顶吹转炉炼钢法冶炼历程分析

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1、顶吹转炉炼钢法冶炼历程分析摘要：通过对转炉冶炼历程各种元素的氧化规律进行分析，探索出一条能够充分降低钢液中磷、硫两大有害元素含量的工艺制度，为实际生产提供理论依据。　　关键词：转炉冶炼历程氧化规律　　一、冶炼过程概述　　从装料到出钢，倒渣，转炉冶炼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。一炉钢的吹氧时间通常为12~18min，冶炼周期为30min左右。转炉出钢完后，倒净炉渣，堵住出钢口，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

2、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，则加入第三批萤石渣料。　　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，向钢包中加脱氧剂，进行脱氧和合金化，由此一炉钢冶炼完毕。　　二、熔池内各元素氧化规律分析　　1.Si的氧化规律　　在吹炼初期，铁水中的[Si]和氧的亲和力大，而且[Si]氧化反应为放热反应，低温下有利于此反应的进行，因此[Si]在吹炼初

3、期就大量被氧化为（SiO2），（SiO2）先是与（FeO）反应生成（2FeO・SiO2），随着吹炼的进行，石灰逐渐溶解，由于钙镁橄榄石中的FeO和MnO与SiO2的亲合力比CaO低、，故被CaO置换，生成（2CaO・SiO2）稳定化合物[1]。在吹炼中期，碳氧化反应剧烈的情况下，该化合物也不会被还原。　　图2.1转炉冶炼各试验炉次钢水硅含量[Si]随冶炼时间的统计平均变化　　图2.1表明，随着吹炼的进行，钢水硅含量逐渐降低；在钢水硅含量逐渐接近目标硅时，这种逐渐降低的速度越来越缓慢。这一规律可由随着吹炼的

4、进行，钢水硅含量逐渐降低，炉温逐渐升高，碳-氧反应逐渐为主，硅-氧反应速率逐渐降低而得到解释。　　２.Mn的氧化规律　　吹炼初期，[Mn]也迅速氧化，但不如[Si]氧化得快。[Mn]被氧化为（MnO）同（SiO2）反应生成（MnO・SiO2）。随着吹炼进行，温度升高加速石灰溶解，渣中（CaO）增加将（MnO）置换出来，（MnO）被C还原成[Mn]重新进入钢液中，吹炼后期炉温持续升高，部分[Mn]重新被氧化成（MnO）回到炉渣中，吹炼终了时，钢中的锰含量也称余锰或残锰。　　图2.2转炉冶炼各试验炉次钢水锰含

5、量[Mn]随冶炼时间的统计平均变化　　图2.2表明，吹炼中期（5min~10min）随着吹炼的进行，钢水锰含量逐渐升高，而吹炼后期（10min~15min）则逐渐降低。这是因为吹炼前期炉温较低，锰同氧的亲和力比碳同氧的亲和力大，锰大量被氧化生成氧化锰；中期由于温度的升高，脱碳反应剧烈，并有氧化锰被碳还原成锰重新进入钢液，所以中期锰含量有明显升高；后期随着吹炼的进行，碳的氧化反应逐渐趋于平缓，锰重新被大量氧化，所以钢水中锰含量逐渐降低。　　3.C的氧化规律　　影响碳氧化速度变化规律的主要因素有：熔池温度、熔

6、池金属成分、熔渣中（FeO）含量和炉内搅拌强度。在吹炼的前、中、后期，这些因素在不断发生变化，从而体现出吹炼各期不同的碳氧化速度。　　图2.3转炉冶炼试验炉次钢水碳含量[C]随冶炼时间的统计平均变化　　图2.3表明，随着吹炼的进行，钢水碳含量逐渐降低；在钢水碳含量逐渐接近目标碳时，这种逐渐降低的速度越来越缓慢。这一规律可由随着吹炼的进行，钢水碳含量逐渐降低，碳-氧反应速率逐渐降低而得到解释。　　吹炼前期（0min-5min）：熔池平均温度低于1400~1500℃，[Si]、[Mn]含量高且与[O]的亲和力

7、均大于[C]同[O]的亲和力，虽然（FeO）较高，但化渣、脱碳消耗的（FeO）较少，而且熔池搅拌不强烈，碳的氧化速度不如中期高。　　吹炼中期（5min-10min）：熔池温度高于1500℃，[Si]、[Mn]含量降低，[P]-[O]亲和力小于[C]-[O]亲和力，熔池搅拌强烈，反应区乳化效果好，结果此期碳氧化速度高。　　吹炼后期（10min-15min）：熔池温度很高，超过1600℃，[C]含量较低，搅拌也不如中期，碳氧化速度比中期低。　　4.P的氧化规律　　转炉脱磷的有利条件为：低温、高碱、高氧化性及较

8、好的炉渣流动性。　　图2.4转炉冶炼各试验炉次炉渣去磷能力随冶炼时间的统计平均变化　　图2.4表明，随着吹炼的进行，磷在炉渣和钢水中的分配比还是逐步降低，即炉渣的脱磷能力逐步减小。　　前期不利于脱磷的因素是炉渣碱度偏低，因此，及早形成碱度较高的炉渣，是前期脱磷的关键。转炉冶炼前期采用高氧枪操作，可以加强熔池表面的搅拌作用，促进石灰的溶解，有助于提高炉渣碱度，高氧枪操作氧枪射流主要作用在熔池表面，同时也提高了熔渣中（FeO）含量