氧气顶吹转炉炼钢工艺

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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 1.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。

2.钢与铁性能差别的原因：

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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％ C

Si

Mn

P

S

炼钢生铁 3.5～4.0 0.6～1.6 0.2～0.8 0.0～0.4 0.03～0.07 碳素镇 静钢 沸腾钢

0.061.50 0.050.27

3.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P、S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P、S含量均有严格要求，炼钢必须脱除P、S等有害杂质。

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～0.1

0.37

～0.25

0.80 0.250.70

～≤0.045 ≤0.05

～≤0.07 ～≤0.045 ≤0.05

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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Si、 Mn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。 3.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P、S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P、S的任务，同时减轻对炉衬对侵蚀。 ⑶升温

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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

1．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]<0.15时，才能激烈进行。

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影响硅氧化规律的主要因素：[Si]与[O]的亲和力，熔池温度，熔渣碱度和FeO活度。

2．Mn在吹炼前期被氧化到很低，随着吹炼进行而逐步回升（回锰现象）。在

复吹转炉中，Mn的回升趋势比顶吹转炉要快些。（原因：复吹∑（FeO）低）

在吹炼初期，[Mn]也迅速氧化，但不如[Si]氧化的快。其反应式可表示为：

[Mn]+[O]=(MnO) （熔池内反应） [Mn]+{O2}=(MnO) （氧气直接氧化反应） [Mn]+(FeO)=(MnO)+[Fe] (界面反应)

(SiO2)+(MnO)=MnO〃SiO2

锰的氧化产物是碱性氧化物，在吹炼前期形成(MnO.SiO2)。但随着吹炼的进行和渣中CaO含量的增加，会发生

（MnO〃SiO2)+2（CaO）=（2CaO〃SiO2）+（MnO）

（MnO）呈自由状态，吹炼后期炉温升高后，（MnO）被还原，即 （MnO）+[C]=[Mn]+{CO} 或（MnO）+[Fe]=（FeO）+[Mn]

吹炼终了时，钢中的锰含量也称余锰或残锰。残锰高，可以降低钢中硫的危害，但冶炼工业纯铁，则要求残锰越低越好。 影响残锰的因素：

炉温高有利于（MnO）的还原，残锰量高； ◆碱度升高，可提高自由(MnO)浓度，残锰量增加； ◆降低熔渣中（FeO）含量，可提高残锰含量;

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◆铁水中锰含量高，单渣操作，钢水残锰也会高些。

3.碳在吹炼过程中快速减少，但前期、后期脱碳速度慢，中期快

影响碳氧化速度的变化规律的主要因素有：熔池温度、熔池金属成分、熔渣中(∑FeO)和炉内搅拌强度。在吹炼的前、中、后期，这些因素是在不断发生变化，从而体现出吹炼各期不同的碳氧化速度。

吹炼前期：熔池平均温度低于1400-1500℃，[Si]、[Mn]含量高且与[O]亲和

力均大于[C]-[O]的亲和力， (∑FeO)较高，但化渣、脱碳消耗的(FeO)较少，熔池搅拌、碳的氧化速度不如中期高。

吹炼中期：熔池温度高于1500℃ ，[Si]、[Mn]含量降低，[P]-[O]亲和力小

于[C]-[O]亲和力，碳氧化消耗较多的（FeO），熔渣中(∑FeO)有所降低，熔池搅拌强烈，反应区乳化较好，结果此期的碳氧化速度高。

吹炼后期，熔池温度很高，超过1600℃，[C]含量较低， (∑FeO)增加，熔池

搅拌不如中期，碳氧化速度比中期低。 转炉内碳氧反应速度变化

4.磷在吹炼前期快速降低，进入吹炼中期略有回升，而到吹炼后期再度降低。

磷的变化规律主要表现为吹炼过程中的脱磷速度。脱磷速度的变化规律，

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主要受熔池温度，熔池中金属[P]含量，熔渣中(∑FeO)，熔渣碱度，熔池的搅拌强度或脱碳速率的影响。 ?

前期不利于脱磷的因素是炉渣碱度比较低，因此，为及早形成碱度较高的炉渣，是前期脱磷的关键。 ?

中期不利于脱磷的因素是（∑FeO）较低，因此，如何控制渣中(∑FeO)达10%-20%，避免炉渣“返干”是中期脱磷的关键。 ?

后期不利于脱磷的热力学因素是熔池温度高。

5.硫在吹炼过程中是逐步降低的，中后期降低明显些。

硫的变化规律也主要表现在吹炼过程中的脱硫速度，脱硫速度变化规律的主要影响因素与脱磷的类似。不同时期，其表现是不相同。 ?

吹炼前期，由于温度和碱度较低，（FeO）较高，渣的流动性差，因此脱硫能力较低，脱硫速度很慢； ?

吹炼中期，熔池温度逐渐升高，（FeO）比前期有所降低，碱度 因大量石灰熔化而增大，熔池乳化比较好，是脱硫的最好时期； ?

吹炼后期，熔池温度已升至出钢温度，（FeO）回升，比中期高，碱度高熔池搅拌不如中期，因此，脱硫速度低于或稍低于中期。

6.炉渣中的酸性氧化物(SiO2)、( P2O5)在吹炼前期逐渐增多，随着石灰的溶解

增加，渣量增大而降低。 ?

吹炼一开始，由于硅的迅速氧化，使渣中（SiO2)高达20%，同时，磷也大量氧化生成( P2O5)进入炉渣。随着石灰的逐渐渣化，渣中的（CaO）含量不断升高，当硅的氧化基本结束后，渣中（SiO2)、 ( P2O5)的含量又有所下降。

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7.吹炼过程中渣中∑ （FeO）具有规律性变化：即前后期高、中期低，而复吹

转炉在吹炼后期渣中∑ （FeO）比顶吹更低些。

炉渣中（FeO）的变化取决于它的来源和消耗两方面。

（FeO）的来源主要与枪位、加矿量有关，（FeO）的消耗主要与脱速度有关 枪位：枪位低时，高压氧气流股冲击熔池，熔池搅拌剧烈，渣中金属液滴增多，

形成渣、金乳浊液，脱碳速度加快，消耗渣中（FeO）降低。枪位高时，脱碳速度低，渣中（FeO）增高。

矿石：渣料中加矿石多，则渣中（FeO）增高。

脱碳速度：脱碳速度高，渣中（FeO）低；脱碳速度低，渣中（FeO）高。

氧气顶吹转炉通过改变枪位可达到化渣、降碳的不同目的，这是它与其他炼钢方法相比，具有操作灵活的特点。

8.随着吹炼的进行，石灰在炉内溶解增多，渣中（CaO）逐渐增多，炉渣碱度

也随之增大。

炉渣碱度的变化规律取决于石灰的熔解、渣中(SiO2)和熔池温度。 吹炼初期，熔池温度不高，渣料中石灰还未大量熔化。吹炼一开始，[Si]迅速氧化，渣中(SiO2)很快提高，有时可达到30%。因此，初期炉渣碱度不高，一般为1.8-2.3，平均为2.0左右。

吹炼中期，熔池的温度比初期提高，促进大量石灰熔化，熔池中[Si]已氧化完了， SiO2来源中断。中期脱碳速度，熔池搅拌均比前期强，这些因素均有利于形成高碱度炉渣。

吹炼后期, 熔池的温度比中期进一步提高,接近出钢温度,有利于石灰渣料熔化,在中期炉渣碱度较高的基础上,吹炼后期,仍能得到高碱度,流动性良

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好发炉渣。

9.渣中（MgO）的变化与白云石或菱镁球加入有关。 ? ?

吹炼过程中炉渣中MgO含量的变化（30T炉）： 1—加白云石；2—未加白云石

如果加白云石或菱镁矿，还与加入的数量有关。由上图可见， 未加白云石时，吹炼前半期，初期酸性渣对炉衬侵蚀较大，渣中（MgO）含量增加。而加入白云石造渣，使渣中保持一定的（MgO）含量，在冶炼过程中能减轻熔渣对炉衬的侵蚀。

10.熔池温度在吹炼过程逐步升高，尤以吹炼前期升温速度快。

熔池温度的变化与熔池的热量来源和热量消耗有关。

吹炼初期，兑入炉内的铁水温度一般为1300℃左右，铁水温度越高，带入炉内的热量就越高，[Si]、[Mn]、[C]、[P]等元素氧化放热，但加入废钢可使兑入的铁水温度降低，加入的渣料在吹炼初期大量吸热。综合作用的结果，吹炼前期终了，熔池温度可升高至1500℃左右。

吹炼中期，熔池中[C]继续大量氧化放热，[P]也继续氧化放热，均使熔池温度提高，可达1500-1550℃以上。

吹炼后期，熔池温度接近出钢温度，可达1650-1680℃左右，具体因钢种、炉子大小而异。

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在整个一炉钢的吹炼过程中，熔池温度约提高400℃左右。

综上所述，顶吹氧气转炉开吹以后，熔池温度、炉渣成分金属成分相继发生变化，它们各自的变化又彼此相互影响，形成高温下多相、多组元同时进行的极其复杂的物理化学变化。 三．吹炼过程的三个阶段 1．吹炼前期

任务:化好渣、早化渣，以利P、S的去除。同时注意造渣，以减少炉渣对

炉衬的侵蚀。 2．吹炼中期

任务：脱C和去S。 3．吹炼后期

任务：做好终点控制，保证温度、C、P、S含量合乎出钢要求。此外还要

根据所炼钢种需要，控制好炉渣氧化性，使[O]合适以保证钢质量。 出钢过程：进行脱氧合金化操作。 四.转炉一炉钢冶炼的基本操作过程

从装料到出钢，倒渣，转炉一炉钢的冶炼过程包括装料、吹炼、脱氧出钢、溅渣护炉和倒渣几个阶段。

一炉钢的吹氧时间通常为12-18min，冶炼周期为30min左右。 顶吹转炉冶炼一炉钢的操作过程主要由以下六步组成：

1. 上炉出钢、倒渣，检查炉衬和倾动设备等并进行必要的修补和修理； 2. 倾炉，加废钢、兑铁水，摇正炉体（至垂直位臵）；

3. 降枪开吹，同时加入第一批渣料（起初炉内噪声较大，从炉口冒出赤色烟

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习题：

1.名词解释：炉容比、定量装入 分阶段定量装入 2.确定装入量时应考虑哪些因素?

3.铁水废钢的装入顺序有哪些，各有什么特点？

§4—3 供氧制度

供氧制度的主要内容：

确定合理的喷头结构、供氧强度、氧压和枪位制。

供氧是保证杂质去除速度、熔池升温速度、造渣制度、控制喷溅去除钢中气体与夹杂物的关键操作，关系到终点的控制和炉衬的寿命，对一炉钢冶炼的技术经济指标产生重要影响。 一.氧枪结构

氧枪是转炉供氧的主要设备，它是由喷头、枪身和尾部结构组成。 喷头是用导热性良好的紫铜经锻造和切割加工而成，也有用压力浇铸而成的。喷头的形状有拉瓦尔型、直筒型和螺旋型等。目前应用最多的是多孔的拉瓦尔型喷头。拉瓦尔型喷头是收缩—扩张收缩型喷孔，当出口氧压与进口氧压之比p出/p0<0.528时形成超音速射流

枪身：它由三层同心套管构成，中心管道氧气，中间管是冷却水的进水通道，外层管是出水通道。喷头与中心套管焊接在一起。 枪尾部：枪尾部接供氧管，进水管和出水管。 二.氧枪喷头

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氧枪喷头是一个能量转换器。它的作用是：最大限度地把氧气的压力能转化成动能，获得超音速流股，借此向熔池供氧并搅拌金属熔池，以达到冶炼目的。

1.对氧枪喷头的要求

⑴ 提供冶炼所需要的供氧强度；

⑵ 在足够高的枪位下，氧气射流对金属熔池 的冲击能量应能满足获得良好冶炼效果所要求的穿透深度和冲击面积； ⑶ 喷溅小，金属收得率高； ⑷ 枪头寿命长，炉龄高；

⑸ 枪头工作可靠，加工制造容易且经济。 2.拉瓦尔型喷头

是收缩—扩张型喷头,能使喷射的可压缩性流体获得超音速射流。 ⑴ 工作原理：

高压气体流经收缩段时，气体的压力能转化为动能，使气流获得加速度，气流在喉口处速度达到音速，在扩张段内气体的压力能继续转化为动能和部分消耗在气体的膨胀上。在喷头出口处当气体压力降低到与外界压力相等时，且满足出口压力与进口压力之比 P出∕Po ﹤0.528，可获得出口马赫数为1.8～ 2.2的超音速射流。 ⑵ 类型： A.单孔型：

易加工，枪位高，寿命长。但化渣难，喷溅严重，供氧强度不易提高，早期小型转炉使用。

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B．多孔型：

三孔（≤50T）、四孔、五孔（＞50T）

提高了供氧强度和冶炼强度，可以增大冲击面积，利于化渣，操作平稳，不易喷溅。但多孔喷头端面的中心区域冷却效果较差，吹炼过程中该区域气压较低，钢液和熔渣易被吸入粘附到喷头上而被烧坏。采用中心水冷铸造喷头，可延长多孔喷头的使用寿命。

例：马钢一钢厂95T复吹转炉氧枪喷头参数

孔型 出口直径 中心夹角 扩张角 马赫数 工作氧压 设计流量 四孔（mm） （°） （°） （MPa） （m3∕h） 拉瓦尔48.5 12 3.85 2.06 0.8～1.0 ﹥7000 a.三孔喷头

我国小型转炉一般采用三孔喷头。其特点是三个孔都是拉瓦尔型喷孔，为加工方便起见，每一小拉瓦尔型喷孔从收缩段到扩张段均为直线，而非曲线过渡。国内外对其使用的结论是吹炼强度高，热效率稳定，枪龄较高。 b.四孔以上喷头 大中型转炉采用。 四孔、五孔喷头结构：

一种是中心一孔，周围平均分布三孔（四孔）；或四个（五个平均分布在周围，中心无孔）。

三．氧气射流与金属熔池之间的相互作用 1．在高速氧气流股作用下，金属熔池的运动状况 ⑴ 形成冲击区。

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氧气流股与熔池液面接触时，金属与熔渣被氧气流股挤开，形成了冲击区。在受到冲击的熔池液面上，形成一股股波浪，同时在熔池内部也产生了强烈的循环运动。流股的动能越大，对熔池的冲击力强，形成的冲击区深度就深，熔池内部的循环运动也越强烈。在冲击区内，氧气、炉渣、金属密切接触，各种化学反应迅速进行，温度高达2000～2600℃。如果冲击区接近炉底，就会使炉底过早损坏，甚至烧穿。 ⑵ 形成许多小液滴

氧气射流的动能很大，将金属液和炉渣击碎，形成许多小液滴，小液滴的比表面积大，大大增加了金属、炉渣的反应界面，对加 快熔池内化学反应速度起着重要的作用。

2．氧气射流与熔池接触后的运动状况 ⑴ 形成反射流股

这股反射氧流对液面可以起到搅动作用和氧化作用。这股反射氧流的最外圈所包围的熔池面积，就是通常所说的“冲击面积”。 ⑵ 射流末端破碎成许多小气泡

氧气射流的动能越大，对熔池的冲击力就越强，被熔池吸收的氧增多，产生金属液滴和氧气泡的数量也增多，乳化充分，反射氧流减少，炉内直接传氧比例大，化学反应速度加快。反之，若氧气射流的动能减小，炉内以间接传氧为主，化学反应速度比较慢。 四．枪位对吹炼过程的影响 1．枪位与熔池搅拌的关系

⑴ 硬吹（低枪位或高氧压的吹炼模式）

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氧气射流对熔池的冲击力大，形成的冲击深度较深，冲击面积较小，产生的小液滴和气泡的数量多，气体—熔渣—金属乳化充分，炉内化学反应速度快，特别是脱碳速度加快，大量的CO气体排出，使熔池得到充分的搅动，同时降低了熔渣中∑（FeO）含量。即枪位越低，熔池内部搅动越充分。 ⑵ 软吹（枪位高或氧压低的吹炼模式）

氧气射流对熔池的冲击力减小，冲击深度变浅，反射流股的数量多，冲击面积增大，对熔池表面搅动有所增强，内部搅动相应减弱，脱碳速度降低，熔渣中的∑（FeO）含量增加。

综上所述，枪位在适当的范围内变动，可以调节熔池表面和内部化学反应速度，尤其是脱碳反应速度，从而起到调节熔池的搅拌作用。如果短时间内采用高低枪位交替操作，还有利于消除炉内液面上可能出现的“死角”。所以在炉役后期，成渣速度慢时，可采用高低枪位交替操作，能够消除渣料结坨，加快化渣。

2．枪位与渣中∑（FeO）含量的关系

枪位不仅影响着∑（FeO的生成速度，同时也影响到∑（FeO）的消耗速度。 ⑴ 当枪位低到一定程度，或长时间使用某一低枪位吹炼时，熔池内脱碳速度快，∑（FeO）的消耗量多，因此渣中∑（FeO）含量减少，导致炉渣返干，进而引起金属喷溅。

⑵ 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）积累聚集，起到提高∑（FeO）含量的作用。但长时间高枪位吹炼也会引起喷溅。 3.乳化和泡沫现象

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在顶吹氧气转炉吹炼过程中，特别是吹炼过程剧化的开始阶段，有时炉渣会起泡并从炉口溢出，这就是吹炼过程中发生的典型的乳化和泡沫现象。

由于氧射流对熔池的强烈冲击和CO气泡的沸腾作用，使熔池上部金属、熔渣和气体三相剧烈混合，形成了转炉内发达的乳化和泡沫状态。 乳化：是指金属液滴或气泡弥散在炉渣中，若液滴或气泡数量较少而且在炉渣中自由运动，这种现象称为渣钢乳化或渣气乳化。

若炉渣中仅有气泡，而且气泡无法自由运动，这种现象称炉渣泡沫化。 由于渣滴或气泡也能进入到金属熔体中，因此转炉中还存在金属熔体中的乳化体系。

渣钢乳化是冲击坑上沿流动的钢液被射流撕裂或金属滴所造成的。 通过对230tLD转炉乳液取样分析，发现其中金属液滴比例很大： 吹氧 6-7min时 占45%-80%； 10-12 min时 占40%-70%； 15-17min时 占30%-60%。 可见，吹炼时金属和炉渣密切相混。

研究表明，金属液滴比金属熔池的脱碳、脱磷、脱锰更有效。金属液滴尺寸愈小，脱除量愈多。而金属液滴的含硫量比金属熔池的含硫量高，金属液滴尺寸愈小，含硫量愈大。生产实践表明，冶炼中期硬吹时，由于渣内富有大量CO气泡以及渣中氧化铁被金属液滴中的碳所还原，导致炉渣的液态部分消失而“返干”。

软吹时，由于渣中（FeO）含量增加，并且氧化位（即Fe3+/Fe2+）升高，持续时间过长就会产生大量起泡沫的乳化液，乳化的金属量非常大，生成大量

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气体，容易发生大喷或溢渣。因此，必须正确调整枪位和供氧量，使乳化液中是金属保持某一百分比。 4.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。

⑴采用低枪位操作，气体—熔渣—金属乳化充分，化学反应速度快，熔池升温

速度加快，吹炼时间短，热损失减少，炉温较高。

⑵枪位高，熔池搅拌力弱，反应速度缓慢，熔池升温速度缓慢，吹炼时间延长，

热损失增多，温度偏低。 五.供氧制度中的几个工艺参数 1.供氧量

定义：单位时间内供入熔池的氧气量，单位是m3/min，或m3/h，故又称氧气

流量，常用Q表示。

每吨金属需氧量（m3/t）?装入量（t）计算公式：供氧量Q?

供氧时间（min）⑴每吨金属需氧量

它取决于铁水成分、所炼钢种的终点成分及氧气利用率等因素，通常情况下为52～60m3/t。 ⑵供氧时间

国内不同容量转炉的供氧时间统计如下表：

转炉容量/t 12 30 50 120 供氧时间/min ～15 ～16 ～18 ～23 供氧强度/m3/t〃min ～4.0 ～3.6 ～3.3 ～3.0

例如：首钢30吨转炉，金属料装入量38吨，取吨料耗氧量为56 m3/t，吹氧

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时间16分钟，则其供氧量为：

56×38/16=133 m3/min=7980m3/h 2.供氧强度

定义：单位时间内每吨金属的耗氧量，常用I表示，单位是m3/t〃min。

m3/t)供氧量（m3/min）每吨金属耗氧量（计算公式：供氧强度I==

供氧时间（min）装入量（t）上例的供氧强度为：

I=56/16=3.5 m3/t〃min

讨论：一定的生产条件下每吨金属的耗氧量是定值，较高的供氧强度意味着供氧时间较短，即生产率高。但实际生产中喷头的直径一定，只有通过提高氧气的压力来实现，这样吹炼中喷溅严重且氧气的利用率较低。一般情况下，随着转炉容量的增大，H/D减小，生产中易喷，供氧强度减小，国内不同容量转炉的供氧强度见上表。

另外，供氧强度的大小还与原料质量、操作水平等因素有关，例如国外一些300吨转炉的供氧强度也高达4.0左右。 3.氧压

⑴工作氧压P用：

指测定点氧压，即氧气进入氧枪前管道中的氧压，也是供氧制度中规定的工作氧压。由测定点到喷嘴前有一定的氧压损失，根据具体情况可以测定。所以P用＞P0。 ⑵喷嘴前氧压P0： 其选用应考虑以下因素：

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A.氧气流股出口速度要达到超音速（450～530cm∕s），即M＝1.8～2.1。 B. 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。

1.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”的原则： ⑴ 前期高枪位化渣但应防喷溅。

吹炼前期，铁水中的硅迅速氧化，渣中的（SiO2）较高而熔池的温度尚低，为了加速头批渣料的熔化（尽早去P并减轻炉衬侵蚀），除加适量萤石或氧化铁皮助熔外应采用较高的枪位，保证渣中的（FeO）达到并维持在25～

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教案

30%的水平；否则，石灰表面生成C2S 外壳，阻碍石灰溶解。当然，枪位亦不可过高，以防发生喷溅，合适的枪位是使液面到达炉口而又不溢出。 ⑵ 中期低枪位脱碳但应防返干。

吹炼中期，主要是脱碳，枪位应低些。但此时不仅吹入的氧几乎全部用于碳的氧化，而且渣中的（FeO）也被大量消耗，易出现“返干”现象而影响S、P的去除，故不应太低，使渣中的（FeO）保持在10～15%以上。 ⑶ 后期提枪调渣控终点。

吹炼后期，C-O反应已弱，产生喷溅的可能性不大，此时的基本任务是调好炉渣的氧化性和流动性继续去除硫磷，并准确控制终点碳（较低），因此枪位应适当高些。

⑷ 终点前降枪点吹破坏泡沫渣。

接近终点时，降枪点吹一下，均匀钢液的成分和温度，同时降低炉渣的氧化铁含量并破坏泡沫渣，以提高金属和合金的收得率。 2.枪位的调节

⑴ 开吹前必须了解的情况

A．喷嘴的结构特点及氧气总管氧压情况； B．铁水成分，主要是Si、P、S的含量；

C．铁水温度，包括铁水罐、混铁炉或混铁车内存铁情况及铁水包的情况； D．炉役期为多少、是否补炉、相应的装入量是多少、上炉钢水是否出净、是

否有残渣；

E．吹炼钢种及其对造渣和温度控制的要求； F．上一班操作情况，并测量熔池液面高度。

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