转炉炼钢原料及装入制度

一装 料转炉炼钢原料及装入制度 1. 原料 钢水及部分配用废钢1.1 铁水一般占装入量的70%以上A； 对铁水温度的要求铁水温度的高低，标志其物理热的多少，温度高则能保证物理和化学热，增加废钢配加量，转炉吹炉顺行，降低转炉生产成本，一般保证在12501300以上。B； 对铁水成分的要求（1）含硅量以0.5%0.8%为宜。低则不能正常吹炉，石灰溶解困难，渣量较小，不利除硫和磷，金属飞测严重，影响成材率。高则增加造渣材料的消耗，按理论计算，每增加0.1%，吹炉1t铁水则多增2kg二氧化硅，6kg石灰渣量增加8kg;（2）铁水含量大多底于0.3%。提高含量主要方法是配加锰矿石，但产生炼铁焦比升高和生产率下降，因铁水中含锰量超过1%时，炉渣太稀，不利于吹炉;（3）铁水含磷量应小于0.15%0.2%，最高不能超过0.4%，否则会导致钢生产“冷脆”现象。如果含量过高，则应采用双渣发冶炼。应采用控制炼前的选矿，配料措施来降低含磷量;（4）铁水的含硫量一般应低于0.04%0.05%，含量超标，钢易产生“热脆”现象，冶炼前的预脱硫处理经济有效。表1-1 国内一些钢厂的铁水成分 %元素wSiwMnwPw SwvWTi首钢0.40.650.400.700.200.00.05上钢一厂0.51.000.300.600.650.040.07武钢0.50.800.300.150.02马钢0.51.000.400.070.20.30攀钢1.250.300.500.10.300.00.070.20.600.501.2 废钢它是转炉炼钢的另一种金属炉料，作用为冷却剂消耗富余热量，调控熔池温度。基本要求：情结、少锈、无混杂、不含有色金属，单重波动范围为1502000kg。2转炉的装入制度制度包括：装入量、废钢、装料顺序。2.1 装入量的确定 定量装入法; 定深装入法; 分阶段定量装入法。表1-2 国内一些转炉的熔池深度表装入量/t5080100200熔池深度/mm1050119012501650表1-3 国内一些钢厂转炉炉容比厂名天钢上钢太钢武钢本钢攀钢鞍钢转炉容量/t炉容比/m3.t-1200.85300.98500.97501.051200.911200.901500.86表1-4 太原钢厂原50吨转炉装入制度炉龄1205050锭型/t5.57.05.57.05.57.0支数8697108装入量/t514956.555.562.563.5熔池深度/mm92090095010009501000920104092010402.2 废钢比 废钢的加入量占金属料装入量的百分比成为废钢比。管理水平及冶炼品种不同，废钢比大多波动在10%30%之间。2.3 装料顺序 一般情况下是先加废钢后兑铁水。在炉役后期, 炉衬较薄, 为免受废钢直接冲击, 在确认废钢干燥及炉渣已倒净或已加入石灰稠化的前提下, 可先兑铁水后加废钢。二供 氧氧在钢、渣两相中的溶解符合分配定律，即定温下平衡二者之比为一常数。 （1-1） （1-2）1. 熔池内氧的来源1.1 吹入氧气直接吹氧是炼钢中向熔池供氧的主要方法。目前主要是工业制氧，其含氧量不得低于98.5%，水分不能超过3g/m3。供氧的主要内容为如何合理地向熔池吹氧。转炉的主要原料为铁水，含碳量高达4.0%以上。电炉主要原料是废钢，工作氧压为0.41.0MPa。1.2加入铁矿石和氧化铁皮 铁矿石主要有： 赤铁矿; 磁铁矿; 氧化铁皮是锻钢和轧钢过程中从钢锭或钢坯上剥落下来的碎铁皮, 又称为铁鳞。电炉炼钢中,加矿氧化仅是向熔池供氧的辅助手段;氧气炼钢中,铁矿石和氧化铁皮则是作为冷却剂或造渣剂使用。1.3 炉气供氧由化合物解压的概念可知,如炼钢炉内炉气中氧的分压,大于渣中氧化亚铁的分解压,同时又大于钢液中氧化铁分解压,即: (1-1) 在氧气精炼过程中,炉内具备了炉气向熔池传氧条件,气相中的氧气会不断地传入熔渣和钢液。2杂质元素的氧化方法杂质元素指的是钢液中的硅、锰、碳、磷等其他元素。在目前吹氧炼钢中。供氧方式为 直接氧化; 间接氧化;液中的氧再与其中的杂质元素作用而发生的氧化反应：（1） 在氧气射流作用区铁被氧化 (2-1)（2） 渣中的氧化亚铁扩散进入钢液 (2-2)（3） 熔入钢液的氧气与杂质元素发生反应 (2-3) (2-4) (2-5) (2-6) (2-7)钢液中锰的氧化反应为 (2-8)3. 转炉的供氧制度直接氧化它指的是熔池的氧气直接与钢液中杂质元素作用而发生的氧化反应。杂志元素的直接氧化反应在熔池中氧化射流作用区或射流破碎成小气泡卷入金属内部。间接氧化它指吹入熔池的氧气先将钢液中铁元素氧化成氧化亚铁，并按分配定律部分地扩散进入钢液，渣中氧化亚铁扩散进入钢液，然后溶解到钢中的氧气与其他杂质反应。3.2.1 供氧强度它指单位时间内向每吨金属供给的标氧气量的多少。 (3-1)表3-1 各元素的氧化量项目wCwSiwMnwPWFe金属原料成分3.700.700.400.20终点钢液成分0.20各元素氧化量3.500.700.200.181.30表3-2 各元素氧化时耗氧量元素氧化量氧化产物耗氧量C35.0CO2COSi7.0SiO2Mn2.0MnOP1.80P2O5Fe13.0FeO共计58.83.2.2 供氧压力氧气的压力是转炉炼钢中供氧操作的一个重要参数。对同一氧枪而言，提高氧气压力是指转炉车间内氧气压力测定点的表压值。又称为使用压力，以表示，使用压力与喷头前压力间的关系为： (3-2)(1) 枪位及其控制枪位指氧枪喷头至平静熔池液面的距离。枪位高低不仅与熔池内钢液环流运动的强弱有直接关系，而且对炉内传氧情况有重要影响。a. 枪位与熔池内钢液环流的关系转炉炼钢中，高压超音速的氧气射流连续不断冲击熔池，在熔池中央冲出一个“凹坑”，称为冲击深度，坑口面积被称为氧气射流的冲击面积。与此同时，到达坑底的氧气射流形成反射流，通过与钢液间的摩擦力引起熔池内的钢液进行环流运动，逐形成反射流的运动改善了炉内化学反应的动力学条件，对冶炼过程具有重要意义。吹炼中，采用低枪位和高氧压的吹氧操作称为硬吹。反之，采用高枪位或低氧压的吹氧操作称为软吹。吹氧操作分三种类型： 恒氧压变枪位操作； 恒枪位变氧压操作； 变枪位变氧压操作。b. 枪位对炉内传氧的影响直接传氧： 通过金属液滴直接传氧； 通过乳浊液直接传氧；间接传氧：它指吹入炉内的氧气经熔渣传入钢液的传氧方式。3.2.3 复吹转炉的底部供气制度a. 复吹转炉简介1979年开始研究，近年普及，钢种已达200多个，按气体性质可分为：底吹惰性气体，底吹氧气或石灰粉； 复合吹炼的基本工艺与原理保持顶吹同过再配合低吹，可改善熔池搅拌情况，促进金属与炉渣间的平衡，过程平稳,时间短。工艺操作一致。底吹气体种类选用要以钢种质量要求气体来源和价格而定。其总量不能大于顶吹气体的5，供气压力在0.5MPa以上，供气强度为0.010.15。 复合吹炼的冶金效果复合吹炼终点时钢液残锰量较高，基本消除了熔池内成分与温度不均匀的现象。加速杂质元素的氧化，减轻吹炼中的喷溅，冶炼过程平稳迅速。CO的二次燃烧率提高6左右，热效（炉子）提高，经济效果显著。三脱磷1磷对刚性能影响1.1 钢中磷的危害易产生“脆冷”现象，使钢的塑性和冲击韧性大为降低。钢中磷的含量限制，普碳钢：；优质碳素钢：；高级优质钢：1.2钢中磷的有益作用磷有时可在某些钢中当作合金元素使用，含磷量达到0.08左右可增加低碳镀锡薄板强度。MnPRe钢，含磷高达0.08%0.13，Y15Pb钢含磷0.09。2脱磷反应氧化脱磷，还原性去磷；2.1 氧化脱磷使磷氧化生成进入炉渣，并固定其中。2.1.1 钢中磷和氧气反应的可能性钢中磷和氧气反应有下列几种：a. 直接氧化 (2-1)b. 磷与钢中氧反应 (2-2) (2-3)2.1.2 炉渣脱磷渣中的()被氧化，反应式为： (2-4)进入炉渣的和结合成磷酸铁盐： (2-5)上述反应式也可写成： (2-6)在实际生产中，随着石灰的熔化，炉渣的碱度逐渐升高，渣中游离的逐渐增加，其置换反应为： (2-7)或 (2-8)所以，碱性氧化渣脱磷总反应式为： (2-9)或 (2-10)2.1.3 炉渣脱磷反应的平衡常数 (2-11)启普曼