3_氧气顶吹转炉炼钢工艺sn

3_氧气顶吹转炉炼钢工艺sn内容摘要：

1/2 1/2 全部 开吹前一次加入 二 1/2 0 1/2 1/2 0 开吹后 5～ 6min 开始加 ,11～ 12min 加完 三 根据需要调整 终点前 3～ 4min 加完 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一般在 Si、Mn 氧化基本结束，第一批渣料基本化好 ， 碳焰初起时加入较为合适。 第二批渣料可以一次加入，也可以分小批多次加入。 分小批多次加入不会过分冷却熔池，对石灰渣化有利，也有利碳的均衡氧化。 但最后一小批料必须在终点拉碳前一定时 间加完，否则渣料来不及熔化就要出钢了。 30t 转炉规定终点前 3～ 4min 加完最后一批渣料。 如果炉渣熔化得好，炉内 CO 气泡排出受到金属液和炉渣的阻碍，发出声音比较闷；而当炉渣熔化不好时， CO 气泡从石灰块的缝隙穿过排出，声音比较尖锐；采用声纳装置 接收这种声音信息可以判断炉内炉渣熔化情况，并将信息送入计算机处理，进而指导枪位的控制。 人工判断炉渣化好的特征：炉内声音柔和，喷出物不带铁，无火花，呈片状，落在炉壳上不粘附。 否则噪音尖锐，火焰散，喷出石灰和金属粒并带火花。 第二批渣料加得过早和过晚对吹炼都 不利。 加得过早，炉内温度低，第一批渣料还没有化好 ， 又加冷料，熔渣就更不容易形成，有时还会造成石灰结坨，影响炉温的提高。 加得过晚，正值碳的激烈氧化期， TFe 含量低。 当第二批渣料加入后，炉温骤然降低，不仅渣料不易熔化，还抑制了碳氧反应，会产生金属喷溅，当炉温再度提高后，就会造成大喷溅。 第三批渣料的加入时间要看炉渣化得好坏及炉温的高低而定。 炉渣化得不好，可适当加入少量萤石进行调整。 炉温较高时，可加入适量的冷却剂调整。 供氧制度 将 ～ ，使氧气流股 直接与钢水熔池作用，完成吹炼任务。 供氧制度是在供氧喷头结构一定的条件下使氧气流股最合理的供给熔池，创造炉内良好的物理化学条件。 因此，制订供氧制度时应考虑喷头结构、供氧压力、供氧强度和氧枪高度控制等因素。 转炉供氧的射流特征是通过氧枪喷头来实现的，因此，喷头结构的合理选择是转炉供 52 氧的关键。 氧枪喷头有单孔、多孔和双流道等多种结构，对喷头的选择要求为 : （ 1）应获得超音速流股，有利于氧气利用率的提高； （ 2）合理的冲击面积，使熔池液面化渣快，对炉衬冲刷少 ， （ 3）有利于提高炉内的热效率； （ 4）便于加工制造，有一定的使用寿命。 供氧制度中的几个工艺参数 氧气流量与供氧强度 A 氧气流量 氧气流量 Q 是指在单位时间 t 内向熔池供氧的数量 V(常用标准状态下的体积量度 )。 其量纲为 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、供氧时间等因素来确定的，即： Q =tV （ 35） 式中 Q—— 氧气流量， Nm3/min 或 Nm3/h； V—— 一炉钢的氧耗量， Nm3； t —— 供氧时间， min 或 h。 一般供氧时间为 14～ 22min，大转炉吹氧时间稍长些。 例 1 转炉装入量 132t，吹炼 15min，氧耗量为 6068Nm3，求此时氧气流量为多少 ? 解： V＝ 6068Nm3 t=15min Q＝ tV = 156068 = Nm3/min =2 4272 Nm3/h 答：此时氧气流量为 24272Nm3/h。 B 供氧强 度 供氧强度 I 是指单位时间内每吨金属氧耗量，可由（ 36）式确定： I=TQ （ 3— 6） 式中 I —— 供氧强度， Nm3/t min； Q —— 氧气流量， Nm3/min； T —— 一炉钢的金属装入量， t。 例 2 根据例 1 条件，求此时的供氧强度，若供氧强度提至 min，每炉钢吹炼时间可缩短多少 ? 解： V＝ 6068Nm3； T＝ 132 t； t＝ 15min 供氧强度 I = TQ = TtV = 132156068 =3 .06Nm3/min 53 冶炼时间 t ＝TIV＝ = 每炉吹炼时间缩短值： Δ t = 15－ = = 2min14s 答：供氧强度为 min，提高供氧强度后，每炉吹炼时间可缩短 2minl4s。 顶吹转炉炼钢的氧 气流量和供氧强度主要决定于喷溅情况，通常应在基本上不产生喷溅的情况下控制在高限上。 目前国内 30～ 50t 转炉的供氧强度在 ～ min， 120～150t 转炉的供氧强度在 ～ min。 大于 150t 的转炉供氧强度一般在 ～ min。 如日本 300t 转炉，采用五孔喷嘴，供氧强度达到 min；前西德 350t 转炉采用七孔喷嘴，供氧强度为 min；有个别转炉可达 5～ 6Nm3/t min。 C 吨金属氧耗量 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，现举例说明。 例 3 已知：金属装入量中铁水占 90％，废钢占 10％，吹炼钢种是 Q235B，渣量是金属装入量的 ％；吹炼过程中，金属料中 90％的碳氧化生成 CO、 10％的碳氧化生成CO2。 求： 100kg 金属料， ω [c]=1％时，氧化消耗的氧气量 ? 解： 12g 的 C 生成 CO 消耗 16g 氧气，生成 CO2 消耗 32g 氧气，设 100kg 金属料 ω [c]＝ 1％生成 CO 消耗氧气量为 xkg，生成 CO2 消耗氧气量为 ykg。 [C] 十 21 {O2}＝ {CO} 12g 16g 1％ 10090％ kg χ χ= 12 16%9010 0%1  = [C ] 十 {O2}＝ {CO2} 12g 32g 1% 100 10%kg y y= 12 32%1010 0%1  = 氧化 ω [c]=1％的氧耗量： +＝ 答： 100kg 的金属料 ω [C]=1％氧化 消耗的氧气量为。 同理可以算出 100kg 金属料中 ω [Si]＝ 1％、 ω [Mn]＝ 1％、 ω [P]＝ 1％、 ω [S]＝ 1％、ω [Fe]=1％的氧耗量；渣中 ω (FeO)＝ 9％， ω (Fe2O3)＝ 3％；吹炼过程中被氧化进入炉渣的 Fe元素数量， FeO 中 ω [Fe]＝ ， Fe2O3 中 ω [Fe]=。 100kg 金属料各元素氧化量和氧耗量见表 37。 54 表 37 100Kg 金属料各元素氧化量和氧耗量 项 目 ω /% C Si Mn P S Fe 铁水 废钢 平均 终点 痕迹 FeO Fe2O3 烧损量 /Kg 每 1%元素消耗氧气量 /Kg 1/3① ①气化脱硫量占总脱硫量的 1/3 这样每 l00kg 金 属料需氧量： Δω [C]+Δω [Si]+Δω [Mn]+Δω [P]+31Δω [S]十 Δω [Fe],(FeO)+Δω [Fe],(FeO) Δω [C]， Δω [Si]， Δω [Mn]， Δω [P]， Δω [S]， Δω [Fe]——分别是钢中 C， Si， Mn， P， S，Fe 的氧化量。 铁水 ω [C]＝ ％，占装入量的 90％； 废钢 ω [C]＝ ％，占装入量的 10％； 平均碳含量： ％ 90％ +％ 1 0％ =％ 同样可以算出 Si， Mn， P， S 的平均成分，见表 37。 每 l00kg 金属氧耗量： Δω [C]+Δω [Si]+Δω [Mn]+Δω [P]+31 Δω [S] +Δω [Fe],(FeO)+ [Fe],(Fe2O3) =++++31 0 .013++ ＝ 这是氧耗量的主要部分。 另外还有一部分氧耗量是随生产条件的变化而有差异。 例如炉气中部分 CO 燃烧生成 CO2 所需要的氧气量，炉气中含有一部分自由氧，还有烟尘中的氧含量以及喷溅物中的氧含量等。 其数量随枪位、氧压、供氧强度、喷嘴结构、转炉炉容比、原材料条件等的变化而波动，波动范围较大。 例如炉气中 CO2 含量的波动范围是 φ (CO2)＝ 5％～ 30％；自由氧含量 φ (O2)＝ ％～ ％。 这部分的氧耗量是无法精确计算的，因此用一个氧气的利用系数加以修正。 根据生产经验 认为氧气的利用系数一般在 80％～90％。 每 l00kg 金属料的氧耗量： %90~%80 ＝ ～ 55 若采用铁矿石或氧化铁皮为冷却剂时，将带入熔池一部分氧，这部分氧量与矿石的成分和加入的数量有关。 若矿石用量是金属量的 ％。 根据矿石成分计算，每 100kg 金属料由矿石带入熔池的氧量为 ，若全部用来氧化杂质，则每 l00kg 金属料的氧耗量是： (～ )－ ＝ ～ 氧气纯度为 ％，其密度为 ，则每吨金属料的氧耗量 (标态 )是：   10 010 0042 % 95  =～ 平均为 计算的结果与各厂实际氧耗量 (标态 )50～ 60m3/t 大致相当。 D 供氧时间 供氧时间是根据经验确定的。 主要考虑转炉吨位大小、原料条件、造渣制度、吹炼钢 种等情况来综合确定。 小型转炉单渣操作一般供氧时间为 12～ 14min；中、大型转炉单渣操作供氧时间一般为 18～ 22min。 氧压 供氧制度中规定的工作氧压是测定点的氧压，以 P 用 表示，它不是 喷嘴前的氧压，更不是出口氧压，测定点到喷嘴前还有一段距离，有一定的氧压损失 (如图 33 所示 )。 一般允许 P 用 偏离设计氧压177。 20%，目前国内一些小型转炉的工作氧压约为（ 5～ 8） 105Pa，一些大型转炉则为 ～ 11105Pa。 喷嘴前的氧压用 p0 表示，出口氧压用 p 表示。 p0 和 p 都是喷嘴设计的重要参数。 出口氧压应稍高于或等于周围炉气的气压。 如果出口氧压小于或高出周围气压很多时，出口后的氧气流股就会收缩或膨胀，使得氧流很不稳定，并且能量损失较大，不利于吹炼，所以通常选用 p＝ ～。 图 3— 3 氧枪氧压测定点示意图 图 3— 4 氧压与出口速 度的关系 56 喷嘴前氧压 p0 值的选用应根据以下因素考虑： (1) 氧气流股出口速度要达到超音速 (450～ 530m/s)，即 Ma=～。 (2) 出口的氧压应稍高于炉膛内气压。 从图 3— 4 可以看出，当 p0 时，随氧压的增加，氧流速度显著增加；当 p0 以后， 氧压增加，氧流出口速度增加不多。 所以通常喷嘴前氧压选择为 ～。 喷嘴前的氧压与流量有一定关系，若已知氧气流量和喷嘴尺寸， p0 是可以根据经验公式计算出来的。 当喷嘴结构及氧气流量确 定以后，氧压也就确定了。 枪位 枪位是指由氧枪喷头出口到静止熔池表面之间的距离。 枪位的高低与炉内反应密切相关。 根据氧气射流特性可知，当 氧压一定时， 枪位越低，氧气射流对熔池的冲击动能越大，熔池搅拌加强，氧气利用率越高，其结果是加速了炉内脱硅、脱碳反应，使渣中（ FeO）含量降低，表 3表 39的数据说明这种结果。 同时，由于脱碳速度快，缩短了反应时间，热损失相对减少，使熔池升温迅速。 但枪位过低，则不利于成渣，也可能冲击炉底。 而枪位过高，将使熔池的搅拌能力减弱，造成熔池表面铁的氧化，使渣中（ FeO）含量增加，导致炉渣严重泡沫化而引起喷溅。 由此可见，只有合适的枪位才能获得良好的吹炼效果。 表 38 不同枪位时渣中（ FeO）含量（ %） 时间 ,min ＜ 4 4～ 12 12～ 15 枪位， m 15～ 36 7～ 15 10～ 15 25～ 35 11～ 25 11～ 20 27～ 43 13～ 27 13～ 25 表 39 不同枪位时的脱碳速度 （ %C/min） 吹炼时间 ,min 3 5 7 9 11 13 枪 位 高 度 ， m 在确定合适的枪位时，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。 氧枪高度可按经验确定一个控制范围，然后根据生产中的实 际吹炼效果加以调整。 由于喷嘴在加工过。