转炉炼钢造渣制度教材(PPT 51张)
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吹炼末期: Vc下降，渣中∑(FeO)再次增高， 石灰继续熔化并加快了熔化速度。 同时，熔池中乳化和泡沫现象趋 于减弱和消失。 要保证去P、S所需的炉渣高碱度R ，同时要控制好 终渣氧化性∑( FeO)=15%~20%，末期渣要化透作 粘。 在吹炼末期，RO相急剧增加，生成的3 CaO SiO2 也分解为CaO SiO2和CaO，并有2CaO.Fe2O3生 成。
节转炉炼钢造渣制度
造渣是炼钢的一项重要操作。 由于转炉冶炼时间短，必须快速成渣，才能满 足冶炼进程和强化冶炼的要求。
造渣对避免喷溅、减少金属损失和提高炉衬寿 1 1 命都有直接关系。炼钢就是炼渣。
转炉炼钢造渣制度
一.成渣过程
来源： 渣料、金属元素氧化产物和脱磷、硫产物、炉 衬等。 1.炼钢对炉渣要求 转炉冶炼各期，都要求炉渣具有一定的： a.碱度R； b.合适的氧化性∑( FeO) c.流动性 ；d.适度泡沫化。
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主要成分是： CaO、MgO、SiO2、Al2O3、MnO、 FeO、P2O5、CaS、FeS、MnS等。
炉渣的作用： ①、脱磷、硫； ②、保温、防止金属再氧化及吸气； ③、吸收上浮的夹杂物及反应产物； ④、减少炉衬的蚀损。
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2.转炉成渣过程
吹炼初期:
液态炉渣主要来自铁水中Si、Mn、Fe的氧化物。 希望炉渣具有较高的氧化性∑( FeO)，以促进石灰熔 化，迅速提高炉渣碱度R。 因前期[C]-[O]反应滞后，熔池搅拌较弱，温度偏低， 渣中 ∑( FeO) 积累。
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2 3 2 R 83 pm , R 67 pm , R 132 pm Fe Fe O ），
三.造渣方法 1.石灰加入量 石灰加入量主要根据铁水中硅、磷和炉渣碱度确定。 在铁水含磷量较低，采用单渣操作和用废钢做冷却 剂时，石灰加入量X可用下式计算：
2 . 14 % Si . R . 1000 金属料 X , kg / t % CaO 有效 式中(%CaO)有效—石灰中的CaO有效含量=(%CaO)R(%SiO2)石灰； 2.14—M SiO2/MSi，即SiO2与Si相对分子量之比； R=(%CaO)/ (%SiO2)—碱度。
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取样表明： 初期渣的主要矿物为钙镁橄榄石 m[(Fe.Mn.Mg.Ca)SiO4]和玻璃体(SiO2)<7~8%，自 由氧化物(RO)相很少。 钙镁橄榄石： 是锰橄榄(2MnO.SiO2)、铁橄榄石(FeO. SiO2) 、镁 橄榄石(MgO.SiO2)和硅酸二钙(2CaO SiO2)的混合晶 体。
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转炉炼钢造渣制度
作用： 第一，它能显著降低炉渣粘度，从而加速石灰熔化过 程中传质； 第二，它能改善炉渣对石灰的润湿和炉渣向石灰孔隙 中的渗透； 最根本的原因是：它的离子半径不大 （ 而且与 CaO同属立方晶系，这些都有利于向CaO晶格 中迁移并生成低熔点物质； 因此,大大减少石灰块表面的2CaO SiO2生成，降低其 熔点，使2CaO SiO2变疏松。
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转炉炼钢造渣制度
二.石灰熔化机理
石灰熔化关系到成渣的快慢，成渣又影响脱、脱硫。 从炉渣下层取出未熔石灰块，观察其断面并分析从 外到内各层的化学成分可知，炉渣由表及里向石灰 块内部渗透，表面有反应产物形成。 石灰熔化 液态渣 是复杂的多相（固-液）反应。
固态
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其过程可分为： 第一步，液相炉渣经石灰块外部扩散边界层向反应 区扩散，并沿气孔向石灰块内部迁移； 第二步，炉渣与石灰在反应区进行化学反应并形成 新相，反应不仅在石灰块外表面上进行，而且在 内部气孔表面上进行； 第三步，反应产物离开反应区向炉渣熔体中转移。
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“返干”—转炉炼钢的吹炼中期 , 由于脱碳速度大 , 大量的 CO 气泡能冲破渣层而排出 , 炉渣碱度高 , ∑( FeO)较低 ,SiO2 、 P205 表面活性物质的活度降 低 , 因此引起泡沫渣的条件不如吹炼初期 , 熔渣出 现 固相质点即“ 返干 ” 现象 。 要求： 炉渣氧化性（通常含∑( FeO) 不低于8~9%）。 避免： 要适宜； ⅰ炉渣“返干”、喷溅，中期渣粘度 ⅱ泡沫渣过渡喷溅； ⅲ氧枪操作不当引起喷溅。
v G
0.7 C
0.5
式中： k—系数； VC—脱碳速度； T—温度，K； G—石灰重量。
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转炉炼钢造渣制度
影响石灰熔化速度的主要因素有： 参与熔化反应成分的浓度; 流体力学有关的传质; 熔池温度; 反应面积; 石灰质量等。 炉渣成分—— 首先，FeO对石灰的熔化速度具有决定性的有利作用， 它是石灰熔化的基本熔剂。
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转炉炼钢造渣制度
吹炼中期: 由于炉温升高石灰进一步熔化，同时因为Vc加快而导 致渣中∑(FeO)逐渐降低，使石灰熔化速度有所减缓。
随着C-O反应进行，炉渣泡沫化程度迅速提高。
由于C-O反应大量消耗渣中∑(FeO)，以及有时得不到 超过渣系液相线的正常过热温度，使化渣条件恶化， 引起炉渣异相化，并出现“返干”。
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转炉炼钢造渣制度
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冶炼初期末、刚进入中期
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显然，加速石灰熔化的关键是克服石灰熔化的限制环 节。首先应极力避免形成高熔点坚硬致密的2CaO SiO2壳层，当其产生后，应该设法迅速破坏掉这一 阻碍石灰熔化的壳层，以保成炉渣组分能够迅速不 断地向石灰表面和内部渗入。 转炉条件下石灰熔化速度的近似公式为： v CaO = k(CaO+1.35MgO+1.09SiO2+2.75FeO +1.9MnO-39.1)exp{-2550/T}
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转炉炼钢造渣制度
原因: 随着炉渣R的提高，CaO与SiO2的亲和力比其它氧化物 大，CaO逐渐取代钙镁橄榄石中的其它氧化物，在石 灰表面生成高熔点的坚硬致密的2CaO SiO2壳层，阻 碍了新鲜炉渣向石灰内部的渗入，导致石灰溶解速度 下降。
石灰与钙镁橄榄石和玻璃体SiO2作用时，生成CaO SiO2，3 CaO 2SiO2，2 CaO SiO2和3 CaO SiO2等产 物，其中最可能和最稳定乃是熔点2130℃为的2 CaO SiO2。
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吹炼末期: Vc下降，渣中∑(FeO)再次增高， 石灰继续熔化并加快了熔化速度。 同时，熔池中乳化和泡沫现象趋 于减弱和消失。 要保证去P、S所需的炉渣高碱度R ，同时要控制好 终渣氧化性∑( FeO)=15%~20%，末期渣要化透作 粘。 在吹炼末期，RO相急剧增加，生成的3 CaO SiO2 也分解为CaO SiO2和CaO，并有2CaO.Fe2O3生 成。
节转炉炼钢造渣制度
造渣是炼钢的一项重要操作。 由于转炉冶炼时间短，必须快速成渣，才能满 足冶炼进程和强化冶炼的要求。
造渣对避免喷溅、减少金属损失和提高炉衬寿 1 1 命都有直接关系。炼钢就是炼渣。
转炉炼钢造渣制度
一.成渣过程
来源： 渣料、金属元素氧化产物和脱磷、硫产物、炉 衬等。 1.炼钢对炉渣要求 转炉冶炼各期，都要求炉渣具有一定的： a.碱度R； b.合适的氧化性∑( FeO) c.流动性 ；d.适度泡沫化。
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主要成分是： CaO、MgO、SiO2、Al2O3、MnO、 FeO、P2O5、CaS、FeS、MnS等。
炉渣的作用： ①、脱磷、硫； ②、保温、防止金属再氧化及吸气； ③、吸收上浮的夹杂物及反应产物； ④、减少炉衬的蚀损。
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2.转炉成渣过程
吹炼初期:
液态炉渣主要来自铁水中Si、Mn、Fe的氧化物。 希望炉渣具有较高的氧化性∑( FeO)，以促进石灰熔 化，迅速提高炉渣碱度R。 因前期[C]-[O]反应滞后，熔池搅拌较弱，温度偏低， 渣中 ∑( FeO) 积累。
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2 3 2 R 83 pm , R 67 pm , R 132 pm Fe Fe O ），
三.造渣方法 1.石灰加入量 石灰加入量主要根据铁水中硅、磷和炉渣碱度确定。 在铁水含磷量较低，采用单渣操作和用废钢做冷却 剂时，石灰加入量X可用下式计算：
2 . 14 % Si . R . 1000 金属料 X , kg / t % CaO 有效 式中(%CaO)有效—石灰中的CaO有效含量=(%CaO)R(%SiO2)石灰； 2.14—M SiO2/MSi，即SiO2与Si相对分子量之比； R=(%CaO)/ (%SiO2)—碱度。
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取样表明： 初期渣的主要矿物为钙镁橄榄石 m[(Fe.Mn.Mg.Ca)SiO4]和玻璃体(SiO2)<7~8%，自 由氧化物(RO)相很少。 钙镁橄榄石： 是锰橄榄(2MnO.SiO2)、铁橄榄石(FeO. SiO2) 、镁 橄榄石(MgO.SiO2)和硅酸二钙(2CaO SiO2)的混合晶 体。
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作用： 第一，它能显著降低炉渣粘度，从而加速石灰熔化过 程中传质； 第二，它能改善炉渣对石灰的润湿和炉渣向石灰孔隙 中的渗透； 最根本的原因是：它的离子半径不大 （ 而且与 CaO同属立方晶系，这些都有利于向CaO晶格 中迁移并生成低熔点物质； 因此,大大减少石灰块表面的2CaO SiO2生成，降低其 熔点，使2CaO SiO2变疏松。
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转炉炼钢造渣制度
二.石灰熔化机理
石灰熔化关系到成渣的快慢，成渣又影响脱、脱硫。 从炉渣下层取出未熔石灰块，观察其断面并分析从 外到内各层的化学成分可知，炉渣由表及里向石灰 块内部渗透，表面有反应产物形成。 石灰熔化 液态渣 是复杂的多相（固-液）反应。
固态
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其过程可分为： 第一步，液相炉渣经石灰块外部扩散边界层向反应 区扩散，并沿气孔向石灰块内部迁移； 第二步，炉渣与石灰在反应区进行化学反应并形成 新相，反应不仅在石灰块外表面上进行，而且在 内部气孔表面上进行； 第三步，反应产物离开反应区向炉渣熔体中转移。
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“返干”—转炉炼钢的吹炼中期 , 由于脱碳速度大 , 大量的 CO 气泡能冲破渣层而排出 , 炉渣碱度高 , ∑( FeO)较低 ,SiO2 、 P205 表面活性物质的活度降 低 , 因此引起泡沫渣的条件不如吹炼初期 , 熔渣出 现 固相质点即“ 返干 ” 现象 。 要求： 炉渣氧化性（通常含∑( FeO) 不低于8~9%）。 避免： 要适宜； ⅰ炉渣“返干”、喷溅，中期渣粘度 ⅱ泡沫渣过渡喷溅； ⅲ氧枪操作不当引起喷溅。
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0.7 C
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式中： k—系数； VC—脱碳速度； T—温度，K； G—石灰重量。
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转炉炼钢造渣制度
影响石灰熔化速度的主要因素有： 参与熔化反应成分的浓度; 流体力学有关的传质; 熔池温度; 反应面积; 石灰质量等。 炉渣成分—— 首先，FeO对石灰的熔化速度具有决定性的有利作用， 它是石灰熔化的基本熔剂。
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转炉炼钢造渣制度
吹炼中期: 由于炉温升高石灰进一步熔化，同时因为Vc加快而导 致渣中∑(FeO)逐渐降低，使石灰熔化速度有所减缓。
随着C-O反应进行，炉渣泡沫化程度迅速提高。
由于C-O反应大量消耗渣中∑(FeO)，以及有时得不到 超过渣系液相线的正常过热温度，使化渣条件恶化， 引起炉渣异相化，并出现“返干”。
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转炉炼钢造渣制度
12
冶炼初期末、刚进入中期
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显然，加速石灰熔化的关键是克服石灰熔化的限制环 节。首先应极力避免形成高熔点坚硬致密的2CaO SiO2壳层，当其产生后，应该设法迅速破坏掉这一 阻碍石灰熔化的壳层，以保成炉渣组分能够迅速不 断地向石灰表面和内部渗入。 转炉条件下石灰熔化速度的近似公式为： v CaO = k(CaO+1.35MgO+1.09SiO2+2.75FeO +1.9MnO-39.1)exp{-2550/T}
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转炉炼钢造渣制度
原因: 随着炉渣R的提高，CaO与SiO2的亲和力比其它氧化物 大，CaO逐渐取代钙镁橄榄石中的其它氧化物，在石 灰表面生成高熔点的坚硬致密的2CaO SiO2壳层，阻 碍了新鲜炉渣向石灰内部的渗入，导致石灰溶解速度 下降。
石灰与钙镁橄榄石和玻璃体SiO2作用时，生成CaO SiO2，3 CaO 2SiO2，2 CaO SiO2和3 CaO SiO2等产 物，其中最可能和最稳定乃是熔点2130℃为的2 CaO SiO2。