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顶吹转炉吹炼工艺
1、 装入制度包括哪些内容?
装入制度是确定转炉合理的装入量，合适的铁水废钢比。转炉的装入量是指主原料即铁水和废钢的装入数量。
2、 什么是转炉的炉容比，影响转炉炉容比的因素有哪些?
新转炉砌砖完成后的容积称为转炉的工作容积，也称有效容积，以“V”表示，公称吨位用“T”表示，两者之比值“V／T”称之为炉容比，单位为(m3／t)。一定公称吨位的转炉，都有一个合适的炉容比，即保证炉内有足够的冶炼空间，从而能获得较好的技术经济指标和劳动条件。炉容比过大，会增加设备重量、厂房高度和耐火材料消耗量，因而使整个车间的费用增加，成本提高，对钢的质量也有不良影响；而炉容比过小，炉内没有足够的反应空间，势必引起喷溅，对炉衬的冲刷加剧，操作恶化，导致金属消耗增高，炉衬寿命降低，不利于提高生产率。因此在生产过程中应保持设计时确定的炉容比。影响炉容比的因素有：
(1)铁水比和铁水成分。随着铁水比和铁水中Si、P、S含量增加，炉容比应相应增大。若采用铁水预处理工艺时，可以小些。
(2)供氧强度。供氧强度增大时，脱碳速度较快，为了不引起喷溅就要保证有足够的反应空间，炉容比应增大些。
(3)冷却剂的种类。若使用以铁矿石或氧化铁皮为主的冷却剂，成渣量大，炉容比也需相应增大些；若使用以废钢为主的冷却剂，成渣量小，则炉容比可适当小些。
炉容比还与氧枪喷嘴的结构有关。
转炉的炉容比一般在0.85～1.0m3／t，为减少喷溅，炉容比应不低于0.90m3／t。
3、 确定装入量的原则是什么?
在确定合理的装入量时，除了考虑转炉要有一个合适的炉容比外，还应保持合适的熔池深度。以保证炉底不受氧气射流的冲声，熔池深度必须超过氧流对熔池的最大穿透深度。
对于模铸工艺，装入量还应与锭型相配合。装入量减去吹损及浇注必要损失后的钢水量，应是各种锭型的整数倍，尽量减少注余。
对连铸车间，转炉装入量可根据实际情况在一定范围内波动。
此外，确定装入量时，既要考虑发挥现有设备潜力，又要防止片面不顾实际的盲目超装，以免造成事故和浪费。
4、 生产中应用的装入制度有哪几种类型，各有什么特点？
氧气顶吹转炉的装入制度有：定量装入制度、分阶段定量装入制度和定深装入制度。其中定深装入制度是每炉装入量均使熔池深度保持不变，由于生产组织的制约，实际上难以实现。
(1)定量装入制度。在整个炉役期间，每炉的装入量保持不变。这种装入制度的优点是：发挥了设备的最大潜力，生产组织、操作稳定，有利于实现过程自动控制。但炉役前期熔池深、后期熔池变浅，只适合大、中型转炉。国内外大型转炉已广泛采用定量装入制度。
(2)分阶段定量装入制度。在一个炉役期间，按炉膛扩大的程度划分为几个阶段，每个阶段为定量装入。这样既大体上保持了整个炉役中具有比较合适的炉容比和熔池深度，又保持了各个阶段中装入量的相对稳定；既能增加装入量，又便于组织生产。这是适应性较强的一种装入制度。我国各中、小型转炉普遍采用这种装入制度。
5、 供氧制度包括哪些内容，它有什么重要性?
供氧制度的主要内容包括确定合理的喷头结构、供氧强度、氧压和枪位控制。氧气顶吹转炉炼钢的供氧制度是使氧气射流最合理地供给熔池，创造良好的物理化学反应条件。它是控制整个吹炼过程的中心环节，直接影响吹炼效果和钢的质量。供氧是保证杂质去除速度、熔池升温速度、造渣速度、控制喷溅和去除钢中气体与夹杂物的关键操作。此外，它还关系终点碳和温度的控制以及炉衬寿命；对转炉强化冶炼、扩大钢的品种和提高质量也有重要影响。
6、 什么是拉瓦尔型喷头，它有什么特点?
拉瓦尔喷头是收缩—扩张型喷孔，当出口氧压与进口氧压之比p出/pO<0.528时才能够形成超音速射流。在拉瓦尔喷头中，气流在喉口处速度等于音速，在出口处达到超音速。
由于氧气是可压缩流体，当高压低速氧气流经拉瓦尔管收缩段时，氧流速度提高，在到达音速时若继续缩小管径，氧流速度并不再增高，只会造成氧气密度增大；此时要继续提高氧流速度，只能设法增大管径，使其产生绝热膨胀过程，氧压降低，密度减小、体积膨胀。当氧压与外界气压相等时，就可以获得超音速的氧射流，压力能转变为动能。扩大管径。拉瓦尔型喷头能够把压力能(势能)最大限度地转换成速度能(动能)，并能获得比较稳定的超音速射流，在相同射流穿透深度的情况下，它的枪位可以高些，这就有利于改善氧枪的工作条件和炼钢的技术经济指标，因此拉瓦尔型喷头被广泛应用。
7、 氧气自由射流的运动规律是怎样的?
气体从喷孔向无限大的空间喷出后，喷出气体与空间气体的物理性质相同时，所形成的气流称为自由射流或自由流股。
氧气从喷孔喷出后，形成超音速射流。从喷孔喷出的氧气射流，在一段长度内其流速不变为等速段。由于射流边缘与周围介质气体发生摩擦，卷入部分介质气体并与之混合而减速；随着射流向前运动，到达一定距离后，射流中心轴线上的某一点速度等于音速，即马赫数Ma=1，在这点以前的区域，包括等速段，称为射流的超音速核心段，又称为首段。首段长度大约是喷孔出口直径的6倍。此点以后的区域，氧流的速度低于音速，称为亚音速射流段，又称为尾段。当射流截面上的速度与周围介质一样时，射流就沉没在周围介质之中。在超音速区域内，等速段以后射流周围有亚音速气流，射流的扩张角较小，为10°～12°；亚音速区域内无超音速气流，射流的扩张角较大，为22°～26°。
超音速核心段的长度一般随出口马赫数成正比例增加。超音速核心段的长度是决定氧枪高度的基础，也关系到射流对熔池的冲击能量。
高速氧气从喷孔喷出后，形成的射流与周围的气体相接触，由于射流内气体的静压低于外界静止气体的压强，周围的气体被卷入。距喷孔出口的距离越远，被卷入的气体数量越多。因此射流的流量不断增加，横截面不断扩大，同时流速不断降低，此现象称做射流的衰减。在同一横截面上速度的分布特点是射流中心轴线上的速度最大，离中心轴线越远，各点的速度逐渐降低一直到零。在速度等于零的部位是射流的界面。射流中心速度的减小速率也称射流的衰减率，射流截面直径增大速率也称射流扩展率，这两个参数是自由射流的基本特征。
8、多孔喷头氧气射流运动有什么特点?
从多孔喷头喷出的氧气流是多股的，增加了与熔池的接触面积，使氧气逸出更均匀，吹炼过程更平稳。多孔喷头的每一股氧流在与其他各股氧流相汇交之前，保持着自由射流的特性。当各股氧流开始相交后，就有了动量的交换，相互混合，这种混合从射流的边缘逐渐向中心轴线发展，各单股氧流所具有的自由射流特性逐渐消失。如果多股氧流在汇合前就与熔池液面相接触，对熔池的冲击力减小，冲击面积增大，枪位操作稳定，利于吹炼。
多股氧流是从其内侧开始混合的，混合后的射流内侧边缘卷入周围介质气体的数量比外侧少，内侧氧流速度降低慢，外侧氧流速度降低快，于是每股氧流的最大速度点就偏离了氧流的几何中心轴线位置，偏向氧枪的轴线。这样就出现了各股氧流的轴线逐渐向氧枪中心线靠拢的趋势。
若喷孔与中心线夹角过小，多股氧射流过早汇合，就与单个自由射流一样，减小了对熔池的冲击面积，对吹炼不利。因此在设计多孔喷头时，要合理选择每个拉瓦尔喷孔与氧枪中心轴线的夹角，保证各股氧流在到达熔池液面以前，基本上不汇合，这样就能充分发挥多孔喷头的优越性。
多孔喷头有三孔、四孔、五孔、六孔、七孔、甚至八孔等类型。小型转炉使用三孔拉瓦尔喷头；而中型和大型转炉普遍采用四孔、五孔及五孔以上喷头。与单孔喷头相比，多孔喷头有许多突出优点：如可以提高供氧强度和冶炼强度，可以增大冲击面积，利于成渣，操作平稳不易喷溅。但是，多孔喷头端面的中心区域(俗称鼻子尖部位)冷却效果较差，吹炼过程中该区域气压较低，钢液和熔渣易被吸入并黏附到喷头上而被烧坏。为了加强这个区域的冷却，采用中心水冷铸造喷头，可延长多孔喷头的使用寿命。
锻压组合式氧枪喷头能有效地改善喷孔之间的冷却效果，提高喷头寿命。
9、 什么是氧气流量，确定氧气流量的依据是什么?
氧气流量(Q)是指在单位时间(t)内向熔池供氧的数量(体积)V，常用标准状态下体积(标态)量度，其单位是m3/min或m3/h。氧气流量是根据吹炼每吨金属料所需要的氧气量、金属装入量、供氧时间等因素确定的。

式中：Q——氧气流量(标态)，m3/min或m3/h；
V——炉钢的氧气耗量(标态)，m3；
t——炉钢吹炼时间，min或h。
氧流量过大，就会使化渣、脱碳失去平衡，造成喷溅。氧流量过小，会延长吹炼时间，降低生产率。对于一定的原料成分、造渣工艺及供氧制度，应根据冶炼实践总结出氧流量最佳控制范围。
10、 什么是供氧强度，确定供氧强度的依据是什么?
供氧强度是单位时间内每吨钢的氧耗量，它的单位(标态)是Nm3/(t·min)，可由下式确定：

式中 I——供氧强度(标态)，Nm3/(t·min)；
Q——氧气流量(标态)，Nm3/(t·min)；
T——出钢量，t。
供氧强度的大小应根据转炉的公称吨位、炉容比来确定。供氧强度过大，会造成严重的喷溅，供氧强度过小延长吹炼时间。通常在不产生喷溅的情况下，尽可能采用较大的供氧强度。目前国内中、小型转炉的供氧强度(标态)为2.5～4.5 Nm3/(t·min)，大于120t转炉的供氧强度(标态)为2.8～3.6 Nm3/(t·min)；国外转炉供氧强度(标态)波动在2.5～4.0 Nm3/(t·min)之间。
11、 如何确定每吨金属料的氧气耗量?
吹炼1t金属料所需要的氧气量可以通过计算求出来。其步骤是：首先计算出熔池各元素氧化所需氧气量和其他氧耗量，然后再减去铁矿石或氧化铁皮带给熔池的氧量。
12、 如何确定氧压，氧压过高或过低对氧气射流有何影响?
炼钢操作氧压是测定点的氧压，以p用表示；氧气经过管道、金属软管及氧枪中心管，才能到达喷头喷孔前沿，氧气从测定点到喷头喷孔前这段距离，会有一定的氧压损失。其氧压损失数值是可以测定出来的。
喷孔前的氧压用po表示，出口氧压用p出表示。po和p出都是喷头设计的重要参数。喷孔最佳操作氧压应等于或稍大于设计氧压，绝对不能在低于设计氧压下吹炼。在设计压力下操作时，喷孔出口的氧压p出等于炉内环境压力，可以获得稳定的射流，不会产生激波。
如果操作氧压高于设计氧压过多，则气流在到达喷孔出口时，尚未完成膨胀过程，仍然具有一定的压力能没有转换，这时氧流离开喷孔出口后继续进行膨胀，形成膨胀波系，射流会产生激波，使得氧流很不稳定，射流的能量损失比较大，不利于吹炼。导致这种情况的喷头叫做“膨胀不足的喷头”。
如果操作氧压低于设计氧压，氧流未到达出口之前就完成膨胀，且气流离开喷孔管壁，这时出口氧压小于环境压力，射流能量在喷孔内部由于激波的产生而损失比较大，氧流出喷孔后形成收缩波系使射流轴心速度衰减加快，导致这种情况的喷头叫做“过度膨胀喷头”。
喷孔前氧压po的值由出口马赫数确定。通常选取出口马赫数Ma=1.9～2.1，可以根据公式算出加值。出口氧压p出应稍高于或等于炉内环境压力。
操作氧压最好是在等于或稍高于设计氧压下吹炼，当操作氧压过高时，造成化渣不好，喷溅增加；如果操作氧压超过设计氧压20%上时，能量损失增加，氧流也不稳定，所以不能用过高的氧压操作。操作氧压过低时，熔池搅拌减弱，渣中TFe含量过高，氧气利用率降低。
13、 确定氧枪枪位应考虑哪些因素，枪高在多少合适？
调整氧枪枪位可以调节氧射流与熔池的相互作用，从而控制吹炼进程。因此氧枪枪位是供氧制度的一个重要参数。确定合适的枪位主要考虑两个因素：一是要有一定的冲击面积；二是在保证炉底不被损坏的条件下，有一定的冲击深度。枪位过高射流的冲击面积大，但冲击深度减小，熔池搅拌减弱，渣中TFe含量增加，吹炼时间延长。枪位过低，冲击面积小，冲击深度加大，渣中TFe含量减少，不利化渣，易损坏炉底。因此应确定合适的枪位。
氧枪枪位是以喷头端面与平静熔池面的距离来表示。氧枪枪位(H／mm)与喷头喉口直径(d喉/mm)的经验关系式为：
多孔喷头H=(35～50)d喉
根据生产中的实际吹炼效果再加以调整。通常冲击深度L与熔池深度Lo之比为：L/L0=0.70左右，若冲击深度过浅，脱磷速度和氧气利用率降低；若冲击深度过深，易损坏炉底，造成严重喷溅。
14、 氧枪枪位对熔池搅动、渣中TFe含量、熔池温度有什么影响？
A 枪位与熔池搅拌的关系
采用硬吹时，因枪位低，氧流对熔池的冲击力大，冲击深度深，气榕渣—金属液乳化充分，炉内的化学反应速度快，特别是脱碳速度加快，大量的CO气泡排出熔池得到充分的搅动，同时降低了熔渣的TFe含量，长时间的硬吹易造成熔渣“返干”。枪位越低，熔池内部搅动越充分。
软吹时，因枪位高，氧流对熔池的冲击力减小，冲击深度变浅，反射流股的数量增多，冲击面积加大，加强了对熔池液面的搅动；而熔池内部搅动减弱。脱碳速度降低，因而熔渣中的TFe含量有所增加，也容易引起喷溅，延长吹炼时间。
如果枪位过高或者氧压很低，吹炼时，氧流的动能低到根本不能吹开熔池液面，只是从表面掠过，这种操作叫“吊吹”。吊吹会使渣中(TFe)积聚，易产生爆发性喷溅，应该禁止“吊吹”。
合理调整枪位，可以调节熔池液面和内部的搅拌作用。如果短时间内高、低枪位交替操作，还有利于消除炉液面上可能出现的“死角”，消除渣料成坨，加快成渣。
B 枪位与渣中TFe含量的关系
当枪位低到一定的程度，或长时间使用某一低枪位吹炼时，熔池内脱碳速度快，FeO消耗也多，TFe的含量会减少，导致熔渣返干，进而引起金属喷溅。高枪位吹炼时；由于氧流对熔池搅拌作用减弱，熔池内的化学反应速度减慢，熔渣中FeO聚积，起到提高(TFe)含量的作用；但长时间高枪位吹炼也会引起喷溅。
在吹炼的不同时期，应根据吹炼的任务，通过枪位的改变控制渣中TFe含量。如吹炼初期要求稍高枪位操作，渣中TFe含量高些可及早形成初期渣脱除磷、硫；吹炼中期，适当降低枪位控制合适(TFe)含量以防喷溅；吹炼后期最好降低枪位以降低渣中TFe含量，提高钢水收得率。
C 枪位与熔池温度的关系
枪位对熔池温度的影响是通过炉内化学反应速度来体现的，采用低枪位操作，气—熔渣—金属液乳化充分，接触密切，化学反应速度快，熔池搅拌力强，升温速度快，吹炼时间短，热损失部分相对减少，炉温较高。
采用高枪位操作，熔池搅拌力弱，反应速度减慢，因而熔池升温速度也缓慢，吹炼时间延长，热损失部分相对增多，温度偏低。
15 、 如何确定开始吹炼枪位?
开吹枪位一般应比过程枪位高些，其确定原则是早化渣，多去磷、保护炉衬。因此，开吹前必须了解铁水温度和成分，测量液面高度，了解总管氧压以及所炼钢种的成分和温度要求。确定合适的开吹枪位应考虑以下情况：
(1)铁水成分。若硅含量高、渣量大，则易喷溅，枪位不要过高。铁水锰含量高，枪位可以低些；铁水P、S含量高时，应尽快成渣去P、S，枪位应适当高些；废钢中生铁块多导热性差，不易熔化，应降低枪位。
(2)铁水温度。遇到铁水温度偏低时，可先开氧吹炼后加头批料，即“低枪点火”；铁水温度高时，碳氧反应会提前到来，渣中Fe含量降低，枪位可以稍高些，以利于成渣。
(3)装入量。超装量多熔池液面高，应提高枪位。
(4)炉龄。开新炉，炉温低，应适当降低枪位；炉役前期液面高，可适当提高枪位；炉役后期熔池液面降低面积增大，可在短时间内采用高、低枪位交替操作以加强熔池搅拌，利于成渣。
(5)化渣情况及渣料。炉渣不好化或石灰量多，又加了调渣剂，枪位应稍高些，有利于石灰和调渣剂的渣化。使用活性石灰成渣较快，整个过程的枪位都可以稍低些。
铁矿石、氧化铁皮和萤石的用量多时，熔渣容易形成，同时流动性较好，枪位可以适当低些。
16、如何控制过程枪位?
过程枪位的控制原则是：熔渣不“返干”、不喷溅、快速脱碳与脱硫、熔池均匀升温。在碳的激烈氧化期间，尤其要控制好枪位。枪位过低，会产生炉渣“返干”，造成严重的金属喷溅，有时甚至喷头粘钢而被损坏。枪位过高，渣中TFe含量较高，又加上脱碳速度快，同样会引起大喷或连续喷溅。
17、 如何控制后期枪位，终点前为什么要降枪?
在吹炼后期，枪位操作要保证出钢温度、碳、磷、硫含量达到目标控制要求。有的操作分为两段即提枪段和降枪段。这主要是根据过程化渣情况、所炼钢种、铁水磷含量高低等具体情况而定。
若过程熔渣黏稠，需要提枪改善熔渣流动性。但枪位不宜过高，时间不宜过长，否则会产生大喷。在吹炼中、高碳钢种时，可以适当地提高枪位，保持渣中有足够TFe含量，以利于脱磷；如果吹炼过程中熔渣流动性良好，可不必提枪，避免渣中TFe过高，不利于吹炼。
在吹炼末期降枪，主要目的是使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。同时可以降低渣中TFe含量，减少铁损，提高钢水收得率，达到溅渣的要求。
18、什么是恒流量变枪位操作，它有几种操作模式?
恒流量变枪位操作，是在一炉钢的吹炼过程中，供氧流量保持不变，通过调节枪位来改变氧流与熔池的相互作用来控制吹炼。我国大多数厂家是采用分阶段恒流量变枪位操作。
由于转炉吨位、喷头结构、原材料条件及所炼钢种等情况不同，氧枪操作也不完全一样。目前有如下两种氧枪操作模式。
(1)高—低—高—低的枪位模式。开吹枪位较高，及早形成初期渣，二批料加入后适时降枪，吹炼中期熔渣返干时可提枪或加入适量助熔剂调整熔渣流动性，以缩短吹炼时间，终点拉碳出钢。
(2)高—低—低的枪位模式。开吹枪位较高，尽快形成初期渣；吹炼过程枪位逐渐降低，吹炼中期加入适量助熔剂调整熔渣流动性，终点拉碳出钢。
19、什么是变枪位变流量操作?
变枪位变流量操作是在一炉钢的吹炼过程中，通过调节供氧流量和枪位来改变氧流与熔池的相互作用，控制吹炼过程。常用的模式是：供氧流量前期大，中期小，后期大；枪位前期高，中后期低些。
20、氧枪喷头损坏的原因和停用标准是什么，如何提高喷头寿命?
喷头损坏的原因有：
(1)高温钢渣的冲刷和急冷急热作用。喷头的工作环境极其恶劣，氧流喷出后形成的反应区温度高达约2500℃，喷头受高温和不断飞溅的熔渣与钢液的冲刷和浸泡，逐渐地熔损变薄；由于温度频繁地急冷急热，喷头端部产生龟裂，随着使用时间的延续龟裂逐步扩展，直至端部渗水乃至漏水报废。
(2)冷却不良。研究证明，喷头表面晶粒受热长大，损坏后喷头中心部位的晶粒与新喷头相比长大5～10倍；由于晶粒的长大引起喷孔变形，氧射流性能变坏。
(3)喷头端面粘钢。由于枪位控制不当，或喷头性能不佳而粘钢，导致端面冷却条件变差，寿命降低。多孔喷头射流的中间部位形成负压区，泡沫渣及夹带的金属液滴熔渣被不断地吸入，当高温并具有氧化性的金属液滴击中和粘附在喷头端面的一瞬间，铜呈熔融状态，钢与铜形成Fr勘固溶体牢牢地粘结在一起，影响了喷头的导热性(钢的导热性只有铜的1/8)，若再次发生炽热金属液滴粘结，会发生[Fe]-[O]反应，放出的热量使铜熔化，喷头损坏。
(4)喷头质量不佳。制作喷头用的铜，其纯度、密度、导热性能、焊接性能等比较差，造成喷头寿命低。经金相检验铜的夹杂物为CuO，并沿着晶界呈串状分布，有夹杂物的晶界为薄弱部位，钢滴可能从此侵入喷头的端面导致喷头被损坏。
喷头不能保持设计的射流特性，就应及时更换。氧枪喷头停用的标准如下：
(1)喷孔出口变形大于等于3mm，应更换。
(2)喷孔蚀损变形，冶炼指标恶化，应及时更换。
(3)喷头、氧枪出现渗水或漏水，要更换。
(4)喷头或枪身涮进大于等于4mm时，应更换。
(5)喷头或枪身粘钢变粗达到一定直径，应立即更换。
(6)喷头被撞坏、枪身弯曲大于40mm时，应更换。
提高喷头寿命的途径有：
(1)喷头设计合理，保证氧气射流的良好性能。
(2)采用高纯度无氧铜锻压组合工艺或铸造工艺制作喷头，确保质量。
(3)最好用锻压组合式喷头代替铸造喷头，提高其冷却效果和使用性能，延长喷头使用寿命。
(4)采用合理的供氧制度，在设计氧压条件下工作，严防总管氧压不足。
(5)提高原材料质量，保持其成分的稳定并符合标准规定。采用活性石灰造渣；当原材料条件发生变化时，及时调整枪位，保持操作稳定，避免烧坏喷头。
(6)提高操作水平，实施标准化操作。化好过程渣，严格控制好过程温度，提高终点碳和温度控制的命中率；要及时测量炉液面高度，根据炉底状况，调整过程枪位。
(7)采用复合吹炼工艺时，在底吹流量增大时，顶吹枪位要相应提高，以求吹炼平稳。
21、 氧枪喷头的主要尺寸是如何计算和确定的?
喷头的合理结构是氧气转炉合理供氧的基础。氧枪喷头的计算，关键在于正确选择喷头参数。
(1)供氧流量计算。通过物料平衡计算能精确求得吨钢耗氧量，对于中、小型转炉，以转炉炉役平均出钢量进行计算。
(2)理论氧压。理论设计氧压(绝对压力)是喷头进口处的氧压，是设计喷头喉口和出口直径的重要参数。在选择理论设计氧压时，考虑到氧流附面层的存在，喷头有效出口直径减少，会使实际的理论设计氧压大约降低0.049MPa左右。确定马赫数后，理论设计氧压可由公式计算，一般在0.7～1.0MPa为宜。
(3)喷头出口马赫数。马赫数的大小决定喷头氧气出口速度，即决定氧射流对熔池的冲击能力。选用值过大，则喷溅大，增大渣料消耗及金属损失，而且转炉内衬及炉底易损坏；选用值过小，由于搅拌减弱氧的利用率低，渣中TFe含量高，也会引起喷溅。当Ma>2.0时随马赫数的增长氧气的出口速度增加变慢，要求更高理论设计氧压，这样在技术上不够合理，经济上也不合算。
目前国内推荐Ma=1.9～2.1。大于120t转炉，Ma=2.0～2.1。
(4)喷孔夹角和喷孔间距。喷头孔数和夹角之间的关系可参考有关数据选用。
喷孔之间间距过小，氧气射流之间相互吸引，射流向中心偏移，从而影响每股射流中心速度的衰减。因此在喷头端面，喷孔中心同喷头中心轴线之间的距离保持在(0.8～1.0)d出(d出为喷孔出口直径)较为合理。
22、造渣制度包括哪些内容?
造渣制度是确定合适的造渣方法、渣料的种类、渣料的加入数量和时间以及加速成渣的措施。
23、什么是单渣操作，它有什么特点？
单渣操作就是在吹炼过程中只造一次渣，中途不倒渣、不扒渣，直到吹炼终点出钢。
入炉铁水Si、P、S含量较低，或者钢种对P、S要求不太严格，以及冶炼低碳钢时，均可以采用单渣操作。
采用单渣操作，工艺比较简单，吹炼时间短，劳动条件好，易于实现自动控制。单渣操作一般脱磷效率在90％左右，脱硫效率约为30％～40％。
24、什么是双渣操作，它有什么特点？
在吹炼中途倒出或扒除约1/2～2/3炉渣，然后加入渣料重新造渣为双渣操作。根据铁水成分和所炼钢种的要求，也可以多次倒渣造新渣。
在铁水磷含量高且吹炼高碳钢、铁水硅含量高，为防止喷溅，或者在吹炼低锰钢种时，为防止回锰等均可采用双渣操作。但当前有的转炉终点不能—次拉碳，多次倒炉并添加渣料补吹，这也是一种变相的双渣操作；这对钢的质量、材料捎耗以及炉衬都十分不利。
双渣操作脱磷效率可达95％以上，脱硫效率约60％左右。双渣操作会延长吹炼时间，增加热量损失，降低金属收得率，也不利于过程自动控制，恶化劳动条件。对炼钢用铁水最好采用预处理进行三脱。
25、什么是留渣操作，它有什么特点?
留渣操作就是将上炉终渣的一部分留给下炉使用。终点熔渣的碱度高，温度高，并且有一定(TFe)含量，留到下一炉，有利于初期渣尽早形成，并且能提高前期去除P、S的效率，有利于保护炉衬，节省石灰用量。
采用留渣操作时，在兑铁水前首先要加石灰或者先加废钢稠化冷凝熔渣，当炉内无液体渣时方可兑入铁水，以避免引发喷溅。
溅渣护炉技术在某种程度上可以看作是留渣操作的特例。
26、石灰的加入量如何确定?
石灰的加入量是根据铁水、废钢、生铁块中Si、P含量及炉渣碱度来确定的。
27、渣料的加入批量和时间应怎样考虑，为什么?
渣料的加入批量和时间对成渣速度有直接的影响。若在开吹时将渣料全部一次加入炉内，必然导致熔池温度偏低，熔渣不易形成，并且还会抑制碳的氧化。所以单渣操作时，渣料一般都是分两批加入。第一批渣料是总量的一半或一半以上，其余的第二批加入。如果需要调整熔渣或炉温，才有所谓第三批渣料。
在正常情况下，第一批渣料是在开吹的同时加入。第二批渣料的加入时间是在Si、Mn氧化基本结束，第一批渣料基本化好，碳焰初起时加入。
28、转炉炼钢造渣为什么要少加、不加萤石或使用萤石代用品?
萤石作为助熔剂的优点是化渣快，效果明显。但用量过多，对炉衬有侵蚀作用，对环境也有污染，有时容易形成严重泡沫渣而引起喷溅。另外，萤石是贵重资源，所以要尽量少用或不用。
铁矿石、烧结矿、OG泥烧结矿都可代替萤石。由于它们又是冷却剂，加入量要根据熔池温度而定。有条件的也可采用贫锰矿石作助熔剂。
29、渣量的大小对冶炼有哪些影响，如何用锰平衡法计算渣量?
大渣量操作对冶炼的影响如下：
(1)能适当地提高脱磷、脱硫效率；
(2)加大了渣料消耗量；
(3)容易造成喷溅，并增加热损失和铁损；
(4)加剧对炉衬的冲刷蚀损，降低炉龄。
所以在保证最大限度地去除磷、硫条件下，渣量越少越好。
渣量可以用元素平衡法计算。Mn和P两元素，从渣料及炉衬中的来源很少，其数量可以忽略不计。因而可以用Mn或P的平衡来计算渣量。
30、什么是少渣操作，转炉炼钢为什么要采用少渣操作?
在一般情况下，转炉炼钢渣量占金属量的10％以上，但经过三脱预处理的铁水，硅、磷、硫含量都很低，转炉炼钢脱磷、脱硫的负荷大大减轻了，可以只承担脱碳和升温的任务，能够做到少渣操作。
当每吨金属料中石灰加入量小于20kg/t时，每吨金属料形成渣量小于30kg/t为少渣操作。
少渣操作的优点如下：
(1)由于铁水硅含量很低(ω[Si]≤0.15％)，为保证炉渣碱度所需的石灰加入量也可减少，降低了渣料消耗和能耗，减少了污染物的排放。
(2)转炉中渣量少，因此氧的利用率高，终点氧含量低，余锰高，铁损少，合金元素吸收率较高。
(3)减少对炉衬侵蚀，减少喷溅。
31、石灰渣化的机理是怎样的?
石灰在炉内渣化过程是通过试验及对未熔透石灰块的成分分析了解的。开吹后，各元素的氧化产物FeO、SiO2、MnO、Fe2O3等形成了熔渣。加入的石灰块就浸泡在初期渣中，被这些氧化物包围着。这些氧化物从石灰表面向其内部渗透，并与CaO发生化学反应，生成一些低熔点的矿物，引起了石灰表面的渣化。这些反应不仅在石灰块的外表面进行着，而且也在石灰气孔的内表面进行声。石灰就是这样逐渐被渣化的。
转炉炼钢炉渣碱度都大于3.0，其成分点在CaO-FeO-SiO2三元相图1600℃等温截面图上处于Ⅲ、Ⅳ区，石灰在渣化成分点移至Ⅱ区(液相区)。MnO和Fe2O3同样也能够破坏2CaO·SiO2的生成。CaF2和少量MgO能够扩大CaO-FeO- SiO2三元相图液相区，对成渣有利。
在吹炼前期，由于(TFe)含量高，虽然炉温不太高，石灰也可以部分渣化；在吹炼中期，由于碳的激烈氧化，(TFe)被大量消耗，熔渣的矿物组成发生了变化，由2FeO·SiO2→CaO·FeO·SiO2→2CaO·SiO2，熔点升高，石灰的渣化有些停滞，出现返干现象。大约在吹炼的最后的1/3时间内，碳氧化的高峰已过，(TFe)又有所增加，因而石灰的渣化加快了，渣量又有增加。
32、吹炼过程中加速石灰渣化的途径有哪些?
根据石灰渣化的机理分析，加快石灰渣化的途径有：
(1)改进石灰质量，采用软烧活性石灰。这种石灰气孔率高，比表面积大，可以加快石灰的渣化。
(2)适当改变助熔剂的成分。增加MnO、CaF2和少量的MgO含量，都有利于石灰的渣化。
(3)提高开吹温度，石灰在初期渣中渣化速度也会加快。以废钢为冷却剂时，是在开吹前加入，前期炉温提高较慢。如果是用铁矿石为冷却剂，它可以分批加入，有利于前期炉温的提高，也有助于前期成渣。
(4)控制合适的枪位既能促进石灰的渣化，又可避免发生喷溅，还可在碳的激烈氧化期熔渣不返干。
(5)采用合成渣可以促进熔渣的快速形成。
33、泡沫渣是怎样形成的，它对吹炼有什么影响，如何控制泡沫渣?
在吹炼过程中，由于氧流与熔池的相互作用，形成了气—熔渣—金属液密切混合的三相乳化液。分散在炉渣中的小气泡的总体积，往往超过熔渣本身的体积。熔渣成为薄膜，将气泡包住并使其隔开，引起熔渣发泡膨胀，形成泡沫渣。正常泡沫渣的厚度经常在1～2m乃至3m。 ’
由于炉内的乳化现象，大大发展了气—熔渣—金属液的界面，加快了炉内化学反应速度。从而达到了良好的吹炼效果。倘若控制不当，严重的泡沫渣也会导致事故。
在吹炼初期，炉渣碱度低，并含有一定量的FeO、SiO2、P2O5等成分，主要是这些表面活性物质稳定了气泡。
在吹炼中期，碳激烈氧化产生大量的CO气体，由于炉渣碱度提高，形成了硅酸盐及磷酸盐等高熔点矿物，表面活性物质减少，稳定气泡主要是固体悬浮微粒。此时如果能控制得当，避免或减轻熔渣返干现象，就能得到合适的泡沫渣。
在吹炼后期，脱碳速度降低，只要熔渣碱度不过高，稳定泡沫的因素就大大减弱了，一般不会产生严重的泡沫渣。
在吹炼过程中，氧压低，枪位过高，渣中(TFe)大量增加，会促进泡沫渣的发展，严重时还会产生泡沫性喷溅或溢渣。相反，枪位过低，尤其是在碳氧化激烈的中期，(TFe)含量低，又会导致熔渣的返干而造成金属喷溅。所以，只有控制得当，才能够保持正常的泡沫渣。
34、吹炼过程中为什么会出现熔渣“返干”现象?
在吹炼过程中，因氧压高，枪位过低，尤其是在碳氧化激烈的(TFe)含量，保持正常的泡沫渣。
35、用轻烧白云石为调渣剂其加入量怎样确定?
加入轻烧白云石为调渣剂，是给炉渣提供足够数量的MgO，使其溶解度达到饱和或过饱和。可以减轻初期渣对炉衬的蚀损量；终渣能够做黏，便于挂渣和溅渣，保护炉衬利于延长炉衬的使用寿命。
终点渣MgO含量控制范围在8％～10％，因此轻烧白云石的加入数量也不一样。
36、对轻烧白云石或菱镁矿的加入时间如何考虑？
根据研究：当R=0.7时，炉衬的蚀损最严重；在R>1.2时，炉衬的蚀损量才显著下降。根据这个结论来看，轻烧白云石或菱镁矿应早加为好，以保持初期渣中ω(MgO)，≥8％，减少炉衬蚀损，加速炉渣熔化。出钢后根据熔渣状况和溅渣的要求，确定是否补加调渣剂稠渣。
37、转炉炼钢的温度制度包括哪些内容，它对冶炼有什么影响?
温度制度主要是指炼钢过程温度控制和终点温度控制。
吹炼任何钢种，对其出钢温度都有要求。如果出钢温度过低，水口容易结瘤，钢包易粘钢甚至出现要回炉处理的事故。若出钢温度过高，不仅会增加钢中夹杂物和气体含量，影响钢的质量，而且还会增加铁的烧损，降低合金元素吸收率，降低炉衬和钢包内衬寿命，造成连铸坯(或钢锭)多种缺陷甚至浇注漏钢。沸腾钢出钢温度过高时，还会引起浇注前期模内不沸腾，后期大翻，导致坚壳带过薄等缺陷。因此，控制好终点温度是顶吹转炉吹炼工艺的重要环节之一。控制好炼钢过程温度是确保终点温度达到目标值的关键。
38、吹炼过程中熔池热量的采源与支出各有哪些方面?
氧气顶吹转炉炼钢的热量来源是铁水的物理热和化学热。铁水的物理热是指铁水带入的热量，与铁水温度有直接关系；铁水的化学热就是铁水中各元素氧化、成渣过程所放出的热量，它与铁水的化学成分有关。
39、什么叫转炉的热效率，如何提高热效率?
根据转炉初期渣碱度与炉衬蚀损量关系的研究发现，当只从热量的来源看，铁水的物理热和化学热大约各占一半，因此铁水的温度与化学成分直接关系转萨炼碉热量的来源，所以对转炉用铁水的温度和化学成分必须有一定的要求。
从热量支出来看，钢水的物理热约占70％，这是一项主要的支出，熔渣带走的热量太约占10％，炉气物理热也约占10％，金属铁珠及喷溅带走热、炉衬及冷却水带走撤烟尘物理热，生白云石及矿石分解热，还有其他热损失总共约占10％。指钢水物理热及矿石分解热。
真正有效热占整个热量来源的70％左右，在热量的利用上还有一定潜力。其中，熔渣带走的热量大约占10％，它与渣量的多少有关。因此在保证去除P、S的条件下，宜用最小的渣量。渣量过大不仅增加渣料的消耗，也增加热量的损失，为此最好应用铁水预处理技术，实现少渣操作；同时在吹炼过程中还要尽量减少和避免喷溅；缩短冶炼周期，减少炉与炉的间隔时间等，都是减少热损失，提高转炉热效率的措施。热效率提高以后，可以多加废钢，或多加冷却剂铁矿石，以提高金属收得率。
40、 什么是转炉炼钢的物料平衡与热平衡，物料平衡与热平衡计算的原理是什么，物料平衡与热平衡计算有什么意义?
物料平衡是炼钢过程中加入炉内参与炼钢过程的全部物料与炼钢过程的产物之间的平衡关系。热平衡是炼钢过程的热量来源与支出之间的平衡关系。
通过物料平衡和热平衡的计算，结合炼钢生产的实践，可以确定许多重要的工艺参数。对于指导生产和分析、研究、改进冶炼工艺、设计炼钢车间、选用炼钢设备以及实现炼钢过程的自动控制都具有重要意义。
41、出钢温度是怎样确定的?
出钢温度首先取决于所炼钢种的凝固温度。而凝固温度要根据钢种的化学成分而定。
钢液的凝固温度计算有多种经验公式，目前常用的凝固温度计算公式是
42、什么是冷却剂的冷却效应，各冷却剂之间的冷却效应值是怎样换算的?
在一定条件下，加入1kg冷却剂所消耗的热量就是该冷却剂的冷却效应。
冷却剂吸收的热量包括冷却剂提高温度所消耗的物理热和参加化学反应消耗的化学热两个部分。
Q冷=Q物+Q化
Q物取决于冷却剂的性质以及出钢温度。Q化不仅与冷却剂本身的成分和性质有关，还与冷却剂在熔池内参加的化学反应有关。在不同条件下，同一冷却剂可以有不同的冷却效应。
43、吹炼过程中怎样控制和调整熔池温度?
在吹炼过程中，可根据炉口火焰特征和参考氧枪冷却水进出水温度差判断熔池的温度。过程温度的控制首先应根据终点温度的要求，确定冷却剂加入总量，然后在一定时间内分批加入。废钢是在开吹前一次加入。铁矿石和氧化铁皮又能起到助熔剂的作用，可随造渣材料同时加入。若发现熔池温度不合要求，凭经验数据加入提温剂或冷却剂加以调整。
44 、由于铁水因素的变动，如何调整冷却剂用量?
计算废钢加入量应考虑以下因素。
(1)由于铁水成分变化引起废钢加入量的变化。
(2)由于铁水温度变化引起废钢加入量的变化。
(3)由于铁水加入量变化引起废钢加入量的变化。
(4)目标停吹温度变化引起废钢加入量的变化。
除上述情况以外，还有其他情况下温度控制应当修正值，如铁水入炉后等待吹炼、终点停吹等待出钢、钢包粘钢等。在出钢前若发现温度过高或过低时，应及时在炉内处理，决不能轻易出钢。
45、什么是终点控制，终点的标志是什么?
终点控制主要是指终点温度和成分的控制。对转炉终点的精确控制不仅要保证终点碳、温度的精确命中，确保S、P成分达到出钢要求，而且要求控制尽可能低的钢水氧含量〔O〕
转炉兑入铁水后，通过供氧、造渣等操作，经过一系列物理化学反应，而达到该钢种所要求的成分和温度的时刻，称为“终点”。
到达终点的具体标志如下。
(1)钢中碳含量达到所炼钢种要求的控制范围；
(2)钢中P、S含量低于规定下限要求的一定范围；
(3)出钢温度保证能顺利进行精炼和浇注；
(4)达到钢种要求控制的氧含量。 ’
46、 什么叫终点控制的“双命中”，后吹有什么危害?
通常把吹炼中钢水的碳含量和温度达到吹炼目标要求的时刻，停止吹氧操作称做“一次拉碳”。一次拉碳钢水中碳含量或温度达到目标要求称为命中，碳含量和温度同时达到目标要求范围叫“双命中”。
所以准确拉碳，减少后吹，提高终点命中率是终点控制的基本要求。采用计算机动态控制炼钢，终点命中率可达90％以上，控制精度ω[c]为±0.015％，温度t为±12℃，而靠经验炼钢，终点命中率只有60％左右。由于终点命中率大幅度提高，因此钢水中气体含量低，钢水质量得到改善。
一次拉碳未达到控制的目标值需要进行补吹，补吹也称为后吹。拉碳碳含量偏高、