转炉炼钢工艺 (第7/7页)

  o热量消耗：习惯上转炉的热量消耗可分为两部分，一部分直接用于炼钢的热量，即用于加热钢水和炉渣的热量；一部分未直接用于炼钢的热量，即废气、烟尘带走的热量，炉口炉壳的散热损失和冷却剂的吸热等。

    热量的消耗：

    o钢水的物理热约占70%；

    o炉渣带走的热量大约占10%；

    o炉气物理热也约占10%；

    o金属铁珠及喷溅带走热，炉衬及冷缺水带走热，烟尘物理热，生白云石及矿石分解及其他热损失共占约10%。

    o转炉热效率：是指加热钢水的物理热和炉渣的物理热占总热量的百分比。LD转炉热效率比较高，一般在75%以上。原因是LD转了上的热量利用集中，吹炼时间短，冷却水、炉气热损失低。

    o出钢温度首先取决于炼钢中的凝固温度，凝固温度则根据钢种的化学成分而定，钢液的凝固温度计算有多种经验公式：

    o出钢温度需考虑从出钢到浇注各阶段的温降。

    ΔT为钢液的过热度，它与钢种、坯型有关，板坯取15－20℃，低合金方坯取20－25℃；

    ΔT1为出钢过程温降；

    ΔT2为出钢完毕至精炼之前的温降；

    ΔT3为钢水精炼过程温降；

    ΔT4为钢水精炼完毕至开浇之前的温降；

    ΔT5为钢水从钢包至中间包温降。

    o转炉获得的热量除用于各项必要的支出外，通常上有大量富余热量，需加入一定数量的冷却剂。冷却剂的冶金特点包括他自身的冷却效应以及对化渣、喷溅、氧耗、钢铁料消耗和冷却剂加入方法的影响。要准确控制熔池温度，用废钢作冷却剂的效果最好，但为了促进化渣，也可以搭配一部分铁矿石或氧化铁皮。

    o在吹炼前期结束时，温度应为1450－1550℃，大炉子、低碳钢取下限，小炉子、高碳钢取上限；中期的温度为1550－1600℃，中、高碳钢取上限，因后期挽回温度时间少；后期的温度为1600－1680℃，取决于所炼钢种。

    o当吹炼后期出现温度过低时，可加适量的Fe－Si或Fe－Al提温。加Fe－Si提温，需配加一定量的石灰，防止钢水回磷。当吹炼后期出现温度过高时，可加适量的铁皮或矿石降温。如铁水温度低，碳量也低，可兑适量铁水再吹炼，在兑铁水前倒渣，并加Fe－Si防止产生喷溅。

    o终点控制是转炉吹炼末期的重要cao作。终点控制主要是指终点温度和成分的控制。由于脱磷、脱硫比脱碳cao作复杂，总是尽可能提前让磷、硫达到终点所需的范围，因此，终点的控制实质就是脱碳和温度的控制，把停止吹氧又俗称为“拉碳”。

    确定冷却剂用量

    1）冷却剂及其特点

    转炉炼钢的冷却剂主要是废钢和矿石。比较而言，废钢的冷却效应稳定，而且硅磷含量也低，渣料消耗少，可降低生产成本；但是，矿石可在不停吹的条件下加入，而且具有化渣和氧化的能力。因此，目前一般是矿石、废钢配合冷却，而且是以废钢为主，且装料时加入；矿石在冶炼中视炉温的高低随石灰适量加入。

    另外，冶炼终点钢液温度偏高时，通常加适量石灰或白云石降温（前两种均不能用）。

    2）各冷却剂的冷却效应

    冷却效应是指每kg冷却剂加入转炉后所消耗的热量，常用q表示，单位是kJ/kg。

    （1）矿石的冷却效应：矿石冷却主要靠Fe2O3的分解吸热，因此其冷却效应随铁矿的成分不同而变化，含Fe2O370%、FeO10%时铁矿石的冷却效应为：

    q矿=1×C矿×△t λ矿 1×（Fe2O3%×112/160×6456 FeO%×56/72×4247）

    =1×1.02×（1650－25） 209 1×（0.7×112/160×6456 0.1×56/72×4247）

    =5360kJ/kg

    （2）废钢的冷却效应：废钢主要依靠升温吸热来冷却熔池，由于不知准确成分，其熔点通常按低碳钢的1500℃考虑，入炉温度按25℃计算，于是废钢的冷却效应为：

    q废=1×[C固（t熔－25） λ废 C液（t出－t熔）]

    =1×[0.7×（1500－25） 272 0.837（1650－1500）]

    =1430kJ/kg

    （3）氧化铁皮的冷却效应：计算方法同矿石，对于50?O、40?2O3的氧化铁皮，其冷却热效应为：

    q皮=5311kJ/kg

    以废钢的冷却效应为标准1，则各种冷却剂的相对冷却能力见课本.

    3）冷却剂用量的确定：

    关于冷却剂加入量的确定，有两种方案。一种是定废钢，调矿石；另一种是定矿石，调废钢。现以第一种方案为例说明冷却剂用量的确定：国内目前的平均水平是，废钢的加入量为铁水量的8～12%，取10%。则矿石用量为：

    （Q余－10×q废）/q矿=（30000－10×1430）/5360=2.93kg

    即每100kg铁水加入10kg废钢和2.93矿石。

    4）冷却剂用量的调整

    通常各厂先依据自己的一般生产条件，按照上述过程计算出冷却剂的标准用量，生产中某炉钢冷却剂的具体用量则根据实际情况调整铁矿的用量，调整量过大时可增减废钢的用量。

    实际生产过程温度的控制：按照上述的计算结果加入冷却剂，即可保证终点温度。但是，吹炼过程中还应根据炉内各个时期冶金反应的需要及炉温的实际情况调整熔池温度，保证冶炼的顺利进行。

    （1）吹炼初期

    如果碳火焰上来的早（之前是硅、锰氧化的火焰，发红），表明炉内温度已较高，头批渣料也已化好，可适当提前加入二批渣料；反之，若碳火焰迟迟上不来，说明开吹以来温度一直偏低，则应适当压枪，加强各元素的氧化，提高熔池温度，而后再加二批渣料。

    （2）吹炼中期

    可据炉口火焰的亮度及冷却水（氧枪进出水）的温差来判断炉内温度的高低，若熔池温度偏高，可加少量矿石；反之，压枪提温，一般可挽回10～20℃。

    （3）吹炼末期

    接近终点（据耗氧量及吹氧时间判断）时，停吹测温，并进行相应调整：若温高，加石灰降之：高出度数×136/石灰的冷却效应。若温低，加Fe－Si并点吹提之：1kgSi75氧化放热1×0.75×17807=13352kJ，例如，30吨钢液提温10℃需加Si75：300×10×136/13352≈30kg。