頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐

1、4 頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐4.1 簡(jiǎn)述4.1.1各國頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù)概況氧氣轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉是70年代中后期國外開始研究的煉鋼新工藝。它的出現(xiàn)，可以說是考察了頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐與底吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼方法的冶金特點(diǎn)之后所導(dǎo)致的必然結(jié)果。所謂頂?shù)讖?fù)合吹煉煉鋼法，就是在頂吹的同時(shí)從底部吹入少量氣體，以增強(qiáng)金屬熔池和爐渣的攪拌并控制熔池內(nèi)氣相中CO的分壓，因而克服了頂吹氧流攪拌能力不足（特別在碳低時(shí)）的弱點(diǎn)，使?fàn)t內(nèi)反應(yīng)接近平衡，鐵損失減少，同時(shí)又保留了頂吹法容易控制造渣過程的優(yōu)點(diǎn)，具有比頂吹和底吹更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（見表41、表42），成為近年來氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的發(fā)展方向。表41 頂吹與頂?shù)讖?fù)合吹煉低碳鋼成本比較項(xiàng)目鐵的

2、收得率，%（除去鐵礦石、鐵磷中的鐵分）石灰kg/t鋼鐵礦石kg/t鋼鐵合金kg/t鋼氣體m3/t鋼純Mn純SiAl氧氬氮回收氣體頂吹與頂?shù)讖?fù)合吹煉之差0.049.00.7+2.0表42 50噸頂吹與頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐指標(biāo)比較項(xiàng) 目單 位頂吹(1977年)頂?shù)讖?fù)合吹(LBE法)(2500爐生產(chǎn)實(shí)踐)鐵 水kg/t鋼786698鑄 鐵kg/t鋼5913廢 鋼kg/t鋼271390鐵 礦 石kg/t鋼64鐵得收得率%95.195.5CO二次燃燒率%1027透氣磚透氣量m3/min正常24，最高8透氣磚平均壽命爐1000早在50年代后半期，歐洲就開始

3、研究從爐底吹入輔助氣體以改善氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法的冶金特性。自1973年奧地利人伊杜瓦德（Dr.Eduard）等研試轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹氧煉鋼后，世界各國普遍開始了對(duì)轉(zhuǎn)爐復(fù)吹的研究工作，出現(xiàn)了各種類型的復(fù)合吹煉法。其中大多數(shù)已于1980年投入工業(yè)性生產(chǎn)，到1981年底，世界上共有復(fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐81座。由于復(fù)吹法在冶金上、操作上以及經(jīng)濟(jì)上具有比頂吹法和底吹法都要好的一系列優(yōu)點(diǎn)，加之改造現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐容易，僅僅幾年時(shí)間就在全世界范圍內(nèi)廣泛地普及起來。一些國家如日本已基本淘汰了單純頂吹法。4.1.2我國頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù)的發(fā)展概況 我國首鋼及鞍鋼鋼鐵研究所，分別于1980年和1981年開始進(jìn)行復(fù)吹的試驗(yàn)研究，并于19

4、83年分別在首鋼30噸轉(zhuǎn)爐和鞍鋼150噸轉(zhuǎn)爐推廣使用。到目前為止全國大部分轉(zhuǎn)爐鋼廠都不同程度的采用了復(fù)合吹煉技術(shù)，設(shè)備不斷完善，工藝不斷改進(jìn)，復(fù)合吹煉鋼種已有200多個(gè)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果不斷提高。表43是90年代初我國已有的復(fù)吹工藝及其主要特征。表43 我國已有的復(fù)合吹煉法及主要特征廠 家復(fù)吹類型供氣特點(diǎn)投產(chǎn)年份公稱噸位×座數(shù)頂吹O2底部供氣種類占總O2比例/%強(qiáng)度（標(biāo)態(tài)）/m3·(min·t)-1比例/%鞍鋼三煉鋼廠AFC2.02.5>95CO2+O2+N2+Ar<51986180×1150×2寶鋼煉鋼廠LD-CB100N2+Ar19

5、90300×3武鋼二煉鋼廠100N2+Ar198390×3首鋼一煉鋼廠100N230×3馬鋼三煉鋼廠LBE100N2+Ar199150×3柳州鋼鐵廠100N2+Ar199015×2上鋼一廠三轉(zhuǎn)爐車間LD-CB100CO2,N2199030×3上鋼五廠STBCO2，N2，Ar，O215×1攀鋼煉鋼廠100N2，Ar120×2本鋼二煉鋼廠LD-CB100N2，Ar1993120×11）底部供氣元件。底部供氣元件是復(fù)合吹煉技術(shù)的關(guān)鍵之一。我國最初采用的是管式結(jié)構(gòu)噴嘴，1982年采用雙層套管，1983年改為環(huán)縫，

6、雖然雙層套管與環(huán)縫比，除了使用N2、CO2、Ar外，還可以吹入粉料等，但是從結(jié)構(gòu)上看還是環(huán)縫最簡(jiǎn)單。環(huán)縫比套管的流量調(diào)節(jié)范圍大，控制穩(wěn)定，不會(huì)倒灌鋼水。套管的材質(zhì)多為鎂白云石磚或鎂碳磚。太鋼、馬鋼、上鋼一廠、上鋼五廠和南京鋼廠的轉(zhuǎn)爐等，都采用了這種底部供氧元件。1984年唐鋼轉(zhuǎn)爐開始使用狹縫式透氣磚。武鋼的50噸轉(zhuǎn)爐以鎂碳磚作為透氣磚的基體。鞍鋼150噸轉(zhuǎn)爐開始是用管式噴嘴進(jìn)行復(fù)吹的，于1984年開始采用微孔透氣磚。目前我國已開發(fā)了各種形式的透氣磚和噴嘴，為復(fù)合吹煉工藝合理有效的發(fā)展與進(jìn)步創(chuàng)造了有利的條件。2）底吹氣源。復(fù)合吹煉是在頂吹氧的同時(shí)，通過底部供氣元件向熔池吹入適當(dāng)數(shù)量的氣體，強(qiáng)化熔

7、池?cái)嚢瑁龠M(jìn)平衡。底部吹入氣體種類很多，我國一般采用前期吹N2，后期用Ar切換或者是用CO2切換工藝。鞍鋼、上鋼一廠、首鋼等廠采用前期吹N2后期切換CO2工藝。馬鋼等廠采用柴油保護(hù)的噴嘴從爐底吹入少量的CO，無需用Ar或CO2切換。N、H均能達(dá)到鋼種要求。武鋼全程吹A(chǔ)r和終點(diǎn)停氧吹A(chǔ)r的“后攪拌工藝”均能達(dá)到滿意的效果。3）復(fù)吹工藝的完善和提高。我國氧氣轉(zhuǎn)爐采用復(fù)合吹煉后，復(fù)合吹煉技術(shù)不斷完善和提高。如后攪拌工藝，爐內(nèi)二次燃燒技術(shù)，特種生鐵冶煉技術(shù)，底吹氧和石灰粉技術(shù)及噴吹煤粉技術(shù)等正在完善和提高。由于復(fù)吹工藝的發(fā)展與鐵水預(yù)處理技術(shù)、爐外鋼水精煉相結(jié)合，在我國一些鋼廠已形成了現(xiàn)代化煉鋼新工藝流

8、程，從而擴(kuò)大了鋼的品種，提高了轉(zhuǎn)爐鋼的質(zhì)量，一些高純凈度，超低碳鋼種得以開發(fā)。用STB法復(fù)吹工藝可以冶煉鉻不銹鋼和超低碳NiCr不銹鋼種，轉(zhuǎn)爐產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，有相當(dāng)一部分鋼種達(dá)到國際水平。我國也開發(fā)了高壓復(fù)吹技術(shù)，并根據(jù)我國轉(zhuǎn)爐特點(diǎn)和資源情況，在開展相關(guān)的科研工作，如進(jìn)一步開發(fā)新氣源、長壽和大氣量可調(diào)的供氣元件，底部供氣元件端部蘑菇頭的形成條件和控制技術(shù)的研究，轉(zhuǎn)爐復(fù)吹工藝熱補(bǔ)償技術(shù)，建立和完善復(fù)吹工藝檢測(cè)及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，鉻礦和錳礦的直接還原，高廢鋼比冶煉，高純凈和超高純凈鋼的冶煉等。盡快提高我國轉(zhuǎn)爐復(fù)吹比，使我國的復(fù)吹工藝技術(shù)達(dá)到國際水平和國際先進(jìn)水平。4.1.3 頂?shù)讖?fù)合吹煉法的種類及其

9、特征 頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐，按底部供氣的種類主要分為兩大類：（1）頂吹氧氣、底吹惰性或中性或弱氧化性氣體的轉(zhuǎn)爐。此法除底部全程恒流量供氣和頂吹槍位適當(dāng)提高外，冶煉工藝制度基本與頂吹法相同。底部供氣強(qiáng)度一般等于或小于0.15m3t·min，屬于弱攪拌型。吹煉過程中鋼、渣成分變化趨勢(shì)也與頂吹法基本相同。但由于底部供氣的作用，強(qiáng)化了熔池?cái)嚢?，?duì)冶煉過程和終點(diǎn)都有一定影響。圖41a、b分別為頂吹和復(fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐吹煉過程中主要元素的濃度變化。 圖41 頂吹和復(fù)合吹煉過程中主要元素濃度的變化。頂吹轉(zhuǎn)爐；b復(fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐1C；2P；3Mn；4Si；5TFe表44 各國復(fù)合吹煉法的主要特征 （2）頂、底均吹

10、氧的轉(zhuǎn)爐。2040的氧由底部吹入熔池，其余的氧由頂槍吹入。此法的供氣強(qiáng)度可達(dá)2m3t·min以上。由于頂、底部同時(shí)吹入氧氣，因而在爐內(nèi)形成兩個(gè)火點(diǎn)區(qū)，即下部區(qū)和上部區(qū)。下部火點(diǎn)區(qū)，可使吹入的氣體在反應(yīng)區(qū)高溫作用下體積劇烈膨脹，并形成過熱金屬的對(duì)流，從而增加熔池?cái)嚢枇?，促進(jìn)熔池脫碳。上部火點(diǎn)區(qū)，主要是促進(jìn)爐渣的形成和進(jìn)行脫碳反應(yīng)。另外，由于底部吹入氧氣與熔池中金屬發(fā)生反應(yīng)，可以生成兩倍于吹入氧氣體積的CO氣體，從而增大了吹入氣體的攪拌作用。研究表明，當(dāng)?shù)撞看等胙趿繛?0時(shí)，基本上能達(dá)到純氧底吹的主要效果；當(dāng)?shù)撞看笛趿繛榭傃趿康?030時(shí)，則幾乎能達(dá)到純底吹的全部混合效果。頂、底復(fù)合吹煉

11、法在上述兩大類的基礎(chǔ)上，根據(jù)底吹氣體種類、數(shù)量以及渣料加入方法等的不同，又可組合成各種不同的復(fù)合吹煉法。各方法的名稱及主要特征見表44。4.2頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐的冶金特點(diǎn) 由于增加底部供氣，加強(qiáng)了溶池的攪拌力，使熔池內(nèi)成分和溫度的不均勻性得到改善。改善了渣金屬間的平衡條件，取得了良好的冶金效果：(1) 鋼液中的氧和爐渣中的氧化鐵濃度顯著降低。圖42和圖43是許多研究者的數(shù)據(jù)，圖中的自由氧是用固體電解質(zhì)測(cè)定的吹煉終點(diǎn)鋼液中溶解的氧。在復(fù)合吹煉中，雖然從底部吹入的氣量很小，不到供氧總量的10，而鋼中與C相對(duì)應(yīng)的自由氧卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于頂吹轉(zhuǎn)爐，與底吹氧氣轉(zhuǎn)爐大致相同。停吹C在0.10以上時(shí)，自由氧大致為Pco1

12、05Pa的平衡值，C0.05時(shí)，自由氧接近于Pco=0.5×105Pa的平衡值，即遠(yuǎn)小于Pco105Pa的平衡值。而且含碳量越低，達(dá)到平衡時(shí)的Pco也越低。在低碳區(qū)中鋼的自由氧含量的顯著差別主要是由于頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐（包括底吹轉(zhuǎn)爐）熔池中，因通入的Ar、N2或CnHm，使反應(yīng)帶氣相中的CO分壓Pco顯著降低造成的，熔池中較低的氧含量有利于提高鋼的純潔度和合金收得率。 圖 42 底吹A(chǔ)r時(shí)終點(diǎn)C與自由氧的關(guān)系 圖 43底吹氧時(shí)終點(diǎn)C與自由氧的關(guān)系圖44是頂吹氧氣、頂?shù)锥即笛鯕夂晚敶笛醯状刀栊詺怏w的三種轉(zhuǎn)爐煉鋼法，在倒?fàn)t時(shí)熔池中的C與渣中（FeO）的關(guān)系，其中頂?shù)锥即笛醯膹?fù)合吹煉法的2040

13、的氧是通過爐底吹入熔池的，頂吹氧底吹惰性氣體的復(fù)合吹煉法爐底吹入的惰性氣體量為0.098標(biāo)米3噸鋼。由圖可見，頂?shù)讖?fù)吹的渣中（FeO）比單純頂吹要少得多，渣中（FeO）是影響氧氣轉(zhuǎn)爐金屬收得率的最主要因素之一。復(fù)合吹煉渣中（FeO）比頂吹轉(zhuǎn)爐顯著低的原因是：復(fù)吹加強(qiáng)了渣鋼之間的攪拌，使?fàn)t渣與金屬非常接近平衡，在很大的程度上消除了頂吹轉(zhuǎn)爐渣中的氧位顯著高于金屬的不平衡狀況。（2）鋼液中的殘錳量明顯提高。圖45是原始條件與圖44相同的三種吹煉方法在倒?fàn)t時(shí)熔池中的碳與殘錳量的關(guān)系。由圖可見，頂?shù)讖?fù)吹的鋼中殘錳量比單純頂吹明顯高圖 44倒?fàn)t時(shí)熔池中的C與渣中（FeO）的關(guān)系 圖45倒?fàn)t時(shí)熔池中的C與渣

14、中Mn的關(guān)系頂吹氧；頂吹氧底吹惰性氣體； 頂吹氧；頂吹氧底吹惰性氣體；頂?shù)锥即笛?頂?shù)锥即笛?，特別是在低碳情況下更為明顯。顯然，頂?shù)讖?fù)吹殘錳量高的原因是由于渣中氧化鐵的降低抑制了反應(yīng)式: (FeO)+Mn=(MnO)+Fe向Mn被氧化的方向進(jìn)行。在鐵水中錳含量和CaO等精煉用輔助材料用量相同的情況下，頂吹、底吹和頂?shù)讖?fù)吹三種煉鋼法的熔池中的錳基本上決定于渣中的全鐵量，熔池中的錳可以根據(jù)鐵水中的錳、渣中全鐵和鋼液中的碳按回歸式比較準(zhǔn)確地算出：%Mn=0.543%Mn鐵+，r=0.872 （41）終點(diǎn)鋼液中的殘錳量高，可以減少脫氧和合金化的錳鐵用量和提高鋼的質(zhì)量。 CaO/SiO2圖46磷分配系數(shù)

15、與爐渣中（FeO）的關(guān)系 圖47硫分配系數(shù)與爐渣堿度的關(guān)系頂吹氧；頂吹氧底吹惰性氣體； 頂吹氧；頂吹氧底吹惰性氣體；頂?shù)锥即笛鯕?頂?shù)锥即笛鯕?（3）脫磷和脫硫反應(yīng)非常接近平衡，有較高的磷和硫的分配系數(shù)。圖46和圖47也是在與圖4一4條件相同情況下得出的數(shù)據(jù)。由圖可見，頂?shù)讖?fù)吹煉鋼，特別頂?shù)拙笛跬瑫r(shí)底槍噴石灰粉時(shí),磷和硫的分配系數(shù)比單純頂吹高,因此,在頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐上可以在較低（FeO）條件下把鋼水中的磷去除到與頂吹轉(zhuǎn)爐相同的值，用較低的堿度或較少的渣量把鋼水中的硫去除到與頂吹轉(zhuǎn)爐相同的值。這主要是由于頂?shù)讖?fù)吹加強(qiáng)了熔池的攪拌，使化渣加速，傳質(zhì)加快，金屬和爐渣迅速接近平衡，不少研究者用赫利等人

16、提出的關(guān)系式（42）： （42）進(jìn)行過計(jì)算，證明頂?shù)讖?fù)吹的磷的分配系數(shù)與赫利平衡值很接近。 順便指出，頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐和底吹轉(zhuǎn)爐中，渣鋼之間的溫度差比頂吹轉(zhuǎn)爐小，因而爐渣的溫度較頂吹轉(zhuǎn)爐低，這對(duì)脫磷是有利的，頂?shù)讖?fù)吹和底吹轉(zhuǎn)爐中，由于爐渣氧化鐵低對(duì)脫硫有利，爐底吹氧比頂吹更有利于氣化脫硫。 （4）噴濺小操作穩(wěn)定。由于頂?shù)讖?fù)吹熔池?cái)嚢韬?，又有頂槍吹氧化渣，因此比頂吹和底吹轉(zhuǎn)爐化渣都快，渣中氧化鐵含量低而且波動(dòng)小,碳的氧化也比較平穩(wěn)，所有這些都有利于減少噴濺。 由于熔池?cái)嚢韬?，化渣快，使渣鋼之間各種反應(yīng)都很接近平衡，因此，只要入爐原材料的物理性質(zhì)、化學(xué)成分和數(shù)量控制得好，金屬的成分和溫度都比較穩(wěn)定而易

17、于控制。使得操作容易，廢品減少，有利于工藝操作的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。 （5）熔池富余熱量減少。復(fù)吹減少了Fe、Mn、C等元素的氧化放熱，許多復(fù)合吹煉法吹入的攪拌氣體，如Ar、N2、CO2等要吸收熔池的顯熱，吹入的CO2代替部分工業(yè)氧使熔池中元素氧化，也要減少元素的氧化放熱量。所有這些因素的作用超過了因少加熔劑和少蒸發(fā)鐵元素而使熔池?zé)崃肯臏p少的作用。因此，將頂吹改為頂?shù)讖?fù)吹后，如果不采取專門增加熔池?zé)崃渴杖氲拇胧?，將?dǎo)致增加鐵水用量，減少廢鋼裝入量或其它冷卻劑的用量。4.3復(fù)合吹煉底部供氣元件4.3.1復(fù)合吹煉底部供氣元件的類型及特點(diǎn)常用的供氣元件有以下幾類： 圖48為雙層套管構(gòu)造圖 圖 49雙層

18、套管噴嘴復(fù)吹法1內(nèi)管 2環(huán)縫 (1) 噴嘴型供氣元件：早期使用的是單管式噴嘴型供氣元件。因其易造成鋼水粘結(jié)噴嘴和灌鋼等，因而出現(xiàn)由底吹氧氣轉(zhuǎn)爐引伸來的雙層套管噴嘴。但其外層不是引入冷卻介質(zhì)，而是吹入速度較高的氣流，以防止內(nèi)管的粘結(jié)堵塞。實(shí)踐表明，采用雙層套管噴嘴，可有效地防止內(nèi)管粘結(jié)。圖48為雙層套管構(gòu)造。圖49為采用雙層套管噴嘴的復(fù)吹法。 (2) 磚型供氣元件：最早是由法國和盧森堡聯(lián)合研制成功的彌散型透氣磚，即磚內(nèi)由許多呈彌散分布的微孔（約100目左右）組成。由于其氣孔率高、磚的致密性差、氣體繞行阻力大、壽命低等缺點(diǎn)，因而又出現(xiàn)磚縫組合型供氣元件。它是由多塊耐火磚以不同形式拼湊成各種磚縫并外

19、包不銹鋼板而組成的（見圖410），氣體經(jīng)下部氣室通過磚縫進(jìn)入爐內(nèi)。由于磚較致密，其壽命比彌散型高。但存在著鋼殼開裂漏氣，磚與鋼殼間縫隙不勻等缺陷，造成供氣不均勻和不穩(wěn)定。 圖410 磚縫式供氣元件 圖411直孔型透氣磚圖412MHP供氣元件 圖413 MHPD型 圖414 新的類環(huán)縫管式 1母體耐火材料； 金屬磚結(jié)構(gòu) 細(xì)金屬管型供氣元件2細(xì)金屬管；3集氣箱； 4進(jìn)氣箱與此同時(shí)，又出現(xiàn)了直孔型透氣磚（圖411），磚內(nèi)分布很多貫通的直孔道。它是在制磚時(shí)埋入許多細(xì)的易熔金屬絲，在焙燒過程中被熔出而形成的。這種磚致密度比彌散型好，同時(shí)氣流阻力小。磚型供氣元件，可調(diào)氣量大，具有能允許氣流間斷的優(yōu)點(diǎn)，故對(duì)

20、吹煉操作有較大的適應(yīng)性，在生產(chǎn)中得到應(yīng)用。 (3)細(xì)金屬管多孔塞式：最早由日本鋼管公司研制成功的是多孔塞型供氣元件（MutipleHole Plug，簡(jiǎn)稱MHP）。它是由埋設(shè)在母體耐火材料中的許多不銹鋼管組成的（見圖412），所埋設(shè)的金屬管內(nèi)徑一般為0.10.3mm（多為1.5mm左右）。每塊供氣元件中埋設(shè)的細(xì)金屬管數(shù)通常為10150根，各金屬管焊裝在一個(gè)集氣箱內(nèi)。此種供氣元件調(diào)節(jié)氣量幅度比較大，不論在供氣的均勻性、穩(wěn)定性和壽命上都比較好。經(jīng)反復(fù)實(shí)踐并不斷改進(jìn)，研制出的新型細(xì)金屬管磚式供氣元件如圖413所示。由圖413可以看出，在磚體外層細(xì)金屬管處，增設(shè)一個(gè)專門供氣箱，因而使一塊元件可分別通入

21、兩路氣體。在用CO2氣源供氣時(shí)，可在外側(cè)通以少量氬氣，以減輕多孔磚與爐底接縫處由于CO2氣體造成的腐蝕。細(xì)金屬管多孔磚的出現(xiàn)，可以說是噴嘴和磚兩種基本元件綜合發(fā)展的結(jié)果。它既有管式元件的特點(diǎn)，又有磚式元件的特點(diǎn)。新的類環(huán)縫管式細(xì)金屬管型供氣元件（圖414）的出現(xiàn)，使環(huán)縫管型供氣元件有了新的發(fā)展，同時(shí)也簡(jiǎn)化了細(xì)金屬管磚的制作工藝。細(xì)金屬管型供氣元件，將是最有發(fā)展前途的一種類型。4.3.2底部供氣元件的布置底部供氣元件的布置對(duì)吹煉工藝的影響很大，氣泡從爐底噴嘴噴出上浮，抽引鋼液隨之向上流動(dòng)，從而使熔池得到攪拌。噴嘴的位置不同，其與頂吹氧射流引起的綜合攪拌效果也有差異。因此，底部供氣噴嘴布置的位置和

22、數(shù)量不同，得到冶金效果也不同。從攪拌效果來看，底部氣體從攪拌較弱的部位對(duì)稱地吹入熔池效果較好。在最佳冶金效果的條件下，使用噴嘴的數(shù)目最少為最經(jīng)濟(jì)合理。若從冶金效果來看，要考慮到非吹煉期如在倒?fàn)t測(cè)溫、取樣等成分化驗(yàn)結(jié)果時(shí)，供氣噴嘴最好露出爐液面，為此供氣元件一般都排列于耳軸連接線上，或在此線附近。 圖416鞍鋼用噴嘴水力學(xué)模型試驗(yàn)圖位置距離均勻混合時(shí)間指數(shù)0.4D0.55b0.6D0.50在保持熔池成分穩(wěn)定的情況下，可以用價(jià)格便宜的氮?dú)獯鎯r(jià)格昂貴的氬氣等，各鋼廠可根據(jù)自家具體情況做了不同的配制。 圖415 底部供氣元件布置模擬試驗(yàn)圖一形式之一；b一形式之二：c一形式之三； d一形式之四；e一形

23、式之五；f形式之六有的研究試驗(yàn)認(rèn)為，底部供入的氣體，集中布置在爐底的幾個(gè)部位，鋼液在熔池內(nèi)能加速循環(huán)運(yùn)動(dòng)，可強(qiáng)化攪拌，比用大量分散的微弱循環(huán)攪拌要好得多。試驗(yàn)證明，總的氣體流量分布在幾個(gè)相互挨得很近的噴嘴內(nèi)，對(duì)熔池?cái)嚢栊Ч詈?，如圖415中c和f的布置形式為最佳。試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，使用8支8mm小管供氣，布置在爐底的同一個(gè)圓周線上，獲得很好的工藝效果。寶鋼的水力學(xué)模型實(shí)驗(yàn)認(rèn)為，在頂吹火點(diǎn)區(qū)內(nèi)或邊緣布置底部供氣噴嘴較好。對(duì)300t轉(zhuǎn)爐而言，若采用集管式元件，以不超過兩個(gè)為宜，間距應(yīng)接近或大于0.15D；實(shí)際上兩個(gè)噴嘴布置在爐底耳軸方向中心線上，位于火點(diǎn)區(qū)，間距1m，相當(dāng)于0.143D（D7m）；實(shí)踐證

24、明,這樣,冶金效果良好，圖416是鞍鋼噴嘴水力學(xué)模型試驗(yàn)圖，在模擬6t轉(zhuǎn)爐上試驗(yàn)，認(rèn)為兩個(gè)噴嘴效果較好，而其中以b形為更好些。4.4 復(fù)吹的底吹氣體4.4.1 底吹氣體的種類 氣源選擇 轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉工藝底部供氣的目的是攪拌熔池，強(qiáng)化冶煉，也可以供給作為熱補(bǔ)償?shù)娜細(xì)?。所以，在選擇氣源時(shí)應(yīng)考慮其冶金行為、操作性能、制取的難易、價(jià)格是否便宜等因素；同時(shí)還要求對(duì)鋼質(zhì)量無害、安全、冶金行為良好，并有一定的冷卻效應(yīng)、對(duì)爐底的耐火材料無強(qiáng)烈影響等。目前作為底部氣源的有N2、Ar、O2、CO2和CO，也有采用空氣的。 氣源的應(yīng)用A 氮?dú)猓∟2） 氮?dú)馐嵌栊詺怏w，是制氧的副產(chǎn)品，

25、也是惰性氣體中唯一價(jià)格最低廉又最容易制取的氣體。氮?dú)庾鳛榈撞抗鈿庠矗瑹o需采用冷卻介質(zhì)對(duì)供氣元件進(jìn)行保護(hù)。所以，底吹氮?dú)夤庠Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)爐底耐火材料蝕損影響也較小，是目前被廣泛采用的氣源之一。如果使用不當(dāng)會(huì)使鋼中增氮，影響鋼的質(zhì)量。倘若采用全程吹氮，即使供氮強(qiáng)度很小，鋼中也會(huì)增氮0.00300.0050。但是生產(chǎn)實(shí)踐表明，若在吹煉的前期和中期供給氮?dú)猓撝袇s極少有增氮的危險(xiǎn)；因此只要在吹煉后期適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻切換氮?dú)猓┙o其他氣體，這樣鋼中就不會(huì)增氮，鋼的質(zhì)量得到改善。B 氬氣（Ar） 氬氣是最為理想的氣體，不僅能達(dá)到攪拌效果，而且對(duì)鋼質(zhì)無害。但氬氣來源有限，1000（標(biāo)態(tài)）m3h的制氧機(jī)僅能產(chǎn)

26、生25（標(biāo)態(tài)）m3氬氣，同時(shí)制取氬氣設(shè)備費(fèi)用昂貴，所以氬氣耗量對(duì)鋼的成本影響很大。面對(duì)氬氣需用量的日益增加，所以在復(fù)合吹煉工藝中，除特殊要求采用全程供給氬氣外，一般只用于冶煉后期攪拌熔池。 C 二氧化碳?xì)怏w（CO2） 在室溫下二氧化碳是無色無味的氣體，在相應(yīng)條件下，它可呈氣、液、固三種狀態(tài)存在。一般情況下化學(xué)性質(zhì)不活潑，不助燃也不燃燒；但在一定條件及催化劑的作用下，表現(xiàn)出良好的化學(xué)活性，能參加很多化學(xué)反應(yīng)。日本的鹿島、堺廠、福山等鋼廠最先將二氧化碳?xì)庾鳛閺?fù)吹工藝的底部氣源。并于20世紀(jì)80年代初成功地從轉(zhuǎn)爐爐氣中回收二氧化碳?xì)?，純度?9以上。二氧化碳?xì)庾鳛榈撞繗庠?，其冷卻效應(yīng)包括兩部分，一是

27、物理效應(yīng)，即二氧化碳?xì)怏w從室溫升到1600可吸熱77.15kJmol；（1mol液態(tài)二氧化碳可吸熱90 kJmol）。二是化學(xué)效應(yīng)，即吹入的二氧化碳?xì)怏w與熔池中碳發(fā)生吸熱反應(yīng)，同時(shí)產(chǎn)生兩倍于原氣體體積的一氧化碳?xì)怏w，攪拌效果和冷卻效應(yīng)都很好。CO2+C=2CO H=18564kJ因此可以選擇二氧化碳?xì)怏w為復(fù)合吹煉工藝的底吹氣源。正是由于發(fā)生的上述反應(yīng)，致使碳質(zhì)供氣元件的脫碳。并且在冶煉后期二氧化碳?xì)怏w還與Fe反應(yīng)：CO2+Fe=（FeO）+CO 這樣，造成供氣元件受到（FeO）化學(xué)侵蝕，燒損加劇。所以，不能使用單一的二氧化碳?xì)怏w作為底吹氣源?？梢栽诖禑捛捌诠┙o二氧化碳?xì)怏w，后期切換為N2、或C

28、O2N2的混合氣體。也可以利用二氧化碳?xì)怏w的冷卻效應(yīng)，在供氣元件的端部形成蘑菇體，以保護(hù)元件，從而提高供氣元件的使用壽命。使用二氧化碳?xì)怏w為底吹氣源雖然不會(huì)影響鋼質(zhì)量，但是對(duì)冶煉低碳和超低碳鋼種不如氬氣。D 一氧化碳（CO） 一氧化碳是無色無味的氣體，比空氣輕，密度是1.25gL；一氧化碳有劇毒，吸入人體可使血液失去供氧能力，尤其是中樞神經(jīng)嚴(yán)重缺氧，導(dǎo)致窒息中毒，甚至死亡。空氣中=0.006時(shí)，就有毒性，當(dāng)在0.15時(shí)，就會(huì)使人有生命危險(xiǎn)；一氧化碳?xì)庠诳諝夂图冄踔卸寄苋紵?；?dāng)在1275范圍時(shí)，還可能發(fā)生爆炸。若使用一氧化碳為底吹氣源時(shí)，應(yīng)有防毒、防爆措施，并應(yīng)裝有一氧化碳檢測(cè)報(bào)警裝置，以保安全

29、。 一氧化碳?xì)獾奈锢砝鋮s效應(yīng)良好，熱容、熱傳導(dǎo)系數(shù)均優(yōu)于氬氣，也比二氧化碳?xì)夂?。使用一氧化碳?xì)獾墓庠瞬恳部尚纬赡⒐綘罱Y(jié)瘤。使用一氧化碳?xì)鉃榈撞繗庠?，可以順利地將鋼中碳含量降?.020.03，其冶金效果與氬氣相當(dāng)，也可以與二氧化碳?xì)怏w混合使用，但二氧化碳?xì)怏w比例在10以下為宜。E 氧氣（O2） 氧氣作為復(fù)吹工藝的底部供氣氣源，其氧氣用量一般不應(yīng)超過總供氧量的10。用氧氣為底吹氣源需要同時(shí)輸送天然氣、或丙烷、或油等冷卻介質(zhì)。冷卻介質(zhì)分解吸熱可對(duì)供氣元件及其四周的耐火材料進(jìn)行遮蓋保護(hù)，其反應(yīng)如下：C3H8=3C+4H2 (吸熱反應(yīng))吹入的氧氣也與熔池中碳反應(yīng)，產(chǎn)生了兩倍于氧氣體積的一氧化碳?xì)?/p>

30、體，對(duì)熔池?cái)嚢栌欣?，并?qiáng)化了冶煉，但隨著熔池碳含量的減少攪拌力也隨之減弱。 O2+2C=2CO 強(qiáng)攪拌復(fù)吹用氧氣作為底吹氣源，有利于熔池脫氮，鋼中氮含量明顯降低，一般在0.0010左右。雖然應(yīng)用了冷卻介質(zhì)，但供氣元件燒損仍較嚴(yán)重。冷卻介質(zhì)分解出的氫氣，使鋼水增氫多，因此只有KBOP法用氧氣作為載流噴吹石灰粉，其用量達(dá)到供氧量的40。此外一般只通少許氧氣用于燒開供氣元件端部的沉積物，以保供氣元件暢通。 F 空氣 由于空氣中含有氧氣，所以使用空氣作為底部氣源時(shí)，供氣元件也需要惰性氣體遮蓋保護(hù)，同樣有使鋼水增氮的危險(xiǎn)。所以空氣只作為吹掃氣體，保持供氣元件暢通。我國南京鋼廠用過此法，效果很好。 此外，

31、還有用二氧化碳加噴石灰石粉作為復(fù)吹的底吹粉劑氣源。1984年日本名古屋鋼廠首先應(yīng)用于冶煉氫含量低的鋼種。以二氧化碳?xì)怏w為載流噴入石灰石粉料，石灰石粉遇熱分解出二氧化碳?xì)怏w，通過噴入石灰石粉料的數(shù)量來控制二氧化碳的發(fā)生量及其冷卻效應(yīng)。由石灰石分解出細(xì)微氣泡有很強(qiáng)脫氫作用，采用石灰石粉為底吹粉劑氣源，終點(diǎn)鋼水氫含量達(dá)0.00015，因此轉(zhuǎn)爐有可能直接冶煉低氫鋼種。日本稱這種方法為LDPB法。我國鋼研總院曾在0.5t轉(zhuǎn)爐上，用空氣做載流，噴吹石灰石粉劑的復(fù)吹工藝試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)噴吹固體的石灰石粉劑有良好降氮作用；氣粉比在6：2時(shí)，終點(diǎn)鋼中氮含量在0.006左右，并對(duì)脫C、脫P(yáng)、S均有很好的促進(jìn)作用。4.4

32、.2 底吹氣體的供氣壓力 1) 低壓復(fù)吹。低壓復(fù)吹底部供氣壓力為1.5MPa。供氣元件為透氣磚，透氣元件多，操作也比較麻煩。 2) 中壓復(fù)吹。中壓復(fù)吹底部供氣壓力為3.0MPa。采用了MHP元件（含有許多不銹鋼管的耐火磚。不銹鋼管直徑約為12mm，一塊MHP元件含有100根不銹鋼管，鋼管之間用電熔鎂砂或石墨砂填充?？稍诤艽蠓秶鷥?nèi)調(diào)整爐底吹入的氣體量）。吹入氣體量大，透氣元件數(shù)目可以減少，供氣系統(tǒng)簡(jiǎn)化，便于操作和控制。 3) 高壓復(fù)吹。高壓復(fù)吹底部供氣壓力5.0MPa。熔池?cái)嚢鑿?qiáng)度增加，為煉低碳鋼和超低碳鋼創(chuàng)造了有利條件，金屬和合金收得率高。 4.4.3底吹氣體的流量 底吹惰性氣體的供氣流量0.

33、l0.35m3min·t鋼。底吹氧時(shí)其流量為0.071.0m3min·t鋼。底吹氧同時(shí)吹石灰粉其流量為0.71.3m3min·t鋼。 我國多數(shù)復(fù)吹轉(zhuǎn)爐長期處于小流量且元件半通半不通狀態(tài)。目前最有效的辦法是向底吹氣體中滲入一定濃度的氧氣，通過控制引入氧的時(shí)機(jī)和摻氧濃度，可有效的控制供氣元件的透氣性能，也可消除爐底上漲和渣殼的影響。南京鋼廠在復(fù)吹轉(zhuǎn)爐上開發(fā)出導(dǎo)入空氣法除堵技術(shù)，較好地解決了元件的透氣性問題。生產(chǎn)實(shí)踐表明，只要元件沒有完全堵死，導(dǎo)入空氣后，煉一爐鋼便可完全恢復(fù)元件的透氣性。4.5 頂?shù)讖?fù)吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝 根據(jù)原料條件、底氣種類、底吹噴嘴類別、是否噴吹粉

34、劑以及鋼種的不同，頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼吹煉工藝也有所不同。4.5.1 先頂吹后底吹的復(fù)吹煉鋼法 此法是在頂吹氧到終點(diǎn)停吹后，底吹氬、氮等非氧化性氣體或弱氧化性氣體CO2的復(fù)吹煉鋼法。這種操作方法實(shí)際上是把鋼包吹氣精煉的方法移植到頂吹轉(zhuǎn)爐中。是最簡(jiǎn)單的頂?shù)讖?fù)吹煉鋼法，頂氣和底氣不是同時(shí)吹入熔池。底部供氣噴嘴采用多孔透氣磚。底吹供氣強(qiáng)度0.3標(biāo)米3噸鋼·分，供氣時(shí)間5分鐘。在停止頂吹氧后，用底吹氣體攪拌熔池有如下作用： (1) 使?fàn)t渣繼續(xù)與金屬作用,讓脫磷反應(yīng)向平衡接近，可使P進(jìn)一步降低； (2) 使?fàn)t渣中顯著數(shù)量的氧化鐵還原，提高金屬收得率；(3）如果底吹氣是Ar或N2，可以發(fā)揮金屬中碳的

35、脫氧作用，使金屬中的O降低，從而提高鋼的純潔度和減少鐵合金消耗；(4) 可以微調(diào)熔池溫度。 采用這種頂?shù)讖?fù)吹操作法，對(duì)于減小渣鋼之間的溫度差和促進(jìn)脫磷， 實(shí)際上只需0.010.l標(biāo)米3分·噸鋼的供氣強(qiáng)度和5分鐘的吹氣時(shí)間就足夠了。但是，要達(dá)到還原爐渣中的氧化鐵的目的，則最好用0.050.3標(biāo)米3分·噸鋼的供氣強(qiáng)度和5分鐘以內(nèi)的攪拌。 對(duì)于脫P(yáng)和均勻鋼渣之間的溫度差，底吹攪拌氣體的強(qiáng)度不應(yīng)小于0.01標(biāo)米3分·噸鋼，否則將因攪拌強(qiáng)度過小而應(yīng)加長攪拌時(shí)間，降低爐子生產(chǎn)率。對(duì)于還原爐渣中的氧化鐵，必須用0.05標(biāo)米3分·噸鋼以上的較大的供氣強(qiáng)度，但是，當(dāng)供氣強(qiáng)

36、度超過0.3標(biāo)米3分·噸鋼時(shí)，將因攪拌氣吸熱和氧化鐵還原過量造成鋼水降溫過多和C過多地氧化，這是不希望的。 試驗(yàn)表明，在供氣強(qiáng)度為0.010.1標(biāo)米3分·噸鋼時(shí)進(jìn)行脫P(yáng)，0.050.3標(biāo)米3分·噸鋼時(shí)氧化鐵還原，其供氣時(shí)間都不應(yīng)超過5分鐘，過多的時(shí)間已不再有明顯的脫磷和還原氧化鐵的效果，反而使生產(chǎn)率降低和爐齡下降。 這種復(fù)合吹煉法的缺點(diǎn)是： (1) 頂槍停吹時(shí)的熔池溫度要高出10K左右，以補(bǔ)償?shù)状禂嚢钑r(shí)熔池溫度的降低； (2) 降低爐子生產(chǎn)率； (3) 降低爐齡； (4) 不能用于吹煉超低碳鋼和不銹鋼； (5) 不能降低頂吹氧時(shí)的噴濺量和煙塵； (6) 底部噴嘴不

37、能噴粉。4.5.2 與頂吹氧的同時(shí)底吹非氧化性氣體的復(fù)吹煉鋼法 這種煉鋼方法的關(guān)鍵在于控制底氣量、頂槍槍位和供氧強(qiáng)度。操作是否恰當(dāng)主要看渣中氧化鐵的含量是否滿足要求?？梢酝ㄟ^改變底氣流量、頂槍槍位和氧氣流量達(dá)到控制渣中氧化鐵的目的。在底氣量很小時(shí)，隨著底氣流量增大，熔池?cái)嚢杓訌?qiáng)和熔池中CO分壓降低，伴隨著渣中（FeO）下降；當(dāng)?shù)讱饬吭鲋琳佳鯕饬髁康?0左右時(shí)，渣中（FeO）降至接近純底吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的水平。因此底氣量通常保持在不燒和不灌噴嘴的最低要求量至不大于氧氣量10%的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。對(duì)于鋼管型底部噴嘴特別是單管式噴嘴而言，底氣流量的上限還受噴管結(jié)瘤的限制，因?yàn)榈讱饬髁砍^某一限度后，噴管將因

38、冷卻過度而嚴(yán)重結(jié)瘤，使底氣流量和方向不穩(wěn)定，甚至燒壞噴管，嚴(yán)重降低噴管和爐底壽命。 在用Ar、N2作底氣時(shí)，一般用量不大，因Ar來源較少，用氮?dú)鈩t會(huì)使鋼中N顯著增高，這對(duì)絕大多數(shù)鋼種都是不利的。 在強(qiáng)烈脫碳期，由于有大量CO氣泡上浮，單獨(dú)頂槍吹氧便足以強(qiáng)烈攪拌熔池，渣中（FeO）已偏低，因此在該吹煉期內(nèi)，一般無需底部吹氣攪拌，底氣量一般控制在不燒和鋼水不灌噴嘴的最低水平上。在整個(gè)吹煉周期中，以某廠180噸轉(zhuǎn)爐為例，底氣量的變化如圖517所示，只是在最后13的吹煉時(shí)間里才以上限吹A(chǔ)r，直到取樣出鋼時(shí)，供Ar量仍減至最小。采用這種吹煉工藝可以避免產(chǎn)生強(qiáng)烈的泡沫渣和防止噴濺，爐渣也不粘稠因而取樣和出

39、渣都不存在困難。 目前，有的工廠因無氬氣而采用全氮，這對(duì)要求含氮較低的許多鋼種是不適當(dāng)?shù)?。圖417所示在吹煉的前23時(shí)間里吹氮，在后13時(shí)間里換為氬氣，這樣可以節(jié)約氬氣又不使鋼中N有明顯增加。 下面是一個(gè)超低磷鋼單渣法冶煉的實(shí)例。 全鐵水冶煉，鐵水裝入量200噸，含磷0.12。 在吹煉過程中頂吹氧氣的流量、槍位以及底吹非氧化性氣體流量的變化情況如圖418所示。從吹煉開始至3040之前的硅氧化期，頂槍進(jìn)行硬吹（供氧強(qiáng)度2.75標(biāo)米3分·噸，槍高2.4米，氧氣射流的穿透比h穿H0為0.750.85），待鋼水脫硅后，約在3080的吹煉期間，將供氧強(qiáng)度降為2.5標(biāo)米3分·噸鋼，槍位

40、下調(diào)到2.0米，吹煉期進(jìn)行到50以后再調(diào)到1.8米，以適當(dāng)增加渣中的氧化鐵含量。在這段吹煉時(shí)間里，鋼水中的C已降至1.0以下，有利于預(yù)脫磷的進(jìn)行，為了有效地進(jìn)行預(yù)脫磷，應(yīng)注意控制熔池溫度，進(jìn)行低溫吹煉，根據(jù)測(cè)溫結(jié)果，適當(dāng)?shù)叵驙t中加入鐵礦石或鐵皮等冷卻劑調(diào)溫，使吹煉達(dá)到3040時(shí)，鋼水溫度控制在1673±40K，吹煉期到達(dá)80時(shí)控制在1823±20K的范圍內(nèi)，這是脫磷最有利的溫度范圍。在這樣的操作條件下，可以將沒有采用低溫吹煉的鋼中含磷量（約0.03）降至0.010.02。即當(dāng)吹煉時(shí)間進(jìn)行到80時(shí)，即可將鋼水中的磷降到0.02以下。 圖417 某廠180噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐的 圖4

41、18 吹煉過程中的供氣 底氣量的變化 制度之一例 當(dāng)吹煉進(jìn)行到80時(shí)，再將供氧強(qiáng)度降至1.251.75標(biāo)米3分·噸，氧槍高度升至2.0米，以頂吹氧氣射流的穿透比h穿H0為0.250.35進(jìn)行超軟吹，以保持渣中有效脫磷必須的氧化鐵濃度，同時(shí)將底氣由原來的最低限上調(diào)至0.10.2標(biāo)米3分·噸以強(qiáng)化熔池的攪拌，使渣鋼之間的脫磷反應(yīng)接近平衡狀態(tài)，最大限度地發(fā)揮爐渣的脫磷作用，到停吹時(shí)可將鋼中的磷脫到0.004左右。如果在停止吹氧后，再以0.02標(biāo)米3分·噸的底氣吹45分鐘，可進(jìn)一步將鋼中的磷降到0.003左右。如果在出鋼時(shí)再向鋼包中添加脫磷劑（例如添加5千克噸鋼的混合料：

42、80CaO十30FexOy十10CaF2，平均粒度3毫米）進(jìn)行爐后脫磷，最后可將鋼水含磷量降至0.002。 用上述方法吹煉，采用單渣法，在出鋼溫度為1913K的條件下，可以得到如下成分的鋼：% C Si Mn P S0.04 痕跡 0.12 0.002 0.003冶煉過程中鋼中磷的降低情況如圖419所示。底部只吹入非氧化性氣體（包括弱氧化性氣體CO2）的復(fù)合吹煉法，與底部可以同時(shí)吹氧的復(fù)合吹煉法比較，底吹系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，噴嘴和爐底壽命較高。但是，由于底氣量小難以實(shí)現(xiàn)從熔池底部噴吹大量熔劑以進(jìn)一步提高冶煉指標(biāo)，對(duì)冶煉超低碳鋼種特別是超低碳不銹鋼而言，不及底部可同吹A(chǔ)r和O2更有利于脫碳和保鉻。4.

43、5.3 頂?shù)淄瑫r(shí)吹氧的復(fù)合吹煉法 顯然，在頂?shù)淄瑫r(shí)吹氧的復(fù)合吹煉法中，調(diào)節(jié)頂吹和底吹氧氣的流量比以調(diào)節(jié)渣中氧化鐵的含量是操作的關(guān)鍵。當(dāng)?shù)状笛鯕獗扔蓸O小值逐漸向上調(diào)時(shí)，爐內(nèi)的冶金特征便由頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法的特征向底吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法過渡。當(dāng)?shù)状笛鯕獗仍龃蟮?050以后，實(shí)際上與底吹氧氣轉(zhuǎn)爐很近似而無明顯差異，因此，在頂?shù)拙笛醯膹?fù)合吹煉過程中，通常底吹氧氣比在540范圍內(nèi)變動(dòng)。如果脫磷任務(wù)很輕，在吹煉前中期的底吹氧氣比上限也可再高一些。但是，如果在低碳區(qū)中，底吹氧氣比小于5，則因熔池得不到必要的攪拌，吹煉特征近似頂吹轉(zhuǎn)爐，渣中氧化鐵含量高，而且濃度難于控制，化渣不良，脫磷反應(yīng)遠(yuǎn)離平衡，脫碳也慢。實(shí)踐表

44、明，在絕大多數(shù)情況下，將渣中氧化鐵含量控制在比頂吹轉(zhuǎn)爐低10左右是適當(dāng)?shù)?。在這種情況下，吹煉過程中可以做到不產(chǎn)生噴濺，吹煉過程平穩(wěn)，脫磷情況基本上與頂吹轉(zhuǎn)爐相同，并可提高鋼液收得率和錳的回收率。圖420是320噸轉(zhuǎn)爐底吹氧氣比（OBR）為4.2和10.3兩種情況下終點(diǎn)C與渣中（TFe）的關(guān)系。當(dāng)?shù)状笛鯕獗鹊陀?5時(shí)，對(duì)終點(diǎn)碳很低的鋼種%C0.04有過氧化的趨勢(shì)。但是，對(duì)吹煉終點(diǎn)%C0.100.20范圍的鋼種（這種含碳量的鋼生產(chǎn)比例極大），其爐渣氧化性也能滿足脫磷要求，拉碳出鋼沒有困難。當(dāng)?shù)状笛鯕獗仍黾拥?0，雖然消除了C0.04的過氧化，但是對(duì)吹煉%C0.100.20的鋼種脫磷有困難?？梢姡瑧?yīng)

45、根據(jù)生產(chǎn)的鋼種選擇合適的底吹氧氣比。圖419 冶煉過程中鋼中磷含量的降低情況 圖420終點(diǎn)C與渣中（TFe）的關(guān)系 對(duì)于高碳鋼的磷，必須采用小的底吹氧氣比和較軟的頂吹，這樣的吹煉就與頂吹轉(zhuǎn)爐類似，噴濺嚴(yán)重，操作不穩(wěn)定和脫磷困難。 頂?shù)拙笛醯膹?fù)合吹煉，頂槍的槍位應(yīng)比單純頂吹高得多。通常用變動(dòng)頂槍的槍位作為調(diào)節(jié)渣中氧化鐵含量的輔助手段。在一定范圍內(nèi)，渣中氧化鐵含量隨頂槍槍位的提高而增加。過高的槍位將降低氧氣的利用率，不應(yīng)采用。 有研究表明，向頂?shù)讖?fù)合吹氧的轉(zhuǎn)爐中加入含氧化鐵的輔助材料，即便底吹氧氣比較高，加入的氧化鐵也不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)立刻被還原，氧化鐵的還原呈現(xiàn)停滯現(xiàn)象，因此，可向爐中加入氧化鐵材

46、料來提高渣中氧化鐵的濃度進(jìn)行脫磷。 頂?shù)讖?fù)合吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼的噴濺比單純頂吹小得多，比底吹也小。但是，在硅和碳激烈氧化期，如果操作不當(dāng)，導(dǎo)致硅、碳氧化過于激烈，仍會(huì)產(chǎn)生不同程度的噴濺。通常吹煉含硅較高的鐵水時(shí)，噴濺產(chǎn)生的時(shí)間一般在硅氧化末期或脫硅結(jié)束后生成了含大量硅酸鹽和氧化鐵爐渣的時(shí)候，亦即在開吹后34分鐘到78分鐘之間。因此，在頂?shù)讖?fù)合吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼的操作中仍需注意防止和消除噴濺。 在硅激烈氧化期，從爐底吹入熔池的氧優(yōu)先與鋼水中的硅反應(yīng)生成硅酸鹽，而很少生成對(duì)熔池產(chǎn)生攪拌力的CO氣泡。因此，在脫硅期不能依靠用底吹的氧氣來攪拌熔池。同時(shí)，由于底吹氧氣使熔池產(chǎn)生金屬飛濺，為了避免頂槍粘鋼，頂槍槍位必

47、須很高，故頂吹氧氣對(duì)熔池的攪拌也很弱。再則，裝爐廢鋼在脫硅期嚴(yán)重阻礙鋼水運(yùn)動(dòng)。這就造成熔池上表面層過氧化，生成的爐渣中的硅酸鹽和氧化鐵的濃度很高，該期熔池溫度低而硅酸鹽濃度高使?fàn)t渣粘稠，在粘稠的爐渣中積蓄了大量的氧化鐵，到脫硅末期，硅已極少而溫度又上升到順利進(jìn)行碳氧化的溫度，激烈脫碳而發(fā)生劇烈噴濺。 不難看出，為了消除頂?shù)拙笛醯膹?fù)吹轉(zhuǎn)爐脫硅期的噴濺，應(yīng)設(shè)法加強(qiáng)脫硅期熔池的攪拌。顯然，用下降頂吹氧槍槍位以強(qiáng)化熔池?cái)嚢瑁瑫?huì)使頂槍粘鋼且增大金屬飛濺，因而不能采用。實(shí)踐表明，在脫硅期加入適當(dāng)數(shù)量的不與鋼水反應(yīng)的氮、氬或弱反應(yīng)氣體CO2到底吹氧氣中，以加強(qiáng)熔池?cái)嚢?，即可消除脫硅期的噴濺。實(shí)踐還表明，這

48、些氣體的加入量，對(duì)于低硅鐵（<0.50.6Si）應(yīng)不小于底吹氧氣的10，而對(duì)于高硅鐵水（0.60.7Si）則應(yīng)不小于20。 如果不采用向底吹氧氣中加入Ar、N2或CO2的方法，而在噴濺將要發(fā)生之前，減少頂吹氧氣量同時(shí)增加底吹氧氣量，將底吹氧氣比增加到3040，也有一定效果，因?yàn)榈状笛鯕獾哪芰坑糜谌鄢財(cái)嚢璧睦寐始s比頂吹氧大9倍。4.5.4 隨底吹氧氣噴吹粉劑的復(fù)吹煉鋼法 目前，多使用CaO系造渣劑。因?yàn)槭襾碓炊?，價(jià)格低，而且也具有很強(qiáng)的脫磷脫硫能力。為了強(qiáng)化粉劑脫磷，通?；煊幸欢〝?shù)量的鐵精礦粉和螢石粉。螢石粉的作用主要是降低CaO的熔點(diǎn)，使CaO在金屬熔池上浮過程中，能迅速熔化成為液滴

49、，因?yàn)橐簯B(tài)渣比固態(tài)渣的脫磷（和脫硫）速度要大得多。鐵精礦粉的作用是補(bǔ)充脫磷所必須的氧化鐵，使粉劑在上浮期間和到達(dá)渣層以后，鋼水中的磷與粉劑中的CaO和FexOy發(fā)生反應(yīng)生成4CaO·P2O5或3CaO·P2O5。如果噴入的石灰粉中沒有FexOy，脫磷所需的氧化鐵只能靠金屬中鐵元素的氧化來補(bǔ)充，但是，由于底吹氣體的良好攪拌作用，生成的氧化鐵有相當(dāng)多的部分會(huì)被還原，尤其是由底吹氧氣生成的鐵和磷的氧化物，在鋼水中的上浮途程中幾乎會(huì)全部被還原。將鐵精礦粉與石灰粉混合噴入熔池，雖然有一部分鐵精礦粉會(huì)被還原，只要加入數(shù)量不過少，總還有一部分剩余并參與脫磷反應(yīng)。 底吹石灰粉中的氧化鐵配比

50、，以TFe530為宜，低于5時(shí)，氧化鐵還原后的剩余量過少，對(duì)脫磷不利。 當(dāng)超過30時(shí)，渣系中（CaO）（FeO）比值過小，不能得到大的磷的分配系數(shù)。CaO的配比，以CaO7090為宜，低于70時(shí)，對(duì)固溶P2O5不利，并且容易回磷，高于90則不利于化渣。 有的工廠的頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，由于爐底采用透氣磚或單管式和環(huán)縫式噴嘴噴吹少量氣體進(jìn)行熔池?cái)嚢?，在這種情況下，要從爐底噴吹造渣粉劑，前者不可能，后者噴吹量很小，在這類復(fù)吹轉(zhuǎn)爐上，為要進(jìn)行中碳鋼的脫磷，采用頂吹氧槍噴粉，頂噴粉劑雖然對(duì)脫磷也很有效，但是，隨煙氣帶走的粉劑量較大，脫磷的穩(wěn)定性也較底噴差，而底噴除了脫磷的作用之外，還有進(jìn)一步降低煙塵量和加強(qiáng)噴

51、嘴冷卻、提高爐底噴嘴和爐底壽命的作用。4.5.5 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉不銹鋼 頂吹氧底吹氬或氮的LDVACCC工藝。表45和46是周南廠用LDVACCC法生產(chǎn)不銹鋼的概要。 45噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐底吹攪拌氣Ar或N2的氣體流量為30160標(biāo)米3/時(shí)，相當(dāng)于0.010.06標(biāo)米3分·噸，是頂吹氧氣流量的0.53%。頂吹供氧強(qiáng)度與普通頂吹轉(zhuǎn)爐相同。其它輔助材料的使用量也基本上與普通頂吹轉(zhuǎn)爐相同。表45周南廠LDVACCC法工藝概要(SUS304)方法煉鋼主要目的時(shí)間/分溫度，開化學(xué)成分，%CCr電爐熔化、脫硫200出鋼17233.018.81頂吹轉(zhuǎn)爐初步脫碳(粗調(diào)成分和溫度)50終

52、點(diǎn)21030.2518.25*真空氧氣脫碳終脫碳、鉻還原、終調(diào)成分和溫度(為極低硫鋼脫硫)50VOD處理前1973VOD處理后19130.210.0617.57*18.17連鑄多爐連澆40中間包1773*由于在LD轉(zhuǎn)爐中添加普碳鋼冷卻劑，Cr從18.25%降到17.57%表46周南廠生產(chǎn)不銹鋼的頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐基本條件和參數(shù)LD轉(zhuǎn)爐容量，噸內(nèi)徑，毫米高度，毫米4530606450底吹條件噴嘴數(shù)，個(gè)氣體流量，標(biāo)米3/小時(shí)氣體種類230160Ar、N2頂吹條件噴槍高度，米氧氣流量，標(biāo)米3/小時(shí)噴孔尺寸，毫米正常高度1.85500直徑40.6×1直徑15×3×6º

53、鋼種不銹鋼，主要是SUS304該廠生產(chǎn)的不銹鋼有13Cr、18Cr、馬氏體系不銹鋼和188型奧氏體不銹鋼。這里主要敘述生產(chǎn)SUS304的情況。圖421是該廠普通頂吹轉(zhuǎn)爐吹煉和頂?shù)讖?fù)合吹煉終點(diǎn)C與（Cr2O3）的關(guān)系。在相同終點(diǎn)C條件下，頂?shù)讖?fù)吹渣中的（Cr2O3）比普通頂吹轉(zhuǎn)爐低，而且渣中的（Cr2O3）隨底氣量的增大而減小。例如，在%C=0.25時(shí)，普通頂吹轉(zhuǎn)爐中（%Cr2O3）為38，而在復(fù)吹轉(zhuǎn)爐中，在底氣流量分別為0.0120.016、0.020.026和0.06標(biāo)米3分·噸時(shí)，（%Cr2O3）依次為35、29和24。此外，底氣流量越大,（Cr2O3）受C的影響越小。 底氣流量越大，（Cr2O3）越低的主要原因是熔池的攪拌強(qiáng)度隨底氣流量的增加而增加。其次是熔池中CO的分壓PCO隨底氣流量的增加而降低，PCO越低，越有利于碳的氧化，而不利于鉻的氧化。圖422示出，在終點(diǎn)C0.210.30，即終點(diǎn)碳C大致相同情況下，頂吹條件的變化對(duì)渣中（Cr2O3）的影響。當(dāng)?shù)讱饬繛?.0250.03標(biāo)米3分·噸時(shí)，即在底氣量不大的情況下，渣中（Cr2O3）在h穿H00.4時(shí)，隨h穿H0的減小而增大， 在h穿H00.4后基本保持不變，即頂槍軟吹使渣中（Cr2O3）增大，對(duì)Cr的回收不利。但是，當(dāng)?shù)讱饬吭龃蟮?.06標(biāo)米3分·噸以后，