转炉炼钢工艺 (第5/7页)

速度。同时，熔池中乳化和泡沫现象趋于减弱和消失。

    o初期渣，主要矿物为钙镁橄榄石和玻璃体(SiO2)。钙镁橄榄石是锰橄榄石(2MnO.SiO2)、铁橄榄石(2FeO.SiO2)和硅酸二钙(2CaO.SiO2)的混合晶体。当(MnO)高时，它是以2FeO.SiO2和2MnO.SiO2为主，通常玻璃体不超过7%－8%，渣中自由氧化物相(RO)很少。

    o中期渣：石灰与钙镁橄榄石和玻璃体作用，生成CaOSiO2，3CaO2SiO2，2CaOSiO2和3CaOSiO2等产物，其中最可能和最稳定的是2CaOSiO2，其熔点为2103℃。

    o末期渣：RO相急剧增加，生成的3CaOSiO2分解为2CaOSiO2和CaO，并有2CaOFe2O3生成。

    石灰渣化机理和影响因素:

    炼钢过程中成渣速度主要指的是石灰熔化速度，所谓的快速成渣主要指的是石灰快速熔解于渣中。

    o吹炼初期，各元素的氧化产物FeO、SiO2、MnO、Fe2O3等形成了熔渣。加入的石灰块就浸泡在初期渣中，初期渣中的氧化物从石灰表面向其内部渗透，并与CaO发生化学反应，生成一些低熔点的矿物，引起石灰表面的渣化。这些反应不仅在石灰块的外表面进行，而且也在石灰气孔的内表面进行。

    o但是在吹炼初期，SiO2易与CaO反应生成钙的硅酸盐，沉集在石灰块表面上，如果生成物是致密的，高熔点的2CaOSiO2（熔点2130℃）和3CaOSiO2(熔点2070℃），则将阻碍石灰的进一步渣化熔解。如生成CaOSiO2（熔点1550℃）和3CaOSiO2（熔点1480℃）则不会妨碍石灰熔解。

    o在吹炼中期，碳的激烈氧化消耗大量的(FeO)，熔渣的矿物组成发生了改变，由，熔点升高，石灰的渣化有所减缓。吹炼末期，渣中(FeO)有所增加，石灰的渣化加快，渣量又有增加。

    影响石灰溶解速度的因素主要有：

    石灰本身质量

    铁水成分

    炉渣成分

    供氧cao作

    白云石造渣。采用白云石或轻烧白云石代替部分石灰石造渣，提高渣中MgO含量，减少炉渣对炉衬的侵蚀，具有明显效果。

    oMgO在低碱度渣中有较高的熔解度，采用白云石造渣，初期渣中MgO浓度提高，会抑制熔解炉衬中的MgO，减轻初期炉渣对炉衬的侵蚀。同时，前期过饱和的MgO会随着炉渣碱度的提高而逐渐析出，使后期渣变粘，可以使终渣挂在炉衬表面上，形成炉渣保护层，有利于提高炉龄。

    造渣制度

    o在保证渣中有足够的∑(FeO)、渣中（MgO），不超过6%的条件下，增加初期渣中MgO含量，有利于早化渣并推迟石灰石表面形成高熔点致密的2CaOSiO2壳层。

    萤石的化渣作用

    萤石的主要成分为CaF2，并含有SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaCO3和少量磷、硫等杂质。它的熔点约1203K。萤石加入炉内后，在高温下即爆裂或碎块并迅速熔化。它的作用体现在：

    oCaF2与CaO作用形成熔点为1635K的共晶体，直接促进石灰的熔化；

    o萤石能显著降低2CaOSiO2的熔点,使炉渣在高碱度下有较低的熔化温度；

    oCaF2可降低炉渣粘度。

    二、造渣方法

    根据铁水成分和所炼钢种来确定造渣方法。常用的造渣方法有单渣法、双渣法和双渣留渣法。

    o单渣法：整个吹炼过程中只造一次渣，中途不倒渣、不扒渣，直到吹炼终点出钢。入炉铁水Si、P、S含量较低，或者钢种对P、S要求不太严格，以及冶炼低碳钢，均可以采用单渣cao作。采用单渣cao作，工艺比较简单，吹炼时间短，劳动条件好，易于实现自动控制。单渣cao作一般脱磷效率在90%左右，脱硫效率约为30%－40%。

    o双渣法：整个吹炼过程中需要倒出或扒出约1/2－2/3炉渣，然后加入渣料重新造渣。根据铁水成分和所炼钢种的要求，也可以多次倒渣造新渣。在铁水含磷高且吹炼高碳钢，铁水硅含量高，为防止喷溅，或者在吹炼低锰钢种时，为防止回锰等均可采用双渣cao作。双渣cao作脱磷效率可达95%以上，脱硫效率约60%左右。双渣cao作会延长吹炼时间，增加热量损失，降低金属收得率，也不利于过程自动控制。其cao作的关键是决定合适的放渣时间。

    o双渣留渣法：将双渣法cao作的高碱度、高氧化铁、高温、流动性好的终渣留一部分在炉内，然后在吹炼第一期结束时倒出，重新造渣。此法的优点是可加速下炉吹炼前期初期渣的形成，提高前期的去磷、去硫率和炉子热效率，有利于保护炉衬，节省石灰用量。采用留渣cao作时，在兑铁水前首先要加废钢稠化冷凝熔渣，当炉内无液体渣时才可兑入铁水，以避免引发喷溅。

    泡沫渣：

    o由于炉内的乳化现象，大大发展了气—熔渣—金属液的界面，加快了炉内化学反应速度，从而达到良好的吹炼效果。当然若控制不当，严重的泡沫渣也会引发事故。

    o大量的研究表明，气泡少而小，炉渣表面张力低，炉渣粘度大，温度低，泡沫容易形成并稳定地存在于渣中，生成泡沫渣。

    o吹炼前期，脱碳速度小，泡沫小而无力，易停留在渣中，炉渣碱度低，∑(FeO)较高，有利于渣中铁滴生成CO气泡，并含有一定量的SiO2、P2O5等表面活性物质，因此易起泡沫。

    o吹炼中期，脱碳速度大，大量的CO气泡能冲破渣层而排出，炉渣碱度高，∑(FeO)较低，SiO2、P2O5表面活性物质的活度降低，因此引起泡沫渣的条件不如吹炼初期，但如能控制得当，避免或减轻熔渣返干现象，就能得到合适的泡沫渣。

    o吹炼后期，脱碳速度降低，产生的CO减少，碱度进一步提高，∑(FeO)较高，但[C]较低，产生的CO少，表面活性物质的活度比中期进一步降低，因此，泡沫稳定的因素大大减弱，泡沫渣趋向消除。

    o在吹炼过程中，由于氧射流与熔池的相互作用，形成了气—熔渣—金属液密切混合的三相乳化液。分散在炉渣中的小气泡的总体积往往超过熔渣本身体积的数倍甚至数十倍。熔渣成为液膜，将气泡包住，引起熔渣发泡膨胀，形成泡沫渣。正常泡沫渣的厚度经常在1－2m，甚至3m。

    影响熔渣泡沫化的因素：

    （1）进入熔渣的气体量。这是熔渣泡沫化的外部条件，单位时间内进入炉渣的