转炉炼钢的温度控制

转炉炼钢的温度控制

任继业

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摘要：控制好终点温度是顶吹转炉冶炼操作的重要环节之一。控制好过程温度是控制好终点温度的关键。

关键词：转炉；炼钢；温度；控制     

1  转炉炼钢的温度控制

1.1  温度的重要性

在冶炼钢时，钢的温度是一个重要参数。温度控制主要是过程温度控制和终点温度控制。熔池温度对炼钢生产的影响主要表现在冶炼操作、成分控制、浇注过程和锭抷质量等方面。

1.2  影响温度的因素

在生产条件下影响钢液温度的因素很多，必须经综合考虑，再确定冷却剂加入的数量。

1.2.1  铁水成分

铁水中Si、P是强发热元素，若其含量过高时，可以增加热量，但也会给冶炼带来诸多问题，因此有条件应进行铁水预处理脱Si、P。

1.2.2  铁水温度

铁水温度的高低关系到物理热的多少，所以在其他条件不变的情况下，入炉铁水温度的高低影响终点温度的高低。

1.2.3  铁水装入量

由于铁水装入量的增加或减少，均使其物理热和化学热有所变化，若其他条件一定的情况下，铁水比越高，终点温度也越高。

1.2.4  炉龄

转炉新炉衬温度低、出钢口又小，因此炉役前期终点温度要比正常吹炼炉次高，才能获得相同的浇注温度。所以冷却剂用量要相应减少。炉役后期炉衬薄，炉口大，热损失多，所以除应适当减少冷却剂用量外，还应尽量缩短辅助时间。

1.2.5  终点碳

碳是转炉炼钢重要发热元素，吹炼低碳钢时应考虑这方面的影响。

1.2.6  间隔时间

间隔时间越长，炉衬散热越多。间隔时间在10min以内，可以不调整冷却剂用量：超过10min时，要相应减少冷却剂的用量。由于补炉而空炉时，根据补炉料的用量及空炉时间，来考虑减少冷却利用量。

1.2.7  枪位

如果采用低枪位操作，会使炉内化学反应速度加快，尤其是脱碳速度加快，供氧时间缩短，单位时间内放出的热量增加，热损失相应减少。

1.2.8  喷溅

喷溅会增加热损失，因此对喷溅严重的炉次，要特别注意调整冷却剂的用量。

1.2.9  石灰用量

石灰的冷却效应与废钢相近，石灰用量大则渣量大，造成吹炼时间长，影响终点温度。所以当石灰用量过大时，要相应减少其他冷却剂用量。可根据上一炉钢出钢温度的高低来调节本炉的冷却剂用量。

2  炼钢过程的温度控制

2.1  过程的温度控制

吹炼前期，如果碳焰上来的早，表明溶池的温度较高。可以通过适当提前加入二批料控制；反之，则应该降枪提高溶池的温度。

在吹炼中期，可根据炉口火焰来判断溶池温度，如果温度过高，应加入矿石来进行调整。

2.1.1  吹炼初期

若碳火焰上来的早，表明炉内温度已较高，头批渣料也已化好，可适当的提前加入二批渣料；反之则说明开吹以来温度一直偏低，应适当压枪，加强各元素的氧化，提高熔池的温度，再加二批渣料。

2.1.2  吹炼中期

通常是根据炉口火焰的亮度及冷却水（氧枪进、退的水）的温度来判断炉内温度的高低，若熔池温度偏高，可再加少量矿石，反之，应压枪提温。

    过程中发生喷溅，会损失大量的热量，应视喷溅的程度适当减少矿石的用量，必要时需加入提温剂提温。

2.1.3  吹炼末期

接近终点时，停吹测温，并进行相应的调整操作，使钢液温度进入钢种要求的出钢温度范围。

2.2  温度对浇注操作和锭坯质量的影响

出钢温度过高，不仅增加冶炼中的能量消耗，而且在钢水极易吸收气体，二次氧化严重，并对钢包和浇注系统的耐火材料侵蚀加剧，增加外来夹杂物；并增加调温时间等。

若出钢温度低，将被迫缩短镇静时间，夹杂物不能充分上浮，影响内在质量；严重时导致浇注温度过低，造成钢坏质量问题，甚至发生钢包冷钢结底、水口粘结等浇注事故，使整炉钢报废。

2.3  温度对成分控制的影响

炼钢生产中，造成成分不合格的因素很多，但温度条件是主要因素之一。温度对成分控制的影响主要体现在以下三方面：

2.3.1  影响合金元素的收得率

温度不同，合金元素的收得率也不同，将影响钢液成分控制的准确性。

2.3.2  影响有害元素磷、硫的去除

温度过高时，脱磷的热力学条件差，不仅不能脱磷，反而可能造成回磷；温度过低时，则会恶化脱磷和脱硫的动力学条件，这些都是易导致成品钢的硫、磷含量出格。

2.3.3  影响熔池内元素氧化的次序

通常情况下，较高的温度下吹氧时有利于脱碳而会抑制磷的去除；反之，若温度过低，铬、钒将先于碳氧化；反之，较高的温度下吹氧时，碳先优于铬、钒氧化。

2.4  温度对冶炼操作的影响

合适的温度是熔池中所有炼钢反应的首要条件，所以温度会对冶炼操作产生直接的影响。

转炉的开新炉操作，要求快速升温以烧结炉衬，如果操作不当，升温缓慢，不仅冶炼时间长，严重时会因炉衬崩裂而影响冶炼操作的正常进行；转炉吹炼过程中，由于元素氧化放热，会导致炉内升温过快而影响脱磷操作，如果加入大量的冷却剂降温，又易造成喷溅。

2.5  出钢温度的确定

温度控制的任务之一是保证冶炼结束时钢液的温度达到钢种要求的温度。而出钢温度的高低，取决于钢的熔点、浇注所需的过热度及出钢和浇注过程中钢液的温度降低值：

　 　 　 　 　 　 Ｔ出＝ｔ熔＋△ｔ过热＋△ｔ降

2.6  熔池温度的测量

准确测量熔池的温度是进行温度控制的必要条件。测量熔池温度的方法大致可分为仪表测温和目测估温两大类。

2.7  终点温度的控制

控制终点温度的办法是加入一定数量的冷却剂，消耗吹炼中产生的富余热量，使得吹炼过程达到终点时钢液的温度正好达到出钢要求的温度范围。终点钢水温度主要根据以下原则确定：

2.7.1  所炼钢种的凝固温度

而凝固温度是根据钢种的化学成分而定。

2.7.2  合适的浇注温度

一般要求开浇温度应高出钢种凝固温度50~100℃，小炉子偏上限，大炉子偏下限。

2.7.3  出钢过程中、钢水在钢包内镇静直至浇注时钢水的降温数

这些数值主要是根据各厂的生产条件和经验确定的。一般讲与出钢时间、镇能时间、钢包的大小和新旧程度及烘烤温度等因素有关。

2.7.4  所浇钢锭锭型的大小

若浇小钢锭，出钢温度要偏高些。

2.7.5  浇注方法

模注或连铸，上注或下注，出钢温度都有不同。

结束语

对于转炉炼钢来说，温度不仅是炼钢过程的基础，更是获得良好铸坏质量的基础。转炉炼钢系统温度控制水平的高低关系到多项指标的好坏，直接决定炼钢成本的高低。低温均衡有效的系统温度控制对保证生产顺行、提高产品质量具有重大意义。

参考文献

[1]郑金星主编，王振光，王庆春主编，炼钢工艺及设备，北京：冶金工业出版社，2011

[2]刘根来主编，炼钢原理与工艺，北京：冶金工业出版社，2008

[3]王庆义主编，冶金技术概论，北京：冶金工业出版社，2006

[4]王庆春主编，冶金通用机械与冶金设备，北京：冶金工业出版社，2004

[5]冯聚和主编，炼钢设计原理，北京：化学工业出版社，2005

[6]郑金星主编，转炉炼钢工，北京：化学工业出版社，2010

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