转炉炼钢工艺课程.pptVIP

* 前期：脱碳速度 Vc=-d[C]/dt=K1t,(由慢到快，最后达最大值 t_吹炼时间； K1_不是常数，决定与[Si]含量、熔池温度和供氧强度等因素； * 转炉炼钢供氧制度 中期（ C-O激烈反应）： Vc= -d[C]/dt=K2 ,(保持最高水平，几乎为定值， Vc最大可达0.3%~0.5%C/min) K2_由氧流量Fo决定的常数， K2=Fok2； 末期： Vc= -d[C]/dt=K3[C], (随[C]的减少不断下降) K3—由供氧强度和枪位所决定的常数。 当碳含量降低到一定程度时，碳的扩散速度减小， 成为反应的控制环节。 * 降低 * 转炉炼钢供氧制度 二.乳化和泡沫现象 由于氧射流对熔池的强烈冲击和C-O 反应产物CO气泡的沸腾作用，使熔池上部金属、熔渣和气体三相剧烈混合，形成了转炉内发达的乳化和泡沫状态。 这是氧射流与熔池的物理和化学共同作用的结果。 * * 氧气顶吹转炉内co气泡可能 形成地点示意图 1氧射流作用区; 2一炉渣-金属界面; 3一金属 -炉渣-气体乳浊液; 4一炉底和炉壁的粗糙 表面; 5沸腾熔池中的气泡表面 co 金属液 炉渣 co 3 2 5 1 * 转炉炼钢供氧制度 冶金中准确的乳化概念: 金属液滴或气泡弥散在炉渣中。 ①、若液滴或气泡量较小而且在炉渣中可以自由运动，则该现象叫渣-钢、渣-气乳化或渣-钢-气乳化； 渣-钢乳化是冲击坑上沿流动的钢液被射流撕裂成金属滴所造成的。 ②、若炉渣中仅有气泡，而且数量多或气泡大，使气泡无法自由运动，则该现象叫炉渣泡沫化。 可见，炉渣泡沫化是渣气乳化体系的一种特例。 由于渣滴或气泡也能进入到金属溶体中，因此转炉中还存在金属溶体中的乳化体系。 * * 转炉炼钢供氧制度 金属小液滴形成由下述关系所决定 ： 1）如果在相界面上液滴的惯性力大于表面力和浮力的总和时，在金属液层上缘形成液滴； 2）形成液滴所需要的力是由流动钢液的动能转化而来。在液滴脱离点力的关系为： 有关公式推导略。（现代转炉炼钢） Kp≥Ka + Kgcosα 式中Kp__钢液惯性力; Ka __界面力; Kg__重力; ɑ__液面方向与重力方向的夹角。 * 在氧气顶吹熔炼中钢液滴乳化作用原理图 (a)一液滴生成示意图； (b)一在液滴 脱离点上的惯性力Kp、重力Kgcosα和界面力Kσ间的平衡 * 转炉炼钢供氧制度 关于弥散液滴数量的研究很多，雾化液滴在50kg/t 的数值是有可能的。 对230tLD转炉乳化液取样分析，其中金属液滴比例很大： 吹炼时间min 6~7 10~12 15~17 金属液滴比例% 45~80 40~70 30~60 可见，吹炼时金属和炉渣紧密相混，仅把冲击坑表面看成氧气-金属接触面是不适宜的。 * * * 转炉炼钢供氧制度 设淹没条件下球形液滴直径为0.1mm，进入射流的金 属量为吹入氧气质量的3倍，则吹入1m3氧气产生气- 液接触比表面积可通过金属液滴的平均尺寸和进入流 股的液体数量来估算。在认为金属液滴平均值径波动 在0.01~1.0mm范围内，设淹没条件∑S为： ∑S=n = ：一个液滴的平均表面积； n ：为液滴个数； ：液滴平均直径； ：1m3氧气中金属液滴总质量； * 转炉炼钢供氧制度 上述估算能得出比表面积的数量级。如吨钢耗氧为：50~56m3/t，则：乳化金属液滴的比表面积为：1850~2072m2 /t。 以100t转炉为例，凹坑体积约为10L，表面积约为0.1m2，而反应区内液滴的总表面积却超过1m2，至少比凹坑表面积大一个数量级。 由此可见，氧气顶吹转炉炼钢过程中形成的渣-金-气乳化液和泡沫渣所产生的巨大比表面积是高反应速率的原因所在。 * * 结论： 氧射流与熔池的相互作用产生如下结果: 1).形成冲击区及凹坑； 2).形成三相乳化液； 3).部分氧流形成反射流股. 转炉的传氧载体有： 1)炉渣(以(FeO)为主 )； 2)金属液滴； 3)乳化相； 4)铁矿石(少量). 氧化反应方式： [元素]-{O2}、 [元素]-[O]、 [元素]-(FeO) * 炼钢过程中，碳氧反应不仅完成脱碳任务，还有 以下作用: 1)加大钢-渣界面，加速物理化学反应的进行; 2)搅动熔池，均匀成分和温度； 3)有利于非金属夹杂的上浮和有害气体的排出； 4)有利于熔渣的形成； 5)放热升温； 6)爆发性的碳氧反应会造成喷溅。 * 三.供氧参数 供氧：是指如何最合理地向熔池供给氧气，创造炉内良好的物理化学条件，完成吹炼任务。 供氧制度：是指根据生产条件确定恰当的供氧强度，选择