转炉炼钢炼钢工艺学电子版本

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1、转炉炼钢炼钢工艺学Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望自供热转炉的发展演变过程5.1 5.1 现代转炉炼钢发展趋势现代转炉炼钢发展趋势由传统供热向外加燃料联合供热转炉的发展演变过程由传统供热向外加燃料联合供热转炉的发展演变过程 转炉炼钢功能的发展和完善转炉炼钢功能的发展和完善 5.2 5.2 氧气顶吹转炉炼钢及设备特点氧气顶吹转炉炼钢及设备特点 q氧气转炉炼钢的特点氧气转炉炼钢的特点生产率高、钢中气体含量少，钢质量好；生产率高、钢中气体含量少，钢质量好；可炼品种多、原料适

2、应性强；可炼品种多、原料适应性强；成本低、投资少、建厂快；成本低、投资少、建厂快；生产较均衡，利于与连铸配合，利于实现生产的自动控制；生产较均衡，利于与连铸配合，利于实现生产的自动控制；p氧气顶吹转炉设备氧气顶吹转炉设备炉体结构及倾动机构炉体结构及倾动机构供氧系统供氧系统供料系统供料系统废气处理系统废气处理系统 送往高炉利用送往高炉利用吸吸滤滤池池渣渣罐罐水封逆止阀水封逆止阀进入煤气柜进入煤气柜不不回回收收时时放放空空洗洗涤涤塔塔炉顶料仓炉顶料仓带式运输机带式运输机电动机电动机传动机构传动机构振动给料器振动给料器电子称电子称实实心心轴轴风风机机烟烟道道支架支架溜溜槽槽文氏管文氏管脱水器脱水器密

3、封料仓密封料仓转转炉炉氧氧枪枪氧气顶吹转炉及其附属设备示意图氧气顶吹转炉及其附属设备示意图回收煤气回收煤气汽包汽包沉淀池沉淀池转炉炉体结构及倾动机构转炉炉体结构及倾动机构 炉帽（锥形）：炉帽（锥形）： 水冷炉口（顶部）水冷炉口（顶部） 出钢口（炉帽与炉身交界处）出钢口（炉帽与炉身交界处） 炉壳炉壳 档渣板（环形伞状）档渣板（环形伞状） 炉身（圆筒形）炉身（圆筒形） 筒球型筒球型 炉底（球形）炉底（球形） 锥球型锥球型 炉体金属结构炉体金属结构 托圈托圈 截锥型截锥型 耳轴耳轴 转炉转炉 轴承座轴承座 工作层工作层 炉衬炉衬炉膛内腔炉膛内腔 填充层填充层 永久层永久层 倾动机构倾动机构 电动机、

4、减速装置（减速机、制动装置等）电动机、减速装置（减速机、制动装置等）氧气顶吹转炉设备氧气顶吹转炉设备散状料供应系统主要设备组成及其作用散状料供应系统主要设备组成及其作用v主主要要设设备备有有地地面面料料仓仓、提提升升运运输输设设备备、高高位位料料仓仓、称称量和加料设备。生产流程如下：量和加料设备。生产流程如下：散状料散状料地位料仓地位料仓皮带运输等皮带运输等斗式提升机斗式提升机高位料仓高位料仓电磁振动给料器电磁振动给料器自动称量漏斗自动称量漏斗汇总漏斗汇总漏斗溜槽溜槽转炉炉口转炉炉口皮带运输机（皮带走廊）皮带运输机（皮带走廊）氧气顶吹转炉设备氧气顶吹转炉设备废气处理系统废气处理系统转炉烟气净化

5、及回收处理的意义转炉烟气净化及回收处理的意义防止环境污染、回收能源。防止环境污染、回收能源。烟气的处理方式有燃烧法与未燃法两种烟气的处理方式有燃烧法与未燃法两种烟尘的净化方式也有两种，即湿式净化与干式净化。烟尘的净化方式也有两种，即湿式净化与干式净化。o目目前前绝绝大大多多数数顶顶吹吹转转炉炉的的烟烟气气是是采采用用未未燃燃法法（氮氮幕幕法法）、湿湿法净化回收系统，称法净化回收系统，称OGOG系统；系统；o有的也采用未燃、干式净化回收系统，又称有的也采用未燃、干式净化回收系统，又称LTLT系统。系统。o烟烟气气除除尘尘设设备备洗洗涤涤除除尘尘器器（文文氏氏管管）、静静电电除除尘尘器器、布布袋除

6、尘器等。袋除尘器等。燃烧法与未燃法除尘特性比较燃烧法与未燃法除尘特性比较 项目项目 燃烧法燃烧法 未燃法未燃法空气燃烧系数空气燃烧系数1 1（1.2 1.2 或或3 34 4 ） 1（ =0.08 ）烟气烟气成分成分以以 COCO2 2、N N2 2 为主为主以以 CO（转炉煤气）为主（转炉煤气）为主烟尘烟尘成分成分以以 Fe Fe2 2O O3 3 为主，颗粒为主，颗粒细小细小以以 Fe O 为主，颗粒为主，颗粒较大较大冷却方式冷却方式废热锅炉法废热锅炉法（ 1.2 1.2 ）空空气冷却法气冷却法（ 3 34 4 ）汽化冷却汽化冷却控制控制的方法的方法活动烟罩活动烟罩活动烟罩和炉口压力调节法

7、或活动烟罩和炉口压力调节法或氮幕法（氮幕法（OG法）法）优缺点优缺点操作简单，运行安全。处操作简单，运行安全。处理烟气量大（是未燃法的理烟气量大（是未燃法的46倍倍），系统设备庞大），系统设备庞大基建投资高；颗粒细小，基建投资高；颗粒细小，除尘效率低。除尘效率低。烟气量烟气量( 很小很小)，设备体积，设备体积小小，投资投资省省（仅为燃烧法的（仅为燃烧法的 5060）；且可）；且可回收煤气回收煤气；颗粒；颗粒较大，除尘效率较大，除尘效率高高；烟气成分；烟气成分以以 CO为主，系统运行安全性为主，系统运行安全性差差，易发生爆炸事故。故要求，易发生爆炸事故。故要求系统的系统的密封性密封性要要好好。趋

8、势趋势采用该法除尘且采用该法除尘且回收煤气回收煤气 OG系统的流程：系统的流程： 烟气烟气烟罩烟罩汽化冷却烟道汽化冷却烟道一级文氏管一级文氏管90度弯头脱水器度弯头脱水器二级文氏管二级文氏管 90度弯头脱水器度弯头脱水器丝网脱水器丝网脱水器 回收回收三通阀三通阀水封逆止阀水封逆止阀V形水封形水封煤气柜煤气柜 风机风机 放散放散旁通阀旁通阀放散烟囱放散烟囱测定孔测定孔一级文氏管一级文氏管放散烟囱放散烟囱煤气柜煤气柜V形水封形水封上部安全阀上部安全阀汽化冷却烟道汽化冷却烟道水封逆止阀水封逆止阀二级文氏管二级文氏管下部安全阀下部安全阀上烟罩上烟罩上烟罩上烟罩烟裙烟裙流流量量计计90度弯头脱水器度弯头

9、脱水器风风机机旁旁通通阀阀三三通通阀阀丝网除雾气丝网除雾气 OG系统的流程示意图系统的流程示意图 LT法净化、回收系统工艺流程法净化、回收系统工艺流程LT法净化、回收系统工艺流程法净化、回收系统工艺流程未燃烟气（未燃烟气（8001000 ）活动罩裙活动罩裙冷却烟道（或余热冷却烟道（或余热锅炉）锅炉）蒸发冷却器蒸发冷却器（蒸发冷却塔）（蒸发冷却塔）煤气冷却（煤气冷却（150200） 、干燥（水雾蒸发）、除粗尘、干燥（水雾蒸发）、除粗尘 干粗尘干粗尘 回收回收三通阀三通阀冷却塔冷却塔煤气柜煤气柜电除尘器电除尘器（除细尘）（除细尘）风机风机（I D）切换站切换站 （73 ） 干细尘干细尘 放散放散放

10、散烟囱放散烟囱(氮气引射装置氮气引射装置) 热压块设备热压块设备（压块）（压块）转炉转炉 静电除尘器的主要特点静电除尘器的主要特点:除除尘尘效效率率高高（净净化化效效率率高高），可可达达99.9，而而且且稳稳定定，不不受受烟烟气气量量波波动动的的影影响响，最最适适宜宜捕捕集集小小于于1m的烟尘；的烟尘；处处理理烟烟气气量量大大，阻阻力力损损失失小小（一一般般在在30毫毫米米水水柱柱以以下），可用于高温烟气；下），可用于高温烟气；维护费用较低，使用寿命长。维护费用较低，使用寿命长。但但一一次次性性投投资资高高（设设备备投投资资费费用用大大），设设备备庞庞大大，占地面积大。占地面积大。选用时要考虑

11、设置增湿塔，降低烟尘电阻率后再进选用时要考虑设置增湿塔，降低烟尘电阻率后再进入静电除尘器，才能发挥其特性（电除尘器适宜烟入静电除尘器，才能发挥其特性（电除尘器适宜烟尘电阻率为尘电阻率为1081011m ）。）。 布袋布袋式除尘器工作原理式除尘器工作原理滤袋滤袋尘粒出口尘粒出口净气净气含尘气体含尘气体反吹风机反吹风机反吹管传动反吹管传动 布袋式除尘器布袋式除尘器 布袋式除尘器是干式除布袋式除尘器是干式除尘设备尘设备 ，由许多单体布，由许多单体布袋组成。袋组成。工作原理工作原理如下：如下： 布袋是由普通涤纶或高布袋是由普通涤纶或高温纤维、或玻璃纤维制成温纤维、或玻璃纤维制成的编织袋。含尘气体通过的

12、编织袋。含尘气体通过布袋过滤，尘埃附着于布布袋过滤，尘埃附着于布袋表面，使气与尘分离，袋表面，使气与尘分离，气得到净化。附着于布袋气得到净化。附着于布袋表面的尘埃，定期通过反表面的尘埃，定期通过反吹风使其脱落，得到清理。吹风使其脱落，得到清理。5.3 5.3 转炉炼钢工艺制度转炉炼钢工艺制度冶炼过程概述冶炼过程概述 从从装料装料到到出钢出钢，倒渣倒渣，转炉一炉钢的冶炼过程转炉一炉钢的冶炼过程包括包括装料、吹炼、脱氧装料、吹炼、脱氧出钢、溅渣护炉和倒渣出钢、溅渣护炉和倒渣几个阶段。几个阶段。 一一炉炉钢钢的的吹吹氧氧时时间间通通常常为为12-18min12-18min，冶冶炼炼周周期期为为30m

13、in30min左右左右。u上上炉炉钢钢出出完完钢钢后后，倒倒净净炉炉渣渣，堵堵出出钢钢口口，兑兑铁铁水水和和加加废废钢钢，降枪供氧降枪供氧，开始吹炼。，开始吹炼。u在在送送氧氧开开吹吹的的同同时时，加加入入第第一一批批渣渣料料，加加入入量量相相当当于于全全炉炉总总渣渣量量的的三三分分之之二二，开开吹吹4-64-6分分钟钟后后，第第一一批批渣渣料料化化好好，再再加加入入第第二二批批渣渣料料。如如果果炉炉内内化化渣渣不不好好，需需加加入入第第三三批批萤石渣料。萤石渣料。u吹炼过程中的吹炼过程中的供氧强度供氧强度： 小型转炉为小型转炉为2.5-4.52.5-4.5m m3 3/(t/(tmin)mi

14、n)； 120t 120t以上的转炉一般为以上的转炉一般为2.8-3.62.8-3.6m m3 3/(t/(tmin)min)。 冶炼过程概述冶炼过程概述开吹时开吹时氧枪枪位采用氧枪枪位采用高枪位高枪位，目前是为了早化渣，多去磷，目前是为了早化渣，多去磷，保护炉衬；保护炉衬；在在吹炼过程中吹炼过程中适当适当降低枪位降低枪位的保证炉渣不的保证炉渣不“返干返干”，不喷溅，不喷溅，快速脱碳与脱硫，熔池均匀升温为原则；快速脱碳与脱硫，熔池均匀升温为原则；在在吹炼末期吹炼末期要要降枪降枪，主要目的是熔池钢水成分和温度均匀，主要目的是熔池钢水成分和温度均匀，加强熔池搅拌，稳定火焰，便于判断终点，同时使降低

15、渣中加强熔池搅拌，稳定火焰，便于判断终点，同时使降低渣中FeFe含量，减少铁损，达到溅渣的要求。含量，减少铁损，达到溅渣的要求。u当当吹吹炼炼到到所所炼炼钢钢种种要要求求的的终终点点碳碳范范围围时时，即即停停吹吹，倒倒炉炉取取样样，测测定定钢钢水水温温度度，取取样样快快速速分分析析CC、SS、PP的的含含量量，当当温温度和成分符合要求时，就出钢度和成分符合要求时，就出钢。当当钢钢水水流流出出总总量量的的四四分分之之一一时时，向向钢钢包包中中的的脱脱氧氧合合金金化化剂剂，进行脱氧进行脱氧，合金化合金化，由此一炉钢冶炼完毕。，由此一炉钢冶炼完毕。冶炼过程概述冶炼过程概述 1 1、冶炼前的准备、冶炼

16、前的准备p操作用具的准备操作用具的准备p补炉操作补炉操作p转炉溅渣护炉转炉溅渣护炉 2 2、冶炼操作、冶炼操作u摇炉进料操作摇炉进料操作u转炉冶炼特征演示转炉冶炼特征演示u转炉倒渣、出钢转炉倒渣、出钢u转炉操作全程演示转炉操作全程演示冶炼工艺制度冶炼工艺制度炉 前 用 具炉 后 用 具炉前操作用具炉前操作用具取样瓢；补炉长瓢2；补炉短瓢；刮板；撬棒；竹片条；铝条；样模；铁锹；长钢管；测温枪；合金料桶或运料小车；吹氧管；鎯头把炉后用具示意图 炉后操作用具补炉长瓢(与炉前共用)；补炉短瓢(与炉前共用)；撬捧(与炉前共用)；长撬捧；泥塞棒；氧气皮管，氧气管 (与炉前共用)；铁锹；鎯头 (与炉前共用)

17、；出钢口塞；挡渣球。 转炉简介转炉解剖现场转炉炉内演示补炉操作程序请单击画面请单击画面转炉是炼钢的反应容器，它由炉帽、炉身和炉底组成。在炉帽和炉身的连接处安置一个出钢口转炉剖面图转炉炉内请请单单击击画画面面请请单单击击画画面面补炉操作程序 补炉底补炉底 程序1）摇炉使转炉大炉口向下，2）倒净炉内的残钢、残渣。3）摇炉至补炉所需的工作位置。 4）摇动炉子至加废钢位置往复 摇动炉子，一般不少于3次。5）降枪。开氧吹开补炉砂。 6）烘烤 补大面程序补大面程序一般对前后大面(前后大面也叫作前墙和后墙)交叉补。 1）摇炉使转炉大炉口向下， 倒净炉内的残钢、残渣。 2）摇炉至补炉所需的工作位置。 3）倒砂

18、 4）贴砖 5）喷补 6）烘烤 转炉溅渣护炉简介转炉溅渣护炉操作演示溅渣护炉工艺是在转炉出钢后，在炉内留有适当的炉渣，然后插入喷枪，籍以向炉内吹入高压氮气，使炉渣飞溅，覆盖到炉壁上，经冷却、凝固并形成具有一定耐火度的渣层，从而保护了原有炉衬，延长了转炉寿命。 转炉溅渣护炉操作演示请单击画面请单击画面 转炉摇炉进料注意事项转炉倾动机构简介转炉兑铁水操作程序转炉兑铁水操作现场图示转炉加废钢操作程序转炉加废钢、兑铁水现场操作摇炉进料注意事项1 1、摇炉进料时必须集中思想，向前或向后摇炉要到位。、摇炉进料时必须集中思想，向前或向后摇炉要到位。2 2、必须立即将摇炉手柄回复到零位，使转炉止动定位。、必须

19、立即将摇炉手柄回复到零位，使转炉止动定位。3 3、兑铁水基本转倾角度为、兑铁水基本转倾角度为+60+60，进废钢基本转倾角，进废钢基本转倾角 度为度为+45+45，但兑铁水、进废钢的实际操作均需作必，但兑铁水、进废钢的实际操作均需作必 要调整。倾动角度调整严格听从炉前指挥人员的指挥。要调整。倾动角度调整严格听从炉前指挥人员的指挥。4 4、进料前要进行检查，一般不采用留渣作业。、进料前要进行检查，一般不采用留渣作业。5 5、为确保安全，炉料进炉前要先按警铃，示意炉口正前、为确保安全，炉料进炉前要先按警铃，示意炉口正前 方平台上人员避让，特别是新开炉及补炉后第一炉。方平台上人员避让，特别是新开炉及

20、补炉后第一炉。6 6、倒渣前必须要先按、倒渣前必须要先按“倒渣警铃倒渣警铃”，要求清渣组准备，要求清渣组准备 好渣包并通知炉下人员远离，以防人员烫伤。好渣包并通知炉下人员远离，以防人员烫伤。 倾动机构使转炉正反360度旋转的机械设备，以便进行兑铁水、加废钢和倒渣的工艺操作。倾动机构包括电动机、制动器和减速器。转炉炉体倾动的类型：（1）落地式（2）半悬挂式（3）悬挂式（4）液压倾动 转炉兑铁水操作程序兑铁水兑铁水A A 准备工作准备工作 转炉具备兑铁水条件或等待兑铁水时，将铁水包吊至转炉正前方，吊车放下副钩，炉前指挥人员将两只铁水包底环分别挂好钩。B B 兑铁水操作兑铁水操作1)炉前指挥人员站于

21、转炉和转炉操作室中间近转炉的侧旁(如图所示)。指挥人员的站位必须能同时被摇炉工和吊车驾驶员看到，又不会被烫伤的位置。2)指挥吊车驾驶员开动大车和主、副钩将铁水包运至炉口正中和高度恰当的位置。3)指挥吊车驾驶员开小车将铁水包移近炉口位置，必要时指挥吊车对铁水包位置进行微调。4)指挥吊车上升副钩，开始兑铁水。5)随着铁水不断兑入炉内，要同时指挥炉口不断下降和吊车副钩的不断上升，使铁水流逐步加大，并使铁水流全部进入炉内，而铁水包和炉口互不相碰，铁水不溅在炉外。6)兑完铁水指挥吊车离开，至此兑铁水完。 转炉兑铁水操作现场图示A 准备工作准备工作 废钢在废钢跨装入废钢斗，由吊车吊起，送至废钢在废钢跨装入

22、废钢斗，由吊车吊起，送至炉前平台，由炉前进料工将废钢斗尾部钢丝绳从炉前平台，由炉前进料工将废钢斗尾部钢丝绳从吊车主钩上松下，换钩在吊车副钩上待用。吊车主钩上松下，换钩在吊车副钩上待用。 如如逢逢雨雨天天废废钢钢斗斗中中有有积积水水，可可在在炉炉前前平平台台起起吊吊废废钢钢斗斗时时将将废废钢钢斗斗后后部部稍稍稍稍抬抬高高或或在在兑兑铁铁水水前前进进废钢废钢。B 加废钢操作加废钢操作 炉炉前前指指挥挥人人员员站站立立于于转转炉炉和和转转炉炉操操作作室室中中间间近近转转炉炉的的侧侧旁旁(同同兑兑铁铁水水位位置置)。待待兑兑铁铁水水吊吊车车开开走走后即指挥进废钢。后即指挥进废钢。 1) 指指挥挥摇摇炉

23、炉工工将将炉炉子子倾倾动动向向前前(正正方方向向)至至进进废废钢位置。钢位置。 2) 指挥吊废钢的吊车工开吊车至炉口正中位置。指挥吊废钢的吊车工开吊车至炉口正中位置。 3) 指指挥挥吊吊车车移移动动大大、小小车车将将废废钢钢斗斗口口伸伸进进转转炉炉炉口。炉口。 4) 指指挥挥吊吊车车提提升升副副钩钩，将将废废钢钢倒倒入入炉炉内内。如如有有废废钢钢搭搭桥桥，轧轧死死等等，可可指指挥挥吊吊车车将将副副钩钩稍稍稍稍下下降降，再提起，让废钢松动一下，再倒入炉内。再提起，让废钢松动一下，再倒入炉内。 5) 加加完完废废钢钢后后即即指指挥挥吊吊车车离离开开，指指挥挥转转炉炉摇摇正正，至此加废钢毕。至此加废

24、钢毕。 加废钢加废钢操作程序操作程序现场转炉兑铁水加废钢操作请单击画面请单击画面 5.3.1 5.3.1 原料装入制度原料装入制度u装装料料工工艺艺对对转转炉炉炼炼钢钢的的技技术术经经济济指指标标有有明明显显的的影响。影响。u对对使使用用废废钢钢的的转转炉炉，如如先先装装废废钢钢后后兑兑铁铁水水，为为了了保保护护炉炉衬衬不不被被废废钢钢击击伤伤，应应先先加加洁洁净净的的轻轻废废钢钢，再再加加中中型型和和重重型型废废钢钢。过过重重的的废废钢钢，最最好好在兑铁水后加入在兑铁水后加入。u为为了了防防止止炉炉衬衬过过分分急急冷冷，装装完完废废钢钢后后应应立立即即兑兑入铁水。入铁水。u炉炉役役末末期期，

25、以以及及废废钢钢装装入入量量很很大大的的转转炉炉，均均应应先兑铁水后加废钢先兑铁水后加废钢。5.3.1 5.3.1 原料装入制度原料装入制度p不不同同的的转转炉炉，以以及及同同一一转转炉炉在在不不同同的的生生产产条条件件下，都有其不同的合理的金属装入量。下，都有其不同的合理的金属装入量。p装装入入量量过过大大，喷喷溅溅增增加加，熔熔池池搅搅拌拌不不好好，造造渣渣困困难难，炉炉衬衬特特别别是是炉炉帽帽寿寿命命缩缩短短，供供氧氧强强度度也也因喷溅大而被迫降低。因喷溅大而被迫降低。p装装入入量量过过小小，炉炉产产量量减减少少。因因熔熔池池过过浅浅，炉炉底底容容易易受受来来自自氧氧气气射射流流区区的的

26、高高温温和和高高氧氧化化铁铁的的循循环流冲击，甚至损坏炉底。环流冲击，甚至损坏炉底。转炉控制装入量的三种方法定量装入定量装入l在整个炉役期间，保持每炉的金属装入量不变。在整个炉役期间，保持每炉的金属装入量不变。l优点是生产组织简便，对大型企业尤为突出。优点是生产组织简便，对大型企业尤为突出。l缺缺点点是是容容易易造造成成炉炉役役前前期期装装入入量量偏偏大大而而熔熔池池偏偏深深，炉炉役役后后期期装入量又偏小而熔池偏浅。装入量又偏小而熔池偏浅。l大型转炉可以采用。大型转炉可以采用。定深装入定深装入l在整个炉役期间，保持每炉的金属熔池深度不变。在整个炉役期间，保持每炉的金属熔池深度不变。l优点是氧枪

27、操作稳定，有利于提高供氧强度和减少喷溅，不优点是氧枪操作稳定，有利于提高供氧强度和减少喷溅，不必担心氧气射流冲击炉底，可以充分发挥转炉的生产能力。必担心氧气射流冲击炉底，可以充分发挥转炉的生产能力。l缺点是装入量及出钢量变化极为频繁，采用模铸时铸锭很难缺点是装入量及出钢量变化极为频繁，采用模铸时铸锭很难配合。但对采用连铸的车间是有其优越性的。配合。但对采用连铸的车间是有其优越性的。分阶段定量装入分阶段定量装入l整个炉役按炉膛扩大的程度划分为若干阶段，各阶段实行定整个炉役按炉膛扩大的程度划分为若干阶段，各阶段实行定量装入。量装入。l保持了比较适当的熔池深度及装入量的相对稳定性，既能满保持了比较适

28、当的熔池深度及装入量的相对稳定性，既能满足吹炼工艺要求，也便于组织生产，为各厂普遍采用。足吹炼工艺要求，也便于组织生产，为各厂普遍采用。影响金属装入量的因素1)1)炉容比炉容比u炉炉容容比比是是指指转转炉炉内内部部自自由由空空间间的的容容积积(V)(V)与与金金属属装装入入量量(T)(T)之比，之比，V/TV/T。u转转炉炉喷喷溅溅和和生生产产率率均均与与其其炉炉容容比比密密切切相相关关。国国内内外外绝绝大大多多数转炉的数转炉的V/T=0.8V/T=0.81.01.0。u一一般般在在转转炉炉容容量量小小、铁铁水水硅硅磷磷含含量量高高、供供氧氧强强度度大大、喷喷头头孔孔数数少少，用用铁铁矿矿石石

29、和和氧氧化化铁铁皮皮冷冷却却时时，炉炉容容比比靠靠上上限限；反反之，则靠下限。之，则靠下限。u各阶段的金属装入量应能保证一定的炉容比。各阶段的金属装入量应能保证一定的炉容比。 国内一些企业顶吹转炉的炉容比国内一些企业顶吹转炉的炉容比厂名厂名宝钢宝钢首钢首钢鞍钢鞍钢本钢本钢攀钢攀钢首钢首钢太钢太钢 吨位吨位/t/t30030021021018018012012012012080805050炉熔比炉熔比/m/m3 3t t-1-11.051.050.970.970.860.860.910.910.900.900.840.840.970.97影响金属装入量的因素 氧气射流对熔池的穿透深度的近似计算公

30、式氧气射流对熔池的穿透深度的近似计算公式： （2） 按式按式按式按式(2)(2)(2)(2)计算氧气射流的最大穿透深度时，式计算氧气射流的最大穿透深度时，式计算氧气射流的最大穿透深度时，式计算氧气射流的最大穿透深度时，式(1)(1)(1)(1)中的系中的系中的系中的系数数数数K K K Kl l l l为为为为2.02.02.02.02.32.32.32.3。l l确定熔池深度后，便可根据炉役各阶段炉衬浸蚀情况估算确定熔池深度后，便可根据炉役各阶段炉衬浸蚀情况估算确定熔池深度后，便可根据炉役各阶段炉衬浸蚀情况估算确定熔池深度后，便可根据炉役各阶段炉衬浸蚀情况估算出必须的金属装入量。出必须的金属

31、装入量。出必须的金属装入量。出必须的金属装入量。 2)2)金属熔池深度金属熔池深度为保证生产安全和炉底寿命，熔池深度为保证生产安全和炉底寿命，熔池深度(H(H熔熔) )应大于氧气射应大于氧气射流对熔池的最大穿透深度流对熔池的最大穿透深度(hmax)(hmax)。或。或 H H熔熔=K=K1 1h hmaxmax （1 1）影响金属装入量的因素3)3)浇注钢锭的重量浇注钢锭的重量p模铸时，为了保证钢锭的适当浇高，减轻缩孔、疏松缺陷模铸时，为了保证钢锭的适当浇高，减轻缩孔、疏松缺陷和尽量减少浇余，装入量应与浇注钢锭的重量相配合，即：和尽量减少浇余，装入量应与浇注钢锭的重量相配合，即：p按按炉炉容容

32、比比、熔熔池池深深度度和和浇浇注注钢钢锭锭的的重重量量算算出出的的装装入入量量不不相相同同时时，首首先先应应保保证证浇浇注注一一定定支支数数的的钢钢锭锭，熔熔池池深深度度则则可可以以略略为为加加深而不应减浅，炉容比可以略大或略小。深而不应减浅，炉容比可以略大或略小。 4) 4) 炉子附属设备炉子附属设备p应与钢包容量、浇注吊车起重能力、转炉倾动力矩大小、连应与钢包容量、浇注吊车起重能力、转炉倾动力矩大小、连铸机的操作等相适应。铸机的操作等相适应。5.3.2 5.3.2 供氧制度供氧制度u氧气转炉炼钢以氧气作为基本的氧化剂。氧气转炉炼钢以氧气作为基本的氧化剂。u转炉的供氧方法不同，炼钢过程的特点

33、也不同。转炉的供氧方法不同，炼钢过程的特点也不同。u由于喷头的孔数、氧枪与熔池面的距离或其它供氧参数不同，由于喷头的孔数、氧枪与熔池面的距离或其它供氧参数不同，也会带来不同的吹炼特点。也会带来不同的吹炼特点。u供氧在氧气转炉炼钢过程中起主导作用并影响全局，它支配供氧在氧气转炉炼钢过程中起主导作用并影响全局，它支配着氧气射流与熔池的接触面积、一次反应区的位置和尺寸、着氧气射流与熔池的接触面积、一次反应区的位置和尺寸、熔池的搅拌状况、元素的氧化速度、渣中氧化铁的含量，因熔池的搅拌状况、元素的氧化速度、渣中氧化铁的含量，因而对化渣、喷溅、杂质的去除速度、终点碳和温度的控制以而对化渣、喷溅、杂质的去除

34、速度、终点碳和温度的控制以及各项技术经济指标都有重大影响。及各项技术经济指标都有重大影响。u供氧是根据原材料、所炼钢种、炉子容量和尺寸及氧源压力供氧是根据原材料、所炼钢种、炉子容量和尺寸及氧源压力等条件确定氧枪的类型、结构和尺寸，吹炼过程中氧枪在熔等条件确定氧枪的类型、结构和尺寸，吹炼过程中氧枪在熔池面上的高度池面上的高度( (枪位枪位) )和工作氧压。和工作氧压。 氧氧 枪枪请请 单单 击击 画画 面面氧枪氧枪是转炉供氧的是转炉供氧的主要设备，它是由主要设备，它是由喷头、枪身和尾部喷头、枪身和尾部结构组成。结构组成。喷头喷头是用导热性良是用导热性良好的紫铜经锻造和好的紫铜经锻造和切割加工而成

35、，也切割加工而成，也有用压力浇铸而成有用压力浇铸而成的。喷头的形状有的。喷头的形状有拉瓦尔型、直筒型拉瓦尔型、直筒型和螺旋型等。目前和螺旋型等。目前应用最多的是多孔应用最多的是多孔的拉瓦尔型喷头。的拉瓦尔型喷头。5.3.2 5.3.2 供氧制度供氧制度1 1、氧气从氧枪中的流出、氧气从氧枪中的流出n氧枪出口断面上的氧流参数是最重要的特性参数，它决定氧枪出口断面上的氧流参数是最重要的特性参数，它决定着氧气射流的基本特性。着氧气射流的基本特性。n顶吹氧气转炉都采用超音速氧枪。拉瓦尔型的氧枪喷头能顶吹氧气转炉都采用超音速氧枪。拉瓦尔型的氧枪喷头能够最大限度地把氧气的压力能转变为动能，可以得到稳定够最

36、大限度地把氧气的压力能转变为动能，可以得到稳定的和最大流速的超音速射流。的和最大流速的超音速射流。氧枪喷孔的出口断面积 氧枪喷孔的临界断面积 F出口出口F临界临界为定值时，改变进入喷孔前的氧气压力，不为定值时，改变进入喷孔前的氧气压力，不能改变氧流的出口速度，而只能改变氧气的流量。能改变氧流的出口速度，而只能改变氧气的流量。5.3.2 5.3.2 供氧制度供氧制度 2 2、转炉炉膛内氧气射流的特性、转炉炉膛内氧气射流的特性u氧气射流在顶吹转炉炉膛内的流动状况和特点大致如下：氧气射流在顶吹转炉炉膛内的流动状况和特点大致如下：氧氧气气射射流流分分三三段段：射射流流轴轴心心速速度度仍仍保保持持等等于

37、于出出口口的的速速度度，这这一一段段称称为为初初始始段段。射射流流轴轴心心速速度度逐逐渐渐降降低低到到音音速速，这这一一段段称称为为过渡段过渡段，过渡段以后的亚音速段称为，过渡段以后的亚音速段称为基本段基本段。在在转转炉炉炉炉膛膛内内，氧氧气气射射流流遭遭到到与与射射流流运运动动方方向向相相反反，以以COCO为为主的相遇气流的作用，使射流的衰减加速主的相遇气流的作用，使射流的衰减加速。氧氧气气射射流流在在转转炉炉炉炉膛膛内内向向下下流流动动的的过过程程中中，将将从从周周围围抽抽吸吸烟烟尘尘、金金属属滴滴和和渣渣滴滴等等比比重重很很大大的的质质点点，使使射射流流的的速速度度降降低低，扩张角减小。

38、扩张角减小。炉膛内的氧气射流，因被加热膨胀，使射程和扩张角增大。炉膛内的氧气射流，因被加热膨胀，使射程和扩张角增大。多多孔孔喷喷头头与与单单孔孔喷喷头头的的射射流流流流动动状状况况有有重重要要区区别别。多多孔孔喷喷头头射流的速度衰减和全能衰减都较快，因而射程较短。射流的速度衰减和全能衰减都较快，因而射程较短。氧氧枪枪出出口口处处的的氧氧气气射射流流，其其密密度度显显著著大大于于周周围围气气相相介介质质的的密密度，这应有利于射程的增大。度，这应有利于射程的增大。5.3.2 5.3.2 供氧制度供氧制度3 3、氧气射流对转炉熔池的作用、氧气射流对转炉熔池的作用p氧气射流对熔池的物理作用氧气射流对熔

39、池的物理作用l射流的穿透深度、冲击面积和冲击点的分布射流的穿透深度、冲击面积和冲击点的分布考虑实际转炉吹炼特点的系数，等于40 枪位常数，对于低粘度的液体为40 在枪位等于零在枪位等于零(H=0)时，时， 在喷头和氧气流量一定的情况下，降低枪位增大穿透深度时，在喷头和氧气流量一定的情况下，降低枪位增大穿透深度时，冲击面积随之减小；相反，提枪增大冲击面积时，穿透深度随冲击面积随之减小；相反，提枪增大冲击面积时，穿透深度随之减小。因此，变化枪位是调节穿透深度和冲击面积的有效方之减小。因此，变化枪位是调节穿透深度和冲击面积的有效方法。法。5.3.2 5.3.2 供氧制度供氧制度l氧气射流对熔池的搅拌

40、氧气射流对熔池的搅拌在在氧氧气气射射流流与与熔熔池池相相遇遇处处，射射流流的的动动能能20%20%消消耗耗于于对对熔熔池池的的搅搅拌拌， 5 510%10%消消耗耗于于克克服服对对射射流流的的推推挤挤力力， 707080%80%消消耗耗于于射射流流冲冲击击液液体体时时非非弹弹性碰撞的能量损失。性碰撞的能量损失。沸沸腾腾对对熔熔池池搅搅拌拌起起着着主主要要作作用用。但但也也受受氧氧气气射射流流的的支支配配。如如减减小小氧氧气气射射流流的的穿穿透透深深度度而而增增大大冲冲击击面面积积，便便可可使使COCO气气体体沿沿熔熔池池横横断断面面分分散散析析出出；同同理理，增增多多喷喷孔孔数数和和增增大大喷

41、喷孔孔倾倾角角，能能使使COCO气气体体呈呈多多股股的的形形式式在在不同的地点分散析出，因而显著改变熔池中液体循环的速度场。不同的地点分散析出，因而显著改变熔池中液体循环的速度场。“软吹软吹”（氧压很低或枪位很高）和（氧压很低或枪位很高）和“硬吹硬吹”（高氧压或枪位很低）（高氧压或枪位很低） 5.3.2 5.3.2 供氧制度供氧制度l射流与熔池之间的相互破碎和乳化射流与熔池之间的相互破碎和乳化在氧气射流及因射流而产生的在氧气射流及因射流而产生的COCO气体的共同作用下，引起射气体的共同作用下，引起射流与金属、炉渣之间的相互破碎，并形成金属流与金属、炉渣之间的相互破碎，并形成金属炉渣乳浊液。炉渣

42、乳浊液。 气体射流中液滴的最小直径气体射流中液滴的最小直径d d滴滴minmin理论上可按下式计算：理论上可按下式计算： 拉普拉斯准数 液滴表面处气流的速度 5050吨吨转转炉炉在在吹吹炼炼中中期期，金金属属与与炉炉渣渣的的接接触触表表面面积积约约为为：5060=3000m5060=3000m2 2。计计算算虽虽粗粗略略，但但说说明明，在在顶顶吹吹氧氧气气转转炉炉吹吹炼炼过过程程中中，炉炉渣渣与与金金属属接接触触的的总总表表面面积积极极大大，有有利利于于渣渣- -钢钢之间反应的迅速进行。之间反应的迅速进行。 5.3.2 5.3.2 供氧制度供氧制度p氧气射流对熔池的化学作用氧气射流对熔池的化学

43、作用l进进入入熔熔池池的的高高速速氧氧气气射射流流，将将射射流流周周围围坑坑穴穴中中的的金金属属表表面面层层以以及及卷卷入入射射流流中中的的金金属属滴滴表表面面层层氧氧化化成成FeFe2 2O O3 3。液液滴滴成成为为将将氧氧传传给给熔熔池池的的基基本本载载体体。载载氧氧液液滴滴参参与与熔熔池池的的循循环环运运动动，并并在在熔池中进行二次氧化，将氧传给金属。熔池中进行二次氧化，将氧传给金属。l在在高高枪枪位位或或低低氧氧压压“软软吹吹”的的情情况况下下，射射流流穿穿透透深深度度小小，熔熔池池搅搅拌拌微微弱弱，载载氧氧液液滴滴中中的的FeFe2 2O O3 3向向熔熔池池传传氧氧较较慢慢而而上

44、上浮浮路路程程较短，使炉渣的氧化性提高；较短，使炉渣的氧化性提高；l在在低低枪枪位位或或高高氧氧压压“硬硬吹吹”的的情情况况下下，则则载载氧氧液液滴滴将将载载有有较较少的氧进入炉渣，而使炉渣的氧化性降低。少的氧进入炉渣，而使炉渣的氧化性降低。l部分氧直接与炉渣接触，将氧直接传给炉渣：部分氧直接与炉渣接触，将氧直接传给炉渣： 1/20 1/202 2+2(FeO)=(Fe+2(FeO)=(Fe2 20 03 3) )l由于熔池搅拌，可迅速将氧传给金属和进行杂质的氧化反应。由于熔池搅拌，可迅速将氧传给金属和进行杂质的氧化反应。5.3.2 5.3.2 供氧制度供氧制度l氧氧气气射射流流直直接接与与金

45、金属属接接触触氧氧化化金金属属中中杂杂质质的的机机理理有有三三种种不不同同的的观观点点。第第一一种种是是“直直接接氧氧化化”或或“一一步步氧氧化化”，认为金属中的杂质被气态氧直接氧化：认为金属中的杂质被气态氧直接氧化： xR+y/2O xR+y/2O2 2=R=Rx xO Oy yl第第二二种种是是“间间接接氧氧化化”或或“二二步步氧氧化化”，认认为为氧氧气气与与金金属接触首先将铁元素氧化：属接触首先将铁元素氧化： 2Fc+O 2Fc+O2 2=2(FeO)=2(FeO) (EeO)=FeO (EeO)=FeO yFeO+xR= yFeO+xR=（R Rx xO Oy y）+yFe+yFel第

46、第三三种种观观点点实实际际上上是是上上述述两两种种观观点点的的综综合合，认认为为在在吹吹炼炼时既有直接氧化，也有间接氧化。时既有直接氧化，也有间接氧化。 5.3.2 5.3.2 供氧制度供氧制度4 4、顶吹氧气转炉的氧枪操作、顶吹氧气转炉的氧枪操作u变动枪位是目前控制吹炼过程的重要手段。变动枪位是目前控制吹炼过程的重要手段。u变动枪位可以改变射流对熔池的穿透深度和冲击面积，因而变动枪位可以改变射流对熔池的穿透深度和冲击面积，因而可以控制渣中氧化铁的含量和杂质的去除速度，可以在很大可以控制渣中氧化铁的含量和杂质的去除速度，可以在很大程度上控制化渣速度和喷溅的大小，还能在一定程度上控制程度上控制化

47、渣速度和喷溅的大小，还能在一定程度上控制熔池的升温速度。熔池的升温速度。u枪位根据如下的因素确定：枪位根据如下的因素确定：l吹炼的不同时期吹炼的不同时期吹吹炼炼前前期期硅硅迅迅速速氧氧化化，渣渣中中SiOSiO2 2的的浓浓度度大大和和熔熔池池温温度度不不高高。要要求求快快速速熔熔化化石石灰灰，尽尽快快形形成成碱碱度度1.51.51.71.7的的活活跃跃的的炉炉渣渣，以以免免酸酸性性渣渣严严重重浸浸蚀蚀炉炉衬衬和和尽尽量量增增加加前前期期的的去去磷磷率率。温温度度正正常常时时，除除适适当当加加入入萤萤石石或或FeOFeO皮皮等等助助熔熔剂剂外外，一一般般采采用用较较高高的枪位，使渣中的的枪位，

48、使渣中的(FeO)(FeO)稳定在稳定在252530%30%的水平的水平。氧枪操作氧枪操作吹吹炼炼中中期期强强烈烈脱脱碳碳。吹吹入入的的氧氧全全部部消消耗耗于于碳碳的的氧氧化化，且且渣渣中中的的氧氧化化铁铁也也消消耗耗于于脱脱碳碳。渣渣中中(FeO)(FeO)降降低低将将使使渣渣的的熔熔点点升升高高。渣渣中中(FeO)(FeO)降降低低过过多多时时会会使使炉炉渣渣显显著著变变粘粘，影影响响磷磷、硫硫的的继继续续去去除除，甚甚至至发发生生回回磷磷。这这种种炉炉渣渣变变粘粘的的现现象象称称为为炉炉渣渣“返返干干”。为为防防止止中中期期炉炉渣渣“返返干干”而而又又不不产产生生喷喷溅溅，枪枪位位应应控

49、控制制在在使使渣渣中中(FeO)(FeO)含含量量保保持持在在101015%15%的的范围内。范围内。吹吹炼炼后后期期进进一一步步调调整整好好炉炉渣渣的的氧氧化化性性和和流流动动性性，继继续续去去除除磷磷和和硫硫，准准确确控控制制终终点点。在在过过程程化化渣渣不不太太好好或或中中期期炉炉渣渣“返返干干”较较严严重重时时，后后期期应应首首先先适适当当提提枪枪化化渣渣，而而在在接接近近终终点点时时，再再适适当当降降枪枪，以以加加强强熔熔池池搅搅拌拌，均均匀匀熔熔池池温温度度和和成成分分，降降低低镇镇静静钢钢和和低低碳碳软软钢钢的的终终渣渣(FeO)(FeO)含含量量，提提高高金金属和合金收得率并减

50、轻对炉衬的浸蚀。属和合金收得率并减轻对炉衬的浸蚀。氧枪操作氧枪操作l熔池深度熔池深度熔熔池池越越深深，相相应应渣渣层层越越厚厚，吹吹炼炼过过程程中中熔熔池池面面上上涨涨越越高高，故故枪枪位位也也应应在在不不致致引引起起喷喷溅溅的的条条件件下下相相应应提提高高，以以免免化化渣渣困困难难和枪龄缩短。和枪龄缩短。在在其其它它条条件件不不变变时时，装装入入量量增增多多，枪枪位位应应相相应应增增高高；随随着着炉炉龄龄的的增增长长，熔熔池池变变浅浅，枪枪位位应应相相应应降降低低；随随着着炉炉容容量量增增大大，熔池深度增加，枪位应相应增高。熔池深度增加，枪位应相应增高。l造渣材料加入量及其质量造渣材料加入量

51、及其质量铁铁水水中中磷磷、硫硫含含量量高高，或或吹吹炼炼低低硫硫钢钢，或或石石灰灰质质量量低低劣劣、加加入入量量很很大大时时，由由于于渣渣量量增增大大使使熔熔池池面面显显著著上上升升，化化渣渣困困难难，枪位应相应提高。枪位应相应提高。在在铁铁水水中中硫硫、磷磷含含量量很很低低，加加入入的的渣渣料料很很少少，采采用用“软软烧烧”石石灰灰或或合合成成造造渣渣材材料料等等情情况况下下，化化渣渣时时枪枪位位可可降降低低，甚甚至至可可采用不变枪位的恒枪操作。采用不变枪位的恒枪操作。氧枪操作氧枪操作l铁水温度和成分铁水温度和成分在在铁铁水水温温度度低低或或开开新新炉炉时时，开开吹吹后后应应先先低低枪枪提提

52、温温，再再提提枪枪化化渣渣，以以免免使使渣渣中中积积聚聚过过多多的的(FeO)(FeO)而而导导致致强强烈烈脱脱碳碳时时发发生生喷喷溅溅。为为避避免免严严重重喷喷溅溅，铁铁水水含含硅硅量量很很高高(1.2%)(1.2%)时时，前前期期枪位不宜过高。枪位不宜过高。l喷头结构喷头结构在在一一定定的的氧氧气气流流量量下下，增增多多喷喷孔孔数数目目，穿穿透透深深度度减减小小，冲冲击击面面积积增增大大，枪枪位位应应相相应应降降低低。三三孔孔氧氧枪枪的的枪枪位位约约为为单单孔孔氧氧枪枪的的555575%75%。直直筒筒型型喷喷头头的的穿穿透透深深度度比比拉拉瓦瓦尔尔型型小小，因因而而枪枪位应低些。位应低些

53、。p顶吹氧气转炉多采用顶吹氧气转炉多采用恒氧压变枪位操作。恒氧压变枪位操作。p变氧压又变枪位的操作。变氧压又变枪位的操作。枪位操作演示枪位操作演示5.3.3 5.3.3 造渣工艺造渣工艺u吹吹炼炼过过程程中中随随着着熔熔池池温温度度的的变变化化相相应应控控制制炉炉渣渣成成分分，使使炉炉渣渣的物理化学性质符合炼钢的要求，是造渣工艺的基本内容。的物理化学性质符合炼钢的要求，是造渣工艺的基本内容。1 1、炉渣碱度的控制、炉渣碱度的控制l炉渣碱度和石灰加入量的确定炉渣碱度和石灰加入量的确定碱碱度度和和渣渣中中Si0Si02 2量量是是确确定定石石灰灰加加入入量量的的主主要要依依据据。以以单单渣渣法法为

54、例，石灰加入量可按下式计算：为例，石灰加入量可按下式计算：考虑随炉气带走的石灰粉和石灰在炉渣中不完全熔解的损失系数，通常K=1.11.15 渣料的用量渣料的用量 加入炉内的加入炉内的渣料渣料主要是主要是石灰石灰和和白云石白云石，还有少量的萤石或，还有少量的萤石或氧化铁皮等熔剂。氧化铁皮等熔剂。 石灰用量的确定石灰用量的确定 首先根据铁水的硅、磷含量和炉渣碱度计算，如铁水含磷首先根据铁水的硅、磷含量和炉渣碱度计算，如铁水含磷0.3%0.3%时，炉渣的碱度时，炉渣的碱度R=(%CaO)/(%SiOR=(%CaO)/(%SiO2 2)=2.8)=2.83.23.2，所以每，所以每吨铁水的石灰加入量按

55、下式计算吨铁水的石灰加入量按下式计算：石灰用量（石灰用量（kg/tkg/t）= = 式中：式中：%Si%Si炉料中硅的质量分数；炉料中硅的质量分数； 60/28 60/28表示表示1kgSi1kgSi氧化生成氧化生成60/2860/28（=2.14=2.14）kgkg的的SiOSiO2 2。 例例 某厂的铁水含磷某厂的铁水含磷0.25%0.25%、硅、硅0.5%0.5%，冶炼所用石灰含，冶炼所用石灰含CaOCaO：86%86%，SiOSiO2 2：2.5%2.5%，若炉渣碱度按，若炉渣碱度按3.03.0控制，求每吨铁控制，求每吨铁水的石灰用量。水的石灰用量。解：石灰用量（解：石灰用量（Kg/t

56、Kg/t）= = 40.95 Kg/t5.3.3 5.3.3 造渣工艺造渣工艺吹炼高中磷铁水时，通常采用炉渣碱度为：吹炼高中磷铁水时，通常采用炉渣碱度为：此时，石灰加入量可按下式计算：此时，石灰加入量可按下式计算： l石灰在炉渣中的熔解机理和影响石灰熔解速度的因素石灰在炉渣中的熔解机理和影响石灰熔解速度的因素 在在吹吹炼炼过过程程的的任任一一时时刻刻，熔熔融融炉炉渣渣的的实实际际碱碱度度与与石石灰灰的的熔熔解解速度紧密相关。顶吹氧气转炉中石灰的熔解过程大致如下：速度紧密相关。顶吹氧气转炉中石灰的熔解过程大致如下： 5.3.3 5.3.3 造渣工艺造渣工艺p开开吹吹时时，液液态态炉炉渣渣主主要要

57、来来自自铁铁水水中中的的硅硅、锰锰、铁铁的的氧氧化化，渣渣量很少，渣中量很少，渣中SiOSiO2 2的浓度很高。的浓度很高。p加加入入的的大大量量石石灰灰块块使使最最初初的的液液态态炉炉渣渣冷冷却却，在在石石灰灰块块表表面面生生成一层渣壳，渣壳的熔化约需数十秒钟成一层渣壳，渣壳的熔化约需数十秒钟( (5050秒秒) )。p渣壳熔化后，石灰块的表面层开始与液态炉渣反应。渣壳熔化后，石灰块的表面层开始与液态炉渣反应。p由由于于钙钙镁镁橄橄榄榄石石中中的的FeOFeO和和MnOMnO与与Si0Si02 2的的亲亲合合力力比比CaOCaO小小，故故被被CaOCaO置置换换，生生成成硅硅酸酸二二钙钙2C

58、aOSi02CaOSi02 2和和RORO相相。2CaOSi02CaOSi02 2熔熔点点很很高高（21302130），结结构构致致密密，是是石石灰灰熔熔解解缓缓慢慢的的重重要要原原因。因。p炉炉渣渣成成分分对对石石灰灰溶溶解解速速度度有有很很大大影影响响。对对于于实实际际转转炉炉炉炉渣渣，石灰的熔解速度与炉渣成分之间有一定的统计关系。石灰的熔解速度与炉渣成分之间有一定的统计关系。 J JCaOCaOKK1 1(CaO+1.35MgO-1.09SiO(CaO+1.35MgO-1.09SiO2 2+2.75FeO+1.9MnO-39.1)+2.75FeO+1.9MnO-39.1)5.3.3 5.

59、3.3 造渣工艺造渣工艺nFeOFeO是是石石灰灰的的基基本本溶溶剂剂。在在不不引引起起喷喷溅溅的的条条件件下下，尽尽量量提提高高渣中渣中FeOFeO的浓度是加速石灰熔解的主要措施。的浓度是加速石灰熔解的主要措施。nMnOMnO对加速化渣的影响仅次于对加速化渣的影响仅次于FeOFeO。n炉渣中加入约少于炉渣中加入约少于6 6的的MgOMgO有利于石灰的熔解。有利于石灰的熔解。 nFeOFeO对石灰熔解作用机理：对石灰熔解作用机理：它能显著降低炉渣的粘度，加速石灰块外部的传质；它能显著降低炉渣的粘度，加速石灰块外部的传质；它能改善炉渣对石灰的润湿和炉渣向石灰孔隙中的渗透；它能改善炉渣对石灰的润湿

60、和炉渣向石灰孔隙中的渗透；它离解生成的离子（它离解生成的离子（FeFe2+2+、FeFe3+3+、O O2-2-）半径不大，且它与）半径不大，且它与CaOCaO同是立方晶系，有利于同是立方晶系，有利于FeOFeO向石灰晶格中迁移和扩散而生成向石灰晶格中迁移和扩散而生成低熔点的溶液；低熔点的溶液；渣中渣中FeOFeO高，能减少石灰块表面硅酸二钙的生成，可使生成高，能减少石灰块表面硅酸二钙的生成，可使生成的硅酸二钙疏松，有利于其溶解。的硅酸二钙疏松，有利于其溶解。5.3.3 5.3.3 造渣工艺造渣工艺l吹炼过程中成渣的途径吹炼过程中成渣的途径 吹吹炼炼过过程程中中，熔熔池池的的温温度度和和成成分

61、分不不断断变变化化，因因而而炉炉渣渣的的物物理理化化学学性性质质也也不不断断变变化化。希希望望炉炉渣渣成成分分的的变变化化沿沿着着最最佳佳的的途途径径进进行行，保保证证碱碱度度迅迅速速提提高高、炉炉渣渣流流动动性性良良好好而而又又不不产产生生喷溅，并尽可能使炉渣在开吹后不久就具有高的反应能力。喷溅，并尽可能使炉渣在开吹后不久就具有高的反应能力。 氧气转炉吹炼的炉渣中，氧气转炉吹炼的炉渣中，CaOCaO、SiOSiO2 2和和(FeO)(FeO)三者之和三者之和一般约为一般约为757580%80%，它们对炉渣的物理化学性质影响最大。，它们对炉渣的物理化学性质影响最大。其余的氧化物中其余的氧化物中

62、MgOMgO的性质与的性质与CaOCaO大致相似，大致相似，P P2 2O O5 5与与SiOSiO2 2相似，相似，MnOMnO与与FeOFeO相似。因此，可用相似。因此，可用CaO-FeO-SiOCaO-FeO-SiO2 2三元相图近似地研三元相图近似地研究吹炼过程中的成渣途径。究吹炼过程中的成渣途径。CaO-SiOCaO-SiO2 2-FeO+Fe-FeO+Fe2 2O O3 3相图相图代表初渣的特性 代表终渣的特性 按成渣过程中(FeO)的含量不同可以分为高氧化铁成渣途径(铁质成渣途径)和低氧化铁成渣途径(钙质成渣途径) 5.3.3 5.3.3 造渣工艺造渣工艺u低氧化铁成渣途径低氧化

63、铁成渣途径，通常用低枪位吹炼。在整，通常用低枪位吹炼。在整个成渣过程中，炉渣的熔点都比较高，石灰块个成渣过程中，炉渣的熔点都比较高，石灰块熔解缓慢，因而碱度上升较慢，炉渣粘稠。特熔解缓慢，因而碱度上升较慢，炉渣粘稠。特别是吹炼中期，炉渣别是吹炼中期，炉渣“返干返干”严重炉渣去除磷、严重炉渣去除磷、硫的能力很弱。硫的能力很弱。n用低磷、硫原料吹炼低碳软钢时，吹炼末期熔用低磷、硫原料吹炼低碳软钢时，吹炼末期熔池含碳量降到池含碳量降到0.1%0.1%以后，因渣中以后，因渣中(FeO)(FeO)急剧升急剧升高可迅速成渣，此时采用低氧化铁成渣途径可高可迅速成渣，此时采用低氧化铁成渣途径可以避免吹炼过程中

64、喷渣。这对超装的转炉尤为以避免吹炼过程中喷渣。这对超装的转炉尤为重要。重要。 5.3.3 5.3.3 造渣工艺造渣工艺u高氧化铁成渣途径高氧化铁成渣途径，渣中含氧化铁量比较高，通常用较高的，渣中含氧化铁量比较高，通常用较高的枪位吹炼。炉渣成分变化的途径是在易熔区内，始终保持良枪位吹炼。炉渣成分变化的途径是在易熔区内，始终保持良好的流动性，石灰熔解迅速，碱度提高快。好的流动性，石灰熔解迅速，碱度提高快。n渣中渣中(FeO)(FeO)含量高，含量高，2CaOSiO2CaOSiO2 2外壳对石灰熔解的阻碍不外壳对石灰熔解的阻碍不大，吹炼中期炉渣大，吹炼中期炉渣“返干返干”大大减轻，或被消除。这种造渣

65、大大减轻，或被消除。这种造渣方法成渣快，炉渣较早就具有良好的去除磷、硫的能力，大方法成渣快，炉渣较早就具有良好的去除磷、硫的能力，大大缩短了严重浸蚀炉衬的酸性渣存在时间，被普遍采用。特大缩短了严重浸蚀炉衬的酸性渣存在时间，被普遍采用。特别是别是原料磷、硫较高和吹炼高中碳钢时必须采用原料磷、硫较高和吹炼高中碳钢时必须采用。n高氧化铁炉渣的另一特点是泡沫化严重。因此，炉容比不足高氧化铁炉渣的另一特点是泡沫化严重。因此，炉容比不足或操作不当造成炉渣中或操作不当造成炉渣中(FeO)(FeO)过高时，会产生严重喷溅。过高时，会产生严重喷溅。在吹炼中必须注意。在吹炼中必须注意。 5.3.3 5.3.3 造

66、渣工艺造渣工艺u正正确确设设计计氧氧枪枪和和控控制制枪枪位位( (必必要要时时辅辅以以变变化化氧氧压压) )是是调调节节渣渣中中(FeO)(FeO)含含量量的的主主要要措措施施。在在吹吹炼炼过过程程中中加加氧氧化化铁铁皮皮、铁铁矿矿石石等等，对对保保持持渣渣中中合合理理的的(FeO)(FeO)含含量量，加加速速石石灰灰的的熔熔解解也也有较好的效果。有较好的效果。u萤萤石石能能显显著著降降低低CaOCaO以以及及2CaOSiO2CaOSiO2 2的的熔熔点点，而而且且作作用用迅迅速速。吹吹炼炼前前期期加加入入萤萤石石能能加加速速初初期期渣渣的的形形成成，吹吹炼炼中中期期加加入入萤萤石石可可以以防

67、防止止炉炉渣渣“返返干干”炉炉渣渣中中(FeO)(FeO)的的含含量量越越低低，萤萤石石的的化渣效果越明显。化渣效果越明显。u石灰的质量和加入方法对它的熔解速度也有很大影响。过早石灰的质量和加入方法对它的熔解速度也有很大影响。过早加入大批量的石灰，往往会产生石灰结团，使石灰与液态炉加入大批量的石灰，往往会产生石灰结团，使石灰与液态炉渣的接触面积大大减小。石灰结团后在炉渣中熔解很慢。因渣的接触面积大大减小。石灰结团后在炉渣中熔解很慢。因此，此，生产中将石灰分批加入是合理的生产中将石灰分批加入是合理的。5.3.3 5.3.3 造渣工艺造渣工艺2 2、炉渣粘度的控制、炉渣粘度的控制u粘度是炉渣重要的

68、动力学性质。粘度是炉渣重要的动力学性质。u冶冶炼炼中中渣渣粘粘的的原原因因通通常常是是炉炉渣渣的的熔熔点点与与当当时时的的熔熔池池温温度度接接近近。且且熔熔池池温温度度低低于于炉炉渣渣的的液液相相线线时时，则则炉炉渣特别粘稠。渣特别粘稠。u提提高高渣渣中中CaFCaF2 2、(FeO)(FeO)、MnOMnO、MgO(6%-8%)MgO(6%-8%)等等的的含含量，都能使炉渣熔点降低，流动性改善。量，都能使炉渣熔点降低，流动性改善。u为延长炉龄，确保去除磷、硫的条件下，加入白云为延长炉龄，确保去除磷、硫的条件下，加入白云石等含石等含MgOMgO的材料，可适当提高终渣的粘度。这种熔的材料，可适当

69、提高终渣的粘度。这种熔点较高和粘度较大的终渣停吹时部分沾附在炉衬内点较高和粘度较大的终渣停吹时部分沾附在炉衬内表面上，可使炉龄显著延长。表面上，可使炉龄显著延长。 5.3.3 5.3.3 造渣工艺造渣工艺3 3、炉渣氧化性的控制、炉渣氧化性的控制u炉炉渣渣氧氧化化性性是是代代表表炉炉渣渣对对碳碳、锰锰、硅硅、磷磷等等杂杂质质氧氧化化能能力力的的一一种种性性质质。它它对对终终点点钢钢水水中中的的含含氧氧量量和和钢钢的的质质量量也也有有影影响响，对对石石灰灰的的熔熔解解速速度度起起着着重重要要的的作作用用，还还影影响响泡泡沫沫渣渣和和喷溅的产生、炉衬的寿命、以及金属和铁合金的收得率。喷溅的产生、炉

70、衬的寿命、以及金属和铁合金的收得率。u用用渣渣中中氧氧化化铁铁的的活活度度a aFeOFeO表表示示炉炉渣渣的的氧氧化化性性是是最最合合理理的的，因因为为渣渣中中的的氧氧化化铁铁不不全全呈呈自自由由状状态态存存在在。但但由由于于确确定定a aFeOFeO的的数数值值相相当当复复杂杂，生生产产中中则则普普遍遍用用氧氧化化铁铁的的浓浓度度表表示示炉炉渣渣的的氧氧化性，表示方法如下：化性，表示方法如下： 1)1)单用氧化亚铁的浓度表示；单用氧化亚铁的浓度表示； 2) 2)用氧化亚铁与三氧化二铁之和表示，即用氧化亚铁与三氧化二铁之和表示，即 (%FeO) =(%FeO) +(%Fe (%FeO) =(

71、%FeO) +(%Fe2 20 03 3) ) 5.3.3 5.3.3 造渣工艺造渣工艺 3)3)用以氧为基础换算的用以氧为基础换算的“全氧法全氧法”表示，即表示，即 (%FeO) =(%FeO) +1.35(%Fe (%FeO) =(%FeO) +1.35(%Fe2 20 03 3) ) 4) 4)用以铁水为基础换算的用以铁水为基础换算的“全铁法全铁法”表示，即表示，即 (%FeO) =(%FeO) +0.9(%Fe (%FeO) =(%FeO) +0.9(%Fe2 20 03 3) )p影响炉渣氧化性的因素影响炉渣氧化性的因素: :u枪枪位位和和氧氧压压经经常常是是起起主主要要作作用用的的

72、因因素素。通通常常，在在一一定定的的供供氧强度下，枪位提高或氧压降低时，炉渣的氧化性增强。氧强度下，枪位提高或氧压降低时，炉渣的氧化性增强。u脱碳速度对炉渣氧化性有很大的影响。脱碳速度越大，碳脱碳速度对炉渣氧化性有很大的影响。脱碳速度越大，碳夺取炉渣中的氧越强烈，而且熔池搅拌也越有力，促进炉夺取炉渣中的氧越强烈，而且熔池搅拌也越有力，促进炉渣中的氧化铁向金属中传递，使炉渣氧化性大大减弱。渣中的氧化铁向金属中传递，使炉渣氧化性大大减弱。5.3.3 5.3.3 造渣工艺造渣工艺u熔池温度对炉渣氧化性的影响是间接的。熔池温度低熔池温度对炉渣氧化性的影响是间接的。熔池温度低而使金属和炉渣粘度增大的情况

73、下，炉渣向金属传递而使金属和炉渣粘度增大的情况下，炉渣向金属传递氧和金属吸收射流的氧减慢，使炉渣的氧化性增强。氧和金属吸收射流的氧减慢，使炉渣的氧化性增强。u加加入入铁铁矿矿石石或或氧氧化化铁铁皮皮等等氧氧化化剂剂使使炉炉渣渣氧氧化化性性增增强强是是暂暂时时的的。随随着着炉炉渣渣向向金金属属的的传传氧氧和和脱脱碳碳等等的的耗耗氧氧，氧氧化剂带入炉渣的氧化铁将迅速被消耗。化剂带入炉渣的氧化铁将迅速被消耗。u炉炉渣渣氧氧化化性性还还与与石石灰灰的的质质量量有有关关。用用软软烧烧石石灰灰时时，在在其其它它条条件件相相同同的的情情况况下下，由由于于化化渣渣容容易易，炉炉渣渣氧氧化化性性相应降低。相应降

74、低。u终渣氧化性也受金属成分的影响。随着金属中碳和锰终渣氧化性也受金属成分的影响。随着金属中碳和锰的含量降低，渣中的含量降低，渣中(FeO)(FeO)含量增高。含量增高。 5.3.3 5.3.3 造渣工艺造渣工艺u终渣最佳的终渣最佳的(FeO)(FeO)含量与很多因素有关。除应尽可能满足含量与很多因素有关。除应尽可能满足石灰完全熔解的要求外，更重要的是渣中石灰完全熔解的要求外，更重要的是渣中(FeO)(FeO)含量影响含量影响终点钢水的含氧量和钢的质量。终点钢水的含氧量和钢的质量。 p降低渣中降低渣中(FeO) (FeO) 常用的方法：常用的方法：l尽可能控制终点碳在出钢要求的上限；尽可能控制

75、终点碳在出钢要求的上限；l接接近近终终点点前前适适当当降降枪枪，吹吹炼炼含含碳碳较较高高的的钢钢种种时时以以萤萤石石帮帮助助化渣；化渣；l吹吹炼炼结结束束时时，加加入入少少量量石石灰灰稠稠化化炉炉渣渣，使使氧氧从从炉炉渣渣向向金金属属中的传递减慢；中的传递减慢；l尽量减少出钢时进入盛钢桶的渣量。尽量减少出钢时进入盛钢桶的渣量。u吹炼含碳吹炼含碳0.2%0.2%的沸腾钢时，往往需要增强炉渣的氧化性以的沸腾钢时，往往需要增强炉渣的氧化性以提高钢水的含氧量，否则可能出现模内沸腾微弱，造成钢提高钢水的含氧量，否则可能出现模内沸腾微弱，造成钢锭上涨等缺陷。锭上涨等缺陷。u吹炼含碳吹炼含碳0.08%40%

76、40%的的钢钢种种；铁铁水水含含磷磷量量达达0.51.5%0.51.5%或或原原料料含含磷磷量量虽虽0.50.5，但但要要求求生生产产低低磷磷的的高高、中中碳碳钢钢；及及要要在在炉炉内内加加入入大大量量易易氧氧化化元元素素( (例例如如铬铬) )的合金钢时，应用双渣法。的合金钢时，应用双渣法。 5.3.3 5.3.3 造渣工艺造渣工艺l双渣留渣法双渣留渣法 双渣法的终渣，一般有高的碱度和比较双渣法的终渣，一般有高的碱度和比较高的高的(FeO)(FeO)含量，它对铁水具有一定的去磷和去硫含量，它对铁水具有一定的去磷和去硫能力，熔点不高，本身还含有大量的物理热。将这种能力，熔点不高，本身还含有大量

77、的物理热。将这种炉渣部分地、甚至全部留在炉内，可以显著加速下一炉渣部分地、甚至全部留在炉内，可以显著加速下一炉初期渣的成渣过程，提高吹炼前期的去磷和去硫率，炉初期渣的成渣过程，提高吹炼前期的去磷和去硫率，节省石灰用量和提高炉子的热效率。节省石灰用量和提高炉子的热效率。u在留渣法中，必须特别注意防止兑铁水时产生严重喷在留渣法中，必须特别注意防止兑铁水时产生严重喷溅。如上一炉终点碳过低，一般不宜留渣。溅。如上一炉终点碳过低，一般不宜留渣。 1 1 名词解释：单渣法名词解释：单渣法 双渣法双渣法 双渣留渣法双渣留渣法2 2 造渣方法如何选用？采用双渣法时何时倒渣为好？造渣方法如何选用？采用双渣法时何

78、时倒渣为好？3 3 石灰用量如何计算？渣料如何加入？石灰用量如何计算？渣料如何加入？4 4 影响石灰溶解的因素有哪些？影响石灰溶解的因素有哪些？5 5 炉渣严重泡沫化的原因是什么？炉渣严重泡沫化的原因是什么？思考题思考题l在吹炼一炉钢的过程中，需要正确控制温度。在吹炼一炉钢的过程中，需要正确控制温度。温度制度温度制度主要主要是是指炼钢过程温度控制和终点温度控制指炼钢过程温度控制和终点温度控制。l转炉吹炼过程的温度控制相对比较复杂，转炉吹炼过程的温度控制相对比较复杂，如何通过加冷却剂如何通过加冷却剂和调节枪位，使钢水的升温和成分变化协调起来，同时达到和调节枪位，使钢水的升温和成分变化协调起来，同

79、时达到吹炼终点的要求吹炼终点的要求，是温度控制的关键是温度控制的关键。l热量来源热量来源：铁水的物理热和化学热铁水的物理热和化学热，它们约各点热量来源的，它们约各点热量来源的一半。一半。l热量消耗热量消耗：转炉的热量消耗可分为两部分，：转炉的热量消耗可分为两部分，一部分直接用于一部分直接用于炼钢的热量炼钢的热量，即用于加热钢水和炉渣的热量；，即用于加热钢水和炉渣的热量；一部分被废气、一部分被废气、烟尘带走的热量，炉口炉壳的散热损失和冷却剂的吸热等烟尘带走的热量，炉口炉壳的散热损失和冷却剂的吸热等。5.3.4 5.3.4 温度制度温度制度 热量的消耗热量的消耗：钢水的物理热约占钢水的物理热约占7

80、0%70%；炉渣带走的热量大约占炉渣带走的热量大约占10%10%；炉气物理热也约占炉气物理热也约占10%10%；金属铁珠及喷溅带走热，炉衬及冷缺水带走热，烟尘物理金属铁珠及喷溅带走热，炉衬及冷缺水带走热，烟尘物理热，生白云石及矿石分解及其他热损失共占约热，生白云石及矿石分解及其他热损失共占约10%10%。l转炉热效率转炉热效率：是指加热钢水的物理热和炉渣的物理热占总：是指加热钢水的物理热和炉渣的物理热占总热量的百分比。热量的百分比。LDLD转炉热效率比较高，一般在转炉热效率比较高，一般在75%75%以上。以上。原因是原因是LDLD转炉的热量利用集中，吹炼时间短，冷却水、炉转炉的热量利用集中，吹

81、炼时间短，冷却水、炉气热损失低。气热损失低。5.3.4 5.3.4 温度制度温度制度l出钢温度出钢温度首先取决于炼钢中的首先取决于炼钢中的凝固温度凝固温度，凝固温度凝固温度则根据钢种则根据钢种的的化学成分化学成分而定，钢液凝固温度计算有多种经验公式，如：而定，钢液凝固温度计算有多种经验公式，如： T T凝凝=1536-=1536-（78%C+7.6%Si+4.9%Mn+34%P+30%S+78%C+7.6%Si+4.9%Mn+34%P+30%S+ 5.0%Cu+3.1%Ni+2.0%V+1.3%Cr+18%Ti+3.6%Al 5.0%Cu+3.1%Ni+2.0%V+1.3%Cr+18%Ti+3

82、.6%Al）l出钢温度出钢温度需考虑从出钢到浇注各阶段的温降。需考虑从出钢到浇注各阶段的温降。 T T出出=T=T凝凝+T+t+T+t1 1+t+t2 2+t+t3 3+t+t4 4+t+t5 5 式中：式中：TT钢液的过热度，它与钢种、坯型有关，板坯取钢液的过热度，它与钢种、坯型有关，板坯取15-15-2020，低合金方坯取，低合金方坯取20-2520-25； t t1 1出钢过程温降；出钢过程温降； t t2 2 出钢完毕至精炼之前的温降；出钢完毕至精炼之前的温降； t t3 3 钢水精炼过程温降；钢水精炼过程温降； t t4 4 钢水精炼完毕至开浇之前的温降；钢水精炼完毕至开浇之前的温降

83、； t t5 5 钢水从钢包至中间包温降。钢水从钢包至中间包温降。 5.3.4 温度制度溶解于铁中的元素为溶解于铁中的元素为1%1%时，纯铁凝固点的降低值时，纯铁凝固点的降低值 元素适用范围/%凝固点降低值/元素适用范围/%凝固点降低值/C0.07%C0.07时，底吹时，底吹氧气转炉和顶吹氧气转炉的氧气转炉和顶吹氧气转炉的C-C-OO关系，都比较接近关系，都比较接近p pCOCO=1atm, =1atm, 16001600时时C-OC-O平衡关系，但平衡关系，但当钢水中当钢水中%C0.07%C0.07时，底吹氧时，底吹氧气转炉内的气转炉内的C-OC-O关系低于关系低于p pCOCO=1atm=

84、1atm时时C-OC-O平衡关系，这平衡关系，这说明说明底吹氧气转炉和顶吹氧气转底吹氧气转炉和顶吹氧气转炉在相同的钢水含氧量下，与之炉在相同的钢水含氧量下，与之相平衡的钢水含碳量，底吹转炉相平衡的钢水含碳量，底吹转炉比顶吹转炉的要低比顶吹转炉的要低。锰的变化规律锰的变化规律u底吹氧气转炉熔池中底吹氧气转炉熔池中MnMn的变的变化有两个特点：化有两个特点：l吹炼终点钢水残吹炼终点钢水残MnMn比顶吹转比顶吹转炉高；炉高；l底吹氧气转炉渣中（底吹氧气转炉渣中（FeOFeO）含）含量低于顶吹量低于顶吹; CO; CO分压（约分压（约0.4atm0.4atm）低于顶吹转炉的）低于顶吹转炉的1atm;

85、1atm; l喷咀上部的氧压高，喷咀上部的氧压高，SiSi气化为气化为SiOSiO并被石灰粉中并被石灰粉中CaOCaO所固定，所固定，这样这样MnOMnO的活度增大。的活度增大。 钢水中钢水中 MnMn的理论值和实际值的比较的理论值和实际值的比较 铁的氧化和脱磷反应铁的氧化和脱磷反应 底吹氧气转炉渣中（底吹氧气转炉渣中（FeOFeO）含量低于顶吹氧气转炉，这）含量低于顶吹氧气转炉，这样不仅限制了底吹氧气转炉不得不以吹炼低碳钢为主，而样不仅限制了底吹氧气转炉不得不以吹炼低碳钢为主，而且也使脱磷反应比顶吹氧气转炉滞后进行，但渣中（且也使脱磷反应比顶吹氧气转炉滞后进行，但渣中（FeOFeO）含量低，

86、金属的收得率就高。含量低，金属的收得率就高。 在低碳范围内，底吹氧气转炉的脱磷并不逊色在低碳范围内，底吹氧气转炉的脱磷并不逊色LDLD炉。其炉。其原因可归纳为在底吹喷咀上部气体中原因可归纳为在底吹喷咀上部气体中O O2 2分压高，产生分压高，产生强制强制气化气化，P P生成生成PO(PO(气气) )，并被固体石灰粉迅速化合为，并被固体石灰粉迅速化合为3CaO.P3CaO.P2 2O O5 5，具有，具有LDLD转炉所没有的比较强的脱磷能力。转炉所没有的比较强的脱磷能力。l为了提供底吹氧转炉高碳区的脱磷能力，通过炉底为了提供底吹氧转炉高碳区的脱磷能力，通过炉底喷入铁矿石粉或返回渣和石灰粉的混合料

87、，已取得喷入铁矿石粉或返回渣和石灰粉的混合料，已取得明显的效果。明显的效果。l可采用可采用留渣法吹炼高磷铁水留渣法吹炼高磷铁水，将前炉炉渣留在炉内，将前炉炉渣留在炉内一部分，前期吹入石灰总量的一部分，前期吹入石灰总量的3535左右，后期吹入左右，后期吹入6565左右造渣，中期不吹石灰粉。前期可脱去铁水左右造渣，中期不吹石灰粉。前期可脱去铁水含磷量的含磷量的5050，吹炼末期的炉渣为，吹炼末期的炉渣为CaOCaO所饱和，供所饱和，供下炉吹炼用。下炉吹炼用。 脱硫反应脱硫反应 与顶吹相比，与顶吹相比，底吹氧转炉具底吹氧转炉具有较强的脱硫有较强的脱硫能力，特别是能力，特别是炉渣碱度为炉渣碱度为2.5

88、2.5以上时表现得以上时表现得更明显。更明显。 钢中的钢中的HH和和NN 底吹氧转炉钢中底吹氧转炉钢中HH比顶吹转炉的高，比顶吹转炉的高，其原因是底吹转炉其原因是底吹转炉用碳氢化合物作为用碳氢化合物作为冷却剂，分解出来冷却剂，分解出来的氢被钢水吸收。的氢被钢水吸收。吹炼终点C与N的关系底吹转炉与顶吹转炉的比较底吹转炉与顶吹转炉的比较u优点：优点：l铁收得率高；铁收得率高；lFe-MnFe-Mn、AlAl等合金消耗降低；等合金消耗降低；l脱氧剂和石灰降低；脱氧剂和石灰降低；l氧气消耗降低；氧气消耗降低；l烟尘少，是顶吹的烟尘少，是顶吹的1/21/21/31/3，喷溅少；，喷溅少；l脱碳速度快，冶

89、炼周期短，生产率高；脱碳速度快，冶炼周期短，生产率高；l废钢比增加；废钢比增加；l搅拌能力大，氮含量低。搅拌能力大，氮含量低。u缺点：缺点：l炉龄较低；炉龄较低；lFeOFeO少，化渣比较困难，脱磷不如少，化渣比较困难，脱磷不如LD;LD;l钢种钢种HH含量较高；含量较高；5.5 5.5 转炉的其他冶炼工艺介绍转炉的其他冶炼工艺介绍2 2、顶底复合吹炼转炉少渣冶炼、顶底复合吹炼转炉少渣冶炼 l转炉少渣冶炼转炉少渣冶炼铁水铁水经预经预脱硅、预脱磷和预脱硫处理脱硅、预脱磷和预脱硫处理后，后，为转炉提供为转炉提供低硅、低磷和低硫低硅、低磷和低硫的铁水，这样就可以不大量的铁水，这样就可以不大量造渣，简

90、化转炉操作，转炉内只进行脱碳和升温操作。造渣，简化转炉操作，转炉内只进行脱碳和升温操作。l19791979年，新日铁室兰厂开发了脱硅铁水在转炉内的小年，新日铁室兰厂开发了脱硅铁水在转炉内的小渣量冶炼法，即渣量冶炼法，即SMPSMP法法（Slag Minimizing ProcessSlag Minimizing Process）。l新日铁君津厂于新日铁君津厂于19821982年投产了采用石灰熔剂脱磷、脱年投产了采用石灰熔剂脱磷、脱硫预处理的硫预处理的ORPORP法法（Optimizing the Refining ProcessOptimizing the Refining Process）法

91、。法。l19821982年，日本住友金属也投产采用了苏打粉进年，日本住友金属也投产采用了苏打粉进行铁水预处理的行铁水预处理的SARPSARP法法（Sumitomo Alkali Sumitomo Alkali Refining ProcessRefining Process）。l19831983年，神户制钢开发了石灰和苏打粉联合预年，神户制钢开发了石灰和苏打粉联合预处理铁水的处理铁水的OLTPSOLTPS法法。l随着转炉少渣冶炼的发展，并逐渐完善形成了随着转炉少渣冶炼的发展，并逐渐完善形成了当今的转炉生产中的先进工艺流程。当今的转炉生产中的先进工艺流程。 5.5 5.5 转炉的其他冶炼工艺介绍

92、转炉的其他冶炼工艺介绍复吹转炉少渣冶炼的冶金特性复吹转炉少渣冶炼的冶金特性u还原性功能还原性功能。吹入的锰矿粉，可利用渣量少，。吹入的锰矿粉，可利用渣量少，(FeO)(FeO)低，熔池温度高的特点，使低，熔池温度高的特点，使MnOMnO直接还原，回直接还原，回收锰矿中的收锰矿中的MnMn，从而提高钢液中锰含量。，从而提高钢液中锰含量。u钢中的氢明显减少钢中的氢明显减少。由于散装料及铁合金消耗量减少，。由于散装料及铁合金消耗量减少，少渣精炼时钢水和炉渣的氢含量明显减少。少渣精炼时钢水和炉渣的氢含量明显减少。u铁损明显减少铁损明显减少。由于渣量减少，渣带走的铁损明显减。由于渣量减少，渣带走的铁损明

93、显减少。少。 5.6 5.6 转炉典型钢种的冶炼及质量转炉典型钢种的冶炼及质量焊条钢的冶炼及质量焊条钢的冶炼及质量低合金高强度结构钢的冶炼及质量低合金高强度结构钢的冶炼及质量硅钢的冶炼及质量硅钢的冶炼及质量中高碳钢的冶炼及质量中高碳钢的冶炼及质量深冲钢的冶炼及质量深冲钢的冶炼及质量连铸准沸腾钢的冶炼及质量连铸准沸腾钢的冶炼及质量超纯净钢的冶炼及质量超纯净钢的冶炼及质量焊条钢的冶炼及质量焊条钢的冶炼及质量 氧气转炉的特点氧气转炉的特点: : 1)1)残余元素含量低。残余元素含量低。由于氧气转炉炼钢主要原材料由于氧气转炉炼钢主要原材料是铁水，所用废钢量仅占总装入量的是铁水，所用废钢量仅占总装入量的

94、5 5-20-20。由于废。由于废钢加入量少，故转炉钢所含残余合金元素少，有害杂质钢加入量少，故转炉钢所含残余合金元素少，有害杂质很少，钢质较纯，性能优良。很少，钢质较纯，性能优良。 2)2)钢中气体含量较低。钢中气体含量较低。由于氧气转炉碳氧反应速度由于氧气转炉碳氧反应速度大，熔池搅拌良好，熔池反应接近平衡；采用顶底复吹大，熔池搅拌良好，熔池反应接近平衡；采用顶底复吹熔池反应更接近平衡。故终点钢液在相同含碳量下，其熔池反应更接近平衡。故终点钢液在相同含碳量下，其钢液含氧量低于平炉和电炉钢。钢液含氧量低于平炉和电炉钢。 3)3)生产超低碳钢很方便。生产超低碳钢很方便。与钢包真空精炼装置配合，与

95、钢包真空精炼装置配合，生产纯净钢和超纯净钢比其他炼钢炉更为合适。生产纯净钢和超纯净钢比其他炼钢炉更为合适。焊条钢的冶炼及质量焊条钢的冶炼及质量 世界各国焊条钢产生大约占钢产量的世界各国焊条钢产生大约占钢产量的1 1左右。焊条钢为左右。焊条钢为质量钢，要求化学成分稳定，硫和磷含量越低越好，其他残质量钢，要求化学成分稳定，硫和磷含量越低越好，其他残余元素含量也是越低越好。余元素含量也是越低越好。 1.1.焊条钢的类别和化学成分要求焊条钢的类别和化学成分要求 我我国国国国家家标标准准规规定定了了熔熔化化焊焊用用钢钢丝丝的的尺尺寸寸、外外形形、重重量量、技技术术要要求求、试试验验方方法法、检检验验规规

96、则则、包包装装、运运输输、贮贮存存标标志志及及质质量量证证明明等等，其其中中关关于于钢钢丝丝的的牌牌号号及及化化学学成成分分应应符符合合表表1 1的的要要求。求。 表表1 1所规定的钢种及其化学成分，是在所规定的钢种及其化学成分，是在盘条中取样分析结盘条中取样分析结果，而不是熔炼分析结果果，而不是熔炼分析结果。因此各炼钢厂厂控成分要求严于。因此各炼钢厂厂控成分要求严于国家标准，以确保偏析后各部位的盘条成分均能符合国家标国家标准，以确保偏析后各部位的盘条成分均能符合国家标准。准。 表表1 熔化焊用钢丝的牌号及熔化焊用钢丝的牌号及化学成分化学成分钢钢种种序序号号牌号牌号化化 学学 成成 分分 /%

97、CMnSiCrNiMoVCu其它其它SP碳碳素素结结构构钢钢1H08A0.100.30-0.550.030.200.300.200.0300.0302H08E0.100.30-0.550.030.200.300.200.0200.0203H08C0.100.30-0.550.030.100.100.200.0150.0154H08MnA0.100.80-1.100.070.200.300.200.0300.0305H15A0.11-0.180.30-0.650.030.200.300.200.0300.0306H15Mn0.11-0.180.80-1.100.030.200.300.200.0

98、350.035合合金金结结构构钢钢7H10Mn20.121.50-1.900.070.200.300.200.0350.0358H08Mn2Si0.111.70-2.100.65-0.950.200.300.200.0350.0359H08Mn2SiA0.111.80-2.100.65-0.950.100.100.200.0300.03010H10MnSi0.140.80-1.100.60-0.900.200.300.200.0350.03511H10MnSiMo0.140.90-1.200.70-1.100.200.300.15-0.250.200.0350.03512H08MnMoA0.1

99、01.20-1.600.250.200.300.30-0.500.20Ti 0.150.0300.030焊条钢的冶炼及质量焊条钢的冶炼及质量 碳碳素素结结构构钢钢焊焊丝丝应应具具有有合合理理的的、稳稳定定的的化化学学成成分分，便便于于配加焊药。各化学元素对焊条加工及焊缝性能的影响如下：配加焊药。各化学元素对焊条加工及焊缝性能的影响如下： 碳碳：焊焊丝丝中中含含碳碳量量增增加加，会会使使焊焊缝缝金金属属含含碳碳量量增增加加，提提高高其其强强度度。焊焊缝缝的的裂裂纹纹倾倾向向是是随随着着焊焊丝丝含含碳碳量量的的增增加加而而增增加加，同同时时含含碳碳量量的的增增加加使使焊焊缝缝金金属属的的冲冲击击韧

100、韧性性k k值值下下降降。焊焊丝丝含含碳碳量量过过低低，造造成成焊焊丝丝太太软软，焊焊药药挤挤压压困困难难，且且焊焊缝缝金金属属强强度度不不够够。因因此此碳碳素素结结构构钢钢H08H08类类含含碳碳量量控控制制在在0.060.06-0.09-0.09范围内。范围内。 硅：硅：硅影响冷拔加工性能，在焊缝中有降低塑性的倾向，硅影响冷拔加工性能，在焊缝中有降低塑性的倾向，故国家标准规定碳素结构钢故国家标准规定碳素结构钢H08H08类硅含量类硅含量0.030.03。 焊条钢的冶炼及质量焊条钢的冶炼及质量 锰锰：增增加加焊焊缝缝中中的的含含锰锰量量，可可提提高高抗抗拉拉强强度度，也也使使塑塑性性和和韧韧

101、性性提提高高。同同时时还还提提高高焊焊缝缝的的抗抗裂裂能能力力。实实际际生生产产中中，盘盘条条中中含含锰锰量量普普遍遍低低于于熔熔炼炼成成分分约约1010。因因此此锰锰应应按按钢钢种种规规格格中中、上上限限控控制制，碳碳素素焊焊条条钢钢类类H08AH08A、H08EH08E和和H08CH08C的的熔熔炼炼成成分分锰含量应控制在锰含量应控制在0.400.40-0.50-0.50为好。为好。 硫硫和和磷磷：都都是是有有害害元元素素。硫硫含含量量增增加加会会使使焊焊缝缝的的热热裂裂倾倾向向增增大大，同同时时使使焊焊缝缝产产生生表表面面气气孔孔的的可可能能性性增增加加；磷磷含含量量增增加加使使焊焊缝缝

102、冷冷裂裂倾倾向向增增大大，同同时时低低温温冲冲击击值值迅迅速速降降低低。H08H08分分为为A A，E E，C C就是根据磷和硫含量不同而区分。就是根据磷和硫含量不同而区分。 铜：铜：铜含量高时易产生焊缝开裂，所以要求铜含量高时易产生焊缝开裂，所以要求Cu0.20Cu0.20。用铁水为主要原料炼钢，残余元素铜含量远远低于用铁水为主要原料炼钢，残余元素铜含量远远低于0.200.20，故厂内一般不做考核。故厂内一般不做考核。焊条钢的冶炼及质量焊条钢的冶炼及质量 2.2.碳素结构焊条钢的冶炼和浇注碳素结构焊条钢的冶炼和浇注 1)1)严格控制成分严格控制成分 由由于于H08H08类类碳碳素素结结构构钢

103、钢为为沸沸腾腾钢钢，存存在在成成分分偏偏析析，尤尤其其是是硫硫、碳碳和和磷磷在在钢钢锭锭上上部部和和中中心心呈呈正正偏偏析析。为为了了保保证证盘盘条条质质量量，冶炼时必须严格控制成分。冶炼时必须严格控制成分。 2)2)冶炼要点冶炼要点 (1)(1)铁铁水水含含硫硫量量0.0350.035时时方方可可冶冶炼炼此此钢钢种种，出出铁铁时时尽尽量量少带高炉渣。少带高炉渣。 (2)(2)冶冶炼炼本本钢钢种种时时要要考考虑虑到到石石灰灰、矿矿石石、铁铁块块、煤煤等等原原材材料含硫量。料含硫量。 (3)(3)装装入入量量力力求求准准确确。废废钢钢加加入入量量以以确确保保过过程程温温度度、终终点点温度为前提。

104、温度为前提。焊条钢的冶炼及质量焊条钢的冶炼及质量(4)(4)冶炼过程中关键是冶炼过程中关键是去硫去硫，必须注意以下问题：，必须注意以下问题： l前期高温去硫，要求第一次拉碳前期高温去硫，要求第一次拉碳( (熔池熔池C C在在0.200.200.300.30) )时温度为时温度为1650-16801650-1680。炉渣碱度为。炉渣碱度为3.0-3.63.0-3.6，尽量多倒炉渣。，尽量多倒炉渣。l后吹用石灰石或生白云石调温造新炉渣，这样既可以防止熔后吹用石灰石或生白云石调温造新炉渣，这样既可以防止熔池温度过高又可以有效地去硫。池温度过高又可以有效地去硫。l吹炼终点碳含量在吹炼终点碳含量在0.0

105、40.040.060.06，熔池温度在，熔池温度在1640164016601660。炉渣碱度大于。炉渣碱度大于3.23.2。(5)(5)为了保持钢中合适的含氧量，用为了保持钢中合适的含氧量，用1/31/3中碳锰铁和中碳锰铁和2/32/3高碳锰高碳锰铁合金化。这样钢水增碳约铁合金化。这样钢水增碳约0.020.02，有利于模内钢液沸腾。，有利于模内钢液沸腾。且中碳锰铁含硅且中碳锰铁含硅1.51.5-2-2，不致因中碳锰铁加入数量多增，不致因中碳锰铁加入数量多增硅而影响沸腾。硅而影响沸腾。 焊条钢的冶炼及质量焊条钢的冶炼及质量 (6)(6)出钢时用铁芯铝调整包内钢水氧化性。出钢时用铁芯铝调整包内钢水

106、氧化性。 (7)(7)开开浇浇平平稳稳，随随时时观观察察模模内内钢钢液液沸沸腾腾，浇浇注注过过程程及及时时刺刺铝铝调整钢水氧化性。调整钢水氧化性。 尽尽量量使使用用瓶瓶口口模模浇浇注注。用用瓶瓶口口模模浇浇注注时时，预预留留高高度度90-90-lOOmmlOOmm，然后加瓶塞。，然后加瓶塞。 用敞口模浇注时必须采用铝封，加铝时要拨渣后搅拌，防用敞口模浇注时必须采用铝封，加铝时要拨渣后搅拌，防止钢水冒窜而导致钢锭开坯轧制时脱落止钢水冒窜而导致钢锭开坯轧制时脱落( (掉头掉头) )。 3. 3.合金结构焊条钢冶炼浇铸要点合金结构焊条钢冶炼浇铸要点 冶冶炼炼合合金金结结构构焊焊条条钢钢，关关键键还还

107、是是去去硫硫和和减减少少合合金金化化增增碳碳。由由于于合合金金成成分分范范围围窄窄，冶冶炼炼时时应应有有快快速速分分析析与与钢钢包包精精炼炼相相配配合合。连连铸铸小小方方坯坯时时，最最好好采采用用碱碱性性中中间间包包包包衬衬，并并在在中中间间包包至结晶器采用浸入式水口和保护渣浇注。至结晶器采用浸入式水口和保护渣浇注。 焊条钢的冶炼及质量 4. 4.现代全连铸厂冶炼焊条钢要点现代全连铸厂冶炼焊条钢要点 1)1)铁水脱硫：铁水脱硫：经过铁水预处理，入转炉的铁水含硫量经过铁水预处理，入转炉的铁水含硫量0.0070.007, ,是技术合理、最经济的脱硫方法。是技术合理、最经济的脱硫方法。 2)2)钢钢

108、水水经经过过真真空空脱脱气气装装置置，利利用用钢钢液液的的碳碳和和氧氧作作用用，使使钢钢中中全全氧氧含含量量40104010-6-6(ppm)(ppm)。虽虽然然钢钢中中无无硅硅和和少少铝铝，铸铸坯或钢锭也不会产生皮下气泡。坯或钢锭也不会产生皮下气泡。 3)3)钢水通过连铸浇成铸坯。钢水通过连铸浇成铸坯。采用全保护浇注采用全保护浇注( (大包保护大包保护套管和氩气密封、中间包至结晶器采用浸入式水口保护渣套管和氩气密封、中间包至结晶器采用浸入式水口保护渣) )，防止钢水二次氧化，促进在中间包和结晶器内钢液中夹，防止钢水二次氧化，促进在中间包和结晶器内钢液中夹杂物的上浮，提高钢的纯洁度，提高冷拔加

109、工性能，适宜杂物的上浮，提高钢的纯洁度，提高冷拔加工性能，适宜生产高强度高韧性等高级焊条。生产高强度高韧性等高级焊条。 低合金高强度结构钢的冶炼及质量低合金高强度结构钢的冶炼及质量 1.1.低合金高强度结构钢的化学成分和力学性能低合金高强度结构钢的化学成分和力学性能 低低合合金金钢钢的的特特点点是是在在碳碳素素钢钢的的基基础础上上加加入入少少量量合合金金元元素素，使使钢钢的的强强度度提提高高，改改善善综综合合性性能能，并并使使钢钢具具有有某些特殊性能。某些特殊性能。 按按低低合合金金高高强强度度结结构构钢钢的的国国家家标标准准，屈屈服服点点S S分分295Mpa295Mpa，345Mpa345

110、Mpa，390Mpa390Mpa，420Mpa420Mpa和和460Mpa460Mpa五五类类。牌牌号和化学成分见下表。号和化学成分见下表。 表表2 低合金高强度结构钢的牌号和化学成分低合金高强度结构钢的牌号和化学成分牌号质量等级化 学 成 分 /%CMnSiPSVNbTiAlCrNiQ295AB0.160.160.80-1.500.80-1.500.550.550.0450.0400.0450.0400.02-0.150.02-0.150.015-0.0600.015-0.0600.02-0.200.02-0.20Q345ABCDE0.200.200.200.180.181.00-1.601

111、.00-1.601.00-1.601.00-1.601.00-1.600.550.550.550.550.550.0450.0400.0350.0300.0250.0450.0400.0350.0300.0250.02-0.150.02-0.150.02-0.150.02-0.150.02-0.150.015-0.0600.015-0.0600.015-0.0600.015-0.0600.015-0.0600.02-0.200.02-0.200.02-0.200.02-0.200.02-0.200.0150.0150.015Q390ABCDE0.200.200.200.200.201.00-1

112、.601.00-1.601.00-1.601.00-1.601.00-1.600.550.550.550.550.550.0450.0400.0350.0300.0250.0450.0400.0350.0300.0250.02-0.200.02-0.200.02-0.200.02-0.200.02-0.200.015-0.0600.015-0.0600.015-0.0600.015-0.0600.015-0.0600.02-0.200.02-0.200.02-0.200.02-0.200.02-0.200.0150.0150.0150.300.300.300.300.300.700.700.7

113、00.700.70Q420ABCDE0.200.200.200.200.201.00-1.701.00-1.701.00-1.701.00-1.701.00-1.700.550.550.550.550.550.0450.0400.0350.0300.0250.0450.0400.0350.0300.0250.02-0.200.02-0.200.02-0.200.02-0.200.02-0.200.015-0.0600.015-0.0600.015-0.0600.015-0.0600.015-0.0600.02-0.200.02-0.200.02-0.200.02-0.200.02-0.200.

114、0150.0150.0150.300.300.300.300.300.700.700.700.700.70Q460CDE0.200.200.201.00-1.701.00-1.701.00-1.700.550.550.550.0350.0300.0250.0350.0300.0250.02-0.200.02-0.200.02-0.200.015-0.0600.015-0.0600.015-0.0600.02-0.200.02-0.200.02-0.200.0150.0150.0150.700.700.700.700.700.70低合金高强度结构钢的冶炼及质量 2.2.低合金高强度结构钢的冶炼要

115、点低合金高强度结构钢的冶炼要点 1)1)质质量量高高级级的的低低合合金金高高强强度度结结构构钢钢要要求求钢钢中中磷磷和和硫硫量量低低。因因此此要要强强化化造造渣渣工工艺艺，做做到到早早化化渣渣、化化好好渣渣，保保终终渣渣碱碱度度在在3.03.03.43.4，提高去除硫和磷的效率。，提高去除硫和磷的效率。 2)2)采采用用一一次次拉拉碳碳，避避免免后后吹吹，以以降降低低钢钢中中含含氧氧量量和和含含氮氮量量。采采用用挡挡渣渣出出钢钢，减减少少回回磷磷，提提高高合合金金的的收收得得率率，控控制制好好过程和出钢温度，避免低温和高温出钢。过程和出钢温度，避免低温和高温出钢。 3) 3)加强脱氧操作，采用

116、复合脱氧剂如硅铝钡合金、硅钙加强脱氧操作，采用复合脱氧剂如硅铝钡合金、硅钙合金等。冶炼合金等。冶炼C C，D D，E E级钢，要求钢中含铝量级钢，要求钢中含铝量0.0150.015，采，采用钢包喂铝丝稳定和提高铝的收得率，浇注时要防止钢液二用钢包喂铝丝稳定和提高铝的收得率，浇注时要防止钢液二次氧化，减少钢包和中间包水口结瘤。次氧化，减少钢包和中间包水口结瘤。 硅钢的冶炼及质量 1.1.硅钢分类和硅钢片性能硅钢分类和硅钢片性能 硅硅钢钢属属软软磁磁合合金金，软软磁磁合合金金在在工工业业上上广广泛泛用用来来制制造造导导磁磁体体、变变压压器器、继继电电器器、电电机机、磁磁放放大大器器等等。软软磁磁合

117、合金金只只有有在在外外磁磁场场作作用用下下才才显显示示出出磁磁性性，去去掉掉外外磁磁场场就就要要求求不不显显示示出出磁磁性性。除硅钢外软磁合金还有纯铁、铁镍合金等。除硅钢外软磁合金还有纯铁、铁镍合金等。 据计算，从发电考虑每增加据计算，从发电考虑每增加100kWh100kWh时，必须相应增加时，必须相应增加1kg1kg硅钢片用以制造发电机、电动机和变压器。按化学成分有低硅钢片用以制造发电机、电动机和变压器。按化学成分有低硅硅(1.5(1.5左右左右) )、中硅、中硅(2.5(2.5左右左右) )和高硅和高硅(3(3以上以上) )硅钢片；硅钢片；l按轧制工艺分有热轧硅钢片和冷轧硅钢片；按轧制工艺

118、分有热轧硅钢片和冷轧硅钢片；l按结晶结构分有热轧的非织构硅钢片、冷轧低织构、高按结晶结构分有热轧的非织构硅钢片、冷轧低织构、高斯织构斯织构( (单取向织构单取向织构) )和立方织构和立方织构( (双取向织构双取向织构) )硅钢片；硅钢片；l按用途分为电机用或变压器用硅钢片。按用途分为电机用或变压器用硅钢片。表表3 3 热轧硅钢薄钢板电磁性能和最低弯曲次数热轧硅钢薄钢板电磁性能和最低弯曲次数表表4 4 冷轧无取向硅钢带（片）铁损和磁感冷轧无取向硅钢带（片）铁损和磁感硅钢的冶炼及质量硅钢的冶炼及质量 2.2. 硅钢板的国家标准要求硅钢板的国家标准要求 1)1)在不同磁场强度下要求有一定的磁感应强度

119、在不同磁场强度下要求有一定的磁感应强度 在在同同一一磁磁场场强强度度作作用用下下，硅硅钢钢片片磁磁感感应应强强度度值值越越大大，其其磁磁性性性性能能越越好好。用用磁磁性性性性能能好好的的硅硅钢钢片片制制造造电电机机或或变变压压器器时时，体积较少，重量减轻，节约钢材。体积较少，重量减轻，节约钢材。 2)2)必须有较低的铁损必须有较低的铁损 所所谓谓铁铁损损是是指指硅硅钢钢片片在在使使用用时时能能量量的的损损耗耗。它它包包括括磁磁滞滞损损失失及及涡涡流流损损失失之之和和，所所以以硅硅钢钢片片的的铁铁损损值值一一直直作作为为衡衡量量硅硅钢片质量水平的一项主要标志。钢片质量水平的一项主要标志。 3)3

120、)对脆性有一定要求对脆性有一定要求 由于硅钢片要冲压成各种形状，故硅钢片的脆性要低，由于硅钢片要冲压成各种形状，故硅钢片的脆性要低，否则将会影响冲模的寿命以及降成品率。一般通过反复弯曲否则将会影响冲模的寿命以及降成品率。一般通过反复弯曲试验来检查其脆性。试验来检查其脆性。 硅钢的冶炼及质量硅钢的冶炼及质量 3.3.硅钢冶炼硅钢冶炼 各各国国的的硅硅钢钢标标准准，均均无无化化学学成成分分规规定定。为为了了达达到到标标准准中中对对电电磁磁性性能能要要求求，生生产产硅硅钢钢的的炼炼钢钢厂厂，都都有有严严格格的的内内控控标标准准和和生生产绝窍或专利。产绝窍或专利。 以以A A钢铁公司钢铁公司30t30

121、t转炉生产转炉生产D2PD2P为例为例: : 内控成分内控成分( () )：C 0.06C 0.06，Si 2.0Si 2.0，Mn 0.35Mn 0.35，P 0.08P 0.08和和S0.020S0.020。 冶炼中冶炼中化渣是关键化渣是关键，以提高脱硫效率，强调，以提高脱硫效率，强调用调整枪位化用调整枪位化渣，适当加入萤石，要求早化渣、化好渣。一次拉碳渣，适当加入萤石，要求早化渣、化好渣。一次拉碳(C 0.2(C 0.2左右左右) )时，炉渣碱度时，炉渣碱度3.23.23.63.6，温度温度1640-16701640-1670，用较高的温，用较高的温度及碱度将硫降下来。度及碱度将硫降下来

122、。 多倒渣子，再配加生白云石或石灰，使终点碳为多倒渣子，再配加生白云石或石灰，使终点碳为0.060.06时，时，熔池温度熔池温度1590159016101610。 后吹要求低枪位、加大氧流量，目的是加强搅拌，去除后吹要求低枪位、加大氧流量，目的是加强搅拌，去除S S、均匀成分并促进夹杂物上浮。均匀成分并促进夹杂物上浮。硅钢的冶炼及质量硅钢的冶炼及质量 出钢时严禁下渣，保证圆流出钢和出钢时间，使包内硅出钢时严禁下渣，保证圆流出钢和出钢时间，使包内硅铁熔化完毕。铁熔化完毕。 为保钢水成分均匀，过去采用倒包操作，近几年采用钢为保钢水成分均匀，过去采用倒包操作，近几年采用钢包底吹氩。底吹氩工作压力包底

123、吹氩。底吹氩工作压力0.2MPa0.2MPa，时间，时间4min4min。 为了获得良好的钢锭表面，采用保护浇铸，控制注速和为了获得良好的钢锭表面，采用保护浇铸，控制注速和注温，以免注温、注速高产生粘模和角部裂纹等缺陷；注注温，以免注温、注速高产生粘模和角部裂纹等缺陷；注温、注速低易形成沟纹或翻皮。钢锭浇至预定高度，水冷温、注速低易形成沟纹或翻皮。钢锭浇至预定高度，水冷封顶和补注使钢锭头部微凸。封顶和补注使钢锭头部微凸。 为了避免钢锭发生冷裂，一律热送至初轧厂。为了避免钢锭发生冷裂，一律热送至初轧厂。 硅钢的冶炼及质量硅钢的冶炼及质量 B B公公司司第第二二炼炼钢钢厂厂采采用用日日本本硅硅钢钢

124、生生产产专专利利，生生产产无无取取向向高牌号硅钢。他们采用的生产工艺路线是：高牌号硅钢。他们采用的生产工艺路线是： 1)KR 1)KR法铁水脱硫，入转炉铁水硫法铁水脱硫，入转炉铁水硫0.0050.005； 2) 2)转炉顶底复合吹炼，终点碳含量控制在转炉顶底复合吹炼，终点碳含量控制在0.040.04左右；左右； 3)3)硅硅钢钢钢钢水水全全部部经经过过RHRH真真空空脱脱气气处处理理：脱脱碳碳、脱脱氢氢、脱脱氧、排除夹杂物；氧、排除夹杂物； 4) 4)严格控制钢水酸溶铝含量在一个极狭窄的范围内，其严格控制钢水酸溶铝含量在一个极狭窄的范围内，其他成分如锰硅含量都控制在一个狭窄的范围内：他成分如锰

125、硅含量都控制在一个狭窄的范围内： 硅钢的冶炼及质量硅钢的冶炼及质量 5)5)连铸采用慢速浇注，连铸坯采用热送，防止产生裂纹；连铸采用慢速浇注，连铸坯采用热送，防止产生裂纹； 6) 6)连铸采用全保护浇铸，结晶器使用硅钢专用保护渣；连铸采用全保护浇铸，结晶器使用硅钢专用保护渣； 7)7)连连铸铸二二冷冷中中段段采采用用电电磁磁搅搅拌拌，保保证证等等轴轴晶晶面面积积约约占占断断面积的面积的5050。 冶炼高牌号硅钢十分困难，成分控制范围很狭窄，取向冶炼高牌号硅钢十分困难，成分控制范围很狭窄，取向和无取向硅钢的控制各不相同。和无取向硅钢的控制各不相同。中高碳钢的冶炼及质量中高碳钢的冶炼及质量 1.6

126、01.60年代重轨钢、滚珠钢的冶炼及其质量年代重轨钢、滚珠钢的冶炼及其质量 氧气转炉适合于冶炼低碳钢和超低碳钢，但也能冶炼中氧气转炉适合于冶炼低碳钢和超低碳钢，但也能冶炼中高碳钢。高碳钢。 氧气转炉常用氧气转炉常用“高拉碳高拉碳”操作冶炼高碳钢，采用操作冶炼高碳钢，采用“高拉高拉碳碳”法生产高碳钢是因为所用铁水含硫量在法生产高碳钢是因为所用铁水含硫量在0.020.020.030.03，含磷量全部在含磷量全部在0.0480.048-0.080-0.080之间之间。用这样的铁水炼钢，用这样的铁水炼钢，成品中硫和磷含量几乎用不着考虑。成品中硫和磷含量几乎用不着考虑。 “高拉碳高拉碳”法冶炼高碳钢，渣

127、中氧化铁低，金属收得率法冶炼高碳钢，渣中氧化铁低，金属收得率高，氧气和脱氧剂消耗低，终点钢液的气体含量较低。高，氧气和脱氧剂消耗低，终点钢液的气体含量较低。 为了高拉碳，不得不中途倒炉取样，快速分析成分，并为了高拉碳，不得不中途倒炉取样，快速分析成分，并进行必要的补吹，这就是进行必要的补吹，这就是“高拉补吹高拉补吹”工艺。这样，冶炼时工艺。这样，冶炼时间反而延长，影响炼钢生产能力。间反而延长，影响炼钢生产能力。中高碳钢的冶炼及质量中高碳钢的冶炼及质量 碳高渣中氧化铁低，对脱磷不利，碳高渣中氧化铁低，对脱磷不利，用中高磷铁水炼钢，不用中高磷铁水炼钢，不宜采用宜采用“高拉碳高拉碳”来冶炼中高碳钢来

128、冶炼中高碳钢。欧洲大多数钢厂都把终。欧洲大多数钢厂都把终点含碳量控制在点含碳量控制在0.070.07左右，然后在钢包内用石油焦增碳操左右，然后在钢包内用石油焦增碳操作来冶炼中高碳钢。作来冶炼中高碳钢。 60 60年代中期，首钢曾在氧气转炉上大批量试制滚珠轴承钢年代中期，首钢曾在氧气转炉上大批量试制滚珠轴承钢GCrl5GCrl5和和GCr9GCr9。冶炼采用。冶炼采用“高拉补吹高拉补吹”，炉内合金化，炉内合金化( (铬铁加铬铁加进炉内吹氧助熔进炉内吹氧助熔) )。氧气转炉冶炼轴承钢钢号及成分见表。氧气转炉冶炼轴承钢钢号及成分见表5 5。 冶金部标准冶金部标准: :轴承钢应用电炉冶炼并需经真空脱气

129、处理。轴承钢应用电炉冶炼并需经真空脱气处理。表表5 氧气顶吹转炉轴承钢钢号及化学成分氧气顶吹转炉轴承钢钢号及化学成分钢类钢类钢号钢号CSiMnPSCrMoVReNb铬铬轴轴承承钢钢GCr91.00-1.100.15-0.350.20-0.400.0270.0200.90-1.20GCr150.95-1.050.15-0.350.20-0.400.0270.0201.30-1.65GCr15SiMn0.95-1.050.45-0.650.90-1.200.0270.0201.30-1.65GCr100.32-0.420.17-0.370.40-0.700.0300.0300.80-1.20新新轴

130、轴承承钢钢GMnMOV0.95-1.050.15-0.401.10-1.400.0270.0200.40-0.600.15-0.25GMnMoVRe0.95-1.050.15-0.401.10-1.400.0270.0200.40-0.600.15-0.250.10ZG10.95-1.100.55-0.801.10-1.300.030.0300.20-0.30ZG1Re0.95-1.100.55-0.801.10-1.300.030.0300.20-0.300.10ZG20.95-1.100.45-0.650.75-1.050.030.0300.20-0.400.20-0.30ZG2Re0.9

131、5-1.100.45-0.650.75-1.050.030.0300.20-0.400.20-0.300.10GMnVNb0.95-1.050.15-0.401.30-1.500.030.0220.15-0.250.03-0.05GMnVNbRe0.95-1.050.15-0.401.30-1.500.030.0220.15-0.250.10-0.150.03-0.05中高碳钢的冶炼及质量中高碳钢的冶炼及质量 2.2.高碳硬线钢的冶炼及其质量高碳硬线钢的冶炼及其质量 按按优优质质碳碳素素结结构构钢钢标标准准GB699-88GB699-88技技术术条条件件，钢钢的的熔熔炼炼成成分分杂杂质质NiN

132、i，CrCr，CuCu含含量量都都应应小小于于0.250.25，硫硫和和磷磷含含量量都都不不大大于于0.0350.035，硅含量，硅含量0.170.17-0.37-0.37，锰含量，锰含量0.500.50-0.80-0.80。 采采用用真真空空脱脱气气处处理理和和全全连连铸铸保保护护浇浇铸铸，则则钢钢质质纯纯净净，加加工工性性能能好好，制制出出的的钢钢丝丝绳绳寿寿命命也也越越长长；反反之之钢钢中中夹夹杂杂物物多多，粗粗系系硅硅酸酸盐盐评评级级高高，冷冷拔拔时时易易断断线线，只只能能制制钢钢绞绞线线和和普普通通弹弹簧簧。因因此此，没没有有钢钢包包精精炼炼和和合合适适的的连连铸铸新新工工艺艺技技术

133、术，则则不不宜宜生生产产高质量纯净钢高质量纯净钢。 硬线钢工艺及其质量见表硬线钢工艺及其质量见表6 6。表表6 硬线钢生产工艺及其质量硬线钢生产工艺及其质量质量水平质量水平世界先进水平世界先进水平国内先进水平国内先进水平国内较好水平国内较好水平生产生产工艺工艺路线路线铁水脱硫扒渣铁水脱硫扒渣- -转炉复吹转炉复吹-RH-RH( (大断面全保护浇铸或钢锭大断面全保护浇铸或钢锭) )二火成材二火成材EF-LF-RHEF-LF-RH( (大断面全保护浇铸或钢锭大断面全保护浇铸或钢锭) )二火成材二火成材同左同左转炉转炉- -吹氩吹氩- -钢锭钢锭二火成材二火成材EF-LF-EF-LF-断面断面150

134、mm150mm方坯全保护方坯全保护浇铸浇铸- -高速线材轧机高速线材轧机钢材含氧量钢材含氧量/PPm/PPm303031-5031-5051-8051-80钢材钢材(5.5-(5.5-10mm)10mm)夹杂物夹杂物金相评级金相评级 无粗系夹杂物无粗系夹杂物各类夹杂物细系各类夹杂物细系0.50.5级级无粗系夹杂物无粗系夹杂物各类夹杂物细各类夹杂物细系系1.01.0级级各类夹杂物粗系各类夹杂物粗系2.02.0级级各类夹杂物细系各类夹杂物细系2.02.0级级续表续表6 硬线钢生产工艺及其质量硬线钢生产工艺及其质量质量水平质量水平世界先进水平世界先进水平国内先进水平国内先进水平国内较好水平国内较好水

135、平钢材成分钢材成分%C%S目标值目标值0.020.010目标值目标值0.020.010中限中限0.0400.017拔丝情况拔丝情况减径尺寸减径尺寸0.12mm冷拔和冷拔和捻绳无断裂捻绳无断裂0.13- 0.20mm百公里百公里线长断线一次线长断线一次0.21- 0.30mm百公里线长断线百公里线长断线三次以内三次以内制造成品制造成品质量情况质量情况能制轮胎子午线能制轮胎子午线优质钢丝绳优质钢丝绳寿命大于两年寿命大于两年能制轮胎子午线能制轮胎子午线优质钢丝绳优质钢丝绳寿命大于寿命大于1-1.5年年可制优质钢丝绳可制优质钢丝绳寿命寿命1年年深冲钢的冶炼及质量深冲钢的冶炼及质量 深深冲冲用用薄薄钢钢

136、板板的的钢钢种种很很多多，有有代代表表性性的的第第一一代代为为08F08F和和0808镇镇静静钢钢，第第二二代代为为08Al08Al钢钢，第第三三代代为为IFIF钢钢( (超超低低碳碳、超超低低氮氮、超超低低硫硫和和加加钛钛、铌铌形形成成碳碳氮氮化化合合物，即铁素体无间隙原子钢物，即铁素体无间隙原子钢) )。 1.1.对深冲钢的要求对深冲钢的要求 1) 1)具有良好的深冲成形性能；具有良好的深冲成形性能； 2) 2)具有一定的强度和塑性；具有一定的强度和塑性； 3) 3)表面质量应该良好；表面质量应该良好； 4) 4)为了保证深冲用钢的冲压加工性能，对钢的显为了保证深冲用钢的冲压加工性能，对钢

137、的显微组织如铁素体晶粒度或实际晶粒度、游离渗碳体微组织如铁素体晶粒度或实际晶粒度、游离渗碳体组织、带状组织等都有一定的要求。组织、带状组织等都有一定的要求。深冲钢的冶炼及质量深冲钢的冶炼及质量 2.08Al2.08Al钢的冶炼及其质量钢的冶炼及其质量 根据国家标准根据国家标准GB5213-85GB5213-85，钢的牌号和熔炼化学成分应符，钢的牌号和熔炼化学成分应符合如下规定。合如下规定。08Al08Al钢：钢：C0.08C0.08，SiSi痕迹痕迹，Mn0.40Mn0.40、酸、酸溶铝溶铝Als0.02Als0.02-0.07-0.07，P0.020P0.020，S0.030S0.030。钢

138、中残。钢中残余铬、镍和铜应分别不大于余铬、镍和铜应分别不大于0.030.03，0.10.1和和0.150.15。厚度不。厚度不大于大于2mm2mm的钢板和钢带的力学性能要求见表的钢板和钢带的力学性能要求见表7 7，在交货状态进，在交货状态进行杯突试验冲压深度要求见表行杯突试验冲压深度要求见表8 8。 硅使铁素体的强度提高并促使铁素体晶粒粗化。硅对钢的硅使铁素体的强度提高并促使铁素体晶粒粗化。硅对钢的冷加工变形硬化作用极强，同时降低钢的塑性。冷加工变形硬化作用极强，同时降低钢的塑性。 铝在深冲用钢中的作用十分重要。除了脱氧外，铝与钢中铝在深冲用钢中的作用十分重要。除了脱氧外，铝与钢中的的N N结

139、合成结合成A1NA1N，从而减少固溶于铁素体的自由氮，从而减少固溶于铁素体的自由氮，减少氮对减少氮对位错的钉扎作用和时效以及保证冲压成形时出现滑移线位错的钉扎作用和时效以及保证冲压成形时出现滑移线。A1NA1N促进了冷轧后退火时薄饼形晶粒的形成，有利于冲压成形。促进了冷轧后退火时薄饼形晶粒的形成，有利于冲压成形。 表表7 7 深冲用钢板的力学性能深冲用钢板的力学性能表表8 8 杯突试验冲压深度规定（杯突试验冲压深度规定（mmmm）深冲钢的冶炼及质量深冲钢的冶炼及质量 3.IF3.IF钢的冶炼及其质量钢的冶炼及其质量 IFIF钢钢由由于于深深冲冲性性能能很很好好，并并有有一一定定的的强强度度，近

140、近几几年年发发展展很很快快，广广泛泛应应用用于于汽汽车车工工业业。目目前前世世界界IFIF钢钢冷冷轧轧钢钢板板主主要要产产于于日本、美国和西欧等工业发达国家。日本、美国和西欧等工业发达国家。 以日本川崎公司为例，采用铁水预处理和顶底复合吹炼，以日本川崎公司为例，采用铁水预处理和顶底复合吹炼，在真空精炼前钢水成分在真空精炼前钢水成分( () )：C0.06C0.06，Mn0.15Mn0.15，P0.010P0.010，S0.015S0.015，TO0.025TO0.025和和N0.0040N0.0040，钢水温度，钢水温度16311631。通过多功能通过多功能RH-MFBRH-MFB真空精炼装置

141、，处理真空精炼装置，处理36min36min。钢水温度损失。钢水温度损失2424，处理毕钢水温度，处理毕钢水温度15971597。 真空精炼结束时的钢水成分真空精炼结束时的钢水成分( () )： C Si Mn P S aC Si Mn P S a0 0 TO Nb Ti Als TO Nb Ti Als 0.0003 0.015 0.12 0.012 0.008 0.0028 0.0011 0.009 0.029 0.042 0.0003 0.015 0.12 0.012 0.008 0.0028 0.0011 0.009 0.029 0.042 深冲钢的冶炼及质量深冲钢的冶炼及质量 钢钢水

142、水连连铸铸时时，采采用用碱碱性性钢钢包包和和中中间间包包、氩氩气气密密封封，全全保保护护浇浇注注技技术术和和电电磁磁搅搅拌拌等等新新技技术术，保保证证钢钢水水不不产产生生二二次次氧氧化化，不不增增碳碳，不不增增氧氧和和不不增增氮氮，钢钢中中氧氧化化物物夹夹杂杂能能在在中中间间包包和和结结晶晶器器内内上上浮浮，为为保保护护渣所捕捉。渣所捕捉。 我国宝钢也用铁水喷吹脱硫、顶底复合吹炼、我国宝钢也用铁水喷吹脱硫、顶底复合吹炼、RHRH真空脱气装置和板坯连铸机全保护浇注生产真空脱气装置和板坯连铸机全保护浇注生产IFIF钢，钢，其化学成分其化学成分( () )： C Si Mn P S Als Ti N

143、b N C Si Mn P S Als Ti Nb N 0.0035 0.02 0.14 0.009 0.008 0.045 0.054 0.010 0.00310.0035 0.02 0.14 0.009 0.008 0.045 0.054 0.010 0.0031 连铸准沸腾钢的冶炼及质量连铸准沸腾钢的冶炼及质量 为了克服硅铝镇静钢的缺点和解决用连铸不能浇铸沸腾为了克服硅铝镇静钢的缺点和解决用连铸不能浇铸沸腾钢的问题，钢的问题，7070年代日本新日铁公司大分厂首先开发成功连铸年代日本新日铁公司大分厂首先开发成功连铸用准沸腾钢。用准沸腾钢。 其特点只用少量铝而不用硅脱氧，且钢中铝含量范围很其

144、特点只用少量铝而不用硅脱氧，且钢中铝含量范围很狭窄，仅为狭窄，仅为0.0050.005-0.010-0.010。这样窄的含铝量范围保证脱。这样窄的含铝量范围保证脱氧完全，只有在钢水进行真空处理的条件下才能实现。氧完全，只有在钢水进行真空处理的条件下才能实现。 对钢水进行真空处理是连铸生产准沸腾钢的前提条件。对钢水进行真空处理是连铸生产准沸腾钢的前提条件。日本几家钢厂生产的准沸腾钢化学成分及采用炉外精炼方法日本几家钢厂生产的准沸腾钢化学成分及采用炉外精炼方法如表如表9 9所示所示。 准沸腾钢生产的热轧板、冷轧板和表面处理钢板的操作准沸腾钢生产的热轧板、冷轧板和表面处理钢板的操作性、成形性、表面质

145、量和焊接性能都很好。准沸腾钢与沸腾性、成形性、表面质量和焊接性能都很好。准沸腾钢与沸腾钢或压盖钢相比，质量情况如钢或压盖钢相比，质量情况如表表1010所示所示。表表9 9 日本几家钢厂准沸腾钢化学成分及日本几家钢厂准沸腾钢化学成分及精炼方法精炼方法钢种生产厂家炉外精炼方法化 学 成 分 /%CSiMnPSAlN薄板用钢日本新日铁公司大分钢厂RH-OB真空精炼处理0.040.010.250.0150.0140.0060.0022日本钢管公司京滨厂、福山厂多动能RH真空精炼处理0.01-0.050.020.1-0.250.0250.0250.01-0.030.0025日本新日铁公司RH-PB真空精

146、炼处理0.03-0.050.030.20-0.250.0250.0220.002-0.0070.0025线材用钢日本中山钢铁公司船町钢厂RH-PB真空精炼处理0.020.040.250.0250.025QQT T，应加入冷却剂；应加入冷却剂；Q QC CQQT T，则应提，则应提高枪位，使终点含碳量和温度同时命中。高枪位，使终点含碳量和温度同时命中。5.7 5.7 转炉炼钢过程自动控制转炉炼钢过程自动控制p动动态态停停吹吹法法是是开开吹吹前前先先用用静静态态模模型型进进行行装装料料计计算算。接接近近终终点点时时，由由测测得得的的信信息息，根根据据对对接接近近炉炉次次或或类类似似炉炉次次的的回回

147、归归分分析析获获得得的的脱脱碳碳速速度度与与含含碳碳量量的的关关系系，以以及及升升温温速速度度与与温温度度的的关关系系，判判断断最最佳佳停停吹吹点点。停停吹吹后后按按需需要要允允许许作作相相应应的的修修正正动动作作。最最佳佳停停吹吹点点应应是是含含碳碳量量和和温温度度同同时时命命中中，或或含含碳碳量量和和温温度度二二者者有有一一项项命命中中，但但另另一一项项不不需需补补吹吹，只只经经某某些些修修正正动动作作即即可可达到目标要求。达到目标要求。 动态停吹法的优点是操作简便，有可能实行固定操作。动态停吹法的优点是操作简便，有可能实行固定操作。 动态控制动态控制 轨轨迹迹1 1是是停停吹吹时时含含碳

148、碳量量和和温温度度同同时时命命中中；轨轨迹迹2 2和和3 3是是含含碳碳量量和和温温度度二二者者不不能能同同时时命命中中，但但不不必必补补吹吹，只只需需作作6 6或或7 7轨轨迹迹修修正正就就可可达达到到目目标标值值，也也不不必必在在吹吹炼炼过过程程中中作作4 4或或5 5轨迹修正。轨迹修正。5.7 5.7 转炉炼钢过程自动控制转炉炼钢过程自动控制2 2、温度和含碳量的测定、温度和含碳量的测定u熔池温度的测定熔池温度的测定炉炉壁壁保保护护套套管管热热电电偶偶测测温温 在在炉炉壁壁埋埋入入有有保保护护套套管管的的热热电电偶偶，连连续续测测定定钢钢水水温温度度。优优点点是是结结构构简简单单，精精度

149、度高高。关关键键是保护套管寿命的提高。是保护套管寿命的提高。导导光光测测温温 在在炉炉壁壁预预埋埋导导光光体体，一一端端与与钢钢水水接接触触，用用光光电电比比色高温计通过导光体传出的钢水亮度连续测温。色高温计通过导光体传出的钢水亮度连续测温。副副枪枪连连续续测测温温 水水冷冷副副枪枪与与氧氧枪枪并并行行，可可以以自自由由升升降降，前前端端有有镁镁质质套套管管，热热电电偶偶外外面面用用金金属属陶陶瓷瓷套套管管保保护护，套套管管可可以以更更换，测温精度为换，测温精度为88。间间断断式式温温度度检检测测器器 投投掷掷式式热热电电偶偶是是将将热热电电偶偶装装在在铸铸铁铁模模里里，测测温温时时投投入入炉

150、炉内内，在在导导线线绝绝缘缘尚尚未未烧烧坏坏前前测测出出钢钢水水温温度度。设设备备简简单单，精精度度高高(4)(4)，但但测测温温元元件件是是消消耗耗性性的的，操操作作费费用高。用高。5.7 5.7 转炉炼钢过程自动控制转炉炼钢过程自动控制u熔池含碳量的测定熔池含碳量的测定连连续续测测定定熔熔池池含含碳碳量量炉炉口口烟烟气气温温度度定定碳碳、碳碳平平衡衡法法和和脱脱碳速度计碳速度计等。等。间间断断定定碳碳的的方方法法测测温温定定碳碳副副枪枪、氧氧浓浓差差电电池池法法、中中子子辐辐射法和检测金属谱线法等。射法和检测金属谱线法等。 采用副枪进行动态控制示意图1300t,14001500170016

151、0003.02.01.04.0C,%静态控制区间动态控制区间开吹中间测定点停吹对初始条件对初始条件偏差的修正偏差的修正初始条件误差初始条件误差引起的偏差引起的偏差ctt目标12c目标0.02%转炉采用副枪进行动态控制的流程图转炉采用副枪进行动态控制的流程图 副副 枪枪 用副枪动态控制包括如下步骤：用副枪动态控制包括如下步骤：1)1)采用静态模型计算装料量、供氧采用静态模型计算装料量、供氧量及枪位；量及枪位；2)2)供氧量达到约供氧量达到约9090时，用副枪测时，用副枪测温、定碳，确定吹炼条件引起温、定碳，确定吹炼条件引起的温度和碳的偏差；的温度和碳的偏差；3)3)根据脱碳和升温模型及冷却剂的根

152、据脱碳和升温模型及冷却剂的冷却效果，计算达到终点碳需冷却效果，计算达到终点碳需要的氧量和由此产生的升温量，要的氧量和由此产生的升温量，得出达到终点时的钢水温度。得出达到终点时的钢水温度。如计算温度高于出钢的目标温如计算温度高于出钢的目标温度，再计算出冷却剂的用量；度，再计算出冷却剂的用量；如低于出钢的目标温度，则增如低于出钢的目标温度，则增加供氧；加供氧；4)4)在吹炼终点，测出钢水温度和含在吹炼终点，测出钢水温度和含碳量，根据终点预计值与实际碳量，根据终点预计值与实际值之间的差别，自动修正控制值之间的差别，自动修正控制模型，供下炉使用。模型，供下炉使用。5.8 5.8 转炉溅渣护炉技术转炉溅

153、渣护炉技术1 1 1 1溅渣护炉技术的发展和特点溅渣护炉技术的发展和特点溅渣护炉技术的发展和特点溅渣护炉技术的发展和特点l l 发展概况发展概况发展概况发展概况 l l 技术特点技术特点技术特点技术特点 2 2 2 2溅渣护炉工艺和实践溅渣护炉工艺和实践溅渣护炉工艺和实践溅渣护炉工艺和实践n n 基本原理和操作方法基本原理和操作方法基本原理和操作方法基本原理和操作方法 n n 基本工艺参数基本工艺参数基本工艺参数基本工艺参数 n n 溅渣护炉和冶炼工艺的相互影响溅渣护炉和冶炼工艺的相互影响溅渣护炉和冶炼工艺的相互影响溅渣护炉和冶炼工艺的相互影响 3 3 3 3溅渣护炉技术的基础研究溅渣护炉技术

154、的基础研究溅渣护炉技术的基础研究溅渣护炉技术的基础研究 uu 炉渣成分和结构的变化炉渣成分和结构的变化炉渣成分和结构的变化炉渣成分和结构的变化 uu 溅渣层与炉衬的结合机理溅渣层与炉衬的结合机理溅渣层与炉衬的结合机理溅渣层与炉衬的结合机理 uu 溅渣层的抗侵蚀性溅渣层的抗侵蚀性溅渣层的抗侵蚀性溅渣层的抗侵蚀性 4 4 4 4溅渣护炉带来的问题溅渣护炉带来的问题溅渣护炉带来的问题溅渣护炉带来的问题 5. 5. 5. 5. 溅渣护炉的经济效益溅渣护炉的经济效益溅渣护炉的经济效益溅渣护炉的经济效益 发展概况发展概况炉龄是转炉炼钢一项综合性技术经济指标。炉龄是转炉炼钢一项综合性技术经济指标。转转炉炉炉

155、炉衬衬工工作作在在高高温温、高高氧氧化化性性条条件件下下，通通常常以以0.20.20.8mm0.8mm炉的速度被侵蚀。炉的速度被侵蚀。为为保保证证转转炉炉正正常常生生产产和和提提高高炉炉衬衬寿寿命命，如如采采用用焦焦油油白白云云石石砖砖、轻轻烧烧油油浸浸白白云云石石砖砖，贴贴补补、喷喷补补、摇摇炉炉挂挂渣渣等等措措施，使炉龄提高到施，使炉龄提高到10001000炉以上。炉以上。进进入入8080年年代代，转转炉炉普普遍遍采采用用镁镁碳碳砖砖，综综合合砌砌炉炉，使使用用活活性性石石灰灰造造渣渣，改改进进操操作作，采采用用挂挂渣渣、喷喷补补相相结结合合的的护护炉炉方法，使转炉炉龄又有明显提高。方法，

156、使转炉炉龄又有明显提高。溅溅渣渣护护炉炉是是近近年年来来开开发发的的一一项项提提高高炉炉龄龄的的新新技技术术。该该技技术术最最先先是是在在美美国国共共和和钢钢公公司司的的大大湖湖分分厂厂(GreatLakes)(GreatLakes)，由普莱克斯由普莱克斯(Praxair)(Praxair)气体有限公司开发的。气体有限公司开发的。发展概况19911991年，美国年，美国LTVLTV公司的印地安那哈的厂用溅渣作为公司的印地安那哈的厂用溅渣作为全面护炉的一部分。全面护炉的一部分。19941994年年9 9月该厂月该厂232t232t顶吹转炉的顶吹转炉的炉衬寿命达到炉衬寿命达到1565815658炉

157、，喷补料消耗降到炉，喷补料消耗降到0.38kg0.38kgt t钢，钢，喷补料成本节省喷补料成本节省6666，转炉作业率由，转炉作业率由19841984年的年的7878提提高到高到19941994年的年的9797。美国内陆钢公司炉龄已超过美国内陆钢公司炉龄已超过2000020000炉。加拿大、英国、炉。加拿大、英国、日本等也已相继投入试验和应用。日本等也已相继投入试验和应用。我国从我国从19941994年开始转炉溅渣护炉试验，采用和发展的年开始转炉溅渣护炉试验，采用和发展的速度很快。鞍钢、首钢、宝钢、武钢、太钢等一些转速度很快。鞍钢、首钢、宝钢、武钢、太钢等一些转炉厂采用溅渣护炉技术，炉龄大幅

158、度提高，取得了明炉厂采用溅渣护炉技术，炉龄大幅度提高，取得了明效果。其中，效果。其中，宝钢、首钢炉龄已逾万炉宝钢、首钢炉龄已逾万炉。 技术特点技术特点n操操作作简简便便 炉炉渣渣调调整整成成分分后后，利利用用氧氧枪枪和和自自动动控控制制系系统统，改供氧气为供氮气，即可降枪进行溅渣操作；改供氧气为供氮气，即可降枪进行溅渣操作； n成成本本低低 充充分分利利用用了了转转炉炉高高碱碱度度终终渣渣和和制制氧氧厂厂副副产产品品氮氮气气，加加少少量量调调渣渣剂剂( (如如菱菱镁镁球球、轻轻烧烧白白云云石石等等) )就就可可实实现现溅溅渣渣，还可以降低吨钢石灰消耗；还可以降低吨钢石灰消耗；n时时间间短短 一

159、一般般只只需需34min34min即即可可完完成成溅溅渣渣护护炉炉操操作作，不不影影响正常生产；响正常生产；n溅渣均匀覆盖在整个炉膛内壁上，基本上不改变炉膛形状溅渣均匀覆盖在整个炉膛内壁上，基本上不改变炉膛形状；技术特点n工人劳动强度低，无环境污染；工人劳动强度低，无环境污染；n炉膛温度较稳定，炉衬砖无急冷急热的变化；炉膛温度较稳定，炉衬砖无急冷急热的变化；n由由于于炉炉龄龄提提高高，节节省省修修砌砌炉炉时时间间，对对提提高高钢钢产产量量和和平平衡、协调生产组织有利；衡、协调生产组织有利；n由由于于转转炉炉作作业业率率和和单单炉炉产产量量提提高高，为为转转炉炉实实现现“二二吹吹二二”或或“一吹

160、一一吹一”生产模式创造了条件。生产模式创造了条件。基本原理和操作方法基本原理和操作方法 溅溅渣渣补补炉炉的的基基本本原原理理是是在在转转炉炉出出钢钢后后，调调整整终终渣渣成成分分，并并通通过过喷喷枪枪向向渣渣中中吹吹氮氮气气，使使炉炉渣渣溅溅起起并并附附着着在在炉炉衬衬上上，形形成成对对炉炉衬衬的的保保护护层层，减减轻轻炼炼钢钢过过程程对对炉炉衬衬的的机机械械冲冲刷刷和和化化学学侵侵蚀蚀，从从而而达达到到保保护护炉炉衬衬、提提高高炉龄的目的。炉龄的目的。 如：太钢目前的三段溅渣法如：太钢目前的三段溅渣法( (前期不溅，中期间隔前期不溅，中期间隔溅，后期炉炉溅溅，后期炉炉溅) )，溅渣时炉衬最大

161、平均侵蚀速度为，溅渣时炉衬最大平均侵蚀速度为0.095mm0.095mm炉，相当于不溅渣时侵蚀速度的炉，相当于不溅渣时侵蚀速度的1 13 3。 溅渣（a）与未溅渣（b）时残留炉衬对比图 4409炉 1196炉基本原理和操作方法基本原理和操作方法 溅渣护炉操作步骤：溅渣护炉操作步骤： 1)1)将钢出尽后留下全部或部分炉渣；将钢出尽后留下全部或部分炉渣； 2)2)观观察察炉炉渣渣稀稀稠稠、温温度度高高低低，决决定定是是否否加加入入调调渣渣剂剂，井井观观察察炉衬侵蚀情况；炉衬侵蚀情况； 3) 3)摇动炉子使炉渣涂挂到前后侧大面上；摇动炉子使炉渣涂挂到前后侧大面上； 4)4)下下枪枪到到预预定定高高度

162、度，开开始始吹吹氮氮、溅溅渣渣，使使炉炉衬衬全全面面挂挂上上渣渣后后，将枪停留在某一位置上，对特殊需要溅渣的地方进行溅渣；将枪停留在某一位置上，对特殊需要溅渣的地方进行溅渣； 5)5)溅渣到所需时间后，停止吹氮，移开喷枪；溅渣到所需时间后，停止吹氮，移开喷枪； 6) 6)检查炉衬溅渣情况，是否尚需局部喷补，如已达到要求，检查炉衬溅渣情况，是否尚需局部喷补，如已达到要求，即可将渣出到渣罐中，溅渣操作结束。即可将渣出到渣罐中，溅渣操作结束。基本原理和操作方法基本原理和操作方法 有有效效地地利利用用高高速速氮氮气气射射流流将将炉炉渣渣均均匀匀地地喷喷溅溅在在炉炉衬表面，是溅渣护炉的技术关键，其效果取

163、决于：衬表面，是溅渣护炉的技术关键，其效果取决于：u熔池内留渣量和渣层厚度；熔池内留渣量和渣层厚度；u熔熔渣渣的的物物化化性性质质，包包括括成成分分、熔熔点点、过过热热度度、表表面面张力和粘度；张力和粘度；u溅溅渣渣气气体体的的动动力力学学参参数数，包包括括喷喷吹吹压压力力和和流流量量，枪枪位及喷枪孔数和夹角等。位及喷枪孔数和夹角等。基本工艺参数基本工艺参数1)1)熔池内的合适熔池内的合适渣量渣量u冷态试验结果，各种顶吹气体流量条件下，冷态试验结果，各种顶吹气体流量条件下，1111渣量溅渣渣量溅渣效果最好。效果最好。u国内几家钢厂溅渣实践和效果表明，渣量在国内几家钢厂溅渣实践和效果表明，渣量在

164、100kg100kgt t较为较为合适。合适。2)2)炉渣性质炉渣性质u渣成分渣成分- -终渣碱度终渣碱度(GaO/S(GaO/SiOiO2 2) )为为3 3左右、左右、MgOMgO含量含量8 8左右就左右就可以保证可以保证MgOMgO达到饱和。严格控制渣中达到饱和。严格控制渣中FeOFeO含量。含量。u炉渣粘度炉渣粘度- -渣稠不易溅起且附着力差；渣稀，溅渣覆盖较易，渣稠不易溅起且附着力差；渣稀，溅渣覆盖较易，但覆盖层较薄。但覆盖层较薄。u调渣剂调渣剂- -改变渣成分，提高熔化温度，提高护炉效果改变渣成分，提高熔化温度，提高护炉效果。溅渣量与渣量与顶枪枪位、气体流量及渣量位、气体流量及渣量

165、之之间的关系的关系( (顶枪夹角角14.514.5) ) a渣量8%；b渣量11%；c顶吹气体流量26.8m3/h 顶吹气体流量：1-19.2m3/h；2-23.0m3/h；3-26.8m3/h 基本工艺参数基本工艺参数3)3)氮气压力和流量氮气压力和流量n按照各厂溅渣经验，氮气压力一般与氧气压力接近时，可取按照各厂溅渣经验，氮气压力一般与氧气压力接近时，可取得较好效果。得较好效果。4)4)顶吹喷枪工艺参数顶吹喷枪工艺参数l枪枪位位- -最最大大溅溅渣渣量量与与一一定定枪枪位位对对应应，枪枪位位过过高高或或过过低低都都使使溅溅渣量减少。渣量减少。l喷枪夹角喷枪夹角- -1212喷孔夹角喷枪溅渣

166、效果优于喷孔夹角喷枪溅渣效果优于1414. .55夹角喷枪。夹角喷枪。5)5)复复吹吹转转炉炉底底气气对对溅溅渣渣的的影影响响- -复复吹吹转转炉炉溅溅渣渣量量比比顶顶吹吹转转炉炉多多，而且溅渣量更集中于耳轴部位。而且溅渣量更集中于耳轴部位。6)6)溅渣时间溅渣时间- -一般吹氮时间为一般吹氮时间为35min35min。 溅溅渣渣护护炉炉存存在在的的问问题题之之一一是是炉炉底底上上涨涨、底底吹吹喷喷孔孔堵堵塞塞，这一问题在国内外均未得到很好解决这一问题在国内外均未得到很好解决。底气对转炉溅渣量影响 顶枪夹角14.5，顶吹气体流量23.0m3/h，渣量11% 底吹气体流量：1-0 m3/h；2-

167、0.825 m3/h; 3-1.65 m3/h; 溅渣护炉和冶炼工艺的相互影响溅渣护炉和冶炼工艺的相互影响 1)1)溅渣护炉对冶炼工艺的影响溅渣护炉对冶炼工艺的影响l对对冶冶炼炼操操作作的的影影响响- -由于溅渣炉底有上涨现象，因此枪位控制要比未溅渣炉役相应提高，以避免造成喷溅、炉渣返干和增加氧气消耗量。l对对钢钢中中氮氮含含量量和和质质量量的的影影响响- -吹氮溅渣后，主要是防止阀门漏气造成吹炼终点氮含量高。2)2)冶炼对溅渣的影响冶炼对溅渣的影响l冶冶炼炼终终点点温温度度对对溅溅渣渣覆覆盖盖层层的的影影响响- -出出钢钢温温度度每每降降低低11转炉炉龄可提高转炉炉龄可提高120120炉。炉

168、。终点温度对覆盖层的影响终点温度对覆盖层的影响终点温度对覆盖层的影响终点温度对覆盖层的影响16501650-16801680-17001700溅渣层均匀覆盖 炉帽部位无溅渣层，其余位置有溅渣层炉帽、耳轴无溅渣层，出钢面溅渣层仍在 侵蚀严重，耳轴以上无溅渣层 溅渣护炉和冶炼工艺的相互影响溅渣护炉和冶炼工艺的相互影响l炉炉渣渣氧氧化化性性的的影影响响- -终渣FeO控制在低限，对保护炉衬有利。 （FeO） （FeO） （FeO） 10% 12-15% 15-18% 基本不侵蚀 侵蚀炉帽部分 1650 1650 炉帽无溅渣层， 耳轴，炉帽以上 耳轴薄 均无溅渣层 （FeO）对溅渣覆盖层的影响l炉渣粘

169、度炉渣粘度- -渣稀侵蚀严重，渣偏稠不侵蚀，容易挂上炉壁。l炉渣成分炉渣成分- -为提高溅渣护炉效果，应在适当的范围内，尽量提高MgO含量及终渣碱度。 炉渣成分和结构的变化炉渣成分和结构的变化 1)1)转转炉炉终终渣渣- -渣中的硅酸盐相以发达的板条状C3S为主，C2S含量极少。结合相为铁酸二钙(C2F)和RO相，约占总量的15，结晶的MgO包裹在C3S晶体中或游离在结合相中。2)2)调调质质渣渣- -改质后的炉渣往往出现弥散未熔的石灰或MgO颗粒，同时C2S含量增加并发育为良好的板条状。3)3)溅溅后后渣渣- -岩相结构发生明显变化，C3F被破碎成细小颗粒，均匀弥散在铁酸钙结合相中，使炉渣密

170、度增大。溅渣层与炉衬的结合机理溅渣层与炉衬的结合机理u溅渣层与镁碳砖的结合部分为三个区域：烧结层、结合层和溅渣层。其结合机理为：l在溅渣初期，低熔点流动性好的富铁炉渣沿衬砖表面显微气孔和裂纹向MgO机体内扩散，形成以（MgOCaO）Fe2O3为主的烧结层；l随溅渣进行，颗粒状的高熔点氧化物（C3S，C2S和MgO）被溅射到衬砖表面，形成以镶嵌为主的机械结合，同时富铁的低熔点炉渣包裹在砖表面突出的MgO颗粒周围形成的化学结合层；l随溅渣的进一步进行，大颗粒C3S，C2S和MgO晶团被溅射到结合层表面，并与铁酸钙、RO相结合，冷却固熔形成衬砖表面溅渣层。溅渣层与炉衬的结合机理溅渣层与炉衬的结合机理

171、 进一步提高溅渣护炉效果的途径：进一步提高溅渣护炉效果的途径： 1 1）采采用用溅溅渣渣护护炉炉技技术术后后，炉炉衬衬材材质质的的性性能能不不应应降降低；低； 2 2）进一步控制和降低渣中（）进一步控制和降低渣中（FeOFeO）含量；）含量； 3 3）合理调整渣中（）合理调整渣中（MgOMgO）含量；）含量； 4 4）提高溅渣层熔化性温度，以降低炉渣过热度；）提高溅渣层熔化性温度，以降低炉渣过热度； 降降低低出出钢钢温温度度，提提高高终终点点命命中中率率，减减少少一一次次倒倒炉到出钢的时间，合理匹配转炉操作工序。炉到出钢的时间，合理匹配转炉操作工序。溅渣层的抗侵蚀性溅渣层的抗侵蚀性 1）溅渣层

172、对转炉初期渣有较强的抗侵蚀能力，能够起到保护炉衬的作用； 2）溅渣层对高温终渣的抗侵蚀能力很差，进一步提高溅渣层的熔点是抗侵蚀能力的关键。 生产中，保持一炉一溅和低温出钢有利护炉。溅渣护炉带来的问题溅渣护炉带来的问题 1)1)炉炉底底上上涨涨- -炉渣在炉底停留的时间越长，粘结在炉底的就越多，导致炉底上涨。炉底上涨太多时，可加入小块硅铁并吹氧，将上涨部分侵蚀掉。2)2)喷枪粘结喷枪粘结- -喷枪冷却强度大时，喷枪不易结渣，即使有粘渣，移出喷枪喷水冷却，粘渣就会掉落。如果炉内有残留钢液，则会使喷枪表面粘钢，这时，粘结的炉渣在冷却后不易脱落。 溅渣护炉带来的问题溅渣护炉带来的问题3)3)设设备备维

173、维修修问问题题- -炉衬寿命的延长，原来更换炉衬时维修的项目如水冷烟罩、管道的清理维修，转炉驱动装置、冷却系统、除尘系统、盛钢桶车、吊车等都有相应延长服役时间问题，现在一些钢厂采用不同炉龄段计划维修的办法。4)4)经济炉龄问题经济炉龄问题- -经济炉龄与炉龄和原料价格有关。每个转炉厂不同阶段都有一个经济炉龄区，即吨钢成本最低，取得最佳经济效益炉龄区。炉衬砖和修砌费的成本与炉龄成反比关系，而氮气、补炉料、稠渣剂等的费用随炉龄增长而消耗量增加，对降低成本的负效应也越大。溅渣护炉的经济效益溅渣护炉的经济效益 1)1)耐火材料消耗大幅度降低耐火材料消耗大幅度降低 l美国印地安那哈伯厂采用溅渣护炉炉役达

174、到15658炉时，炉衬砖消耗由1.2kgt钢降到0.38kg/t钢，补炉料消耗也降到0.37kgt钢。由于耐火材料消耗降低，使吨钢成本减少0.45美元。l鞍钢转炉溅渣护炉试验也取得了明显效益，炉衬砖消耗下降0.7kgt，减少至0.8kgt；喷补料下降1.22kgt，减少至0.88kgt。2)2)大幅度地提高转炉作业率大幅度地提高转炉作业率n美国印地安那哈伯厂采用溅渣护炉后，转炉作业率由原来的78提高到97，砌炉造成的炼钢停产由原来每年81天减少到11天。n鞍钢转炉试验后很短时间炉龄提高到2倍以上，生产能力提高5以上，吨钢综合成本降低6元。溅渣护炉的经济效益溅渣护炉的经济效益 3)3)减少废渣排出减少废渣排出 溅渣护炉采用炼钢终渣作为护炉材料，从而减少了废弃渣量。废旧炉衬砖作为含镁稠渣剂，也减少了废弃衬砖的数量，有利于环境保护。 4)4)投资回报率高投资回报率高 美国阿尔戈马钢公司认为：溅渣是一种经济可行的操作，投资回收期不到一年。我国对19个冶金企业62座转炉的测算，投资回收期为1.3年。