脱氧出钢、溅渣护炉和倒渣几个阶段。
炉钢的吹氧时间通常为12-18min,,如图7所示,冶炼周期为30min左右。
图7 炉钢的吹氧
转炉一炉钢的基本冶炼过程。顶吹转炉冶炼一炉钢的操作过程主要由以下六步组成:
(1)上炉出钢、倒渣,检查炉衬和倾动设备等并进行必要的修补和修理;
(2)倾炉,加废钢、兑铁水,摇正炉体(至垂直位置);
(3)降枪开吹,同时加入第一批渣料(起初炉内噪声较大,从炉口冒出赤色烟雾,随后喷出暗红的火焰;3~5min后硅锰氧接近结束,碳氧反应逐渐激烈,炉口的火焰变大,亮度随之提高;同时渣料熔化,噪声减弱);
(4)3~5min后加入第二批渣料继续吹炼(随吹炼进行钢中碳逐渐降低,约12min后火焰微弱,停吹);
(5)倒炉,测温、取样,并确定补吹时间或出钢;
(6)出钢,同时(将计算好的合金加入钢包中)进行脱氧合金化。
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3-5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Fe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[C]、[S]、[P]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。
o 转炉冶炼五大制度 装料制度 供氧制度 造渣制度 温度制度
终点控制及合金化制度
二、装料制度
(一)装料次序
◆ 对使用废钢的转炉,一般先装废钢后装铁水。先加洁净的轻废钢,再加入中型和重型废钢,以保护炉衬不被大块废钢撞伤,而且过重的废钢最好在兑铁水后装入。
◆ 为了防止炉衬过分急冷,装完废钢后,应立即兑入铁水。炉役末期,以及废钢装入量比较多的转炉也可以先兑铁水,后加废钢。
(二)装入量
装入量指炼一炉钢时铁水和废钢的装入数量,它是决定转炉产量、炉龄及其他技术经济指标的主要因素之一。装入量中铁水和废钢配比是根据热平衡计算确定。通常,铁水配比为70%-90%,其值取决于铁水温度和成分,炉容比、冶炼钢种、原材料质量和操作水平等。
确定装入量时,考虑的因素:
o 炉容比:它是指转炉内自由空间的容积与金属装入量之比(m3/t),通常在0.7-1.0波动,我国转炉炉容比一般0.75。
o 熔池深度:合适的熔池深度应大于顶枪氧气射流对熔池的最大穿透深度,以保证生产安全,炉底寿命和冶炼效果。
o 炉子附属设备:应与钢包容量、浇注吊车起重能力、转炉倾动力矩大小、连铸机的操作等相适应。
控制装入量的方法。目前国内采用三种即定量装入量、定深装入量和分阶段定量装入法。
◆定量装入量指整个炉役期间,保证金属料装入量不变;
◆定深装入量指整个炉役期间,随着炉子容积的增大依次逐渐增大装入量,保证每炉的金属熔池深度不变;
◆分阶段定量装入法指将整个炉按炉膛的扩大程度划分为若干阶段,每个阶段实行定量装入法。分阶段定量装入法兼有两者的优点,是生产中最常见的装入制度。
表2 国内一些企业顶吹转炉的炉容比
厂名 宝钢 首钢 鞍钢 本钢 攀钢 首钢 太钢 吨位/t 300 210 180 120 120 80 50
炉熔比/m3·t-1 1.05 0.97 0.86 0.91 0.90 0.84 0.97
装料操作:目前,国内的大中型转炉均采用混铁炉(转炉容量的15~20倍)供应铁水,即高炉来的铁水储存在混铁炉中,用时倒入铁水罐天车兑入(解决高炉出铁与转炉用铁不一致的矛盾,同时保证铁水的温度稳定,成分波动小);废钢则是事先按计算值装入料斗,用时天车加入。
为减轻废钢对炉衬的冲击,装料顺序一般是先兑铁水后加废钢,炉役后期尤其如
此。兑铁水时,应炉内无渣(否则加石灰)且先慢后快,以防引起剧烈的碳氧反应,将铁水溅出炉外而酿成事故。目前国内各厂普遍采用溅渣护炉技术,因而多为先加废钢后兑铁水,可避免兑铁喷溅。但补炉后的第一炉钢应采用前法,如图8所示。
简述一炉钢的冶炼过程。
图8 吹炼一炉钢过程中金属、炉渣成分的变化
三、供氧制度
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。供氧是保证杂质去除速度、熔池升温速度、造渣制度、控制喷溅去除钢中气体与夹杂物的关键操作,关系到终点的控制和炉衬的寿命,对一炉钢冶炼的技术经济指标产生重要影响。
1)氧枪
氧枪是转炉供氧的主要设备,它是由喷头、枪身和尾部结构组成。
喷头是用导热性良好的紫铜经锻造和切割加工而成,也有用压力浇铸而成的。喷头的形状有拉瓦尔型、直筒型和螺旋型等。目前应用最多的是多孔的拉瓦尔型喷头。拉瓦尔型喷头是收缩—扩张收缩型喷孔,当出口氧压与进口氧压之比p出/p0<0.528时形成超音速射流,如图9所示。
图9 拉瓦尔型喷孔示意图
2)供氧制度
枪身:它由三层同心套管构成,中心管道氧气,中间管是冷却水的进水通道,外层管是出水通道。喷头与中心套管焊接在一起。