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第十二章 炉外精炼 §12-1 大生产中钢的炉外精炼 过去生产钢铁是在熔炼炉内制造精炼。 目前在铁水运输鱼雷罐车、铁水罐和钢水包内进行预处理和最终精炼，获得高质量钢和减少渣的排放量—炉外精炼法或钢包精炼法(ladle metallurgy)。 钢包精炼法分为在高炉-炼钢炉之间对铁水进行预备性处理的铁水预处理(hot metal processing)和在炼钢炉-连铸之间处理钢水的二次精炼(secondary steelmaking)，其主要目的是： 铁水预处理：(1)脱硫；(2)脱硅；(3)同时脱磷一脱硫； 二次精炼：(1)脱气(H、N、CO)；(2)脱硫；(3)脱碳；(4)脱氧；(5)去除夹杂物；(6)控制夹杂物的形态；(7)调整成 分及温度等。 * 3.4 炉内反应 A 整体变化 转炉吹炼过程可以分 为3个阶段： 第1阶段： 吹炼初期，硅、锰 优先氧化,铁也被氧 化，TFe高，产生溶 解了石灰的铁硅酸渣， 脱磷也在初期发生， 钢水温度逐渐上升。 第2阶段: 从硅、锰的大部分已被氧化时开始，进入吹炼中期，这 是脱碳最激烈的阶段。这个时期氧的脱碳利用率为100%。 随着渣中TFe的降低和温度的上升，渣中的磷及锰向金属 相转移，表现为锰、磷升高。 第3阶段: 钢水中的碳浓度降l%以下时，脱碳速度开始降低，进入 吹炼末期。渣中的TFe急速升高，石灰的溶解也得到促 进，锰及磷再次转移到渣相，达到目标碳及温度后，终止 吹炼。 LD转炉的炉内反应特征是: (1)氧的反应效率高，脱碳反应极快，精炼时间短； (2)渣－金属的搅拌激烈，从吹炼初期开始，脱磷反应 和脱碳反应同时进行； (3)由于没有氮气，精炼反应中的热效率高，废钢使用 量高； (4)由于强有力的沸腾现象，铁中的氮、氧等气体成分 被除去，其含有量低； (5)炉内最高温度部分位于炉中心的火点，因此耐火材 料的损伤少；等等。 B 铁水中碳和氧的关系 吹炼末期铁水中碳和氧的关系： 与搅拌少的平炉法比较，有激烈搅拌的LD转炉更接近于 平衡值。因此，可以减少Mn-Fe等脱氧剂的使用量。 Ｃ LＤ转炉的脱碳速度 铁水中碳和脱碳速度 -d[C]/dt可以认为分成３部分， 呈台形。 第1部分:由于铁水温度低， 硅和锰被优先氧化，脱碳 速度慢，随着时间延长而增大， 可用下式表示: -d[C]/dt=klt k1的值与硅、锰的浓度和温度有关。 第2部分:硅、锰的大部分被氧化后，进入脱碳最盛期。这 时氧气的脱碳利用率大致达100％，脱碳速度受氧气供给 的控制，对于碳是０级反应。 －d[C]/dt=k2 k2的值取决于氧的供给量。 第3部分:[C]=0.8-1.0%时，脱碳速度逐渐减小，而转 变为取决于碳含量。这时的碳含量称为临界碳含量。在临 界碳含量以下的范围，脱碳速度受碳的传质控制，与碳含 量大致成正比: －d[C]/dt=k3[C] k3根据温度、送氧量以及氧枪高度等而变化。 上述关系是对脱碳速度进行的宏观观察结果,也用来作 为转炉计算机控制的模型形式。 第十一章 连续铸钢 1.概要 铸锭开坯法是由钢水铸成钢锭，再用开坯机轧制而得到 钢坯的方法。 由钢水连续直接 地制造钢坯的方法 是连续铸钢法 (Continuous casting，简称CC) 。 连铸法与铸锭开坯法相比，优点如下： (1)钢坯收得率提高8~10%； (2)减少了制造工序，可以大幅度地节约材料消耗费、能 源费、人工费等； (3)建设费用减少60% 左右； (4)钢坯偏析、气泡 少，均质且表面状况 好； (5)工厂内的作业环境 显著改善。 2.连铸设备和操作 连铸设备也有各种各样的形式，代表性的设备的基本要 素为：由钢包→中间包→结晶器→喷水带→夹送辊→矫正 辊→切断装置构成。 2.1 钢包(ladle) 钢水由炼钢炉转移到钢包，在脱氧的同时，为了均匀钢 水的成分和温度由钢包底部吹入Ar(g)，同时可以除去多 数非金属夹杂物。 2.2 中间包(tundish) 中间包是保持一定的浇铸速度、控制钢水流的中 间容器。同时去除夹杂物。 控制浇铸温度：中间包内的温度控制范围与其钢 种的凝固点相比，板坯高10~20K，大方坯、小方坯 高20~50K。铸速越快生产率越高，易发生缺陷。铸 速随钢坯断面尺寸和钢种而不同。钢坯越厚，铸速 就越要降低。 2.3 结晶器(mould) 用铜或者铜合金制造，外侧用水冷。为了防止钢水和结 晶器内面的熔合，要上下微微地振动，并且添加连铸保护 渣作为润滑剂。 连铸保护渣：CaO-SiO2-Al2O3合成渣为基本系，