轉爐吹煉過程中各元素的氧化過程及特征

匿名用戶 | 2017-05-23 09:13

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  • 氧氣頂吹轉爐煉鋼的吹氧時間僅僅是十幾分鐘,在這短短的時間內要完成造渣、脫碳、脫磷、脫硫、去氣、去除非金屬夾雜物及升溫等基本任務.
    由于使用的鐵水成分和所煉鋼種的不同,吹煉工藝也有所區別.一爐鋼的吹煉過程:1)吹煉前期20％時間里,Fe、Si、Mn元素即被大量氧化,而且Si、Mn的含量降到很低,幾乎為痕跡量（一般0.01%以下為痕量,0.01～1%為微量）.繼續吹煉,它們不再氧化.其反應式如下：
    [Fe]+ {O2}=(FeO)
    2(FeO)+ {O2}=(Fe2O3)
    (Fe2O3)+[Fe]=3(FeO)
    [Si]+{O2}=(SiO2)
    [Si]+2(FeO)={SiO2}+2[Fe]
    (SiO2)+2(CaO)=(2CaO?SiO2)
    [Mn]+ {O2}=(MnO)
    [Mn]+(FeO)=(MnO)+[Fe]
    [Mn]+[O]=(MnO)
    Fe、Si、Mn的氧化均為放熱反應.在堿性操作條件下,冶煉后期硅含量為痕跡量；冶煉的中、后期有回錳現象,為吸熱反應,反應式如下：
    (MnO?SiO2)＋2(Ca0)＝（2Ca0?SiO2）＋(MnO)
    (MnO)+[Fe]＝［Mn］＋(FeO)
    (2)Si、Mn被氧化的同時,碳也被少量氧化,當Si、Mn氧化基本結束后,爐溫達到1450℃以上時,碳的氧化速度迅速提高.吹煉后期,脫碳速度又有所降低,反應式如下：
    [C]＋ {O2}={CO}
    [C]＋(FeO)={CO}＋[Fe]
    [C]＋[O]＝{CO}
    在碳氧反應中除了與渣中FeO的反應是吸熱外,都是放熱反應.冶煉中期碳氧反應速度最快.
    (3)吹煉一開始,由于硅的迅速氧化,使渣中 （SiO2）高達20％.又因為石灰的逐漸渣化,渣中CaO的含量不斷地升高.當硅的氧化基本結束后,渣中SiO2的含量又有所下降.爐渣堿度隨石灰的渣化而迅速提高.
    (4)渣中 （TFe）在開吹后不久,就可以達到20％～30％.隨著脫碳速度的提高,渣中 （TFe）逐漸降低,吹煉后期又有所升高.
    (5)由于堿性氧化性爐渣的迅速形成,大約在吹煉的40％時間內,磷已降至0.02％.脫P反應如下：
    2[P]＋5(Fe0)＋3(CaO)＝（3CaO?P2O5）＋5[Fe]
    2[P]十5(FeO)＋4(CaO)＝（4CaO?P2O5）＋5［Fe］
    脫磷反應為放熱反應.冶煉的中、后期若溫度過高,也會發生回磷,脫氧合金加入不當也會發生回磷現象.其反應式如下：
    （4CaO?P2O5）+2(SiO2) = 2（2CaO?SiO2）＋(P2O5)
    2(P2O5)＋5[Si]＝5 (SiO2)＋4[P]
    (P2O5)+5[Mn] = 5(MnO)十2[P]
    3(P2O5)＋10[Al]＝5 (Al2O3)＋6[P]
    硫在開吹后下降不明顯,在吹煉中、后期,高堿度活性渣形成后,溫度升高才得以脫除.其反應式如下:
    [FeS]＋(CaO)＝(FeO)＋(CaS)
    [FeS]＋(MnO)＝(FeO)＋(MnS)
    (CaS)＋3(Fe2O3)＝{SO2}＋6(Fe0)＋(CaO)
    (CaS)＋ {O2}= {SO2}＋(CaO)
    (6)渣中MgO含量的變化與是否采用白云石或菱鎂礦造渣工藝有關.如果加白云石或菱鎂礦,還與加入的數量有關.圖3-2是30t轉爐吹煉過程渣中Mg0含量的變化情況.可以看出,未加白云石時,從開吹至7min左右Mg0含量逐漸上升,7至13minMg0變化不大,后期由于渣量的增加,MgO含量略有下降,這說明吹煉的前7min,初期酸性熔渣對爐襯的侵蝕較大,渣中Mg0含量增加.當加入800kg白云石造渣后,前期Mg0波動不大,后期Mg0上升后又下降.由此可見,由于加入了白云石造渣,保持一定Mg0含量,在冶煉過程中能減輕熔渣對爐襯的侵蝕.
    圖3－2 吹煉過程中爐渣中MgO含量的變化（30t轉爐）
    1－加白云石；2－未加白云石
    (7)由于鐵水中各元素氧化放出熱量,熔池溫度升高.元素的氧化速度與熔池的升溫速度是一致的,但是由于吹煉過程還要加冷卻劑,熔池的實際升溫情況與冷卻劑加入的種類、數量、時間以及其他因素有關.吹煉過程中熔池需要升溫400～500℃.
    根據一爐鋼吹煉過程中金屬成分、爐渣成分、熔池溫度的變化規律,吹煉過程大致可以分為以下3個階段：
    (1)吹煉前期.吹煉前期也稱硅錳氧化期.兌入鐵水加廢鋼后,供氧的同時加入大部分造渣料.吹煉前期的任務是早化渣,多去磷,均勻升溫.這樣不僅對去除P、S有利,同時又可以減少熔渣對爐襯的侵蝕.為此,開吹時必須有一個合適的槍位,能夠加速第一批渣料的熔化,及早形成具有一定堿度、一定TFe和MgO含量并有適當流動性和正常泡沫化的初期渣.
    當Si、Mn氧化基本結束,第一批渣料基本化好,碳焰初起時,加入第二批渣料.第二批渣料可以一次加入,也可以分小批多次加入.
    (2)吹煉中期.吹煉中期也稱碳的氧化期,由于碳激烈氧化,渣中TFe含量往往較低,容易出現熔渣“返干”現象,由此而引起噴濺.在這個階段內主要是控制碳氧反應均衡進行,在脫碳的同時繼續去除P和S.操作的關鍵仍然是合適的槍位.這樣不僅對熔池有良好的攪拌,又能保持渣中有一定的TFe含量,并且還可避免熔渣嚴重的“返干”和噴濺.
    (3)終點控制.終點的任務是在拉準碳的同時確保鋼中P、S含量合乎要求；鋼水溫度達到所煉鋼種要求的范圍；控制好熔渣的氧化性；使鋼水中氧含量合適,以保證鋼的質量.為完成上述任務,確定一個合適的槍位同樣是很重要的.
    拉碳后,測溫、取樣.若成分和溫度合格,便可以出鋼.在出鋼過程中進行脫氧合金化.
    出鋼完畢,檢查爐襯損壞情況,進行濺渣或噴補后,便組織裝料,繼續煉鋼.煉好一爐鋼必須抓住各階段的關鍵、精心操作,才能達到優質、高產、低耗、長壽的目標.
    匿名用戶 | 2017-05-23 09:13

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