氧气顶吹转炉炼钢工艺.doc

第四章氧气顶吹转炉炼钢工艺内容提要一炉钢的吹炼过程装入制度供氧制度造渣制度温度制度终点控制和出钢脱氧合金化吹损与喷溅操作事故及处理转炉炼钢仿真操作训练§4—1一炉钢的吹炼过程一.钢与铁的区别及炼钢的任务钢与铁的性能比较钢和铁都是铁碳合金同属于黑色金属但它们的性质有明显不同.生铁硬而脆焊接性差.钢具有很好的物理化学性能与力学性能可进行拉压轧冲拔等深加工其用途十分广泛;用途不同对钢的性能要求也不同从而对钢的生产也提出了不同的要求.钢与铁性能差别的原因:碳和其它合金元素的含量不同.在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体随着碳含量的增加其强度硬度增加而塑性和冲击韧性降低.钢和生铁含碳量的界限通常是:生铁:[C]=1.7～4.5%钢:[C]≤1.7%生铁和钢的化学成分材料化学成分%CSiMnPS炼钢生铁5～4.00.6～1.60.2～0.80.0～0.40.03～0.07碳素镇静钢0.06～1.500.1～0.370.25～0.80≤0.045≤0.05沸腾钢0.05～0.27≤0.070.25～0.70≤0.045≤0.05炼钢的基本任务:⑴脱碳;将铁水中的碳大部分去除同时随着脱碳的进行产生大量CO气泡在CO排出过程中搅拌熔池促进化渣同时脱除[H][N]和夹杂.⑵去除杂质(去PS和其它杂质);铁水中[P][S]含量高而钢中[P]会造成"冷脆"[S]造成"热脆".通常大多数钢种对PS含量均有严格要求炼钢必须脱除PS等有害杂质.⑶去除气体及夹杂物;在炼钢过程中通过熔池沸腾(碳氧反应底吹惰性气体搅拌)脱除H][N]和非金属夹杂物.⑷脱氧合金化;在炼钢过程中因为脱碳反应的需要要向钢液中供氧就不可避免地使后期钢中含有较高的氧氧无论是以液体形态还是以氧化物形态存在于钢中都会降低钢的质量所以必须在冶炼后期或出钢过程中将多余的氧去除掉.在冶炼过程中铁水中的SiMn大部分氧化掉了为了保证成品钢中的规定成分要向钢水中加入各种合金元素这个过程与脱氧同时进行称为合金化.⑸升温(保证合适的出钢温度).铁水温度一般在1250～1300℃而钢水的出钢温度一般在1650℃以上才能顺利浇注成铸坯因此炼钢过程也是一个升温过程.完成炼钢各项任务的基本方法⑴氧化为了将铁水等炉料中的硅锰碳等元素氧化掉可以采用"吹氧"方法即直接喷吹氧气或加入其它氧化剂如铁矿石铁皮等.⑵造渣为了去除炉料中的PS等杂质在炼钢过程中加入渣料(石灰白云石熔剂等)形成碱度合适流动性良好足够数量的炉渣一方面完成脱除PS的任务同时减轻对炉衬对侵蚀.⑶升温转炉主要是依靠碳硅锰等元素氧化放出等热量以及铁水的物理热实现升温.⑷加入脱氧剂和合金料通过向炉内或钢包内加入各种脱氧剂和合金料的方法完成脱氧及合金化的任务.二.金属成分和炉渣成分的变化规律Si在吹炼前期(一般在3～4分钟内)即被基本氧化.在吹炼初期铁水中的[Si]和氧的亲和力大而且[Si]氧化反应为放热反应低温下有利于此反应的进行因此[Si]在吹炼初期就大量氧化.[Si]+O2=(SiO2)(氧气直接氧化)[Si]+2[O]=(SiO2)(熔池内反应)[Si]+(FeO)=(SiO2)+2[Fe](界面反应)2(FeO)+(SiO2)=(2FeO·SiO2)随着吹炼的进行石灰逐渐溶解2FeO·SiO2转变为2CaO·SiO2即SiO2与CaO牢固的结合为稳定的化合物SiO2活度很低在碱性渣中FeO的活度较高这样不仅使[Si]被氧化到很低程度而且在碳剧烈氧化时也不会被还原即使温度超过1530℃[C]与[O]的亲和力也超过[Si]与[O]的亲和力终因(CaO)与(SiO2)结合为稳定的2CaO.SiO2[C]也不能还原(SiO2).硅的氧化对熔池温度熔渣碱度和其他元素的氧化产生影响:[Si]氧化可使熔池温度升高;[Si]氧化后生成(SiO2)降低熔渣碱度熔渣碱度影响脱磷脱硫;熔池中[C]的氧化反应只有到[%Si]P0.⑵喷嘴前氧压P0:其选用应考虑以下因素:氧气流股出口速度要达到超音速(450～530cm∕s)即M=1.8～2.1.出口的氧压应稍高于炉膛内气压.通常P0=0.784～1.176MPa.⑶出口氧压P:应稍高于或等于周围炉气的压力.通常P=0.118～0.125MPa.六.枪位及其控制所谓枪位是指氧枪喷头端面距静止液面的距离常用H表示单位是m.目前一炉钢吹炼中的氧枪操作有两种类型一种是恒压变枪操作一种是恒枪变压操作.比较而言恒压变枪操作更为方便准确安全因而国内钢厂普遍采用.枪位的变化范围和规律关于枪位的确定目前的做法是经验公式计算实践中修正.一炉钢冶炼中枪位的变化范围可据经验公式确定:H=(37～46)P×D出式中P——供氧压力MPa;D——喷头的出口直径mm;H——枪位mm.具体操作中枪位控制通常遵循"高-低-高-低"