煉鋼工藝與操作轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝與操作-供氧制度與供氧操作4.轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在一爐鋼的吹煉過(guò)程中，元素的氧化，造渣去除磷硫，熔池升溫等主要任務(wù)都是通過(guò)氧氣流股與金屬熔池的作用——供氧來(lái)完成的。通過(guò)供氧制度可以控制熔池元素氧化速度，控制造渣和爐渣的氧化性，所以供氧制度對(duì)造渣去除硫磷，噴濺量、以及爐襯壽命等均有直接影響。

供氧制度的主要內(nèi)容包括合理確定噴頭結(jié)構(gòu)、供氧壓力、供氧強(qiáng)度、噴槍高度以及在吹煉中如何調(diào)節(jié)槍位。

氧槍是轉(zhuǎn)爐供氧的主要設(shè)備，它是由噴頭、槍身和尾部結(jié)構(gòu)組成。噴頭是用導(dǎo)熱性良好的紫銅經(jīng)鍛造和切割加工而成，也有用壓力澆鑄而成的。噴頭的形狀有拉瓦爾型、直筒型和螺旋型等。4.2供氧制度與供氧操作4.轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼目前應(yīng)用最多的是多孔的拉瓦爾型噴頭。拉瓦爾型噴頭是收縮—擴(kuò)張收縮型噴孔，當(dāng)出口氧壓與進(jìn)口氧壓之比p出/p0<0.528時(shí)形成超音速射流

1、氧射流與熔池的相互作用氧射流沖擊力大（硬吹），則射流的穿透深度大，沖擊面積小，對(duì)熔池的攪拌強(qiáng)烈；反之（軟吹），則射流的穿透深度小，沖擊面積大，對(duì)熔池?cái)嚢枞酢Ｔ谘跎淞鞯淖饔孟拢鄢貙⑹艿綌嚢瑁a(chǎn)生環(huán)流、噴濺、振蕩等復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。硬吹的作用是：增大脫碳速度在不同的吹煉方式下，熔池的化學(xué)反應(yīng)形式也不同。硬吹時(shí)，載氧射流大量進(jìn)入鋼中，碳的氧化反應(yīng)激烈，而熔渣氧化性弱；反之，則進(jìn)入鋼中氧少，熔渣氧化性提高。4.轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼

2、槍位對(duì)吹煉過(guò)程的影響（1）槍位與熔池?cái)嚢璧年P(guān)系

當(dāng)采用“硬吹”時(shí)，即槍位較低或供氧壓力較高時(shí)，氧氣流股對(duì)熔池的沖擊力量較大，形成了較深的沖擊深度，同樣產(chǎn)生的小液滴和小氣泡的數(shù)量也多，爐內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)速度快，特別是脫碳速度的加快，大量的C0氣體排出，使熔池得到充分?jǐn)噭?dòng)，也就是說(shuō)，槍位越低，熔池?cái)嚢璧迷匠浞帧?yīng)當(dāng)注意，這里所述槍位越低的波動(dòng)范圍，是在所選用的槍位下限不足以損壞爐底的前提下調(diào)節(jié)的。

當(dāng)采用“軟吹”時(shí)，即槍位較高或供氧壓力較低時(shí)，氧氣流股對(duì)熔池的沖擊力量減小，反射流股的數(shù)量增加，沖擊面積加大，對(duì)熔池液面的攪動(dòng)有所增強(qiáng)，對(duì)熔池內(nèi)部的攪動(dòng)相應(yīng)減弱了。4.轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼（2）槍位與（FeO）的關(guān)系渣中（FeO）含量與吹煉的關(guān)系極為密切，它不僅關(guān)系著成渣速度，而且是轉(zhuǎn)爐的各元素氧化反應(yīng)的參加者，如脫磷、脫碳都與（FeO）有直接關(guān)系。另外，渣中（FeO）的含量對(duì)爐齡、噴濺鐵損失等都有重要的影響。在某種程度上氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的氧槍操作主要是通過(guò)槍位的變化來(lái)調(diào)節(jié)和控制爐渣中有合適的（FeO）含量，以滿足吹煉過(guò)程各期的需要。如果（FeO）控制不當(dāng)，會(huì)給吹煉帶來(lái)困難，如化渣太晚，嚴(yán)重“返干”，或化渣太早，噴濺厲害。因此，在吹煉中為了提高渣中（FeO）含量，往往適當(dāng)?shù)靥岣哐鯓尭叨取榱私档驮校‵eO）含量，則采用低槍位操作。4.轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼4.轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼（3）槍位與熔池溫度的關(guān)系

槍位對(duì)熔池溫度的影響是通過(guò)爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速度來(lái)體現(xiàn)的。

槍位低時(shí)，對(duì)熔池?cái)嚢枳饔脧?qiáng)烈，氧氣、爐渣、金屬液接觸密切，化學(xué)反應(yīng)速度快，冶煉時(shí)間短，熱損失部分減少，則熔池升溫速度加快，溫度較高。

槍位高時(shí)，反應(yīng)速度緩慢，冶煉時(shí)間延長(zhǎng)，熱損失部分增加，因而熔池升溫速度緩慢，溫度偏低。因此，在鐵水溫度低時(shí)，可適當(dāng)采用低槍位操作，以利于溶池迅升溫。4.轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼4.轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼

3、供氧參數(shù)

（1）氧氣流量與供氧強(qiáng)度

氧氣流量指單位時(shí)間內(nèi)向熔池的供氧量，其單位為Nm3／min或Nm3／h。

氧氣流量=單位金屬的需氧量(Nm3／t)×金屬裝入量(t)÷供氧時(shí)間(min)。

供氧強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)每噸金屬的供氧量，其單位為Nm3／t·min。

供氧強(qiáng)度=氧氣流量(Nm3／min)÷金屬裝入量(t)

目前國(guó)內(nèi)小型轉(zhuǎn)爐的供氧強(qiáng)度一般波動(dòng)在2.5～4.5Nm3／t·min之間，少數(shù)轉(zhuǎn)爐控制在4.0Nm3／t·min以上。＞120噸供氧強(qiáng)度為2.8--3.6m3/(t．min)。

國(guó)外轉(zhuǎn)爐供氧強(qiáng)度波動(dòng)范圍為2.5～4.0m3/(t．min)。4.轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼（2）供氧壓力與氧槍高度

氧壓是供氧操作的一個(gè)重要參數(shù)，氧壓就是指測(cè)定點(diǎn)的壓力或稱氧壓P用，單位為Pa。它并非噴頭出口壓力或噴頭前壓力，在實(shí)際生產(chǎn)中，氧壓的測(cè)定點(diǎn)與噴頭前有一定的距離，所以有一定的壓力損失，一般允許P用偏離設(shè)計(jì)氧壓±20％，目前國(guó)內(nèi)一些小型轉(zhuǎn)爐的工作氧壓約為0.5～0.8MPa，一些大型轉(zhuǎn)爐則為0.85～1.2MPa。

所謂氧槍高度(即槍位)就是指氧槍噴頭出口端距離靜止金屬液面的高度，單位為cm或mm。氧槍高度合適與否，直接影響熔池的攪拌、化渣、渣中含量，噴濺，吹煉時(shí)間，及爐齡等各個(gè)方面。確定合適的氧槍高度主要考慮兩個(gè)因素：一是使流股有一定的沖擊面積，二是要在保證爐底不被沖刷損壞的條件下，使流股對(duì)金屬熔池有一定的沖擊深度。4.轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼（3)氧槍噴嘴數(shù)目單孔拉瓦爾：沖擊能力大，沖擊面積小，噴濺大，化渣慢。多孔拉瓦爾：每個(gè)噴孔軸線與幾何中心線間均有夾角。沖擊能力小，沖擊面積大；噴濺小，化渣快，平穩(wěn)；需降低槍位。一般為3，4，5，7孔噴頭。4、供氧操作分為恒壓變槍、恒槍變壓和分階段恒壓變槍幾種方法。（1）幾種供氧操作特點(diǎn)恒壓變槍：供氧操作是指在一爐鋼吹煉過(guò)程中氧氣壓力保持不變，通過(guò)改變氧槍高度來(lái)調(diào)節(jié)氧氣流對(duì)熔池的穿透深度和沖擊面積，以控制吹煉過(guò)程順利進(jìn)行。我國(guó)目前普遍采用這種操作。4.轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼

也有的采用分階段恒壓變槍操作，即隨爐役期的變化，采用分階段恒壓變槍的供氧操作。生產(chǎn)實(shí)踐證明，這種供氧操作可根據(jù)一爐鋼吹煉各期特點(diǎn)，易做到較為靈活的控制，吹煉較穩(wěn)定，造渣去除硫，磷效果良好，吹損較少。恒槍變壓：是指一爐鋼吹煉過(guò)程中氧槍高度保持不變，僅調(diào)節(jié)氧氣壓力來(lái)控制吹煉過(guò)程，氧氣壓力可根據(jù)各階段熔池反應(yīng)的需要氧氣情況加以調(diào)節(jié)。這種供氧操作在吹煉條件比較穩(wěn)定的情況下較為有效，可簡(jiǎn)化操作，但調(diào)節(jié)氧壓不如調(diào)節(jié)槍位靈活、效果明顯，如果大幅度降低氧壓則會(huì)延長(zhǎng)吹煉時(shí)間，因而在吹煉條件多變的情況下，不采用這種供氧操作。變壓變槍：供氧操作不但可以使化渣迅速，而且還可以提高吹煉前期和吹煉后期的供氧強(qiáng)度，縮短吹氧時(shí)間，但變壓與變槍其效果相互影響，操作中不易做到正確地控制。4.轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼（2）供氧操作及其分析(恒壓變槍)

①吹煉前期槍位的調(diào)節(jié)和控制

吹煉前期的特點(diǎn)是硅、錳迅速氧化、渣中Si02濃度大，熔池溫度不高，此時(shí)要求將加入爐內(nèi)的石灰盡快地化好，以便形成堿度≮1．5～1．7的活躍爐渣，以減輕酸性渣對(duì)爐襯的侵蝕，并增加吹煉前期的脫硫與脫磷率。為此，除應(yīng)適當(dāng)?shù)丶尤胛炇蜓趸F皮助熔外，還應(yīng)采用較高的槍位，如果槍位過(guò)低，不僅因渣中(FeO)低會(huì)在石灰表面形成高熔點(diǎn)而且致密的2Ca0·Si02，阻礙石灰的溶解，還會(huì)由于爐渣未能很好地覆蓋熔池表面而產(chǎn)生飛濺，當(dāng)然，前期槍位也不宜過(guò)高，以免發(fā)生嚴(yán)重噴濺。4.轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼

②吹煉過(guò)程的槍位控制

吹煉過(guò)程槍位控制的基本原則是：繼續(xù)化好渣、化透渣、快速脫碳、不噴濺、熔池均勻升溫。吹煉中期的特點(diǎn)是強(qiáng)烈脫碳，在這個(gè)階段中，不僅吹入的氧氣全部用于碳的氧化，而且渣中的氧化鐵也大量被消耗。渣中∑(FeO)的降低將使?fàn)t渣的熔點(diǎn)上升，流動(dòng)性下降，還會(huì)使?fàn)t渣出現(xiàn)“返干”現(xiàn)象，影響硫，磷的去除甚至于發(fā)生回磷現(xiàn)象，金屬飛濺也嚴(yán)重，為了防止中期爐渣返干，應(yīng)該適當(dāng)提槍，增加渣中氧化亞鐵，使渣中∑(FeO)保持在10～15％的范圍內(nèi)。4.轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼③吹煉后期的槍位控制

吹煉后期脫碳反應(yīng)已經(jīng)減弱，產(chǎn)生噴濺的可能性不大。這一階段的基本任務(wù)是進(jìn)一步凋整好爐渣的氧化性和流動(dòng)性，繼續(xù)去除硫、磷、使熔池鋼液成分和溫度均勻，穩(wěn)定火焰，便于準(zhǔn)確地控制終點(diǎn)。

為此在過(guò)程化渣不太好，或者中期爐渣返干較嚴(yán)重時(shí)，后期應(yīng)首先適當(dāng)提槍化渣，而在接近終點(diǎn)時(shí)，再適當(dāng)降槍，以加強(qiáng)熔池?cái)嚢瑁谷鄢氐臏囟群统煞志鶆蚧?/p>

4.轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼吹煉硅鋼等含碳很低的鋼種時(shí)，還應(yīng)注意加強(qiáng)熔池?cái)嚢枰约铀俸笃诿撎迹鶆蛉鄢氐臏囟群统煞忠约敖档徒K渣的∑(FeO)含量。為此在過(guò)程化渣不太好，或者中期爐渣返干較嚴(yán)重時(shí)，后期應(yīng)首先適當(dāng)提槍化渣，而在接近終點(diǎn)時(shí)，再適當(dāng)降槍，以加強(qiáng)熔池?cái)嚢瑁谷鄢氐臏囟群统煞志鶆蚧档玩?zhèn)靜鋼和低碳鋼的終點(diǎn)∑(FeO)，提高金屬和合金收得率并減輕對(duì)爐襯的侵蝕。

吹煉沸騰鋼時(shí)，則應(yīng)按要求控制終渣的(FeO)含量，當(dāng)溫度高時(shí)，可采用縮短最后的降槍時(shí)間，即降槍晚一點(diǎn)的辦法。反之，當(dāng)溫度低時(shí)，可適當(dāng)延長(zhǎng)終點(diǎn)降槍操作時(shí)間。4.轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼5、幾種典型氧槍槍位操作恒槍位操作：在鐵水中磷、硫含量較低時(shí),吹煉過(guò)程中槍位基本不作變動(dòng)。低一高一低槍位操作：鐵水入爐溫度較低或鐵水中[Si][P]>1.2%高一低一高一低槍位操作：鐵水溫度較高或渣料集中在吹煉前期加入，開(kāi)吹時(shí)采用高槍位化渣，使渣中(Fe0)達(dá)25-30%，促進(jìn)石灰熔化，形成具有