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转炉炼钢工艺(1/15)

自贝塞麦发明酸性空气底吹转炉炼钢法起,开始了转炉大量生产钢水的历史,如图3所示。上世纪50年代用氧气代替空气炼钢是炼钢史上的一次重大变革,70年代出现的氧气底吹转炉和顶吹复合转炉,是氧气转炉在发展和完善通路上取得的丰硕成果,如图4所示。

一、吹炼过程元素氧化规律

(一)炉钢吹炼过程和元素的氧化规律

1)冶炼过程概述

从装料到出钢,倒渣,转炉一炉钢的冶炼过程包括装料、吹炼、脱氧出钢、溅渣护炉和倒渣几个阶段,如图5所示。一炉钢的吹氧时间通常为12-18min,冶炼周期为30min左右。

上炉钢出完钢后,倒净炉渣,堵出钢口,兑铁水和加废钢,降枪供氧,开始吹炼。在送氧开吹的同时,加入第一批渣料,加入量相当于全炉总渣量的三分之二,开吹4-6分钟后,第一批渣料化好,再加入第二批渣料。如果炉内化渣不好,则许加入第三批萤石渣料。吹炼过程中的供氧强度:

小型转炉为2.5-4.5m3/(t?min);120t以上的转炉一般为2.8-3.6m3/(t?min)。

◆开吹时氧枪枪位采用高枪位,目前是为了早化渣,多去磷,保护炉衬;

◆在吹炼过程中适当降低枪位的保证炉渣不“返干”,不喷溅,快速脱碳与脱硫,熔池均匀升温为原则;

◆在吹炼末期要降枪,主要目的是熔池钢水成分和温度均匀,加强熔池搅拌,稳定火焰,便于判断终点,同时使降低渣中e含量,减少铁损,达到溅渣的要求。

◆当吹炼到所炼钢种要求的终点碳范围时,即停吹,倒炉取样,测定钢水温度,取样快速分析[]、[]、[]的含量,当温度和成分符合要求时,就出钢。

◆当钢水流出总量的四分之一时,向钢包中的脱氧合金化剂,进行脱氧,合金化,由此一炉钢冶炼完毕。

(1)硅的氧化规律

在吹炼初期,铁水中的[i]和氧的亲和力大,而且[i]氧化反应为放热反应,低温下有利于此反应的进行,因此,[i]在吹炼初期就大量氧化。

[i]+2=(i2)(氧气直接氧化)

[i]+2[]=(i2)(熔池内反应)

[i]+(e)=(i2)+2[e](界面反应)

2(e)+(i2)=(2e?i2)

随着吹炼的进行石灰逐渐溶解,2e?i2转变为2a?i2,即i2与a牢固的结合为稳定的化合物,i2活度很低,在碱性渣中e的活度较高,这样不仅使[i]被氧化到很低程度,而且在碳剧烈氧化时,也不会被还原,即使温度超过1530,[]与[]的亲和力也超过[i]与[]的亲和力,终因(a)与(i2)结合为稳定的2a?i2,[]也不能还原(i2)。

硅的氧化对熔池温度,熔渣碱度和其他元素的氧化产生影响:

▼[i]氧化可使熔池温度升高;

▼[i]氧化后生成(i2),降低熔渣碱度,熔渣碱度影响脱磷,脱硫;

▼熔池中[]的氧化反应只有到[%i]<0.15时,才能激烈进行。 影响硅氧化规律的主要因素:[si]与[o]的亲和力,熔池温度,熔渣碱度和feo活度。="" (2)锰的氧化规律="" 在吹炼初期,[mn]也迅速氧化,但不如[si]氧化的快。其反应式可表示为:="" [mn]+[o]="(n)(熔池内反应)" [mn]+[o2]="(n)(氧气直接氧化反应)" [mn]+(feo)="(n)+[e](界面反应)" (sio2)+(mno)="n?i2" 余锰或残锰:="" 锰的氧化产物是碱性氧化物,在吹炼前期形成(mno?sio2)。但随着吹炼的进行和渣中cao含量的增加,会发生="" (mno?sio2)+2(cao)="(2a?i2)+(n)" (mno)呈自由状态,吹炼后期炉温升高后,(mno)被还原,即="" (mno)+[c]="[n]+[]或(n)+[e]=(e)+[n]" 吹炼终了时,钢中的锰含量也称余锰或残锰。残锰高,可以降低钢中硫的危害,但冶炼工业纯铁,则要求残锰越低越好。="" 影响残锰的因素:="" ◆炉温高有利于(mno)的还原,残锰量高;="" ◆碱度升高,可提高自由(mno)浓度,残锰量增加;="" ◆降低熔渣中(feo)含量,可提高残锰含量;="" ◆铁水中锰含量高,单渣操作,钢水残锰也会高些。="" (3)碳的氧化规律="" 影响碳氧化速度的变化规律的主要因素有:熔池温度、熔池金属成分、熔渣中(∑feo)和炉内搅拌强度。在吹炼的前、中、后期,这些因素是在不断发生变化,从而体现出吹炼各期不同的碳氧化速度,如图6所示。="" 吹炼前期:熔池平均温度低于1400-1500,[si]、[mn]含量高且与[o]亲和力均大于[c]-[o]的亲和力,(∑
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