轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝流程

1、轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝流程這種煉鋼法使用的氧化劑是氧氣。把空氣鼓入熔融的生鐵里，使雜質(zhì)硅、錳等氧化。在氧化的過程中放出大量的熱量 （含1%的硅可使生鐵的溫度升高200攝氏度），可使爐內(nèi)達到足夠高的溫度。因此轉(zhuǎn)爐煉鋼不需要另外使用燃料。 轉(zhuǎn)爐煉鋼是在轉(zhuǎn)爐里進行。轉(zhuǎn)爐的外形就像個梨，內(nèi)壁有耐火磚，爐側(cè)有許多小孔（風(fēng)口），壓縮空氣從這些小孔里吹爐內(nèi)，又叫做側(cè)吹轉(zhuǎn)爐。開始時，轉(zhuǎn)爐處于水平，向內(nèi)注入1300攝氏度的液態(tài)生鐵，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空氣并轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)爐使它直立起來。這時液態(tài)生鐵表面劇烈的反應(yīng)，使鐵、硅、錳氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成爐渣，利用熔化的鋼鐵和爐渣的對流作用，使反應(yīng)遍及

2、整個爐內(nèi)。幾分鐘后，當鋼液中只剩下少量的硅與錳時，碳開始氧化，生成一氧化碳（放熱）使鋼液劇烈沸騰。爐口由于溢出的一氧化炭的燃燒而出現(xiàn)巨大的火焰。最后，磷也發(fā)生氧化并進一步生成磷酸亞鐵。磷酸亞鐵再跟生石灰反應(yīng)生成穩(wěn)定的磷酸鈣和硫化鈣，一起成為爐渣。當磷與硫逐漸減少，火焰退落，爐口出現(xiàn)四氧化三鐵的褐色蒸汽時，表明鋼已煉成。這時應(yīng)立即停止鼓風(fēng)，并把轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)到水平位置，把鋼水傾至鋼水包里，再加脫氧劑進行脫氧。整個過程只需15分鐘左右。如果空氣是從爐低吹入，那就是低吹轉(zhuǎn)爐。 隨著制氧技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已普遍使用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐 （也有側(cè)吹轉(zhuǎn)爐）。這種轉(zhuǎn)爐吹如的是高壓工業(yè)純氧，反應(yīng)更為劇烈，能進一步提高生產(chǎn)效率和

3、鋼的質(zhì)量。轉(zhuǎn)爐一爐鋼的基本冶煉過程。頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉一爐鋼的操作過程主要由以下六步組成：（1）上爐出鋼、倒渣，檢查爐襯和傾動設(shè)備等并進行必要的修補和修理；（2）傾爐，加廢鋼、兌鐵水，搖正爐體（至垂直位置）；（3）降槍開吹，同時加入第一批渣料（起初爐內(nèi)噪聲較大，從爐口冒出赤色煙霧，隨后噴出暗紅的火焰；35min后硅錳氧接近結(jié)束，碳氧反應(yīng)逐漸激烈，爐口的火焰變大，亮度隨之提高；同時渣料熔化，噪聲減弱）；（4）35min后加入第二批渣料繼續(xù)吹煉（隨吹煉進行鋼中碳逐漸降低，約12min后火焰微弱，停吹）；（5）倒爐，測溫、取樣，并確定補吹時間或出鋼；（6）出鋼，同時（將計算好的合金加入鋼包中）進行脫氧合金

4、化。上爐鋼出完鋼后，倒凈爐渣，堵出鋼口，兌鐵水和加廢鋼，降槍供氧，開始吹煉。在送氧開吹的同時，加入第一批渣料，加入量相當于全爐總渣量的三分之二，開吹3-5分鐘后，第一批渣料化好，再加入第二批渣料。如果爐內(nèi)化渣不好，則許加入第三批螢石渣料。 吹煉過程中的供氧強度：小型轉(zhuǎn)爐為2.5-4.5m3/(tmin)；120t以上的轉(zhuǎn)爐一般為2.8-3.6m3/(tmin)。開吹時氧槍槍位采用高槍位，目前是為了早化渣，多去磷，保護爐襯；在吹煉過程中適當降低槍位的保證爐渣不“返干”，不噴濺，快速脫碳與脫硫，熔池均勻升溫為原則；在吹煉末期要降槍，主要目的是熔池鋼水成分和溫度均勻，加強熔池攪拌，穩(wěn)定火焰，便于判斷

5、終點，同時使降低渣中Fe含量，減少鐵損，達到濺渣的要求。當吹煉到所煉鋼種要求的終點碳范圍時，即停吹，倒爐取樣，測定鋼水溫度，取樣快速分析C、S、P的含量，當溫度和成分符合要求時，就出鋼。當鋼水流出總量的四分之一時，向鋼包中的脫氧合金化劑，進行脫氧，合金化，由此一爐鋼冶煉完畢。煉鋼學(xué)概述基本要求：理解煉鋼的任務(wù)；了解對原材料的要求；了解耐火材料的分類和各自用途。重點與難點：煉鋼的任務(wù)；原材料主要質(zhì)量指標；煉鋼用耐火材料。第一節(jié) 概 述一、鋼與生鐵的區(qū)別及發(fā)展歷程：首先是碳的含量，理論上一般把碳含量小于2.11%稱之鋼，它的熔點在1450-1500，而生鐵的熔點在1100-1200。在鋼中碳元素和

6、鐵元素形成Fe3C固熔體，隨著碳含量的增加，其強度、硬度增加，而塑性和沖擊韌性降低。 鋼的應(yīng)用前景：鋼具有很好的物理、化學(xué)性能與力學(xué)性能，可進行拉、壓、軋、沖、拔等深加工，其用途十分廣泛。用途不同對鋼的性能要求也不同，從而對鋼的生產(chǎn)也提出了不同的要求。石油、化工、航天航空、交通運輸、農(nóng)業(yè)、國防等許多重要的領(lǐng)域均需要各種類型的大量鋼材，我們的日常生活更離不開鋼?？傊?，鋼材仍將是21世紀用途最廣的結(jié)構(gòu)材料和最主要功能材料。煉鋼方法（1）最早出現(xiàn)的煉鋼方法是1740年出現(xiàn)的坩堝法，它是將生鐵和廢鐵裝入由石墨和粘土制成的坩堝內(nèi)，用火焰加熱熔化爐料，之后將熔化的爐料澆成鋼錠。此法幾乎無雜質(zhì)元素的氧化反應(yīng)

7、。 煉鋼方法（2）1856年英國人亨利貝塞麥發(fā)明了酸性空氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法，也稱為貝塞麥法，第一次解決了用鐵水直接冶煉鋼水的難題，從而使煉鋼的質(zhì)量得到提高，但此法要求鐵水的硅含量大于0.8%，而且不能脫硫。目前已淘汰。 煉鋼方法（3）1865年德國人馬丁利用蓄熱室原理發(fā)明了以鐵水、廢鋼為原料的酸性平爐煉鋼法，即馬丁爐法。1880年出現(xiàn)了第一座堿性平爐。由于其成本低、爐容大，鋼水質(zhì)量優(yōu)于轉(zhuǎn)爐，同時原料的適應(yīng)性強，平爐煉鋼法一時成為主要的煉鋼法。 煉鋼方法（4）1878年英國人托馬斯發(fā)明了堿性爐襯的底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法，即托馬斯法。他是在吹煉過程中加石灰造堿性渣，從而解決了高磷鐵水的脫磷問題。當時，對西歐

8、的一些國家特別適用，因為西歐的礦石普遍磷含量高。但托馬斯法的缺點是爐子壽命底，鋼水中氮的含量高。煉鋼方法（5）1899年出現(xiàn)了完全依靠廢鋼為原料的電弧爐煉鋼法(EAF)，解決了充分利用廢鋼煉鋼的問題，此煉鋼法自問世以來，一直在不斷發(fā)展，是當前主要的煉鋼法之一，由電爐冶煉的鋼目前占世界總的鋼的產(chǎn)量的30-40%。煉鋼方法（6）瑞典人羅伯特杜勒首先進行了氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的試驗，并獲得了成功。1952年奧地利的林茨城(Linz)和多納維茲城(Donawitz)先后建成了30噸的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐車間并投入生產(chǎn)，所以此法也稱為LD法。美國稱為BOF法（Basic Oxygen Furnace）或BOP法，如

9、圖1所示。 圖1 BOF法煉鋼方法（7）1965年加拿大液化氣公司研制成雙層管氧氣噴嘴，1967年西德馬克西米利安鋼鐵公司引進此技術(shù)并成功開發(fā)了底吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼法，即OBM法(Oxygen Bottom Maxhuette) 。1971年美國鋼鐵公司引進OBM法，1972年建設(shè)了3座200噸底吹轉(zhuǎn)爐，命名為Q-BOP (Quiet BOP) ，如圖2所示。圖2 Q-BOP法煉鋼方法（8）在頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼發(fā)展的同時，1978-1979年成功開發(fā)了轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉工藝，即從轉(zhuǎn)爐上方供給氧氣（頂吹氧），從轉(zhuǎn)爐底部供給惰性氣體或氧氣，它不僅提高鋼的質(zhì)量，而且降低了煉鋼消耗和噸鋼成本，更適合供給連鑄優(yōu)質(zhì)

10、鋼水，如圖3所示。 圖3 轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉法煉鋼方法（9）我國首先在1972-1973年在沈陽第一煉鋼廠成功開發(fā)了全氧側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝。并在唐鋼等企業(yè)推廣應(yīng)用，如圖4所示。圖4 全氧側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法總之，煉鋼技術(shù)經(jīng)過200多年的發(fā)展，技術(shù)水平、自動化程度得到了很大的提高，21世紀煉鋼技術(shù)會面臨更大的挑戰(zhàn)，相信會有不斷的新技術(shù)涌現(xiàn)。二、我國鋼鐵工業(yè)的狀況我國很早就掌握了煉鐵的冶煉技術(shù)，東漢時就出現(xiàn)了冶煉和鍛造技術(shù)，南北朝時期就掌握了灌鋼法，曾在世界范圍內(nèi)處于領(lǐng)先地位。但舊中國鋼鐵工業(yè)非常落后，產(chǎn)量很低，從1890年建設(shè)的漢陽鋼鐵廠至1948年的半個世紀中，鋼產(chǎn)量累計到200萬噸，1949年只有15

11、.8萬噸。 新中國成立后，特別是改革開放以來，我國的鋼鐵事業(yè)得到迅速發(fā)展，1980年鋼產(chǎn)量達到3712萬噸，1990年達到6500萬噸，1996年首次突破1億噸大關(guān)，成為世界第一產(chǎn)鋼大國，2005年產(chǎn)量達到3.4億噸，占世界產(chǎn)量的1/3?？梢赃@樣講，我國的鋼鐵工業(yè)對世界產(chǎn)生了重要影響，我國不僅是產(chǎn)鋼大國，而且已經(jīng)開始邁入鋼鐵強國的行列，如圖5所示。 圖5 我國粗鋼產(chǎn)量的變化情況第二節(jié) 煉鋼的任務(wù)及鋼的分類一、煉鋼的任務(wù)煉鋼的基本任務(wù)是脫碳、脫磷、脫硫、脫氧，去除有害氣體和非金屬夾雜物，提高溫度和調(diào)整成分。歸納為：“四脫”（碳、氧、磷和硫），“二去”（去氣和去夾雜），“二調(diào)整”（成分和溫度）。采

12、用的主要技術(shù)手段為：供氧，造渣，升溫，加脫氧劑和合金化操作。（一）鋼中的磷 對于絕大多數(shù)鋼種來說磷是有害元素。鋼中磷的含量高會引起鋼的 “冷脆”，即從高溫降到0以下，鋼的塑性和沖擊韌性降低，并使鋼的焊接性能與冷彎性能變差。磷是降低鋼的表面張力的元素，隨著磷含量的增加，鋼液的表面張力降低顯著，從而降低了鋼的抗裂性能。磷是僅次于硫在鋼的連鑄坯中偏析度高的元素，而且在鐵固熔體中擴散速率很小，因而磷的偏析很難消除，從而嚴重影響鋼的性能，所以脫磷是煉鋼過程的重要任務(wù)之一。磷在鋼中是以Fe3P或Fe2P形式存在，但通常是以P來表達。煉鋼過程的脫磷反應(yīng)是在金屬液與熔渣界面進行的。不同用途的鋼對磷的含量有嚴格

13、要求：非合金鋼中普通質(zhì)量級鋼 P0.045%； 優(yōu)質(zhì)級鋼 P0.035%；特殊質(zhì)量級鋼 P0.025%；有的甚至要求 P0.010%。但對于某些鋼種，如炮彈鋼，耐腐蝕鋼則需添加一定的P元素。（二）鋼中的硫硫?qū)︿摰男阅軙斐刹涣加绊?，鋼中硫含量高，會使鋼的熱加工性能變壞，即造成鋼的“熱脆”性?硫在鋼中以FeS的形式存在，F(xiàn)eS的熔點為1193，F(xiàn)e與FeS組成的共晶體的熔點只有985。液態(tài)Fe與FeS雖可以無限互溶，但在固熔體中的溶解度很小，僅為0.015%-0.020%。當鋼中的S0.020%時，由于凝固偏析，F(xiàn)e-FeS共晶體分布于晶界處，在1150-1200的熱加工過程中，晶界處的共晶體

14、熔化，鋼受壓時造成晶界破裂，即發(fā)生“熱脆”現(xiàn)象。如果鋼中的氧含量較高，F(xiàn)eS與FeO形成的共晶體熔點更低（940），更加劇了鋼的“熱脆”現(xiàn)象的發(fā)生。錳可在鋼凝固范圍內(nèi)生成MnS和少量的FeS，純MnS的熔點為1610，共晶體FeS-MnS（占93.5%）的熔點為1164，它們能有效地防止鋼熱加工過程的“熱脆”。 冶煉一般鋼種時要求將Mn控制在0.4%-0.8%。在實際生產(chǎn)中還將Mn/S比作為一個指標進行控制，Mn/S對鋼的熱塑性影響很大。從低碳鋼高溫下的拉伸實驗發(fā)現(xiàn)提高Mn/S比可以提高鋼的熱延展性。一般Mn/S7時不產(chǎn)生熱脆，如圖6所示。圖6 Mn/S比對低碳鋼熱延展性的影響硫還會明顯降低鋼

15、的焊接性能，引起高溫龜裂，并在焊縫中產(chǎn)生氣孔和疏松，從而降低焊縫的強度。硫含量超過0.06%時，會顯著惡化鋼的耐蝕性。硫還是連鑄坯中偏析最為嚴重的元素。不同鋼種對硫含量有嚴格的規(guī)定：非合金鋼中普通質(zhì)量級鋼 S0.045%優(yōu)質(zhì)級鋼 S0.035%，特殊質(zhì)量級鋼 S0.025%有的鋼種要求如管線鋼 S0.005%，甚至更低。對于某些鋼種，如易切削鋼，硫則作為合金元素加入，要求S=0.08%-0.20%。（三）鋼中的氧在吹煉過程中，向熔池供入了大量的氧氣，到吹煉終點時，鋼水中含有過量的氧，即鋼中實際氧含量高于平均值。若不脫氧，在出鋼、澆鑄中，溫度降低，氧溶解度降低，促使碳氧反應(yīng)，鋼液劇烈沸騰，使?jié)茶T

16、困難，得不到正確凝固組織結(jié)構(gòu)的連鑄坯。 鋼中氧含量高，還會產(chǎn)生皮下氣泡，疏松等缺陷，并加劇硫的熱脆作用。在鋼的凝固過程中，氧將會以氧化物的形式大量析出，會降低鋼的塑性，沖擊韌性等加工性能。一般測定的是鋼中的全氧，即氧化物中的氧和溶解的氧之和，在使用濃差法定氧時才是測定鋼液中溶解的氧，在鑄坯或鋼材中取樣時是全氧樣。 脫氧的任務(wù)：根據(jù)具體的鋼種，將鋼中的氧含量降低到所需的水平，以保證鋼水在凝固時得到合理的凝固組織結(jié)構(gòu)；使成品鋼中非金屬夾雜物含量最少，分布合適，形態(tài)適宜，以保證鋼的各項性能指標，得到細晶結(jié)構(gòu)組織。常用的脫氧劑有Fe-Mn，F(xiàn)e-Si，Mn-Si，Ca-Si等合金。 （四）鋼中的氣體

17、鋼液中的氣體會顯著降低鋼的性能，而且容易造成鋼的許多缺陷。鋼中氣體主要是指氫與氮，它們可以溶解于液態(tài)和固態(tài)純鐵和鋼中。氫在固態(tài)鋼中溶解度很小，在鋼水凝固和冷卻過程中，氫會和CO、N2等氣體一起析出，形成皮下氣泡中心縮孔、疏松、造成白點和發(fā)紋。 鋼熱加工過程中，鋼中含有氫氣的氣孔會沿加工方向被拉長形成微裂紋，進而引起鋼材的強度、塑性、沖擊韌性的降低，即發(fā)生“氫脆”現(xiàn)象。在鋼材的縱向斷面上，呈現(xiàn)出圓形或橢圓形的銀白色斑點稱之為“白點”，實為交錯的細小裂紋。主要原因是鋼中的氫在小孔隙中析出的壓力和鋼相變時產(chǎn)生的組織應(yīng)力的綜合力超過了鋼的強度，產(chǎn)生了“白點”。一般白點產(chǎn)生的溫度低于2000。 鋼中的氮

18、是以氮化物的形式存在，它對鋼質(zhì)量的影響體現(xiàn)出雙重性。氮含量高的鋼種長時間放置，將會變脆，這一現(xiàn)象稱為“老化”或“時效”。原因是鋼中氮化物的析出速度很慢，逐漸改變著鋼的性能。低碳鋼產(chǎn)生的脆性比磷還嚴重。鋼中氮含量高時，在250-4500溫度范圍，其表面發(fā)藍，鋼的強度升高，沖擊韌性降低，稱之為“藍脆”。氮含量增加，鋼的焊接性能變壞。鋼中加入適量的鋁，可生成穩(wěn)定的AlN，能夠壓抑Fe4N生成和析出，不僅改善鋼的時效性，還可以阻止奧氏體晶粒的長大。氮可以作為合金元素起到細化晶粒的作用。在冶煉鉻鋼，鎳鉻系鋼或鉻錳系等高合金鋼時，加入適量的氮，能夠改善塑性和高溫加工性能。（五）鋼中的夾雜 鋼中非金屬夾雜按

19、來源分可以分成外來夾雜和內(nèi)生夾雜。外來夾雜是指冶煉和澆鑄過程中，帶入鋼液中的爐渣和耐火材料以及鋼液被大氣氧化所形成的氧化物。內(nèi)生夾雜包括：脫氧時的脫氧產(chǎn)物；鋼液溫度下降時，硫、氧、氮等雜質(zhì)元素溶解度下降而以非金屬夾雜形式出現(xiàn)的生成物；凝固過程中因溶解度降低、偏析而發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物；固態(tài)鋼相變?nèi)芙舛茸兓傻漠a(chǎn)物。鋼中大部分內(nèi)生夾雜是在脫氧和凝固過程中產(chǎn)生的。根據(jù)成分不同，夾雜物可分為：氧化物夾雜，即 FeO、MnO、SiO2、Al2O3、Cr2O3等簡單的氧化物；FeO-Fe2O3、FeO-Al2O3、MgO-Al2O3等尖晶石類和各種鈣鋁的復(fù)雜氧化物；2FeO-SiO2、2MnO-SiO2、3

20、MnO-Al2O3-2SiO2等硅酸鹽；硫化物夾雜，如FeS、MnS、CaS等；氮化物夾雜，如AlN、TiN、ZrN、VN、BN等。 按加工性能，夾雜物可分為：塑性夾雜，它是在熱加工時，沿加工方向延伸成條帶狀；脆性夾雜，它是完全不具有塑性的夾雜物，如尖晶石類型夾雜物，熔點高的氮化物；點狀不變性夾雜，如SiO2超過70%的硅酸鹽，CaS、鈣的鋁硅酸鹽等。由于非金屬夾雜對鋼的性能產(chǎn)生嚴重的影響，因此在煉鋼、精煉和連鑄過程應(yīng)最大限度地降低鋼液中夾雜物的含量，控制其形狀、尺寸。 （六）鋼中的合金成分碳（C）煉鋼的重要任務(wù)之一就是要把熔池中的碳氧化脫除至所煉鋼鐘的要求。從鋼的性質(zhì)可看出碳也是重要的合金元

21、素，它可以增加鋼的強度和硬度，但對韌性產(chǎn)生不利影響。鋼中的碳決定了冶煉、軋制和熱處理的溫度制度。碳能顯著改變鋼的液態(tài)和凝固性質(zhì)，在1600，C0.8%時，每增0.1%的碳 鋼的熔點降低6.50 密度減少4kg/m3 黏度降低0.7% N的溶解度降低0.001% H的溶解度降低0.4 cm3/100g 增大凝固區(qū)間17.79 。錳(Mn)錳的作用是消除鋼中硫的熱脆傾向，改變硫化物的形態(tài)和分布以提高鋼質(zhì)；錳是一種非常弱的脫氧劑，在碳含量非常低、氧含量很高時，可以顯示出脫氧作用，協(xié)助脫氧，提高他們的脫氧能力；錳還可以略微提高鋼的強度，并可提高鋼的淬透性能，穩(wěn)定并擴大奧氏體區(qū)，常作為合金元素生成奧氏體

22、不銹鋼、耐熱鋼等。硅 (Si)硅是鋼中最基本的脫氧劑。普通鋼中含硅在0.17%-0.37%，1450鋼凝固時，能保證鋼中與其平衡的氧小于與碳平衡的量，抑制凝固過程中CO氣泡的產(chǎn)生。生產(chǎn)沸騰鋼時，Si為0.03%-0.07%，Mn為0.25%-0.70%，它只能微弱控制C-O反應(yīng)。 硅能提高鋼的機械性能，增加了鋼的電阻和導(dǎo)磁性。硅對鋼液的性質(zhì)影響較大，1600純鐵中每增加1%的硅： 碳的飽和溶解度降低0.294% 鐵的熔點降低8 密度降低80kg/m3 N的飽和溶解度降低0.003% H降低1.4cm3/100g 鋼的凝固區(qū)間增加10，鋼液的收縮率提高2.05%。鋁(Al)鋁是終脫氧劑，生產(chǎn)鎮(zhèn)靜

23、鋼時，Al多在0.005%-0.05%，通常為0.01%-0.03%。鋼中鋁的加入量因氧量而異，對高碳鋼應(yīng)少加些，而低碳鋼則應(yīng)多加，加入量一般為:0.3-1.0kg/t鋼。鋁加到鋼中將與氧發(fā)生反應(yīng)生成Al2O3，在出鋼、鎮(zhèn)靜和澆鑄時生成的Al2O3大部分上浮排除，在凝固過程中大量細小分散的Al2O3還能促進形成細晶粒鋼。鋁是調(diào)整鋼的晶粒度的有效元素，它能使鋼的晶粒開始長大并保持到較高的溫度。 二、鋼的分類按化學(xué)成分分類：按是否加入合金元素可鋼分為把碳素鋼和合金鋼兩大類。碳素鋼是指鋼中除含有一定量為了脫氧而加入硅（一般0.40%）和錳（一般0.80%）等合金元素外，不含其他合金元素的鋼。根據(jù)碳含

24、量的高低又可分成低碳鋼（C0.25%），中碳鋼(0.25%C0.60%)和高碳鋼(C0.60%)。合金鋼是指鋼中除含有硅和錳作為合金元素或脫氧元素外，還含有其他合金元素乳鉻、鎳、鉬、鈦、釩、銅、鎢、鋁、鈷、鈮、鋯和稀土元素等，有的還含有某些非金屬元素如硼、氮等的鋼。根據(jù)鋼中合金元素含量的多少，又可分為低合金鋼，中合金鋼和高合金鋼。一般合金元素總含量小于3%的為普通低合金鋼，總含量為3%5%的為低合金鋼，大于10%的叫高合金鋼，總含量介于5%10%之間為中合金鋼。按鋼中所含有的主要合金元素不同可分為錳鋼、硅鋼、硼鋼、鉻鎳鎢鋼、鉻錳硅鋼等。 按冶煉方法和質(zhì)量水平分類：按煉鋼爐設(shè)備不同可分為轉(zhuǎn)爐鋼、

25、電爐鋼、平爐鋼。其中電爐鋼包括電弧爐鋼、感應(yīng)爐鋼、電渣鋼、電子束熔煉及有關(guān)的真空熔煉鋼等。 按脫氧程度不同可分為沸騰鋼（不經(jīng)脫氧或微弱脫氧）、鎮(zhèn)靜鋼（脫氧充分）和半鎮(zhèn)靜鋼（脫氧不完全，介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間）。 按質(zhì)量水平不同可分為普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼。 按用途分類，分為三大類：結(jié)構(gòu)鋼，工具鋼，特殊性能鋼。 結(jié)構(gòu)鋼是目前生產(chǎn)最多、使用最廣的鋼種，它包括碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼，主要用于制造機器和結(jié)構(gòu)的零件及建筑工程用的金屬結(jié)構(gòu)等。碳素結(jié)構(gòu)鋼是指用來制造工程結(jié)構(gòu)件和機械零件用的鋼，其硫、磷等雜質(zhì)含量比優(yōu)質(zhì)鋼高些，一般S0.055%，P0.045%，優(yōu)質(zhì)碳素鋼S和P均0.040%。碳素結(jié)構(gòu)鋼的

26、價格最低，工藝性能良好，產(chǎn)量最大，用途最廣。 合金結(jié)構(gòu)鋼是在優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，適當?shù)丶尤胍环N或數(shù)種合金元素，用來提高鋼的強度、韌性和淬透性。合金結(jié)構(gòu)鋼根據(jù)化學(xué)成分（主要指含碳量）熱處理工藝和用途的不同，又可分為滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼和氮化鋼。 滲碳鋼指用低碳結(jié)構(gòu)鋼制成零部件，經(jīng)表面化學(xué)處理，淬火并低溫回火后，使零件表面硬度高而心部韌性好，既耐磨又能承受高的交變負荷或沖擊負荷。調(diào)質(zhì)鋼的含碳量大于0.25%，所制成的零件經(jīng)淬火和高溫回火調(diào)質(zhì)處理后，可得到適當?shù)母邚姸扰c良好的韌性。氮化鋼一般是指以中碳合金結(jié)構(gòu)鋼制成零件，先經(jīng)過調(diào)質(zhì)或表面火焰淬火、高頻淬火處理，獲得所需要的力學(xué)性能，最后再進行氮化處理，

27、以進一步改善鋼的表面耐磨性能。工具鋼，包括碳素工具鋼和合金工具鋼及高速鋼。碳素工具鋼的硬度主要以含碳量的高低來調(diào)整（0.65%C1.30%），為了提高鋼的綜合性能，有的鋼中加入0.35%0.60%的錳。合金工具鋼不僅含有很高碳，有的高達2.30%，而且含有較高的鉻（達13%）、鎢（達9%）、鉬、釩等合金元素，這類鋼主要用于各式模具。高速工具鋼除含有較高的碳（1%左右）外，還含有很高的鎢（有的高達19%）和鉻、釩、鉬等合金元素，具有較好的赤熱硬性。特殊性能鋼，指的是具有特殊化學(xué)性能或力學(xué)性能的鋼，如軸承鋼、不銹鋼、彈簧鋼、高溫合金鋼等。軸承鋼是指用于制造各種環(huán)境中工作的各類軸承圈和滾動體的鋼，這

28、類鋼含碳1%左右，含鉻最高不超過1.65%，要求具有高而均勻的硬度和耐磨性，內(nèi)部組織和化學(xué)成分均勻，夾雜物和碳化物的數(shù)量及分布要求高。不銹鋼是指在大氣、水、酸、堿和鹽等溶液，或其他腐蝕介質(zhì)中具有一定化學(xué)穩(wěn)定性的鋼的總稱。耐大氣、蒸汽和水等弱介質(zhì)腐蝕的稱為不銹鋼，耐酸、堿和鹽等強介質(zhì)腐蝕的鋼稱為耐腐蝕鋼。不銹鋼具有不銹性，但不一定耐腐蝕，而耐腐蝕鋼則一般都具有較好的不銹性。根據(jù)化學(xué)成分不同，可分為馬氏體不銹鋼(13%Cr鋼為代表)，鐵素體不銹鋼(18%Cr鋼為代表)，奧氏體不銹鋼(18%Cr-8%Ni鋼代表)和雙相不銹鋼。彈簧鋼主要含有硅、錳、鉻合金元素，具有高的彈性極限、高的疲勞強度以及高的沖

29、擊韌性和塑性，專門用于制造螺旋簧及其他形狀彈簧，對鋼的表面性能及脫碳性能的要求比一般鋼更為嚴格。高溫合金指的是在應(yīng)力及高溫同時作用下，具有長時間抗蠕變能力與高的持久強度和高的抗蝕性的金屬材料，常用的有鐵基合金、鎳基合金、鈷基合金，還有鉻基合金、鉬基合金及其他合金等。高溫合金主要用于制造燃汽輪機、噴氣式發(fā)動機等高溫下工作零部件。 思考題：1、煉鋼的基本任務(wù)是什么，通過哪些手段實現(xiàn)？2、磷和硫?qū)︿摦a(chǎn)生哪些危害？3、實際生產(chǎn)中為什么要將Mn/S比作為一個指標進行控制？4、氫和氮對鋼產(chǎn)生哪些危害？5、外來夾雜和內(nèi)生夾雜的含義是什么？基本要求：了解轉(zhuǎn)爐的吹煉過程；掌握氧氣射流對熔池的物理化學(xué)作用；掌握頂

30、吹轉(zhuǎn)爐的各項操作制度；掌握復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的冶金特點；了解轉(zhuǎn)爐自動控制。重點與難點：頂吹轉(zhuǎn)爐的各項操作制度；復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的冶金特點。第一節(jié) 煉鋼用原材料原材料是煉鋼的基礎(chǔ)，原材料的質(zhì)量和供應(yīng)條件對煉鋼生產(chǎn)的各項技術(shù)經(jīng)濟指標產(chǎn)生重要影響。對煉鋼原料的基本要求：既要保證原料具有一定的質(zhì)量和相對穩(wěn)定的成分，又要因地制宜充分利用本地區(qū)的原料資源，不宜苛求。煉鋼原料分為金屬料，非金屬料和氣體。 金屬料：鐵水、廢鋼、合金鋼 非金屬料：造渣劑（石灰、螢石、鐵礦石）、冷卻劑（廢鋼、鐵礦石、氧化鐵、燒結(jié)礦、球團礦）、增碳劑和燃料（焦炭、石墨籽、煤塊、重油） 氧化劑：氧氣、鐵礦石、氧化鐵皮入爐原料結(jié)構(gòu)是煉鋼進程及各項指標結(jié)構(gòu)

31、產(chǎn)生重要影響：鋼鐵料結(jié)構(gòu)，即鐵水和廢鋼及廢鋼種類的合理分配；造渣料結(jié)構(gòu)，即石灰、白云石、螢石、鐵礦石等的配比制度；充分發(fā)揮各種煉鋼原料的功能使用效果，即鋼鐵料和選渣料的合理利用。一、金屬料 （一）鐵 水 鐵水是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要原材料，一般占裝入量的70%-100%，是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要熱源，如圖1所示。對鐵水要求有：（1）成分；（2）帶渣量；（3）溫度。1）硅（Si）是重要的發(fā)熱元素，鐵水中含Si量高，爐內(nèi)的化學(xué)熱增加，鐵水中Si量增加0.10%，廢鋼的加入量可提高1.3%-1.5%。鐵水含Si量高，渣量增加，有利于脫磷、脫硫。 硅含量過高會使渣料和消耗增加，易引起噴濺，金屬收得率降低，同時渣中過量

32、的SiO2，也會加劇對爐襯的侵蝕，影響石灰渣化速度，延長吹煉時間。通常鐵水中的硅含量為0.30%-0.60%為宜。 2）錳（Mn）錳是發(fā)熱元素，鐵水中Mn氧化后形成的MnO能有效促進石灰溶解，加快成渣，減少助熔劑的用量和爐襯侵蝕。同時鐵水含Mn高，終點鋼中余錳高，從而可以減少合金化時所需的錳鐵合金，有利提高鋼水純凈度。轉(zhuǎn)爐用鐵水對錳與硅比值要求為0.8-1.0，目前使用較多的為低錳鐵水，錳的含量為0.20%-0.80%。3）磷（P）。磷是高發(fā)熱元素，對一般鋼種來說是有害元素，因此要求鐵水磷含量越低越好，一般要求鐵水P0.20%。4）硫（S）。除了含硫易切削以外，絕大多數(shù)鋼種要求去除硫這一有害元

33、素。氧氣轉(zhuǎn)爐單渣操作的脫硫效率只有30%-40%。我國煉鋼技術(shù)規(guī)程要求入爐鐵水的硫含量不超過0.05%。 對鐵水帶渣量的要求：高爐渣中含硫、SiO2、和Al2O3量較高，過多的高爐渣進入轉(zhuǎn)爐內(nèi)會導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐鋼渣量大，石灰消耗增加，造成噴濺，降低爐襯壽命，因此，進入轉(zhuǎn)爐的鐵水要求帶渣量不得超過0.5%。對鐵水溫度的要求：鐵水溫度是鐵水含物理量多少的標志，鐵水物理熱得占轉(zhuǎn)爐熱收入的50%。應(yīng)努力保證入爐鐵水的溫度，保證爐內(nèi)熱源充足和成渣迅速。我國煉鋼規(guī)定入爐鐵水溫度應(yīng)大于1250，并且要相對穩(wěn)定。轉(zhuǎn)爐和電爐煉鋼均使用廢鋼，如圖2所示。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐用廢鋼量一般是總裝入量的10%-30%。廢鋼分為一般廢鋼

34、、軋輥、次廢鐵、車等。（二）轉(zhuǎn)爐煉鋼對廢鋼的要求：1)廢鋼的外形尺寸和塊度應(yīng)保證能從爐口順利加入轉(zhuǎn)爐。廢鋼的長度應(yīng)小于轉(zhuǎn)爐口直徑的1/2，廢鋼單重一般不應(yīng)超過300kg。國標要求廢鋼的長度不大于1000mm，最大單件重量不大于800kg。2）廢鋼中不得混有鐵合金，嚴禁混入銅、鋅、鉛、錫等有色金屬和橡膠，不得混有封閉器皿、爆炸物和易燃易爆品以及有毒物品。廢鋼的硫、磷含量均不大于0.050%。3）廢鋼應(yīng)清潔干燥不得混有泥沙，水泥，耐火材料，油物等。4）不同性質(zhì)的廢鋼分類存放。非合金鋼、低合金鋼廢鋼可混放在一起，不得混有合金廢鋼和生鐵。合金廢鋼要單獨存放，以免造成冶煉困難，產(chǎn)生熔煉廢品或造成貴重合金

35、元素的浪費。（三）轉(zhuǎn)爐煉鋼對鐵合金的要求：1）生鐵主要在電爐煉鋼中使用，其主要目的在于提高爐料或鋼中的碳含量，并解決廢鋼或重料來源不足的困難。由于生鐵中含碳及雜質(zhì)較高，因此電爐鋼爐料中生鐵配比通常為10%-25%，最高不超過30%。電爐煉鋼對生鐵的質(zhì)量要求較高，一般S、P含量要低，Mn不能高于2.5%，Si不能高于1.2%。2）海綿鐵海綿鐵是用氫氣或其他還原性氣體還原精鐵礦而得。一般是將鐵礦石裝入反應(yīng)器中，通入氫氣或CO氣體或使用固體還原劑，在低于鐵礦石軟化點以下的溫度范圍內(nèi)反應(yīng)，不生成鐵水，也沒有熔渣，僅把氧化鐵中的氧脫掉，從而獲得多孔性的金屬鐵即海綿鐵。海綿鐵中金屬鐵含量較高，S、P含量較

36、低，雜質(zhì)較少。電爐煉鋼直接采用海綿鐵代替廢鋼鐵料，不僅可以解決鋼鐵料供應(yīng)不足的困難，而且可以大大縮短冶煉時間，提高電爐鋼的生產(chǎn)率。此外，以海綿鐵為爐料還可以減少鋼中的非金屬夾雜物及氮含量。由于海綿鐵具有較強的吸水能力，因此使用前須保持干燥或以紅熱狀態(tài)入爐。3）鐵合金 常用的鐵合金種類： 簡單合金：Fe-Mn，F(xiàn)e-Si，F(xiàn)e-Cr，F(xiàn)e-V， Fe-Ti，F(xiàn)e-Mo，F(xiàn)e-W等復(fù)合脫氧劑：Ca-Si合金，Al-Mn-Si合金，Mn-Si合金，Cr-Si合金，Ba-Ca-Si合金，Ba-Al-Si合金等純金屬：Mn、Ti（海綿Ti）、Ni、Al。1）對塊要求加入鋼包中的尺寸為5-50mm，加入爐

37、中的尺寸為30-200mm。往電爐中加Al時常將其化成鋁餅，用鐵桿穿入插入鋼液。2）烘烤溫度錳鐵、鉻鐵、硅鐵應(yīng)800，烘烤時間應(yīng)2小時；鈦鐵、釩鐵、鎢鐵加熱近200 ，時間大于1小時。二、非金屬料（一）造渣劑1）石灰堿性煉鋼方法的造渣料，主要成分為CaO，由石灰石煅燒而成，是脫P、脫S不可缺少的材料，用量比較大。其質(zhì)量好壞對吹煉工藝、產(chǎn)品質(zhì)量和爐襯壽命等產(chǎn)生主要影響。因此，石灰CaO含量高，SiO2和S 含量低，生過燒率低，活性高，塊度適中，此外，石灰還應(yīng)保持清潔、干燥和新鮮。對石灰的具體要求：對轉(zhuǎn)爐石灰塊度為20-50mm，電爐為20-60mm石灰的活度也稱水活度是石灰反應(yīng)能力的標志，也是衡

38、量石灰質(zhì)量的重要參數(shù)。常用鹽酸滴定法來測量水活性，當鹽酸消耗大于300ml時才屬優(yōu)質(zhì)活性石灰。通常把在1050-1150溫度下焙燒的石灰，具有高反應(yīng)能力的體積密度小，氣孔率高，比表面積大，晶粒細小的優(yōu)質(zhì)石灰叫活性石灰，也稱軟性石灰。活性石灰的水活性度大于310ml，體積密度1.7-2.0g/3，氣孔率高達40%，比表面積為0.5-1.3cm2/g?；钚允夷軠p少石灰、螢石消耗量和轉(zhuǎn)爐渣量，有利于提高脫S，脫P效果，減少轉(zhuǎn)爐熱損失和對爐襯的侵蝕。2）螢石螢石的主要成分是 CaF2，焙燒約930。螢石能使CaO和阻礙石灰溶解的2CaOSiO2外殼的熔點顯著降低，生成低熔點3CaOCaF22SiO2

39、（熔點1362），加速石灰溶解，迅速改善爐渣動性。螢石助熔的特點是作用快，時間短。但大量使用螢石會增加噴濺，加劇爐襯侵蝕，污染環(huán)境。轉(zhuǎn)爐用螢石要求:塊度在5-50mm，且要干燥，清潔。近年來，螢石供應(yīng)不足，各鋼廠從環(huán)保角度考慮，使用多種螢石代用品，如鐵錳礦石，氧化鐵皮，轉(zhuǎn)爐煙塵，鐵礬土等。 3）白云石白云石的主要成分CaCO3MgCO3。經(jīng)焙燒可成為輕燒白云石，其主要成分為CaOMgO。轉(zhuǎn)爐采用生白云石或輕燒白云石代替部分石灰造渣?？蓽p輕爐渣對爐襯的侵蝕，提高爐襯壽命具有明顯效果。濺渣護爐操作時，通過加入適量的生白云石或輕燒白云石保持渣中的MgO含量達到飽和或過飽和，使終渣能夠做黏，出鋼后達到

40、濺渣的要求。對生白云石的要求: 4）火磚塊 火磚塊是澆鑄系統(tǒng)的廢棄品，它的作用是改善熔渣的流動性，特別是對含MgO高的熔渣，稀釋作用優(yōu)于螢石。火磚塊中含有約30%的Al2O3，易使熔渣起泡并具有良好的透氣性。但火磚塊中還含有55%70%的SiO2，能大大降低熔渣的堿度及氧化能力，對脫磷、脫硫極為不利。因此，在電爐煉鋼的氧化期應(yīng)絕對禁用。在還原期要適量少用，只用在冶煉不銹鋼或高硫鋼時才稍用多一些。 5）合成造渣劑合成造渣劑是用石灰加入適量的氧化鐵皮、螢石、氧化錳或其他氧化物等熔劑，在低溫下預(yù)制成型。合成渣劑熔點低、堿度高、成分均勻、粒度小，且在高溫下易碎裂，成渣速度快，因而改善了冶金效果，減輕了

41、轉(zhuǎn)爐造渣負荷。高堿度燒結(jié)礦或球團礦也可做合成造渣劑使用，其化學(xué)成分和物理性能穩(wěn)定，造渣效果良好。 三、增碳劑在冶煉過程中，由于配料或裝料不當以及脫碳過量等原因，有時造成鋼中碳含量沒有達到預(yù)期的要求，這時要向鋼液中增碳。常用的增碳劑有增碳生鐵、電極粉、石油焦粉、木炭粉和焦炭粉。轉(zhuǎn)爐冶煉中，高碳鋼種時，使用含雜質(zhì)很少的石油焦作為增碳劑。對頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼用增碳劑的要求是固定碳要高，灰分，揮發(fā)分和硫，磷，氮等雜質(zhì)含量要低，且干燥，干凈，粒度適中。其固定碳C96%，揮發(fā)分1.0%，S0.5%，水分0.5%，粒度在1-5mm。四、氧化劑氧氣是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要氧化劑，其純度達到或超過99.5%，氧氣壓力要穩(wěn)定，

42、并脫除水分。鐵礦石中鐵的氧化物存在形式是Fe2O3、Fe3O4和FeO其氧含量分別是30.06%，27.64%和22.28%。在煉鋼溫度下，F(xiàn)e2O3不穩(wěn)定，在轉(zhuǎn)爐中較少使用。鐵礦石作為氧化劑使用要求高（全鐵56%），雜質(zhì)量少，塊度合適。氧化鐵亦稱鐵磷，是鋼坯加熱，軋制和連鑄過程中產(chǎn)生的氧化殼層，鐵量約占70%-75%。氧化鐵皮還有助于化渣和冷卻作用，使用時應(yīng)加熱烘烤，保持干燥。思 考 題 1、轉(zhuǎn)爐和電爐煉鋼用的原材料各有哪些？2、轉(zhuǎn)爐煉鋼對鐵水成分和溫度有何要求？3、什么是活性石灰，它有哪些特點？4、螢石在煉鋼中起什么作用？5、什么是合成造渣劑？它有何作用？ 第二節(jié) 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼按爐襯耐火材

43、料性質(zhì)堿性轉(zhuǎn)爐和酸性轉(zhuǎn)爐; 按供入氧化性氣體種類空氣和氧氣轉(zhuǎn)爐;按供氣部位頂吹、底吹、側(cè)吹及復(fù)合吹轉(zhuǎn)爐; 按熱量來源自供熱和外加熱燃料轉(zhuǎn)爐。自貝塞麥發(fā)明酸性空氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法起，開始了轉(zhuǎn)爐大量生產(chǎn)鋼水的歷史，如圖3所示。上世紀50年代用氧氣代替空氣煉鋼是煉鋼史上的一次重大變革，70年代出現(xiàn)的氧氣底吹轉(zhuǎn)爐和頂吹復(fù)合轉(zhuǎn)爐，是氧氣轉(zhuǎn)爐在發(fā)展和完善通路上取得的豐碩成果，如圖4所示。 圖3 自供熱轉(zhuǎn)爐的發(fā)展演變過程圖4 由傳統(tǒng)供熱向外加燃料聯(lián)合供熱轉(zhuǎn)爐的發(fā)展演變過程一、吹煉過程元素氧化規(guī)律（一）爐鋼吹煉過程和元素的氧化規(guī)律 1）冶煉過程概述從裝料到出鋼，倒渣，轉(zhuǎn)爐一爐鋼的冶煉過程包括裝料、吹煉、脫氧出鋼

44、、濺渣護爐和倒渣幾個階段，如圖5所示。一爐鋼的吹氧時間通常為12-18min，冶煉周期為30min左右。圖5 吹煉一爐鋼過程中金屬、爐渣成分的變化上爐鋼出完鋼后，倒凈爐渣，堵出鋼口，兌鐵水和加廢鋼，降槍供氧，開始吹煉。在送氧開吹的同時，加入第一批渣料，加入量相當于全爐總渣量的三分之二，開吹4-6分鐘后，第一批渣料化好，再加入第二批渣料。如果爐內(nèi)化渣不好，則許加入第三批螢石渣料。吹煉過程中的供氧強度：小型轉(zhuǎn)爐為2.5-4.5m3/(tmin)；120t以上的轉(zhuǎn)爐一般為2.8-3.6m3/(tmin)。開吹時氧槍槍位采用高槍位，目前是為了早化渣，多去磷，保護爐襯；在吹煉過程中適當降低槍位的保證爐渣

45、不“返干”，不噴濺，快速脫碳與脫硫，熔池均勻升溫為原則；在吹煉末期要降槍，主要目的是熔池鋼水成分和溫度均勻，加強熔池攪拌，穩(wěn)定火焰，便于判斷終點，同時使降低渣中Fe含量，減少鐵損，達到濺渣的要求。當吹煉到所煉鋼種要求的終點碳范圍時，即停吹，倒爐取樣，測定鋼水溫度，取樣快速分析C、S、P的含量，當溫度和成分符合要求時，就出鋼。當鋼水流出總量的四分之一時，向鋼包中的脫氧合金化劑，進行脫氧，合金化，由此一爐鋼冶煉完畢。（1）硅的氧化規(guī)律在吹煉初期，鐵水中的Si和氧的親和力大，而且Si氧化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，低溫下有利于此反應(yīng)的進行，因此，Si在吹煉初期就大量氧化。 Si+O2=(SiO2) (氧氣直接氧

46、化) Si+2O= (SiO2) (熔池內(nèi)反應(yīng)) Si+(FeO)=(SiO2)+2Fe (界面反應(yīng)) 2(FeO)+(SiO2)=( 2FeOSiO2) 隨著吹煉的進行石灰逐漸溶解，2FeOSiO2轉(zhuǎn)變?yōu)?CaOSiO2，即SiO2與CaO牢固的結(jié)合為穩(wěn)定的化合物，SiO2活度很低，在堿性渣中FeO的活度較高，這樣不僅使Si被氧化到很低程度，而且在碳劇烈氧化時，也不會被還原，即使溫度超過1530，C與O的親和力也超過Si與O的親和力，終因（CaO）與（SiO2）結(jié)合為穩(wěn)定的2CaOSiO2，C也不能還原（SiO2）。硅的氧化對熔池溫度，熔渣堿度和其他元素的氧化產(chǎn)生影響： Si氧化可使熔池溫度

47、升高； Si氧化后生成（SiO2），降低熔渣堿度，熔渣堿度影響脫磷，脫硫； 熔池中C的氧化反應(yīng)只有到%Si0.15時，才能激烈進行。影響硅氧化規(guī)律的主要因素：Si與O的親和力，熔池溫度，熔渣堿度和FeO活度。（2）錳的氧化規(guī)律在吹煉初期，Mn也迅速氧化，但不如Si氧化的快。其反應(yīng)式可表示為：Mn+O=(MnO) （熔池內(nèi)反應(yīng)）Mn+O2=(MnO) （氧氣直接氧化反應(yīng)）Mn+(FeO)=(MnO)+Fe (界面反應(yīng))(SiO2)+(MnO)=MnOSiO2余錳或殘錳：錳的氧化產(chǎn)物是堿性氧化物，在吹煉前期形成(MnOSiO2)。但隨著吹煉的進行和渣中CaO含量的增加，會發(fā)生（MnOSiO2)+2

48、（CaO）=（2 CaOSiO2）+（MnO）（MnO）呈自由狀態(tài)，吹煉后期爐溫升高后，（MnO）被還原，即 （MnO）+C=Mn+CO或（MnO）+Fe=（FeO）+Mn吹煉終了時，鋼中的錳含量也稱余錳或殘錳。殘錳高，可以降低鋼中硫的危害，但冶煉工業(yè)純鐵，則要求殘錳越低越好。影響殘錳的因素：爐溫高有利于（MnO）的還原，殘錳量高； 堿度升高，可提高自由(MnO)濃度，殘錳量增加；降低熔渣中（FeO）含量，可提高殘錳含量;鐵水中錳含量高，單渣操作，鋼水殘錳也會高些。（3）碳的氧化規(guī)律 影響碳氧化速度的變化規(guī)律的主要因素有：熔池溫度、熔池金屬成分、熔渣中(FeO)和爐內(nèi)攪拌強度。在吹煉的前、中、

49、后期，這些因素是在不斷發(fā)生變化，從而體現(xiàn)出吹煉各期不同的碳氧化速度，如圖6所示。吹煉前期：熔池平均溫度低于1400-1500，Si、Mn含量高且與O親和力均大于C-O的親和力， (FeO)較高，但化渣、脫碳消耗的(FeO)較少，熔池攪拌、碳的氧化速度不如中期高。吹煉中期：熔池溫度高于1500 ，Si、Mn含量降低，P-O親和力小于C-O親和力，碳氧化消耗較多的（FeO），熔渣中(FeO)有所降低，熔池攪拌強烈，反應(yīng)區(qū)乳化較好，結(jié)果此期的碳氧化速度高。吹煉后期，熔池溫度很高，超過1600，C含量較低， (FeO)增加，熔池攪拌不如中期，碳氧化速度比中期低。圖6 轉(zhuǎn)爐內(nèi)碳氧反應(yīng)速度變化（4）磷的變

50、化規(guī)律 磷的變化規(guī)律主要表現(xiàn)為吹煉過程中的脫磷速度。脫磷速度的變化規(guī)律，主要受熔池溫度，熔池中金屬P含量，熔渣中(FeO)，熔渣堿度，熔池的攪拌強度或脫碳速率的影響。 表1 頂吹轉(zhuǎn)爐吹煉各期的特點因素時期熔池溫度(%FeO)爐渣堿度降碳速度前期較低較高低低于中期中期較高較低較高高于初期后期高高高低于中期前期不利于脫磷的因素是爐渣堿度比較低，因此，為及早形成堿度較高的爐渣，是前期脫磷的關(guān)鍵。中期不利于脫磷的因素是（FeO）較低，因此，如何控制渣中(FeO)達10%-20%，避免爐渣“返干”是中期脫磷的關(guān)鍵。后期不利于脫磷的熱力學(xué)因素是熔池溫度高。（5）硫的變化規(guī)律硫的變化規(guī)律也主要表現(xiàn)在吹煉過程

51、中的脫硫速度，脫硫速度變化規(guī)律的主要影響因素與脫磷的類似。不同時期，其表現(xiàn)是不相同。吹煉前期，由于溫度和堿度較低，（FeO）較高，渣的流動性差，因此脫硫能力較低，脫硫速度很慢；吹煉中期，熔池溫度逐漸升高，（FeO）比前期有所降低，堿度因大量石灰熔化而增大，熔池乳化比較好，是脫硫的最好時期；吹煉后期，熔池溫度已升至出鋼溫度，（FeO）回升，比中期高，堿度高熔池攪拌不如中期，因此，脫硫速度低于或稍低于中期。2)爐渣成分和溫度的變化規(guī)律 轉(zhuǎn)爐吹煉過程中熔池內(nèi)的爐渣成分和溫度影響著元素的氧化和脫除規(guī)律，而元素的氧化和脫除又影響著爐渣成分和熔池溫度的變化。（1）爐渣中(FeO)的變化規(guī)律爐渣中（FeO）

52、的變化取決于它的來源和消耗兩方面。（FeO）的來源主要與槍位、加礦量有關(guān)，（FeO）的消耗主要與脫碳速度有關(guān)。 槍位：槍位低時，高壓氧氣流股沖擊熔池，熔池攪拌劇烈，渣中金屬液滴增多，形成渣、金乳濁液，脫碳速度加快，消耗渣中（FeO）降低。槍位高時，脫碳速度低，渣中（FeO）增高。 礦石：渣料中加礦石多，則渣中（FeO）增高。 脫碳速度：脫碳速度高，渣中（FeO）低；脫碳速度低，渣中（FeO）高。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐通過改變槍位可達到化渣、降碳的不同目的，這是它與其他煉鋼方法相比，具有操作靈活的特點。（2）爐渣堿度的變化規(guī)律爐渣堿度的變化規(guī)律取決于石灰的熔解、渣中(SiO2)和熔池溫度。吹煉初期，熔池溫

53、度不高，渣料中石灰還未大量熔化。吹煉一開始，Si迅速氧化，渣中(SiO2)很快提高，有時可達到30%。因此，初期爐渣堿度不高，一般為1.8-2.3，平均為2.0左右。吹煉中期，熔池的溫度比初期提高，促進大量石灰熔化，熔池中Si已氧化完了， SiO2來源中斷。中期脫磷速度，熔池攪拌均比前期強，這些因素均有利于形成高堿度爐渣。吹煉后期, 熔池的溫度比中期進一步提高,接近出鋼溫度,有利于石灰渣料熔化,在中期爐渣堿度較高的基礎(chǔ)上,吹煉后期,仍能得到高堿度,流動性良好發(fā)爐渣。（3）熔池溫度的變化規(guī)律 熔池溫度的變化與熔池的熱量來源和熱量消耗有關(guān)。吹煉初期，兌入爐內(nèi)的鐵水溫度一般為1300左右，鐵水溫度越高，帶入爐內(nèi)的熱量就越高