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炼钢原理与工艺

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方式供氧;氧枪的喷头是拉瓦尔型的,工作氧压0.5~1.1MPa,氧气流股的出口速度高达450~500m/s,即属于超音速射流,以使得氧气流股有足够的动能去冲击、搅拌熔池,改善脱碳反应的动力学条件,加速反应的进行。

2.1.2加入铁矿石和氧化铁皮

而在氧气顶吹转炉炼钢中,铁矿石和氧化铁皮则多是作为冷动剂或造渣剂使用的。

炼钢对铁矿石的要求是,含铁要高、有害杂质要低,一般成分为: 在氧化精炼过程中,炼钢炉内具备了炉气向熔池传氧的条件,气相中的氧会不断传入溶渣和钢液。

杂质元素,是指钢液中除铁以外的其他各种元素如硅、猛、碳、磷等。它们的氧化方式有两种:直接氧化和间接氧化。

所谓直接氧化,是指吹入熔池的氧气直接与钢液中杂质元素作用而发生的氧化反应。

杂质元素的直接氧化反应发生在溶池中氧气射流的作用区,或氧射流破碎成小气泡被卷入金属内部时。

所谓间接氧化,是指吹入溶池的氧气先将钢液中的铁元素氧化成氧化亚铁(FeO),并按分配定律部分地扩散进入钢液,然后溶解到钢液中的氧再与其中的杂质元素作用而发生的氧化反应。

杂质元素的间接氧化反应发生在熔池中氧气射流 用区以外的其也区域。间接氧化是指钢中的[O]或渣中的(FeO)与钢液中的杂质元素间发生的氧化反应。

在氧气射流的作用区及其附近区域,大量进行的是铁元素的氧化反应,而不是杂质元素的直接氧化反应。

氧气转炉炼钢的供氧方式,主要是直接向溶池吹氧气。所谓供氧强度,是指单位时间内向每金吨金属供给的标准状态氧气量的多少。

供氧时间,主要与转炉的容量的大小有关,而且随着转炉容量增大供氧时间增加;通常情况下,容量小于50吨的转炉取12~16分钟;50吨转炉取16~18分钟;容量大于120吨的转炉则取18~20分钟。

缩短吹氧时间可以提高供氧强度,从而可强化转炉的吹炼过程,提高生产率。

枪位,通常定义为氧枪喷头至平静熔池液面的距离。枪位的高低是转炉吹炼过程中的一个重要参数,控制好枪位是供氧制度的核心内容,是转炉炼钢的关键所在。

转炉炼钢中,高压、超音速的氧气射流连续不断地冲击熔池,在熔池的中央冲出一个“凹坑”,该坑的深度常被叫做氧气射流的冲击深度,坑日的面积被称为氧气射流的冲击面积;与此同时,到达抗底后的氧气射流形成反射流股,通过与钢液间的摩擦力引起熔池内的钢液进行环流运动。钢液的环流运动极大地改善了炉内化学反应的动力学条件,对加速治炼过程具有重要意义。

吹炼过程中,采用低枪位或高氧压的吹氧操作称为“硬吹”。硬吹时,氧气射流与熔池间炼时的枪位较低或氧压较高,氧气射流与熔池接触时的速度较快、断面积较小,因而熔池的中央被冲出一个面积较小而深度较大的作用区。作用区内的温度高达2200~2700℃,而

且钢液被粉碎成细小的液滴,从坑的内壁的切线方向溅出,形成很强的反射流股,从而带动钢液进行剧烈的循环流动,几乎使整个熔池都得到了强有力的搅拌。

采用高枪位或低氧压的吹氧操作称为“软吹”。软吹时,氧气射流与熔池间的作用吹炼时的枪位较高或氧压较低,与熔池接触时氧气射流的速度较慢、断面积较大,因而其冲击溶度较小而冲击面积较大;同时所产生的钢液中因此而形成的环流也就相对较弱,即氧气射流对熔池的搅拌效果较差。

转炉的吹氧操作可有以下三种类型。

(1)恒氧压变枪位操作。所谓恒氧压变枪位操作,是指在一炉钢的吹炼过程中氧气的压力保持不变,而通过改变枪位来调节氧气射流对熔池的冲击深度和冲击面积,以控制冶炼过程顺利进行的吹氧方法。

恒氧压变枪位的吹氧操作能根据一炉钢冶炼中各阶段的特点灵活地控制炉内的反应,吹炼平稳、金属损失少,去磷和去硫效果好。目前国内各厂普遍采用这种吹氧操作。

恒枪位变氧压操作。所谓恒枪位变氧压操作,是指在一炉钢的吹炼过程,喷枪的高度,即枪位保持不变,仅靠调节氧气的压力来控制冶炼过程的吹氧方法。

变枪位变氧压操作。变枪位变氧压操作是在炼钢中同时改变枪位和氧压的供氧方法。

目前国内普遍采用的是分阶段恒氧压变枪位操作,低枪位吹炼

时,钢液的环流强,几乎整个熔池都能得到良好的搅拌;高枪位吹炼时,钢液的环流弱,氧气射流对熔池的搅拌效果差。

氧气顶吹转炉内的传氧方式有两种:直接传氧和间接传氧。 直接传氧,是指吹入熔池的氧气被钢液直接吸收的传氧方式。 硬吹时,转炉内的传氧方式主要是直接传氧。其传氧的途径有以下两个;(1)通过金属液滴直接传氧。

A、硬吹时,氧气射流强烈冲击熔池而溅起来的那些金属液滴被气相中的氧气氧化,其表面形成一层富氧的FeO渣膜。这种带有FeO渣膜的金属滴很快落入熔池,并随其中的钢液一起进行环流而成为氧的主要传递者。

B、通过乳浊液直接传氧

高压氧气射流自上而下吹入熔池,在将熔池出一凹坑的同时,射流的末端也被碎裂成许多小气泡。这些小氧气泡与被氧气射流击碎的金属液和熔渣一起形成了三相乳浊液,其中的金属液滴可将小气泡中的氧直接吸收。

由于熔池的乳化,极大地增加了钢液、熔渣、氧气三者之间的接触面积,据估算低枪位吹氧时,氧气射流大量地直接向熔池传氧,因而杂质元素的氧化速度较快;但是,渣中的(FeO)低而化渣能力差些。

所谓间接传氧,是指吹入炉内的氧气经熔液传入钢液的传氧方式。软吹时,接传氧作用则会明显加强。

转炉炼钢中采用高枪位吹氧时,氧气射流的间接传氧作用得以加

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