度下吹氧时，碳先优于铬、钒氧化。六 温度

11、对冶炼操作的影响合适的温度是熔池中所有炼钢反应的首要条件，所以温度会对冶炼操作产生直接的影响。转炉的开新炉操作，要求快速升温以烧结炉衬，如果操作不当，升温缓慢，不仅冶炼时间长，严重时会因炉衬崩裂而影响冶炼操作的正常进行；转炉吹炼过程中，由于元素氧化放热，会导致炉内升温过快而影响脱磷操作，如果加入大量的冷却剂降温，又易造成喷溅。电弧炉冶炼时，温度的控制贯穿于整个熔炼期，但氧化末期扒渣温度的控制尤为重要。由于还原期渣面平静，弧光外露使熔池升温不易且代价颇高，所以扒渣温度的高低决定了还原期的温度。如果还原期温度过高，易导致钢液脱氧不良、白渣不稳定且容易变黄，而且炉渣稀、钢液吸气严重；同时，炉衬侵蚀加

12、剧，既影响炉龄又容易增加外来及杂物。温度太低时，炉渣流动性差，钢、渣间的脱氧、脱硫等物化反应不能正常进行，钢中的夹杂物不易上浮；同时，为了把温度调整到出钢温度，必须将造成还原期大功率送电，而还原期后升温不仅会使熔池温度不均匀，即上层温度高，下层温度低，而且会严重损坏炉墙、炉盖，并延长冶炼时间。在真空精炼过程中，如果钢水温度过高，在低压条件下，耐火材料中氧化物的稳定性减弱，炉衬极易受钢液和炉渣侵蚀，从而影响精炼操作。七 出钢温度的确定无论哪一种炼钢方法、采用何种冶炼工艺，其温度控制的任务之一是保证冶炼结束时钢液的温度达到钢种要求的温度。而出钢温度的高低，取决于钢的熔点、浇注所需的过热度及出钢和浇

13、注过程中钢液的温度降低值：出熔过热降八 熔池温度的测量 冶炼过程中，应适测量熔池温度并进行相应的调整，使之满足炉内反应的需要。因此，准确测量熔池的温度是进行温度控制的必要条件。测量熔池温度的方法很多，大致可分为仪表测温和目测估温两大类。九 终点温度的控制控制终点温度的办法是加入一定数量的冷却剂，消耗吹炼中产生的富余热量，使得吹炼过程达到终点时钢液的温度正好达到出钢要求的温度范围。终点钢水温度主要根据以下原则确定：(1)所炼钢种的凝固温度。而凝固温度是根据钢种的化学成分而定。(2)合适的浇注温度。一般要求开浇温度应高出钢种凝固温度 50100，小炉子偏上限，大炉子偏下限。(3)出钢过程中、钢水在

14、盛钢桶内镇静直至浇注时钢水的降温数。这些数值主要是根据各厂的生产条件和经验确定的。一般讲与出钢时间、镇能时间、盛钢捅的大小和新旧程度及烘烤温度等因素有关。(4)所浇钢锭锭型的大小。若浇小钢锭，出钢温度要偏高些。(5)浇注方法。模注或连铸，上注或下注，出钢温度都有不同。总结对于转炉炼钢工艺来说，温度就是生命，温度不仅是炼钢过程的基础，更是获得良好铸坏质量的基础。转炉炼钢系统温度控制水平的高低关系到钢铁钢铁料的消耗、合金料消耗、耐火材料消耗等多项指标的好坏，直接决定炼钢成本的高低。低温均衡有效的系统温度控制对保证生产顺行、提高产品质量具有重大意义。参考文献（1) 郑金星主编，王振光，王庆春主编，炼

15、钢工艺及设备，北京：冶金工业出版社，2011（2) 刘根来主编，炼钢原理与工艺，北京：冶金工业出版社，2008（3) 王庆义主编，冶金技术概论，北京：冶金工业出版社，2006（4) 王庆春主编，冶金通用机械与冶金设备，北京：冶金工业出版社，2004（5) 冯聚和主编，炼钢设计原理，北京：化学工业出版社，2005（6) 郑金星主编，转炉炼钢工，北京：化学工业出版社，2010（7) 张芳主编，转炉炼钢 500 问，北京：化学工业出版社，2010（8) 雷亚，杨治立，任正德主编，北京：冶金工业出版社，2010（9) 陈家祥主编，钢铁冶金学，北京：冶金工业出版社，2007（10) 李光强，朱诚意，钢铁冶金的环保与节能，北京：冶金工业出版社，2010（11) 王令福主编，炼钢设备及车间设计，北京：冶金工业出版社，2007（12) 张承武主编，炼钢学，北京：冶金工业出版社， 1991（13) 高泽平主编，炼钢工艺学，北京：冶金工业出版社，2008（14) 张岩，张红文主编，氧气转炉炼钢工艺及设备，北京：化学工业出版社，2008（15) 徐文摄主编，转炉炼钢学，冶金工业出版社， 1988