炼钢原理与工艺模板.doc

现在关键炼钢方法有氧气转炉炼钢法、电弧炉炼钢法和炉外精炼技术。氧气转炉包含氧气顶吹转炉、氧气底吹转炉、氧气侧吹转炉及顶底复吹转炉等，故常简称为LD。它拄要原料是铁水，同时可配加10%30%废钢；生产中不需要外来热源，依告靠吹入氧气和铁水中碳、硅、猛、磷等元素反应放出热量使熔池取得所需冶炼温度。其突出优点是生产周期短、产量高；不足之处是生产钢种有限，关键冶炼低碳钢和部分合金钢。电炉炼钢法是以电能为关键能源、废钢为关键原料炼钢方法，显著优点是，熔池温度易于控制和炉内气氛能够调整，用来生产优质钢和高合金钢。设备也比较简单，而投资小，建厂快。炉外精炼，是指从初炼炉即氧气炉或电弧炉中出来初炼钢水，在另一个冶金容器中进行精炼工艺过程。精炼目标是深入去气、脱硫、脱氧、排除夹杂物、调整及均匀钢液成份和温度等，提升钢水质量；缩短初炼炉冶炼时间，精炼手段有真空、吹氩、搅拌、加热、喷粉等。但现在世界上氧气转炉钢产量仍占总产量60%左右。氧气顶吹转炉炼钢基础过程是：装料（即加废钢、兑铁水摇正炉体降枪开始吹炼并加入第一批渣料（吹炼中期）加入第二批渣料（终点前）测温、取样（碳、磷及温度合格后）倾炉出钢并进行脱氧合金化。所谓装料，是指将炼钢所用钢铁炉料装入炉内工艺操作。电炉炼钢所用原料，关键有废钢、生铁和直接还原铁三种。废钢是电炉炼钢主原料。按其起源不一样，废钢大致可分为返回废钢和外购废钢两类。B对废钢要求对废钢通常要求是清洁少锈，无混杂，成份明确，块度适宜。在电弧炉炼钢中，生铁通常是用来提升炉料配碳量。转炉炼钢原料关键是铁水，其次还配用部分废钢。1.2.1.1铁水铁水是氧气顶吹转炉主原料，通常占装入量70%以上。铁水物理热和化学热是氧气顶吹转炉炼钢过程中唯一热源。A、对铁水温度要求较高铁水温度，不仅能确保转炉炼顺利进行，同时还能增加放心钢配加量，降低转炉生产成本。期望铁水温度尽可能高些，入炉时仍在12501300。1、兑入转炉时铁水温度相对稳定。2、铁水成份应该适宜而稳定。3、铁水中硅，是转炉炼钢关键发烧元素之一。铁水含硅量以0.5%0.8%为宜。4、对于含硅量过高铁水应进行预脱硅处理，以改善转炉脱磷条件，并降低渣量。5、铁水含猛量（1）铁水中猛是一个有益元素；（2）铁水含猛量多低于0.3%。6、铁水含磷量（1）磷会使钢产生“冷脆”，是钢中有害元素之一。铁水含磷量小于0.15%0.20%。7、铁水含硫量（1）硫会使钢产生“热脆”现象，也是钢中有害元素，铁水含硫量低于0.04%0.05%。铁水含硫高时，对其进行预脱硫处理是经济有效脱硫方法。铁水成份也应相对稳定，以方便冶炼操作和生产调度。还期望兑入转炉铁水尽可能少带渣。1.2.1.2废钢废钢是转炉另一个金属炉料，作为冷却剂使用。转炉装入制度，包含装入量、废钢比及装料次序三个问题。1.2.2.1装入量确实定转炉装入量是指每炉装入铁水和废钢两种金属炉料总量。现在控制氧气顶吹转炉装入量方法有以下三种。（1）定量装入法。所谓定量装入，是指在整个炉役期内，每炉装入量保持不变装料方法。优点是：生产组织简单，便于实现吹炼过程计算机自动控制，定量装入法适合于大型转炉。（2）定深装入法。所谓定深装入，是指在一个炉役期间，伴随炉衬侵蚀炉子实际容积不停扩大而逐步增加装入量以确保溶池深度不变装料方法。优点是：氧枪操作稳定，有利于提升供氧强度并减轻喷溅；又能充足发挥炉子生产能力。不过装入量和出钢量生产组织难度大。（3）分阶段定量装入法。该法是依据炉衬侵蚀规律和炉膛扩大程度，将一个炉役期划分成35个阶段，每个阶段实施定量装入，装入量逐段递增。所以中小转炉炼钢厂普遍采取。1.2.2.2废钢比废钢加入量占金属装入量百分比称为废钢比。提升废钢比，能够降低铁水用量，从而有利于降低转炉生产成本；同时可降低石灰用量和渣量，有利于减轻吹炼中喷溅，提升冶炼收得率；还能够缩短吹炼时间、降低氧气消耗和增加产量。废钢比大多波动在10%30%之间。氧气顶吹转炉装料次序，通常情况下是先加废钢后兑铁水，以避免废钢表面有水或炉内渣未倒净装料时引发爆炸。炉役后期，可先兑铁水后加废钢。炼钢关键任务之一，就是要将金属炉料中杂质元素如碳、磷等降低到钢种规格所要求程度。炼钢生产首先要有一个氧化过程。供入炉内氧，能够三种不一样形态存在，即生态、溶于钢液和溶解在渣中。溶池内氧关键起源于直接吹氧、加矿分解和炉气传氧三个方面。直接吹入氧气是炼钢生产中向熔池供氧最关键方法。要求氧气含氧量不得低于98.5%，水分不能超出3g/m3，而且含有一定压力。转炉炼钢采取高压氧气经水冷氧枪从溶池上方垂直向下吹入方法供氧；氧枪喷头是拉瓦尔型，工作氧压0.51.1MPa，氧气流股出口速度高达450500m/s，即属于超音速射流，以使得氧气流股有足够动能去冲击、搅拌熔池，改善脱碳反应动力学条件，加速反应进行。2.1.2加入铁矿石和氧化铁皮而在氧气顶吹转炉炼钢中，铁矿石和氧化铁皮则多是作为冷动剂或造渣剂使用。炼钢对铁矿石要求是，含铁要高、有害杂质要低，通常成份为：在氧化精炼过程中，炼钢炉内含有了炉气向熔池传氧条件，气相中氧会不停传入溶渣和钢液。杂质元素，是指钢液中除铁以外其它多种元素如硅、猛、碳、磷等。它们氧化方法有两种：直接氧化和间接氧化。所谓直接氧化，是指吹入熔池氧气直接和钢液中杂质元素作用而发生氧化反应。杂质元素直接氧化反应发生在溶池中氧气射流作用区，或氧射流破碎成小气泡被卷入金属内部时。所谓间接氧化，是指吹入溶池氧气先将钢液中铁元素氧化成氧化亚铁（FeO），并按分配定律部分地扩散进入钢液，然后溶解到钢液中氧再和其中杂质元素作用而发生氧化反应。杂质元素间接氧化反应发生在熔池中氧气射流 用区以外其也区域。间接氧化是指钢中O或渣中（FeO）和钢液中杂质元素间发生氧化反应。在氧气射流作用区及其周围区域，大量进行是铁元素氧化反应，而不是杂质元素直接氧化反应。氧气转炉炼钢供氧方法，关键是直接向溶池吹氧气。所谓供氧强度，是指单位时间内向每金吨金属供给标准状态氧气量多少。供氧时间，关键和转炉容量大小相关，而且伴随转炉容量增大供氧时间增加；通常情况下，容量小于50吨转炉取1216分钟；50吨转炉取1618分钟；容量大于120吨转炉则取1820分钟。缩短吹氧时间能够提升供氧强度，从而可强化转炉吹炼过程，提升生产率。枪位，通常定义为氧枪喷头至平静熔池液面距离。枪位高低是转炉吹炼过程中一个关键参数，控制好枪位是供氧制度关键内容，是转炉炼钢关键所在。转炉炼钢中，高压、超音速氧气射流连续不停地冲击熔池，在熔池中央冲出一个“凹坑”，该坑深度常被叫做氧气射流冲击深度，坑日面积被称为氧气射流冲击面积；和此同时，抵达抗底后氧气射流形成反射流股，经过和钢液间摩擦力引发熔池内钢液进行环流运动。钢液环流运动极大地改善了炉内化学反应动力学条件，对加速治炼过程含相关键意义。吹炼过程中，采取低枪位或高氧压吹氧操作称为“硬吹”。硬吹时，氧气射流和熔池间炼时枪位较低或氧压较高，氧气射流和熔池接触时速度较快、断面积较小，所以熔池中央被冲出一个面积较小而深度较大作用区。作用区内温度高达22002700，而且钢液被粉碎成细小液滴，从坑内壁切线方向溅出，形成很强反射流股，从而带动钢液进行猛烈循环流动，几乎使整个熔池全部得到了强有力搅拌。采取高枪位或低氧压吹氧操作称为“软吹”。软吹时，氧气射流和熔池间作用吹炼时枪位较高或氧压较低，和熔池接触时氧气射流速度较慢、断面积较大，所以其冲击溶度较小而冲击面积较大；同时所产生钢液中所以而形成环流也就相对较弱，即氧气射流对熔池搅拌效果较差。转炉吹氧操作可有以下三种类型。（1）恒氧压变枪位操作。所谓恒氧压变枪位操作，是指在一炉钢吹炼过程中氧气压力保持不变，而经过改变枪位来调整氧气射流对熔池冲击深度和冲击面积，以控制冶炼过程顺利进行吹氧方法。恒氧压变枪位吹氧操作能依据一炉钢冶炼中各阶段特点灵活地控制炉内反应，吹炼平稳、金属损失少，去磷和去硫效果好。现在中国各厂普遍采取这种吹氧操作。恒枪位变氧压操作。所谓恒枪位变氧压操作，是指在一炉钢吹炼过程，喷枪高度，即枪位保持不变，仅靠调整氧气压力来控制冶炼过程吹氧方法。变枪位变氧压操作。变枪位变氧压操作是在炼钢中同时改变枪位和氧压供氧方法。现在中国普遍采取是分阶段恒氧压变枪位操作，低枪位吹炼时，钢液环流强，几乎整个熔池全部能得到良好搅拌；高枪位吹炼时，钢液环流弱，氧气射流对熔池搅拌效果差。氧气顶吹转炉内传氧方法有两种：直接传氧和间接传氧。直接传氧，是指吹入熔池氧气被钢液直接吸收传氧方法。硬吹时，转炉内传氧方法关键是直接传氧。其传氧路径有以下两个；（1）经过金属液滴直接传氧。A、硬吹时，氧气射流强烈冲击熔池而溅起来那些金属液滴被气相中氧气氧化，其表面形成一层富氧FeO渣膜。这种带有FeO渣膜金属滴很快落入熔池，并随其中钢液一起进行环流而成为氧关键传输者。B、经过乳浊液直接传氧高压氧气射流自上而下吹入熔池，在将熔池出一凹坑同时，射流末端也被碎裂成很多小气泡。这些小氧气泡和被氧气射流击碎金属液和熔渣一起形成了三相乳浊液，其中金属液滴可将小气泡中氧直接吸收。因为熔池乳化，极大地增加了钢液、熔渣、氧气三者之间接触面积，据估算低枪位吹氧时，氧气射流大量地直接向熔池传氧，所以杂质元素氧化速度较快；不过，渣中（FeO）低而化渣能力差些。所谓间接传氧，是指吹入炉内氧气经熔液传入钢液传氧方法。软吹时，接传氧作用则会显著加强。转炉炼钢中采取高枪位吹氧时，氧气射流间接传氧作用得以加强，使得渣中（FeO）含量较高而化渣能力较强；枪位控制：转炉炼钢中枪位控制基础标准是，依据吹炼中出现具体情况立即进行对应调整，努力争取做到毁不出现“喷溅”，又不产生“返干”，使冶炼过程顺利抵达终点。A、一炉钢吹炼过程中枪位改变：枪位改变规律通常是：高低高低。吹炼前期，最好枪位应该是，使炉内熔渣合适泡沫化即乳浊液涨至炉口周围而又不喷出。吹炼中期枪位也不宜过低。适宜枪位是使渣中（FeO）保持在10%15%范围内。吹炼后期：该阶段应先合适提枪化渣，而靠近终点时再合适降枪，以加强对熔池搅拌，均匀钢液成份和温度。2.3.4复吹转炉底部供气制度顶底复合吹炼技术是多年来氧气转炉炼钢技术关键发展。氧气转炉顶底复合吹炼法，能够经过选择不一样底吹气体种类和数量及顶枪供氧制度，得到冶炼不一样原料和钢种最好复合吹炼工艺。根据底吹气体性质不一样，大致能够将它们分为以下两类：（1）底吹惰性气体。吹气方法多采取透气元件法，底吹惰性气体目标是为了加强对熔池搅拌，以改善成渣过程，降低喷溅，缩短冶炼时间等。（2）底吹氧气或氧气和石灰粉：使用双层套管式喷嘴。生产中，底吹气体种类选择应依据所炼钢种质量要求和气体起源和价格而定，而总用量小于顶吹气体5%，供气压力在0.5MPa以上。现在中国多采前期吹氮、后期吹氩（无氩气时用博士 氧化碳替换）底吹工艺。2.3.4.3复合吹炼冶金效果复吹转炉增加了底部供气，加强了对熔池搅拌，降低了熔渣和钢液之间异相反应不平衡程度，能够在渣中（FeO）含量较低情况下完成去磷任务，炉渣中（FeO）含量较低，吹炼终点时钢液残猛量较高；在整个吹炼过程中，熔渣和金属混合良好，能够加速杂质元素氧化。消防了熔池内成份和温度不均匀现象，轻吹炼中喷溅，使冶炼过程快速而平稳。复吹转炉钢品种广泛，能够冶炼高碳钢，也能生产超低碳钢，还能够直接吹炼不锈钢和高牌号电工钢等合金钢；造渣，是指经过控制人炉渣料种类和数量，使炉渣含有一些性质，以满足溶池内相关炼钢反应需要工艺操作。造渣是完成炼钢过程关键手段，造好渣是炼好钢前提。炼钢中，造氧化渣关键目标是为了去除钢中磷，并经过氧化渣向熔池传氧。炼钢中去磷过程，关键是在钢-渣两相界面上进行。造氧化渣，就是要设法使熔渣含有适于脱磷反应理化性质；还要精心控制造渣过程，炼钢过程对氧化渣要求是：较高碱度、较强氧化法性、适量渣量、良好流动性及合适泡沫化。碱度控制。碱度是炉渣酸碱性衡量指标，是炼钢中有效去磷必需条件。渣中（FeO）含量相同条件下，碱度为1.87时其活度最大，炉渣氧化性最强。氧气顶吹转炉炼钢中，通常是将碱度控制在2.42.8范围内。渣中（FeO）含量。渣中（FeO）含量高氏，标志着渣氧化性强弱及去磷能力大小。生产中通常将渣中（FeO）含量控制在10%20%之间。渣量控制。过大渣量不仅增加造渣材料消耗和铁损失，还会给冶炼操作带来很多不便，生产中渣量控制基础标准是，在确保完成脱磷、胶硫条件下，采取最小渣量操作。氧气顶吹转炉炼钢时，通常情况下适宜渣量约为钢液量10%12%，可采取双渣操作。炉渣流动性。对于去磷、去硫这些双相界反应业说，确保熔渣含有良好流动性十分关键。影响炉渣流动性关键原因是温度和成份。炉渣泡沫化。泡沫化炉渣，使钢-渣两相界面积大为增加，改善了去磷反应动力学条件，可加紧去磷反应速度。但应避免炉渣严重泡沫化，以防喷溅发生。3.1.2使用目标是取得碱性炉渣，以去除钢中磷或硫。石灰是由关键成份为CaCO3石灰石煅烧而成。对炼钢用石灰基础要求是：CaO尽可能高、SiO2及S等杂质尽可能氏、活性要好、新鲜干燥、块度适宜，具体分析以下：石灰中有用成份是CaO，当然是CaO含量越高越好，石灰有效碱应不低于80%85%，SiO2不超出2.5%，S低于0.2%。石灰中可利用氧化钙含量（CaO）有效=（CaO）石灰=R（SiO2）石灰所谓“活性”，是指石灰和熔渣反应能力，它是衡量石灰在渣中熔解速度指标。2、石灰“活性”和生产石灰时煅烧温度相关。石灰石分解温度为880910，假如煅烧温度控制在10501150时，烧成石灰晶粒细小（仅1m左右）、气孔率高（可达40%以上），呈海绵状，“活性”很好，称软烧石灰或轻烧石灰。熔化快，成渣早，有利于前期去磷，称过烧石灰或硬烧石灰。不利于冶炼操作。假如煅烧温度低于900，因为烧成温度低，石灰烧不透，关键部分仍是石灰石，称生烧石灰。生灰石灰入炉后，其中残留石灰石要继续分解而吸热，不仅成渣慢而且对熔池升温不利。评价石灰活性正确方法，是将石灰加入到一定温度熔渣中，经过一定时间间隔后，测定未熔化石灰质（重）量，然后依据石灰在炉渣中溶解速度判定其活性。石灰水活性检验方法，关键有以下三种：第一是AWWA法，它是将100g石灰加入到盛有400ml 25水烧杯中；第二是ASTM法；第三是盐酸法；石灰块度对于石灰块度，转炉炼钢通常要求为540mm，块度过大时，熔化慢，化渣晚。块度过小，则易被炉气带走。混有很多粉末石灰。炼钢所用石灰还应新鲜干燥。转炉车间周围建有石灰窑，萤石关键成份是CaF2，它能加速石灰熔化和消除炉渣“返干”，而且作用快速。通常要求其CaF2不低于85%，SiO2结不超出4%，CaO不超出5%。翠绿透明萤石质量最好；白色次之；带有褐色条纹或黑色斑点萤石含有硫化物杂质，其质量最差。一是萤石稀渣作用连续时间不长，伴随氟挥发而逐步消失，而且挥发物对人体及炉衬全部有一定危害。二是萤石用量大时，炉渣过稀，会严重侵蚀炉衬。三是萤石资源短缺，价格昂贵。转炉炼钢中多用铁矾土和氧化铁皮替换萤石。它们化渣和稀渣速度不及萤石，消耗热量也比萤石多，而且氧化铁皮表面粘有油污，铁矾土含有较多SiO2和H2O，均含对冶炼产生不利影响。铁矾土关键成份是Al2O3。合成渣料是转炉炼钢中新型造渣材料。它是将石灰和熔剂按一定百分比混合制成低熔点、高碱度复合造渣材料，即把炉内造查过程部分地，甚至全部移到炉外进行。这是一个提升成渣速度、改善冶炼效果有效方法。中国使用较多合成渣料是冷固结球团。它是用关键成份为FeO（67%左右）和Fe2O3（16%左右）污泥状转炉烟尘配加一定石灰粉、生白云石粉和氧化铁皮，该合成渣料成份均匀、碱度高、熔点低，而且遇高温会自动暴裂，加入转炉后极易熔化，能很快形成高碱度、强氧化性和良好流动性熔渣。白云石是碳酸钙和碳酸镁复合矿物，高温下分解后关键组分为CaO和MgO。转炉炼钢中广泛采取加入一定数量白云石来替换部分石灰造渣工艺，白云石造渣工艺关键目标是延长炉衬寿命，依据氧化镁在渣中有一定溶解度特点，向炉内加入一定数量白云石，从而减弱熔渣对镁质炉初中MgO溶解；其次，冶炼中伴随炉渣碱度提升，渣中MgO达过饱和状态而有少许固态氧化镁颗粒析出，使后期炉渣黏度显著升高。加白云石造渣能够大幅度提升炉龄，而且，渣中（MgO）含量控制在6%8%较为适宜。对于转炉炼钢用白云石，通常要求其MgO含量在20%以上，CaO含量不低于30%，硫、磷杂质元素含量要低，块度以540mm为宜。白云石造渣时以采取轻烧白云石为好。转炉炼钢中使用部分矿石作冷却剂或电炉炼钢中加矿氧化时，因为铁矿石中含有一定数量SiO2，为确保炉渣碱度不变应补加适量石灰。每千克矿石需补加石灰数量按下式计算：补加石灰量（kg/kg）=转炉炼钢中采取白云石造渣工艺时，白云石用量约为石灰用量四分之一。加速石灰熔化、快速成渣是炼钢，尤其是转炉炼钢中关键任务。影响石灰在渣中溶解速度原因关键是石灰质量、熔池温度及熔渣组成。熔池温度许可波动范围并不大，对石灰溶解速度调控能力较为有限。经过控制炉渣成份来影响石灰溶解速度是最为直接、方便和快捷方法。渣中（CaO）含量小于30%35%时，石灰溶解速度随其增加而增大。当渣中（SiO2）浓度低时伴随（SiO2）含量增加，石灰溶解速度增大。当（SiO2）大于25%时，深入增加其含量，不仅会在石灰表面形成2CaOSiO2硬壳，而且会增加渣中复合阴离子数量，造成炉渣黏度上升而减缓石灰溶解。伴随渣中FeO含量增加，石灰溶解速度直线增大。少许（MgO）含量，有利于石灰熔化。渣中（CaF2）也含有极强化渣和稀渣作用。选择依据是原材料成份和所炼钢种。在冶炼过程中只造一次渣，中途不倒渣、不扒渣，直到终点出钢造渣方法称为单渣法。单渣法操作工艺简单，冶炼时间短，生产率高，劳动强度小，但其它除硫、磷效率低些。单渣法适合于使用含磷、硫、硅较低铁水或冶炼对硫、磷要求不高通常碳素钢和低合金钢。双渣法，是指在吹炼中途倒出部分炉渣，然后补回渣料再次造渣操作方法。特点：炉内如终保持较小渣量，吹炼中能够避免因渣量过大而引发喷溅，且渣少易化；同时又能取得较高去硫、去磷效率。适合于铁水含硅、磷、硫量较高。或生产高碳钢和低磷钢种。采取双渣法操作时，要注意两个问题：一是倒出炉渣数量。倒出1/2或2/3炉渣。二是倒渣时机，应选在渣中磷含量最高（FeO）含量最低时候进行倒渣操作，理想效果：吹炼低碳钢时，钢渣操作应该在钢中含碳量降至0.6%0.7%时进行。倒渣前1分钟合适提枪或加些萤石改善炉渣流动性，便于倒渣操作。双渣留渣法是指将上一炉高碱度、高温度和较高（FeO）含量终渣部分地留在炉内，方便加速下一炉钢初渣形成并在吹炼中途倒出部分炉渣再造新渣操作方法。倒渣时机及倒渣量和双渣法相同，不过因为留渣，初渣早成而前期去硫及去磷效率高。采取双渣留渣法时，兑铁水前应先加一批石灰稠化所留炉渣，而且兑铁水时要缓慢进行，以防发生爆发式碳氧反应而引发严重喷溅。若上一炉钢终点碳过低，通常不宜留渣。喷吹石灰粉造渣，是在冶炼中、后期以氧气为载体，用氧枪将粒度为1mm以下石灰粉喷入熔池且在中途倒渣一次操作方法。倒渣操作：通常选在钢液含碳量为0.6%0.7%时进行。因为喷吹是石灰粉末，成渣速度愈加快，前期去硫、去磷效率更高，该法需要破碎设备，而且粉尘量大，劳动条件恶劣；石灰粉又更轻易吸收空气中水。氧气顶吹转炉虽能将高磷铁水炼成合格钢，但技术经济指标较差。单渣法生产稳定、操作简单、便于实施计算机控制。对于含硅、磷及硫较高铁水，入炉前进行预处理使之达成单渣法操作要求，即合理又经济。为了加速石灰熔化，渣料应分批加入。不然，会造成熔池温度下降过多，造成渣料结团且石灰块表面形成一层金属凝壳而推迟成渣，加速炉衬侵蚀并影响去硫和去磷。单渣操作时，渣料通常分两批加入。第一批渣料在开吹同时加入，石灰为全部1/22/3，铁矿石为总加入量1/3，萤石则用全部1/31/2。其它为第二批渣料，通常是在硅及猛氧化基础结束、头批渣料已经化好、碳焰初起时候加入。假如二批渣料加入过早，炉内温度还低且头批渣料还未化好又加冷料，势必造成渣料结团，炉渣更难很快化好。假如加入过晚，正值碳猛烈氧化时期，渣中（FeO）较低，二批渣料难化，轻易产生金属飞溅。因为渣料加入使炉温降低，碳氧反应将被抑制，造成渣中氧化铁积聚，一旦温度上升，必会发生爆发式碳氧反应而引发严重喷溅。二批渣料可视炉内情况一次加入或分小批数次加入。分小批数次加入无疑对石灰熔化是有利。最终一小批料必需在终点前34分钟加入，不然所加渣料还未熔化就要出钢了。电炉炼钢熔化期任务关键有两个：一是用电弧产生热量把固体炉料快速熔化，并立即将钢液加热到氧化所需温度1550。二是尽早造好有一定碱度氧化渣，以去除钢液中一部分磷并降低钢液吸气和金属挥发。氧化期关键任务是深入去磷至低于成品钢要求，并氧化脱碳以升温、去气、去夹杂。熔化期及氧化期需要全部是碱性氧化渣。为了顺利完成上述任务造渣过程从装料时就开始了。装料前，先在炉底铺一层约为料重1.5%石灰，不仅能保护衬装料时不被砸坏，而且有利于早成渣。炉内形成熔池后，按料重1%补加石灰，同时吹氧助熔并化渣。尔后不时补加石灰，最终使总渣量达成钢液4%5%；炉料化清后，扒除大部分炉渣或熔化后期自动流渣，并补加渣料进入氧化期。氧化期造渣关键是依据脱磷和脱碳两方面要求正确地控制炉渣成份及渣量。脱碳是氧化期两个关键反应。氧化前期，边吹氧边自动流渣，并立即补加石灰，渣量保持在3%4%左右，碱度控制在2.53.0之间。伴随氧化进行，不时流渣并补加少许渣料，到氧化后期渣量减至2%3%。碱度降至2.0左右，以利于脱碳反应进行。氧化渣渣况是否正常，将直接关系到氧化过程能否顺利进行。而渣况好坏，取决于炉渣成份和温度，加之冶炼过程中熔池温度及成份在不停改变着。对于转炉练钢，炉内渣况良好基础条件有两个。第一是不出现“返干”现象；第二是不发生喷溅，尤其是严重喷溅。不管是“返干”还是喷测，一旦出现均会严重影响炉内化学反应，甚至酿成事故。所以转炉炼钢渣况判定关键，应放在对将会发生“返干”或喷油估计上，方便立即处理而避免发生。经验估计。渣料化好、渣况正常标志是：炉口火焰比较柔软，炉内传出声音也柔和、均匀。渣已化好、化透时，炉渣被一定程度地泡沫化了，渣层较厚。氧枪喷头埋没在泡沫渣中吹炼，氧气射流从枪口喷出及其冲击熔池时产生噪声大部分被渣层吸收，而传到炉外声音就较柔和；从熔池中逸出CO气体冲力也大为减弱，在炉口处燃烧时火焰也就显得较为柔软。炉口火焰由柔软逐步向硬直方向发展，炉内传出声音也由柔和逐步变得刺耳起来，表明炉渣将要出现“返干”现象。这是枪位过低或较低枪位连续时间过长，猛烈脱碳反应大量消耗了渣中氧化铁所致。快速调高枪位并酌情加入适量萤石，便可避免“返干”出现。假如炉内传出声音逐步变闷，炉口处火焰也逐步转暗且飘忽无力；还不时地从炉口溅 出片装泡沫渣，说明炉查正在被严重泡沫化，渣面距炉口已经很近，很快就要发生喷溅。二批料加入过晚易出现此种现象。其原因是，当初炉内碳氧反应已较猛烈，加入冷料后使炉温忽然下降，抑制了碳氧反应，使渣中氧化铁越积越多；伴随温度逐步升高，熔池内碳氧反应又趋猛烈，产生CO气体逐步增多，炉渣泡沫化程度也就越来越高。快速调低枪位消耗渣中多出氧化铁即可避免喷溅发生。声纳控渣仪估计。部分大型钢厂使用声纳控渣仪对转炉炼钢中“返干”和喷溅进行估计和预报，并取得了不错效果。声纳控渣仪工作原理是：在炉口周围安装定向取声装置和声纳仪采集炉口噪声，对其进行信号转换、选频、滤波、放大、整表后输入计算机，由计算机在其显示器上音强化渣图中绘制冶炼过程中噪声强度曲线，间接地反应渣层厚度或渣面高低，同时对吹炼过程中可能发生喷溅或“返干”进行预报，并由报警装置发出声、光信号。有大量微小气泡存在熔渣呈泡沫状，这么渣子们们称之为泡沫渣。泡沫渣中气泡体积通常要大于熔渣体积，可见泡沫渣中渣子是以气泡液膜形式存在。泡沫渣中往往还悬浮有大量金属液滴。炉渣被泡沫化后，钢、渣、气三相之间接触面积大为增加，可使传氧过程及钢、渣间物化反应加速进行，冶炼时间大大缩短；炉渣泡沫化，使得在不增加渣量情况下，渣体积显著增大，渣层厚度成倍增加，对炉气过滤作用得以加强，可降低炉气带出金属和烟尘，提升金属收得率。A、熔渣泡沫化条件：1、这是熔渣泡沫化外部条件。向熔渣吹入气体，或熔池内有大量气体经过钢渣界同面向渣中转移均可促进炉渣泡沫化。比如熔池内碳氧反应，因其反应产物是CO气体，而且要经过渣层向外排出，所以含有促进熔渣起泡作用。2、熔渣本身有一定发泡性。这是熔渣泡沫化内部条件。一是泡沫促持时间，又称之为泡沫寿命。泡沫寿命越长，熔渣发泡性越好。二是泡沫渣高度，此值愈大炉渣发泡性愈好。熔渣发泡性本质即渣中气泡稳定性。实际生产中，熔渣泡沫化程度是形成泡沫渣外部条件和内部条件共同作用结果。外部条件关键是进气量和气体种类，而内部条件即炉渣发泡性则是由其本身性质决定。炉渣表面张力愈小，其表面积就愈易增大即小气泡愈易进入而使之发泡。炉渣黏度，将增加气泡合并长大及从渣中逸出阻力，渣中气泡稳定性增加。影响炉渣泡沫化程度原因关键有以下四个：进气量和气体种类；熔池温度；熔渣碱度及（FeO）含量；熔渣其它成份。在转炉炼钢中，因为脱碳量及脱碳速度均很大，形成泡沫渣气体起源充足；加之，为了去除硫和磷，炉渣碱度及（FeO）含量均较高，含有了形成泡沫渣良好条件，所以，转炉吹炼中炉渣泡沫化是肯定现象。假如沪渣过分泡沫化则会溢出炉外，甚至产生喷溅，不仅影响炉衬寿命和正常生产，严重时还会造成人身及设备安全事故。开吹早期，因为渣量较小，脱碳速度不大，炉渣泡沫化程度较低。吹炼进行到全程25%时间后，脱碳速度逐步增加，加之渣量已较大，炉渣泡沫化程度也逐步增加，并逐步埋没氧枪喷头。当吹炼进行到全程50%60%时间时，渣面高度达最大值，并有溢出炉口趋势，此时炉内脱碳速度达峰值，且熔渣碱度也恰好在1.82.0左右，因为熔池温度已高，炉渣碱度也达3.0左右；加之钢液含碳量已低，脱碳速度逐步下降，炉渣泡沫化程度也随之逐步降低，并趋于消失。转炉吹炼早期和末期，炉渣泡沫化程度较低，控制关键是预防吹炼中期出现严重泡沫化现象。吹炼中期炉温偏低时，轻易发生炉渣严重泡沫化现象。严重时会发生爆发式碳氧反应，大量CO气体携带泡沫渣从炉口喷出，形成所谓喷溅。首先，要尽可能确保吹炼早期炉子热行。吹炼早期炉子热行，初渣易早成，可使炉内反应正常，元素氧化速度合适，从而避免吹炼中期炉温还上不来现象。比如铁水温度偏低时，应先采取较低枪位提温。铁矿石、氧化铁皮或其它固态氧化剂等要分批数次加入，以免使熔池温度下降过多而抑制炉内碳氧反应。其次，应尽可能改善原料质量。再次，要合理控制枪位。在枪位控制上，应是在满足化渣条件下尽可能低些，切忌化渣枪位过高和较高枪位下长时间化渣。如发觉炉渣已经严重泡沫化了，应先短时提枪，借助氧气射流机械冲击作用，使泡沫破裂，减轻喷油；以后立即硬吹一定时间，使渣中（FeO）含量降低到正常范围。一是降低钢液含氧量，以降低调整钢液成份时所加合金元素烧损。二是更有效地去硫，氧化精练虽也能去除部分硫，但效果远不及还原精炼。还原渣标志是渣中（FeO）含量很低，而且（FeO）含量愈低炉渣还原性愈强即脱氧、脱硫能力愈大。还原渣（FeO）含量小于0.5%。白渣是电弧炉炼钢中常见一个碱性还原渣。白渣中（FeO）含量较低，碱度较高，含有良好脱氧和脱硫能力。好白渣，在炉内呈轻微泡沫状，并能均匀地粘在样勺或耙子上，冷却后呈白色并能自动粉化，故称白渣。白渣极易和钢液分离而上浮，较少玷污钢液，所以通常要求必需要白渣下出钢。电石渣：电石渣是电弧炉炼钢中采取另一个碱性还原渣。该渣基础成份和白渣相同，不一样是渣中含有一定量碳化钙，其渣样冷却后呈灰色，并有白色条纹。硅铁粉粒度应小于1mm；使用前必需在100200温度下干燥4小时以上，确保水分不超出0.2%。硅钙粉：硅钙粉由硅钙合金磨制成，是一个优良脱氧剂。它脱氧及脱硫能力极强，而且不会使钢液增碳，硅钙粉粒度应小于1mm；使用前也必需进行干燥。铝粉：铝粉脱氧能力很强，关键用于冶炼低碳不锈钢和一些低碳合金结构钢还原精炼。一定温度下，和一定成份熔渣相平衡钢液在含氧量愈低，炉渣还原性愈强。熔渣组成中，碱度高低和（FeO）含量对熔渣还原性起着决定性作用。保持良好流动性是充发发挥炉渣还能能力和加速还原过程关键条件。还源精炼时，还应保持合适渣量。首要问题全部是要造好“稀”含义是基础渣料中稀渣剂百分比较高，渣料熔化后沪渣黏度较低，其目标是确保撒加粉脱氧剂后还原渣含有良好流动性；“薄”意思是炉渣层薄即应采取较小渣量。扒除氧化渣后快速加入钢液量2.5%3.0%基础渣料，其配比为石灰：萤石：黏土砖块=4：1：1，并立即以较大功率供电，使炉料立即熔化覆盖钢液，以降低其吸气和降温。维持白渣：采取白渣还原时，钢液将增碳0.02%0.05%，所以，当冶炼含碳量低于0.2%或含碳范围较窄钢种时，可用密度较小木炭粉替换焦粉进行还原。正确判定还原渣渣况并立即进行对应调整操作，对提升钢质量、缩短还原时间等含有十分关键意义。查看炉渣颜色：碱性炉渣随其氧化性改变而展现不一样颜色，所以炉渣颜色是其氧化性强弱标志。炉渣氧化性强即渣中（FeO）高时，炉渣呈黑色，伴随氧化性减弱即渣中（FeO）减小渣色逐步变浅：黑色黄色淡黄色白色。炉渣变成白色时，渣中（FeO）含量通常小于1%。评定白渣好坏，不仅要看渣白程度，而且要注意白渣保持时间。随时观察炉渣颜色，正确判定渣况，对钢渣成份控制也有很大帮助。就渣色而言，氧化渣和电石渣相同，均为黑色，应注意识别。观察炉内冒出烟尘颜色：炉内渣况不一样，冒出来烟尘颜色也不一样，且十分显著。电石渣烟雾浓厚，颜色灰黑；白渣或弱电石渣，烟尘呈灰白色；炉渣脱氧不良时，烟尘则为灰黄色。硅在铁液中能够无限溶解，在全部杂质元素中，硅和氧亲和力最大。炼钢过程中，硅氧化产物是只溶于炉渣而不溶于钢液酸性氧化物SiO2。在炼钢过程中，硅氧化方法关键是间接氧化。当熔池未被炉渣覆盖和直接向熔池吹氧时，炉料中硅还会被氧气直接氧化一部分。硅直接氧化和间接氧化均为强放热反应，所以硅氧化反应是在温度相对较低冶炼早期进行。转炉炼钢中，铁水中硅在开吹几分钟内便几乎全被氧化；同时，硅元素氧化放出热量还是转炉炼钢关键热源之一。假如铁水含硅较高，即使炉温早已升到碳氧化所需温度，脱碳反应也要等到钢液中硅含量低于0.15%时才能猛烈进行。电炉炼钢中，假如熔化期采取吹氧助熔方法，到炉料熔清时其中硅已被猛烈进行。电炉炼钢中，假如熔化期采取吹氧助熔方法，到炉料熔清时其中硅已被氧化掉90%。冶炼温度一定时，硅氧化程度取决于基氧化产物SiO2在渣中存在状态。冶炼早期，渣中存在较多碱性氧化物是（FeO）所以，SiO2先和其结合成硅酸铁。在现在碱性操作中，伴随石灰熔化，（2FeOSiO2）中FeO逐步被碱性更强CaO所置换，生成硅酸钙；炼钢温度下，2CaOSiO2十分稳定，炉料中硅氧化得很根本，而且即使到了冶炼后期温度升高后，也不会发生SiO2还原反应。猛和氧亲和力不如硅和氧亲和力大，冶炼中它被氧化成只溶于炉渣弱碱性氧化物MnO。猛氧化方法也是以间接氧化为主。猛间接氧化和直接氧化也全部是放热反应，所以猛氧化反应也是在冶炼早期进行。不过因氧化过程中放热较少，猛氧化猛烈程度不及硅。而在转炉吹炼中，铁水中猛80%左右也是在开吹后几分钟内被氧化掉。在现在生产上所采取碱性操作中，因为渣中存在着大量强碱性氧化物（CaO），显弱碱性氧化猛大部分以自由（MnO）存在，所以冶炼中猛氧化得远不如硅那么根本，而且转炉吹炼后期熔池温度升高后还会发生猛还原反应。熔渣碱度越高、（FeO）含量越低和熔池温度越高，还原出猛越多，吹炼结束时钢液中猛含量即“余猛”就越高。碳氧反应是贯穿于整个练钢过程一个关键反应。炼钢关键任务之一，就是经过向金属熔池供氧，把金属中碳含量降至所炼钢种终点要求。大量碳氧反应产物CO气体从熔池中逸出，会引发熔池猛烈沸腾。（1）CO气体逸出引发沸腾对熔池含有强烈搅拌作用，可强化熔池传质和传热过程，促进钢液、熔渣成份和温度均匀。（2）碳氧反应时对熔池搅拌能够加紧反应物和生成物扩散，并增大炉渣和金属反应界面，能使熔池内物理化学反应加速进行；（3）上浮CO气体可携带和促进钢中气体和非金属夹杂物上浮，有利于提升钢质量；（4）大量CO气体经过渣层使炉渣泡沫化和熔池中气体、炉渣、金属三相乳化，可大大加速炼钢反应。碳氧反应热力学关键研究碳氧反应方程式及其平衡常数、碳氧浓度积、熔池内碳氧关系、碳氧反应热效应、渣况及真空对碳氧反应影响等。炼钢过程中熔池内碳有两种氧化方法，在氧气炼钢条件下，金属熔池中少部分碳能够在反应区和气态氧接触而发生直接氧化，其反应式为：C+O2=CO G=-152570-34T而熔池中大部分碳是和溶解在金属中氧相互作用而被间接氧化，其反应式为：C+O=CO G=-22200-38.34T碳间接氧化反应为弱放热反应，在炼钢温度下其平衡常数会随温度长高而略有下降。平衡常数m=C%O%故称m为碳氧浓度乘积。即在一定温度和压力下，钢液中碳和氧质量百分浓度之积是一个常数，而和反应物和生成物浓度无关。温度一定时，当钢中碳含量高时，和之相平衡氧含量就低；反之，当钢中碳含量低时，和之相平衡氧含量就高。当C%0.4时，伴随钢中碳含量降低，氧含量升高得越来越快，尤其是当C%0.1时，和之相平衡氧含量急居增高。温度对钢液中碳氧关系影响不大。说明当钢中碳含量一定时，和其相平衡氧含量受温度影响很小。据研究证实，m值随温度及含碳量改变而改变。含碳量一定时，伴随温度升高m值将增大，这是因为钢液中碳氧反应为弱放热反应缘故。在碳低时，则是因为部分碳根据下列反应。在炼钢温度下，只有当碳含量低于0.1%旱，气相中CO2才能达成1%以上，可见炼钢熔池中碳氧化产物绝大部分为CO。C-O反应产物为气体CO和CO2，氧气转炉及电弧炉氧化期等熔池中实际氧含量O%实际高于和C%相平衡含氧量O%平衡，这二者之差称为过剩氧，用O%表示。O%=O%实际-O%平衡过剩氧气O%存在是熔池中发生碳氧反应必需条件（1）过剩氧O%和脱碳反应动力学原因相关。脱碳速度大时，则碳氧反应靠近平衡，过剩氧少；反之，过剩氧就多。过剩氧O%随钢液含碳量不一样而不一样。钢液含碳量较低，则过剩氧O%越小，即O%实际越靠近于和碳平衡氧含量O%平衡。正因为熔池中碳和氧基础上保持着平衡关系，即碳高时氧低，所以，在含碳量较高冶炼早期，增加向熔池供氧量，只能提升脱碳速度而不会增加钢液中氧含量；冶炼后期，要使含碳量降低到0.15%0.20%，则必需维持钢液中有较高氧含量。%O渣也随熔池中碳含量改变而改变，并存在下列关系。O%渣=a(FeO)O%max实际上O%渣也随熔池中碳含量改变而改变，并存在下列关系：O%平衡O%实际O%渣这个氧浓度差正是熔池中氧不停地从渣向金属传输和脱碳反应不停进行动力。要想使熔池含碳量低至0.05%，必需提升熔池中氧含量，同时还要有很高熔池温度和渣中氧化铁浓度。1/2O2+C=CO H=-152.4kJ这是一个放热反