氧气转炉炼钢175页.pptxVIP

第二章 氧气转炉炼钢;教学要求： 1.了解转炉炼钢的特点，氧气转炉炼钢不同吹炼方式的冶金特点。 2. 氧气射流与熔池的相互作用。 3.掌握顶吹氧气转炉炼钢工艺及操作制度, 氧气转炉炼钢过程渣、钢成分的变化。 重点：顶吹氧气转炉炼钢工艺 难点：氧气转炉炼钢过程渣、钢成分的变化与控制;§2.1 氧射流及其与熔池的相互作用;1）自由射流的运动规律 ⑴自由射流：气体从喷孔向无限大的空间喷出后，喷出气体与空间气体的物理性质相同时所形成的气流，称为自由射流。 ; ②随着流股的前行，高速??气流股的外侧与环境气体接触，由于摩擦力的作用，流股将带动周围的气体流动，同时将部分外界气体吸入流股中→增加了流股气体的体积，流股断面扩大，形成一个扩张角为22~26o的圆锥形流股。 ③由于吸入气体的不断增加和摩擦的作用，流股失去部分动能，速度不断降低。 吸入气体是从流股外侧不断扩向中心的，所以外侧先降速，中心后降速，流股任意横断面上的气流分布是不均匀的。流股在某一段长度内，其中心部分气体流速仍处于音速范围，称之为流股的超音速段。而在中心部分之外称为亚音速段。 ; 实际生产过程中,一般希望超音速核心区能达到熔池表面,使之对熔池有足够的冲击力。人们习惯用马赫数来表示超音速射流。;⑶ 氧枪结构：由枪身、喷头和枪尾装置三部分组成。 喷头结构：是用导热性良好的紫铜经锻造和切割加工而成,也有用压力浇铸而成的。为拉瓦尔型，由收缩段—喉口段—扩张段组成。当喷头出口氧压与进口氧压之比：P出/P00.5283时才形成超音速射流。 ; 目前应用最广泛的喷头为：三孔、四孔及五孔喷头。;2）多孔喷头氧气流股的运动规律 设计多孔喷头的目的：提高供氧强度和冶炼强度，增大流量，分散射流，增加流股与熔池液面的接触面积，利于成渣，使气体逸出更均匀，吹炼更平稳。但喷头端面中心区域由于气压低，钢渣和熔液易吸入黏在喷头鼻子尖部而被烧坏。 单孔喷头和多孔喷头射流流动状态的区别：在总流量相同的情况下，多孔喷头射流的速度衰减要快些，射程要短些，而且几股射流之间还互相影响。 ;;;⑵多孔喷头射流之间的相互作用 多孔喷头是从一个喷头流出几股射流，而每一股射流要从其周围的空间吸入空气。各射流围成的中心区域比外围空间小得多，因而在中心区域的压力下降，介质流速增大，作用结果使各单独射流的特性参数变为非轴对称性,在靠近喷头中心线一侧速度明显偏高,而压力明显偏低。多孔喷头压力和速度分布图见下页。;注意：多孔喷头的喷孔必须要与氧枪中心轴线有一合理的夹角，保证各流股氧流在到达熔池液面前基本不汇合，才能充分发挥多孔喷头的优越性。;; 从单孔拉瓦尔喷嘴中喷出的氧射流具有反向流(主要是由炉内C-O反应所产生的CO气流)的、非等温的、超声速的、轴对称的湍流射流。 氧气顶吹转炉内实际工况的氧射流特征： ⑴在超声速的边界层里，除发生氧与周围介质之间的传质和传动外，还要抽引炉膛里的烟尘、渣滴、金属滴及炉内喷溅的冲击→降低射流的流速和减小其张角。 ⑵转炉里存在着自上而下流动的，以CO为主的反向流→加快射流的衰减。 ⑴和⑵使射流具有湍流属性。 ; ⑷当采用多孔喷头时,射流截面及射流与介质的接触面积增大,传输过程加剧。另外,每股射流内侧与介质的传输过程弱于外侧,因而内侧的衰减较慢,从而使射流断面上的速度和压力分布发生变化。→射流不均衡;二、气体射流与熔池之间的相互作用;使用单孔喷枪时熔池运动情况 1-氧射流 2-氧流流股 3-喷溅 4-钢水的运动 5-停滞区;⑴熔池凹坑的特点 ①成分：主要是铁的氧化物，FeO 85~98% ②温度：是熔池中温度最高区,其温度达2200~2600℃,界面处温度梯度达200℃/mm,比炉内其他地方的钢液温度高500~600℃。;熔池运动示意图 H-枪位高度 h-熔池深度 L-凹坑深度 dc-凹坑直径; 实际生产中,希望氧射流对金属熔池有一定的冲击深度和搅拌强度,这样才能获得平稳快速的冶炼反应，保证良好的氧气利用率和脱碳速度。 通常冲击深度L与熔池深度h之比选取L/h=0.4~0.6;2、熔池的运动 ;熔池运动示意图;3、熔池与射流间的相互破碎与乳化 ;⑵ 炉渣泡沫化 定义：在转炉吹炼过程中，当炉渣中分散的小气泡的总体积超过炉渣本身的体积时，将炉渣鼓起，使渣层厚度大为增高的现象称为炉渣泡沫化 。;1-氧枪； 2-气-钢-渣乳化相； 3-CO气泡； 4-金属熔池； 5-火点； 6-金属液滴； 7-CO气流； 8-飞溅出的金属液滴； 9-烟尘 ;⑶ 转炉反应速度快，生产效