3  頂吹轉(zhuǎn)爐吹煉工藝

3-1  裝入制度包括哪些內(nèi)容?

裝入制度是確定轉(zhuǎn)爐合理的裝入量帆喇，合適的鐵水廢鋼比。轉(zhuǎn)爐的裝入量是指主原料即鐵水和廢鋼的裝入數(shù)量。

3-2  什么是轉(zhuǎn)爐的爐容比店展，影響轉(zhuǎn)爐爐容比的因素有哪些?

新轉(zhuǎn)爐砌磚完成后的容積稱為轉(zhuǎn)爐的工作容積颁糟，也稱有效容積纹份，以“V”表示文黎，公稱噸位用“T”表示侵俗，兩者之比值“V／T”稱之為爐容比背镇，單位為(m3／t)咬展。一定公稱噸位的轉(zhuǎn)爐，都有一個合適的爐容比瞒斩，即保證爐內(nèi)有足夠的冶煉空間破婆，從而能獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)和勞動條件。爐容比過大胸囱，會增加設(shè)備重量祷舀、廠房高度和耐火材料消耗量，因而使整個車間的費用增加旺矾，成本提高蔑鹦，對鋼的質(zhì)量也有不良影響；而爐容比過小箕宙，爐內(nèi)沒有足夠的反應(yīng)空間嚎朽，勢必引起噴濺，對爐襯的沖刷加劇柬帕，操作惡化哟忍，導(dǎo)致金屬消耗增高，爐襯壽命降低陷寝，不利于提高生產(chǎn)率锅很。因此在生產(chǎn)過程中應(yīng)保持設(shè)計時確定的爐容比。影響爐容比的因素有：

(1)鐵水比和鐵水成分凤跑。隨著鐵水比和鐵水中Si爆安、P、S含量增加仔引，爐容比應(yīng)相應(yīng)增大扔仓。若采用鐵水預(yù)處理工藝時褐奥，可以小些。

(2)供氧強度翘簇。供氧強度增大時撬码，脫碳速度較快，為了不引起噴濺就要保證有足夠的反應(yīng)空間版保，爐容比應(yīng)增大些呜笑。

(3)冷卻劑的種類。若使用以鐵礦石或氧化鐵皮為主的冷卻劑彻犁，成渣量大叫胁，爐容比也需相應(yīng)增大些；若使用以廢鋼為主的冷卻劑袖裕，成渣量小曹抬，則爐容比可適當(dāng)小些。

爐容比還與氧槍噴嘴的結(jié)構(gòu)有關(guān)急鳄。

轉(zhuǎn)爐的爐容比一般在0.85～1.0m3／t谤民，為減少噴濺，爐容比應(yīng)不低于0.90m3／t疾宏。

3-3  確定裝入量的原則是什么?

在確定合理的裝入量時张足，除了考慮轉(zhuǎn)爐要有一個合適的爐容比外，還應(yīng)保持合適的熔池深度坎藐。以保證爐底不受氧氣射流的沖聲为牍，熔池深度必須超過氧流對熔池的最大穿透深度。

對于模鑄工藝岩馍，裝入量還應(yīng)與錠型相配合碉咆。裝入量減去吹損及澆注必要損失后的鋼水量，應(yīng)是各種錠型的整數(shù)倍蛀恩，盡量減少注余疫铜。

對連鑄車間，轉(zhuǎn)爐裝入量可根據(jù)實際情況在一定范圍內(nèi)波動双谆。

此外壳咕，確定裝入量時，既要考慮發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備潛力顽馋，又要防止片面不顧實際的盲目超裝谓厘，以免造成事故和浪費。

3-4  生產(chǎn)中應(yīng)用的裝入制度有哪幾種類型寸谜，各有什么特點竟稳？

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的裝入制度有：定量裝入制度、分階段定量裝入制度和定深裝入制度。其中定深裝入制度是每爐裝入量均使熔池深度保持不變住练，由于生產(chǎn)組織的制約地啰，實際上難以實現(xiàn)愁拭。

(1)定量裝入制度讲逛。在整個爐役期間，每爐的裝入量保持不變岭埠。這種裝入制度的優(yōu)點是：發(fā)揮了設(shè)備的最大潛力盏混，生產(chǎn)組織、操作穩(wěn)定惜论，有利于實現(xiàn)過程自動控制许赃。但爐役前期熔池深、后期熔池變淺馆类，只適合大混聊、中型轉(zhuǎn)爐。國內(nèi)外大型轉(zhuǎn)爐已廣泛采用定量裝入制度乾巧。

(2)分階段定量裝入制度句喜。在一個爐役期間，按爐膛擴大的程度劃分為幾個階段沟于，每個階段為定量裝入咳胃。這樣既大體上保持了整個爐役中具有比較合適的爐容比和熔池深度，又保持了各個階段中裝入量的相對穩(wěn)定旷太；既能增加裝入量展懈，又便于組織生產(chǎn)。這是適應(yīng)性較強的一種裝入制度供璧。我國各中存崖、小型轉(zhuǎn)爐普遍采用這種裝入制度。

3-5  供氧制度包括哪些內(nèi)容睡毒，它有什么重要性?

供氧制度的主要內(nèi)容包括確定合理的噴頭結(jié)構(gòu)来惧、供氧強度、氧壓和槍位控制吕嘀。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的供氧制度是使氧氣射流最合理地供給熔池违寞，創(chuàng)造良好的物理化學(xué)反應(yīng)條件。它是控制整個吹煉過程的中心環(huán)節(jié)偶房，直接影響吹煉效果和鋼的質(zhì)量趁曼。供氧是保證雜質(zhì)去除速度、熔池升溫速度棕洋、造渣速度挡闰、控制噴濺和去除鋼中氣體與夾雜物的關(guān)鍵操作。此外，它還關(guān)系終點碳和溫度的控制以及爐襯壽命摄悯；對轉(zhuǎn)爐強化冶煉赞季、擴大鋼的品種和提高質(zhì)量也有重要影響。

3-6  什么是拉瓦爾型噴頭奢驯，它有什么特點?

拉瓦爾噴頭是收縮—擴張型噴孔申钩，當(dāng)出口氧壓與進口氧壓之比p出/pO<0.528時才能夠形成超音速射流。在拉瓦爾噴頭中瘪阁，氣流在喉口處速度等于音速撒遣，在出口處達到超音速。

由于氧氣是可壓縮流體管跺，當(dāng)高壓低速氧氣流經(jīng)拉瓦爾管收縮段時义黎，氧流速度提高，在到達音速時若繼續(xù)縮小管徑豁跑，氧流速度并不再增高廉涕，只會造成氧氣密度增大；此時要繼續(xù)提高氧流速度艇拍，只能設(shè)法增大管徑狐蜕，使其產(chǎn)生絕熱膨脹過程，氧壓降低淑倾，密度減小馏鹤、體積膨脹。當(dāng)氧壓與外界氣壓相等時娇哆，就可以獲得超音速的氧射流湃累，壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽堋U大管徑碍讨。拉瓦爾型噴頭能夠把壓力能(勢能)最大限度地轉(zhuǎn)換成速度能(動能)治力，并能獲得比較穩(wěn)定的超音速射流，在相同射流穿透深度的情況下勃黍，它的槍位可以高些宵统，這就有利于改善氧槍的工作條件和煉鋼的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，因此拉瓦爾型噴頭被廣泛應(yīng)用覆获。

3-7  氧氣自由射流的運動規(guī)律是怎樣的?

氣體從噴孔向無限大的空間噴出后马澈，噴出氣體與空間氣體的物理性質(zhì)相同時，所形成的氣流稱為自由射流或自由流股弄息。

氧氣從噴孔噴出后痊班，形成超音速射流。從噴孔噴出的氧氣射流摹量，在一段長度內(nèi)其流速不變?yōu)榈人俣蔚臃ァＳ捎谏淞鬟吘壟c周圍介質(zhì)氣體發(fā)生摩擦馒胆，卷入部分介質(zhì)氣體并與之混合而減速；隨著射流向前運動凝果，到達一定距離后祝迂，射流中心軸線上的某一點速度等于音速，即馬赫數(shù)Ma=1器净，在這點以前的區(qū)域型雳，包括等速段，稱為射流的超音速核心段掌动，又稱為首段四啰。首段長度大約是噴孔出口直徑的6倍。此點以后的區(qū)域粗恢，氧流的速度低于音速，稱為亞音速射流段欧瘪，又稱為尾段眷射。當(dāng)射流截面上的速度與周圍介質(zhì)一樣時，射流就沉沒在周圍介質(zhì)之中佛掖。在超音速區(qū)域內(nèi)妖碉，等速段以后射流周圍有亞音速氣流，射流的擴張角較小芥被，為10°～12°欧宜；亞音速區(qū)域內(nèi)無超音速氣流，射流的擴張角較大拴魄，為22°～26°冗茸。

超音速核心段的長度一般隨出口馬赫數(shù)成正比例增加。超音速核心段的長度是決定氧槍高度的基礎(chǔ)匹中，也關(guān)系到射流對熔池的沖擊能量夏漱。

高速氧氣從噴孔噴出后，形成的射流與周圍的氣體相接觸顶捷，由于射流內(nèi)氣體的靜壓低于外界靜止氣體的壓強挂绰，周圍的氣體被卷入。距噴孔出口的距離越遠服赎，被卷入的氣體數(shù)量越多葵蒂。因此射流的流量不斷增加，橫截面不斷擴大重虑，同時流速不斷降低践付，此現(xiàn)象稱做射流的衰減。在同一橫截面上速度的分布特點是射流中心軸線上的速度最大嚎尤，離中心軸線越遠荔仁，各點的速度逐漸降低一直到零。在速度等于零的部位是射流的界面。射流中心速度的減小速率也稱射流的衰減率乏梁，射流截面直徑增大速率也稱射流擴展率次洼，這兩個參數(shù)是自由射流的基本特征。

3-8多孔噴頭氧氣射流運動有什么特點?

從多孔噴頭噴出的氧氣流是多股的遇骑，增加了與熔池的接觸面積卖毁，使氧氣逸出更均勻，吹煉過程更平穩(wěn)落萎。多孔噴頭的每一股氧流在與其他各股氧流相匯交之前亥啦，保持著自由射流的特性。當(dāng)各股氧流開始相交后练链，就有了動量的交換翔脱，相互混合，這種混合從射流的邊緣逐漸向中心軸線發(fā)展媒鼓，各單股氧流所具有的自由射流特性逐漸消失届吁。如果多股氧流在匯合前就與熔池液面相接觸，對熔池的沖擊力減小绿鸣，沖擊面積增大疚沐，槍位操作穩(wěn)定，利于吹煉潮模。

多股氧流是從其內(nèi)側(cè)開始混合的亮蛔，混合后的射流內(nèi)側(cè)邊緣卷入周圍介質(zhì)氣體的數(shù)量比外側(cè)少，內(nèi)側(cè)氧流速度降低慢擎厢，外側(cè)氧流速度降低快究流，于是每股氧流的最大速度點就偏離了氧流的幾何中心軸線位置，偏向氧槍的軸線锉矢。這樣就出現(xiàn)了各股氧流的軸線逐漸向氧槍中心線靠攏的趨勢梯嗽。

若噴孔與中心線夾角過小，多股氧射流過早匯合沽损，就與單個自由射流一樣灯节，減小了對熔池的沖擊面積，對吹煉不利绵估。因此在設(shè)計多孔噴頭時炎疆，要合理選擇每個拉瓦爾噴孔與氧槍中心軸線的夾角，保證各股氧流在到達熔池液面以前国裳，基本上不匯合形入，這樣就能充分發(fā)揮多孔噴頭的優(yōu)越性。

多孔噴頭有三孔缝左、四孔亿遂、五孔浓若、六孔、七孔蛇数、甚至八孔等類型挪钓。小型轉(zhuǎn)爐使用三孔拉瓦爾噴頭；而中型和大型轉(zhuǎn)爐普遍采用四孔耳舅、五孔及五孔以上噴頭碌上。與單孔噴頭相比，多孔噴頭有許多突出優(yōu)點：如可以提高供氧強度和冶煉強度浦徊，可以增大沖擊面積馏予，利于成渣，操作平穩(wěn)不易噴濺盔性。但是霞丧，多孔噴頭端面的中心區(qū)域(俗稱鼻子尖部位)冷卻效果較差，吹煉過程中該區(qū)域氣壓較低纯出，鋼液和熔渣易被吸入并黏附到噴頭上而被燒壞蚯妇。為了加強這個區(qū)域的冷卻，采用中心水冷鑄造噴頭暂筝，可延長多孔噴頭的使用壽命。

鍛壓組合式氧槍噴頭能有效地改善噴孔之間的冷卻效果硬贯，提高噴頭壽命焕襟。

3-9  什么是氧氣流量，確定氧氣流量的依據(jù)是什么?

氧氣流量(Q)是指在單位時間(t)內(nèi)向熔池供氧的數(shù)量(體積)V饭豹，常用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積(標(biāo)態(tài))量度鸵赖，其單位是m³/min或m³/h。氧氣流量是根據(jù)吹煉每噸金屬料所需要的氧氣量拄衰、金屬裝入量它褪、供氧時間等因素確定的。

氧流量過大翘悉，就會使化渣茫打、脫碳失去平衡，造成噴濺妖混。氧流量過小老赤，會延長吹煉時間，降低生產(chǎn)率制市。對于一定的原料成分抬旺、造渣工藝及供氧制度，應(yīng)根據(jù)冶煉實踐總結(jié)出氧流量最佳控制范圍祥楣。

3-10  什么是供氧強度开财，確定供氧強度的依據(jù)是什么?

供氧強度是單位時間內(nèi)每噸鋼的氧耗量汉柒，它的單位(標(biāo)態(tài))是Nm³/(t•min)，可由下式確定：

供氧強度的大小應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)爐的公稱噸位责鳍、爐容比來確定碾褂。供氧強度過大，會造成嚴(yán)重的噴濺薇搁，供氧強度過小延長吹煉時間斋扰。通常在不產(chǎn)生噴濺的情況下，盡可能采用較大的供氧強度啃洋。目前國內(nèi)中传货、小型轉(zhuǎn)爐的供氧強度(標(biāo)態(tài))為2.5～4.5 Nm³/(t•min)，大于120t轉(zhuǎn)爐的供氧強度(標(biāo)態(tài))為2.8～3.6 Nm³/(t•min)宏娄；國外轉(zhuǎn)爐供氧強度(標(biāo)態(tài))波動在2.5～4.0 Nm³/(t•min)之間问裕。

來源：鋼鐵技術(shù)網(wǎng)