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炼钢理论整理
1 转炉炼钢的原材料
1-1 转炉炼钢用原材料有哪些,为什么要用精料?
炼钢用原材料分为主原料、辅原料和各种铁合金。
氧气顶吹转炉炼钢用主原料为铁水和废钢(生铁块)。
炼钢用辅原料通常指造渣剂(石灰、萤石、白云石、合成造渣剂)、冷却剂(铁矿石、氧化铁皮、烧结矿、球团矿)、增碳剂以及氧气、氮气、氩气等。
炼钢常用铁合金有锰铁、硅铁、硅锰合金、硅钙合金、金属铝等。
原材料是炼钢的物质基础,原材料质量的好坏对炼钢工艺和钢的质量有直接影响。
国内外大量生产实践证明,采用精料以及原料标准化,是实现冶炼过程自动化、改善各项技术经济指标、提高经济效益的重要途径。
根据所炼钢种、操作工艺及装备水平合理地选用和搭配原材料可达到低费用投入,高质量产出的目的。
转炉入炉原料结构是炼钢工艺制度的基础,主要包括三方面内容:
一是钢铁料结构,即铁水和废钢及废钢种类的合理配比;二是造渣料结构,即石灰、白云石、萤石、铁矿石等的配比制度;三是充分发挥各种炼钢原料的功能使用效果,即钢铁料和造渣料的科学利用。
炉料结构的优化调整,代表了炼钢生产经营方向,是最大程度稳定工序质量,降低各种物料消耗,增加生产能力的基本保证。
1-2 转炉炼钢对铁水成分和温度有什么要求?
铁水是炼钢的主要原材料,一般占装入量的70%~100%。
铁水的化学热与物理热是氧气顶吹转炉炼钢的主要热源。
因此,对入炉铁水化学成分和温度必须有一定的要求。
A铁水的化学成分
氧气顶吹转炉炼钢要求铁水中各元素的含量适当并稳定,这样才能保证转炉冶炼操作稳定并获得良好的技术经济指标。
(1)硅(Si)。
硅是转炉炼钢过程中发热元素之一。
硅含量高,会增加转炉热源,能提高废钢比。
有关资料表明,铁水中WSi每增加0.1%,废钢比可提高约1.3%。
铁水硅含量高,渣量增加,有利于去除磷、硫。
但是硅含量过高将会使渣料和消耗增加,易引起喷溅,金属的收得率降低。
Si含量高使渣中SiO2含量过高,也会加剧对炉衬的冲蚀,并影响石灰渣化速度,延长吹炼时间。
通常铁水ωSi=0.30%~0.60%为宜。
大中型转炉用铁水硅含量可以偏下限,而对于热量不富余的小型转炉用铁水硅含量可偏上限。
转炉吹炼高硅铁水可采用双渣操作。
(2)锰(Mn)。
铁水锰含量高对冶炼有利,在吹炼初期形成MnO,能加速石灰的溶解,促进初期渣及早形成,改善熔渣流动性,利于脱硫和提高炉衬寿命。
铁水锰含量高.终点钢中余锰高,可以减少锰铁加入量,利于提高钢水纯净度等。
转炉用铁水对ωMn/ωSi比值的要求为0.8~1.0,目前使用较多的为低锰铁水,ωMn=0.20%~0.80%o、 •
(3)磷(P)。
磷是高发热元素,对大多数钢种是要去除的有害元素。
因此,要求铁水磷含量越低越好,一般要求铁水ωp≤0.20%哼铁水中磷含量越低,转炉工艺操作越简化,并有利于提高各项技术经济指标。
铁水磷含量高时,可采用双渣或双渣留渣操作,现代炼钢采用炉外铁水脱磷处理,或转炉内预脱磷工艺,以满足低磷纯净钢的生产需要。
(4)硫(S)。
除了含硫易切削钢以外,绝大多数钢种硫也是要去除的有害元素。
氧气转炉单渣操作的脱硫效率只有30%~40%。
我国炼钢技术规范要求入炉铁水ωS≤0.05%。
冶炼优质低硫钢的铁水硫含量则要求更低,纯净钢甚至要求铁水ωS≤0.005%。
因此,必须进行铁水预处理降低入炉铁水硫含量。
(5)碳(C)。
铁水中ωC=3.5%~4.5%,碳是转炉炼钢的主要反热元素。
B铁水的温度
铁水温度的高低是带入转炉物理热多少的标志,铁水物理热约占炉热收入的50%。
铁水温度高有利于稳定操作和转炉的自动控制。
铁水的温度过低,影响元素氧化过程和熔池的温升速度,不利于成渣和去除杂质,容易发生喷溅。
因此,我国炼钢规定入炉铁水温度应大子1250℃,并且要相对稳定。
通常,高炉的出铁温度在1350~1450℃,由于铁水在运输待装过程中散失热量,所以最好采用混铁车或混铁炉的方式供应铁水,在运输过程应加覆盖剂保温,以减少铁水降温。
1-3对铁水带渣量有什么要求,为什么?
铁水带来的高炉渣中SiO2、S等含量较高,若随铁水进入转炉会导致石灰消耗量增多,渣量增大,容易造成喷溅,增加金属消耗,影响磷、硫的去除,并损坏炉衬等。
因此,要求入炉铁水带渣量比不超过0.50%。
铁水带渣量大时,在铁水兑入转炉之前应尽进行扒渣。
1-8 转炉炼钢对石灰有什么要求?
石灰是炼钢主要造渣材料,具有脱P,脱S能力,用量也最多。
其质量好坏对吹炼工艺,产品质量和炉衬寿命等有着重要影响。
因此,要求石灰CaO含量要高,SiO2含量和S含量要低,石灰的生过烧率要低,活性度要高,并且要有适当的块度,此外,石灰还应保证清洁、干燥和新鲜。
SiO2会降低石灰中有效CaO含量,降低CaO的有效脱硫能力。
石灰中杂质越多越降低它的使用效率,增加渣量,恶化转炉技术经济指标。
石灰的生烧率过高,说明石灰没有烧透,加入熔池后必然继续完成焙烧过程,这样势必吸收熔池热量,延长成渣时间;若过烧率高,说明石灰死烧,气孔率低,成渣速度也很慢。
石灰的渣化速度是转炉炼钢过程成渣速度的关键,所以对炼钢用石灰的活性度也要提出要求。
石灰的活性度(水活性)是石灰反应能力的标志,也是衡量石灰质量的重要参数。
此外,石灰极易水化潮解,生成Ca(OH)2,要尽量使用新焙烧的石灰。
同时对石灰的贮存时间应加以限制,一般不得超过2天。
块度过大,熔解慢,影响成渣速度,过小的石灰颗粒易被炉气带走,造成浪费。
一般以块度为5~50mm或5~30mm为宜,大于上限、小于下限的比例各不大于10%。
贮存和运输时必须防雨防潮。
1-9什么是活性石灰,活性石灰有哪些特点,使用活性石灰有什么好处?
通常把在1050~1150℃温度下,在回转窑或新型竖窑(套筒窑)内焙烧的石灰,即其有高反应能力的体积密度小、气孔率高、比表面积大、晶粒细小的优质石灰叫活性石灰,也称软烧石灰。
活性石灰的水活性度大于310mL,体积密度小,约为1.7~2.0g/cm3,气孔率高达40%以上,比表面积为0.5~1.3g/cm3;晶粒细小,熔解速度快,反应能力强。
使用活性石灰能减少石灰、萤石消耗量和转炉渣量,有利于提高脱硫、脱磷效果,减少转炉热损失和对炉衬的蚀损,在石灰表面也很难形成致密的硅酸二钙硬壳有利于加速石灰的渣化。
1-10 转炉用萤石起什么作用,对萤石有什么要求?
萤石是助熔剂,其主要成分是CaF2。
纯CaF2的熔点为1418℃,萤石中还含有SiO2和S等成分,因此熔点在930℃左右;加入炉内后使CaO和石灰高熔点的2CaO•Si02外壳的熔点降低,生成低熔点化合物3CaO•CaF2•2SiO2(熔点为1362℃),也可以与MgO生成低熔点化合物(1350℃),从而改善炉渣的流动性。
萤石助熔作用快、时间短。
但过多使用萤石会形成严重的泡沫渣,导致喷溅,同时也加剧对炉衬的侵蚀,并污染环境。
因此应严格控制吨钢萤石加入量。
转炉用萤石ωCaF2≥85%,ωSiO2≤5.0%,ωS≤0.10%,ωP≤0.06%,块度在5~50㎜,并要干燥、清洁。
近年来,由于萤石供应不足,各钢厂从环保的角度考虑,试用多种萤石代用品,均为以氧化锰或氧化铁为主的助熔剂,如铁锰矿石、氧化铁皮、转炉烟尘、铁矾土等。
1-11 转炉用白云石或菱镁矿的作用是什么,对白云石和菱镁矿有什么要求?
(1)白云石是调渣剂,有生白云石与轻烧白云石之分。
生白云石的主要成分为CaCO3•MgCO3。
经焙烧可成为轻烧白云石,其主要成分为CaO、MgO。
根据溅渣护炉技术的需要,加入适量的生白云石或轻烧白云石保持渣中的MgO含量达到饱和或过饱和,以减轻初期酸性渣对炉衬的蚀损、使终渣能够做黏,出钢后达到溅渣的要求。
对生白云石的要求是ωMgO>20%,ωCaO≥29%,ωSiO2≤2.0%,烧减≤47%,块度为5~30mm。
由于生白云石在炉内分解吸热,所以用轻烧白云石效果最为理想。
对轻烧白云石的要求是ωMgO≥35%,ωCaO≥50%,ωSiO2≤3.0%,烧减≤10%,块度为5~40mm。
(2)菱镁矿也是调渣剂,菱镁矿是天然矿物,主要成分是MgCO3,焙烧后用做耐火材料。
对菱镁矿的要求是ωMgO≥45%,ωCaO<1.5%,ωSiO2≤1.5%,烧减≤50%,块度为5~30㎜。
(3)MgO-C压块是吹炼终点碳低或冶炼低碳钢溅渣时的调渣剂,由轻烧菱镁矿和碳粉制成压块,一般ωMgO=50%~60%,ωC=15%~20%,块度为10~30mm。
1-12 转炉炼钢常用哪些冷却剂?
氧气顶吹转炉炼钢过程的热量有富余,因而根据热平衡计算需加入适量的冷却剂,以准确地命中终点温度。
氧气顶吹转炉用冷却剂有废钢、生铁块、铁矿石、氧化铁皮、球团矿、烧结矿、石灰石和生白云石等,其中主要为废钢、铁矿石。
上述冷却剂的冷却效应从大到小排列顺序为:
铁矿石、氧化铁皮、球团矿、烧结矿、石灰石和生白云石、废钢、生铁块。
1-13 转炉炼钢对铁矿石有什么要求?
铁矿石主要成分为Fe2O3或Fe3O4,铁矿石的熔化和铁被还原都吸收热量,因而能起到调节熔池温度的作用。
但铁矿石带入脉石,增加渣量和石灰消耗量,同时一次加入量过多会引起喷溅和冒烟。
铁矿石还能起到氧化作用。
氧气顶吹转炉用铁矿石化学成分以ωTFe≥56%,ωSiO2≤10%,ωS≤0.20%,块度为10~50㎜为宜,并要求干燥、清洁。
1-14 转炉炼钢对氧化铁皮有什么要求?
转炉炼钢用氧化铁皮来自轧钢和连铸过程中产生的氧化壳层,其主要成分是氧化铁。
因此,氧化铁皮可改善熔渣流动性,也有利于脱磷,并且可以降温。
对氧化铁皮的要求是ωTFe>70%,SiO2、S、P等其他杂质含量均低于3.0%。
粒度应不大于10mm,使用前烘烤干燥,去除油污。
1-15 转炉炼钢用合成造渣剂的作用是什么?
合成造渣剂是用石灰加入适量的氧化铁皮、萤石、氧化锰或其他氧化物等溶剂,在低温下预制成型。
这种合成渣剂的熔点低,碱度高,成分均匀,粒度小,在高温下易碎裂,成渣速度快,因而减轻了转炉造渣的负担。
2 转炉炼钢的一般原理
2-1 什么是超音速氧射流,什么是马赫数,确定马赫数的原则是什么?
速度大于音速的氧流为超音速氧射流。
超过音速的程度通常用马赫数量度,即氧流速度与临界条件下音速的比值,用符号Ma代表。
显然,马赫数没有单位。
马赫数的大小决定喷头氧气出口速度,也决定氧射流对熔池的冲击能量。
马赫数过大则喷溅大,清渣费时,热损失加大,增大渣料消耗及金属损失,而且转炉内衬易损坏;马赫数过低,会造成搅拌作用减弱,氧气利用系数降低,渣中TFe含量增加,也会引起喷溅。
当Ma>2.0时,随马赫数的增长氧气的出口速度增加变慢,要求更高理论设计氧压,这样,无疑在技术上不够合理,经济上也不划算。
目前国内推荐Ma=1.9~2.1。
2-2 氧气射流与熔池的相互作用的规律是怎样的?
超音速氧流其动能与速度的平方成正比,具有很高的动能。
当氧流与熔池相互作用时,产生如下效果:
(1)形成冲击区。
氧流对熔池液面有很高的冲击能量,在金属液面形成一个凹坑,即具有一定冲击深度和冲击面积的冲击区。
(2)形成三相乳化液。
氧流与冲击炉液面相互破碎并乳化,形成气、渣、金属三相乳化液。
(3)部分氧流形成反射流股。
2-3 氧气顶吹转炉的传氧载体有哪些?
氧气顶吹转炉内存在着直接传氧与间接传氧两种途径。
直接传氧是氧气被钢液直接吸收,其反应过程是:
[Pe]+1/2{O2}=[FeO],[FeO]=[Fe]+[O];间接传氧是氧气通过熔渣传人金属液中,其反应式为(FeO)=[FeO]、[FeO]=[Pe]十[O]。
氧气顶吹转炉传氧以间接传氧为主。
氧气顶吹转炉的传氧载体有以下几种。
(1)金属液滴传氧。
氧流与金属熔池相互作用,形成许多金属小液滴。
被氧化形成带有富氧薄膜的金属液滴,大部分又返回熔池成为氧的主要传递者;熔池中的金属几乎都经历液滴形式,有的甚至多次经历液滴形式,金属液滴比表面积大,反应速度很快。
(2)乳化液传氧。
氧流与熔池相互作用,形成气—渣—金属的三相乳化液,极大地增加了接触界面,加快了传氧过程。
(3)熔渣传氧。
熔池表面的金属液被大量氧化,而形成高氧化铁熔渣,这样的熔渣是传氧的良好载体。
(4)铁矿石传氧。
铁矿石的主要成分是Fe2O3、Fe3O4,在炉内分解并吸收热量,也是熔池氧的传递者。
顶吹转炉的传氧主要靠金属液滴和乳化液进行,所以冶炼速度快,周期短。
2-4 什么是硬吹,什么是软吹?
硬吹是指枪位低或氧压高的吹炼模式。
当采用硬吹时,氧气流股对熔池的冲击力大,形成的冲击深度较深,冲击面积相对较小,因而产生的金属液滴和氧气泡的数量也多,气—熔渣—金属乳化充分,炉内的化学反应速度快,特别是脱碳速度加快,大量的CO气泡排出,熔池搅动强烈,熔渣的TFe含量较低。
软吹是指枪位较高或氧压较低的吹炼模式。
在软吹时,氧气流股对熔池的冲击力减小,冲击深度变浅,冲击面积加大,反射流股的数量增多,对于熔池液面搅动有所增强,脱碳速度缓慢,因而对熔池内部的搅动相应减弱,熔渣中的TFe含量有所增加。
软吹和硬吹都是相对的。
2-5 转炉内金属液中各元素氧化的顺序是怎样的?
氧化物分解压越小,元素越易氧化。
在炼钢温度下,常见氧化物的分解压排列顺序如下:
P{O2}(Fe2O3)>P{O2}(FeO)>P{O2}(CO2)>P{O2}(MnO)>P{O2}(P2O5)>P{O2}(SiO2)>P{O2}(Al2O3)>P{O2}(MgO)>P{O2}(CaO)
因为转炉内是多相反应,因此铁水中元素的氧化顺序还与其浓度有关,所以吹炼开始元素氧化顺序为Fe、Si、Mn、P、C等。
2-6 在碱性操作条件下,为什么吹炼终点钢液中硅含量为痕量?
吹炼开始首先是Fe、Si被大量氧化,并放出热量,反应式为:
[Fe]+1/2{O2}=(FeO) (放热)
[Si]+{O2}=(SO2) (放热)
[Si]+2(FeO)=(SiO2)+2[Fe] (放热)
在以碱性渣操作时,熔渣R>3.0,渣中存在着大量自由状态的(CaO),SiO2是酸性氧化物,全部与CaO等碱性氧化物形成类似(2CaO•SiO2)的复杂氧化物,渣中SiO2呈结合状态。
熔渣分子理论认为,只有自由氧化物才有反应能力,因此在吹炼后期温度升高SiO2也不会被还原,钢中硅含量为“痕量”。
可见在以碱性渣操作条件下,硅的氧化反应非常彻底。
2-7 在碱性操作条件下吹炼终了时,钢液中为什么会有“余锰”(含量),余锰(含量)高低受哪些因素影响?
与硅相似,锰也很容易被氧化,反应式为:
[Mn]+1/2{O2}=(MnO) (放热)
[Mn]十(FeO)=(MnO)+[Fe] (放热)
[Mn]+[O]二(MnO) (放热)
锰的氧化产物是碱性氧化物,在吹炼前期所形成的(MnO•SiO2),随着渣中CaO含量的增加,会发生(MnO•SiO2)+2(CaO)=(2CaO•SiO2)+(MnO)反应,(MnO)呈自由状态,吹炼后期炉温升高后,(MnO)被还原,即:
(MnO)+[C]=[Mn]+{CO}或(MnO)+[Fe]=(FeO)十[Mn]吹炼终了时,钢中的锰含量也称余锰或残锰。
余锰高,可以降低钢中硫的危害。
但在冶炼工业纯铁时,要求锰含量越低越好,应采取措施降低终点锰含量。
根据化学平衡移动的原理,影响余锰量的因素有:
(1)炉温高利于(MnO)的还原,余锰含量高。
(2)碱度升高,可提高自由(MnO)浓度,余锰量增高。
(3)降低熔渣中(FeO)含量,可提高余锰含量。
因此钢中碳含量高、减少补吹、降低平均枪位、有复吹,余锰含量都会增高。
(4)铁水中锰含量高,单渣操作,钢中余锰也会高些。
2-8 在炼钢过程中碳氧反应的作用是什么?
炼钢过程中碳氧反应不仅完成脱碳任务,还有以下作用:
(1)加大钢—渣界面,加速物理化学反应的进行。
(2)搅动熔池,均匀成分和温度。
(3)有利于非金属夹杂的上浮和有害气体的排出。
(4)有利于熔渣的形成。
(5)放热升温。
(6)爆发性的碳氧反应会造成喷溅。
2-9 碳和氧反应达到平衡时碳和氧的关系是怎样的,如何表示,转炉熔池内实际碳氧含量的关系是怎样的?
转炉中的碳氧反应产物主要是CO,也有少量的CO2。
转炉内碳氧反应式如下:
[C]+1/2{O2}={CO} (放热)
[C]+(FeO)={CO}+[Fe] (吸热)
[C]+{O}={CO} (放热)
上述第3个碳氧反应式的平衡常数:
取pCO=1atm代入后得:
温度一定,Kp是定值,若令,则得出:
ω[C]ω[O]=m
在1600℃下,Kp≈400,m≈0.0025。
当达到平衡时,钢中碳氧浓度的乘积阴为一个常数。
在坐标系中它表现为双曲线的一支。
由于上述碳氧反应是放热反应,随温度升高,Kp值降低,m值升高,曲线向坐标系右上角移动。
钢中实际氧含量比碳氧平衡氧含量高,这是由于在钢中还存在着[Fe]+[O]=(FeO)反应,与(FeO)平衡的氧含量为ω[O]渣,(FeO),平,钢中实际含氧量为ω[O]渣,(FeO),平>ω[O]实际>ω[O]钢,CO平
2-10 熔池中脱碳速度的变化是怎样的,它与哪些因素有关?
炼钢碳氧反应主要以[C]十[O]={CO}方式进行,其正反应速度表达式是νC=k正ω[C]ω[O],反应速度受[C]和[O]两个浓度的影响,但钢液中[O]浓度随渣中TFe升高而增加。
转炉内碳氧反应在吹炼初期虽然渣中TFe高,但由于炉温较低,影响传氧,碳氧反应速度较慢;在吹炼后期由于金属中ω[C]低,碳氧反应速度也降低;只有吹炼中期能够保证碳氧反应以较快速度进行,最高脱碳速度在(0.4~0.6)%/min。
2-11 影响脱磷的因素有哪些?
根据平衡移动的原理,从脱磷反应式可以看出,只有提高(FeO)和(CaO)的浓度,降低(4CaO•P2O5)浓度,反应才向正反应方向进行,终点[P]含量才会降低。
因此,高碱度、高氧化铁含量的熔渣,有利于脱磷,这两者缺一不可。
增加渣中FeO含量,可加速石灰的渣化和改善熔渣的流动性,有利于脱磷反应。
提高碱度可增加(CaO)的有效浓度,有利于提高脱磷效率;但碱度并非越高越好,加入过多的石灰,渣化不好,影响熔渣的流动性,对脱磷反而不利。
脱磷反应是强放热反应,因而炉温过高,反应则向逆反应方向进行,钢中磷含量不仅不能降低,反而会产生回磷;炉温过低,不利于石灰的渣化,并影响熔渣流动性,也阻碍脱磷反应的进行。
若原料中磷含量高,最好是采用炉外脱磷处理;也可采用双渣操作,或适当的加大渣量,这样就相对降低了4(CaO•P2O5)浓度,利于反应继续向正反应方向进行,对脱磷有利。
脱磷是钢—渣界面反应,因此具有良好流动性的熔渣,进行充分的熔池搅动,会加速脱磷反应,提高脱磷效率。
当前采用溅渣护炉技术,渣中MgO含量较高,要注意调整好熔渣流动性,否则对脱磷也有影响。
总之,脱磷的条件是:
高碱度、高氧化铁含量、良好流动性的熔渣;充分的熔池搅动;适当的温度和大渣量。
3 顶吹转炉吹炼工艺
3-1 装入制度包括哪些内容?
装入制度是确定转炉合理的装入量,合适的铁水废钢比。
转炉的装入量是指主原料即铁水和废钢的装入数量。
3-2 什么是转炉的炉容比,影响转炉炉容比的因素有哪些?
新转炉砌砖完成后的容积称为转炉的工作容积,也称有效容积,以“V”表示,公称吨位用“T”表示,两者之比值“V/T”称之为炉容比,单位为(m3/t)。
一定公称吨位的转炉,都有一个合适的炉容比,即保证炉内有足够的冶炼空间,从而能获得较好的技术经济指标和劳动条件。
炉容比过大,会增加设备重量、厂房高度和耐火材料消耗量,因而使整个车间的费用增加,成本提高,对钢的质量也有不良影响;而炉容比过小,炉内没有足够的反应空间,势必引起喷溅,对炉衬的冲刷加剧,操作恶化,导致金属消耗增高,炉衬寿命降低,不利于提高生产率。
因此在生产过程中应保持设计时确定的炉容比。
影响炉容比的因素有:
(1)铁水比和铁水成分。
随着铁水比和铁水中Si、P、S含量增加,炉容比应相应增大。
若采用铁水预处理工艺时,可以小些。
(2)供氧强度。
供氧强度增大时,脱碳速度较快,为了不引起喷溅就要保证有足够的反应空间,炉容比应增大些。
(3)冷却剂的种类。
若使用以铁矿石或氧化铁皮为主的冷却剂,成渣量大,炉容比也需相应增大些;若使用以废钢为主的冷却剂,成渣量小,则炉容比可适当小些。
炉容比还与氧枪喷嘴的结构有关。
转炉的炉容比一般在0.85~1.0m3/t,为减少喷溅,炉容比应不低于0.90m3/t。
3-3 确定装入量的原则是什么?
在确定合理的装入量时,除了考虑转炉要有一个合适的炉容比外,还应保持合适的熔池深度。
以保证炉底不受氧气射流的冲声,熔池深度必须超过氧流对熔池的最大穿透深度。
对于模铸工艺,装入量还应与锭型相配合。
装入量减去吹损及浇注必要损失后的钢水量,应是各种锭型的整数倍,尽量减少注余。
对连铸车间,转炉装入量可根据实际情况在一定范围内波动。
此外,确定装入量时,既要考虑发挥现有设备潜力,又要防止片面不顾实际的盲目超装,以免造成事故和浪费。
3-4 生产中应用的装入制度有哪几种类型,各有什么特点?
氧气顶吹转炉的装入制度有:
定量装入制度、分阶段定量装入制度和定深装入制度。
其中定深装入制度是每炉装入量均使熔池深度保持不变,由于生产组织的制约,实际上难以实现。
(1)定量装入制度。
在整个炉役期间,每炉的装入量保持不变。
这种装入制度的优点是:
发挥了设备的最大潜力,生产组织、操作稳定,有利于实现过程自动控制。
但炉役前期熔池深、后期熔池变浅,只适合大、中型转炉。
国内外大型转炉已广泛采用定量装入制度。
(2)分阶段定量装入制度。
在一个炉役期间,按炉膛扩大的程度划分为几个阶段,每个阶段为定量装入。
这样既大体上保持了整个炉役中具有比较合适的炉容比和熔池深度,又保持了各个阶段中装入量的相对稳定;既能增加装入量,又便于组织生产。
这是适应性较强的一种装入制度。
我国各中、小型转炉普遍采用这种装入制度。
3-5 供氧制度包括哪些内容,它有什么重要性?
供氧制度的主要内容包括确定合理的喷头结构、供氧强度、氧压和枪位控制。
氧气顶吹转炉炼钢的供氧制度是使氧气射流最合理地供给熔池,创造良好的物理化学反应条件。
它是控制整个吹炼过程的中心环节,直接影响吹炼效果和钢的质量。
供氧是保证杂质去除速度、熔池升温速度、造渣速度、控制喷溅和去除钢中气体与夹杂物的关键操作。
此外,它还关系终点碳和温度的控制以及炉衬寿命;对转炉强化冶炼、扩大钢的品种和提高质量也有重要影响。
3-6 什么是拉瓦尔型喷头,它有什么特点?
拉瓦尔喷头是收缩—扩张型喷孔,当出口氧压与进口氧压之比p出/pO<0.528时才能够形成超音速射流。
在拉瓦尔喷头中,气流在喉口处速度等于音速,在出口处达到超音速。
由于氧气是可压缩流体,当高压低速氧气流经拉瓦尔管收缩段时,氧流速度提高,在到达音速时若继续缩小管径,氧流速度并不再增高,只会造成氧气密度增大;此时要继续提高氧流速度,只能设法增大管径,使其产生绝热膨胀过程,氧压降低,密度减小、体积膨胀。
当氧压与外界气压相等时,就可以获得超音速的氧射流,压力能转变为动能。
扩大管径。
拉瓦尔型喷头能够把压力能(势能)最大限度地转换成速度能(动能),并能获得比较稳定的超音速射流,在相同射流穿透深度的情况下,它的枪位可以高些,这就有利于改善氧枪的工作条件和炼钢的技术经济指标,因此拉瓦尔型喷头被广泛应用。
3-7 氧气自由射流的运动规律是怎样的?
气体从喷孔向无限大的空间喷出后,
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