3-40 什么是轉(zhuǎn)爐煉鋼的物料平衡與熱平衡，物料平衡與熱平衡計(jì)算的原理是什么，物料平衡與熱平衡計(jì)算有什么意義?
物料平衡是煉鋼過(guò)程中加入爐內(nèi)參與煉鋼過(guò)程的全部物料與煉鋼過(guò)程的產(chǎn)物之間的平衡關(guān)系。熱平衡是煉鋼過(guò)程的熱量來(lái)源與支出之間的平衡關(guān)系。
通過(guò)物料平衡和熱平衡的計(jì)算，結(jié)合煉鋼生產(chǎn)的實(shí)踐，可以確定許多重要的工藝參數(shù)。對(duì)于指導(dǎo)生產(chǎn)和分析、研究、改進(jìn)冶煉工藝、設(shè)計(jì)煉鋼車(chē)間、選用煉鋼設(shè)備以及實(shí)現(xiàn)煉鋼過(guò)程的自動(dòng)控制都具有重要意義。
3-41 出鋼溫度是怎樣確定的?
出鋼溫度首先取決于所煉鋼種的凝固溫度。而凝固溫度要根據(jù)鋼種的化學(xué)成分而定。
鋼液的凝固溫度計(jì)算有多種經(jīng)驗(yàn)公式，目前常用的凝固溫度計(jì)算公式是
3-42 什么是冷卻劑的冷卻效應(yīng)，各冷卻劑之間的冷卻效應(yīng)值是怎樣換算的?
在一定條件下，加入1kg冷卻劑所消耗的熱量就是該冷卻劑的冷卻效應(yīng)。
冷卻劑吸收的熱量包括冷卻劑提高溫度所消耗的物理熱和參加化學(xué)反應(yīng)消耗的化學(xué)熱兩個(gè)部分。
Q冷=Q物+Q化
Q物取決于冷卻劑的性質(zhì)以及出鋼溫度。Q化不僅與冷卻劑本身的成分和性質(zhì)有關(guān)，還與冷卻劑在熔池內(nèi)參加的化學(xué)反應(yīng)有關(guān)。在不同條件下，同一冷卻劑可以有不同的冷卻效應(yīng)。
3-43 吹煉過(guò)程中怎樣控制和調(diào)整熔池溫度?
在吹煉過(guò)程中，可根據(jù)爐口火焰特征和參考氧槍冷卻水進(jìn)出水溫度差判斷熔池的溫度。過(guò)程溫度的控制首先應(yīng)根據(jù)終點(diǎn)溫度的要求，確定冷卻劑加入總量，然后在一定時(shí)間內(nèi)分批加入。廢鋼是在開(kāi)吹前一次加入。鐵礦石和氧化鐵皮又能起到助熔劑的作用，可隨造渣材料同時(shí)加入。若發(fā)現(xiàn)熔池溫度不合要求，憑經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)加入提溫劑或冷卻劑加以調(diào)整。
3-44 由于鐵水因素的變動(dòng)，如何調(diào)整冷卻劑用量?
計(jì)算廢鋼加入量應(yīng)考慮以下因素。
(1)由于鐵水成分變化引起廢鋼加入量的變化。
(2)由于鐵水溫度變化引起廢鋼加入量的變化。
(3)由于鐵水加入量變化引起廢鋼加入量的變化。
(4)目標(biāo)停吹溫度變化引起廢鋼加入量的變化。
除上述情況以外，還有其他情況下溫度控制應(yīng)當(dāng)修正值，如鐵水入爐后等待吹煉、終點(diǎn)停吹等待出鋼、鋼包粘鋼等。在出鋼前若發(fā)現(xiàn)溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí)，應(yīng)及時(shí)在爐內(nèi)處理，決不能輕易出鋼。
3-45 什么是終點(diǎn)控制，終點(diǎn)的標(biāo)志是什么?
終點(diǎn)控制主要是指終點(diǎn)溫度和成分的控制。對(duì)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)的精確控制不僅要保證終點(diǎn)碳、溫度的精確命中，確保S、P成分達(dá)到出鋼要求，而且要求控制盡可能低的鋼水氧含量〔O〕
轉(zhuǎn)爐兌入鐵水后，通過(guò)供氧、造渣等操作，經(jīng)過(guò)一系列物理化學(xué)反應(yīng)，而達(dá)到該鋼種所要求的成分和溫度的時(shí)刻，稱(chēng)為“終點(diǎn)”。
到達(dá)終點(diǎn)的具體標(biāo)志如下。
(1)鋼中碳含量達(dá)到所煉鋼種要求的控制范圍；
(2)鋼中P、S含量低于規(guī)定下限要求的一定范圍；
(3)出鋼溫度保證能順利進(jìn)行精煉和澆注；
(4)達(dá)到鋼種要求控制的氧含量。 ’
3-46 什么叫終點(diǎn)控制的“雙命中”，后吹有什么危害?
通常把吹煉中鋼水的碳含量和溫度達(dá)到吹煉目標(biāo)要求的時(shí)刻，停止吹氧操作稱(chēng)做“一次拉碳”。一次拉碳鋼水中碳含量或溫度達(dá)到目標(biāo)要求稱(chēng)為命中，碳含量和溫度同時(shí)達(dá)到目標(biāo)要求范圍叫“雙命中”。
所以準(zhǔn)確拉碳，減少后吹，提高終點(diǎn)命中率是終點(diǎn)控制的基本要求。采用計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)控制煉鋼，終點(diǎn)命中率可達(dá)90％以上，控制精度ω[c]為?0.015％，溫度t為?12℃，而靠經(jīng)驗(yàn)煉鋼，終點(diǎn)命中率只有60％左右。由于終點(diǎn)命中率大幅度提高，因此鋼水中氣體含量低，鋼水質(zhì)量得到改善。
一次拉碳未達(dá)到控制的目標(biāo)值需要進(jìn)行補(bǔ)吹，補(bǔ)吹也稱(chēng)為后吹。拉碳碳含量偏高、拉碳硫、磷含量偏高或者拉碳溫度偏低均需要補(bǔ)吹。因此，后吹是對(duì)未命中目標(biāo)進(jìn)行處理的手段。后吹會(huì)給轉(zhuǎn)爐冶煉造成如下嚴(yán)重危害。
(1)鋼水碳含量降低，鋼中氧含量升高，從而鋼中夾雜物增多，降低了鋼水純凈度，影響鋼的質(zhì)量。
(2)渣中TFe增高、降低爐襯壽命。
(3)增加了金屬鐵的氧化，降低鋼水收得率，使鋼鐵料消耗增加。
(4)延長(zhǎng)了吹煉時(shí)間，降低轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)率。
(5)增加了鐵合金和增碳劑消耗量，氧氣利用率降低，成本增加。
3-47 終點(diǎn)碳控制有哪些方法，各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？
終點(diǎn)碳控制的方法有：一次拉碳操作、低碳低磷增碳操作和高拉碳低氧操作。
A一次拉碳操作
根據(jù)終點(diǎn)碳和溫度的要求進(jìn)行吹煉，終點(diǎn)碳和溫度同時(shí)達(dá)到目標(biāo)時(shí)提槍?zhuān)@種操作稱(chēng)為一次拉碳。一次拉碳要求操作技術(shù)水平高，其優(yōu)點(diǎn)是可以消除后吹的危害。
B低碳低磷操作
終點(diǎn)碳的控制目標(biāo)是根據(jù)終點(diǎn)鋼中硫、磷含量情況而確定，只有在低碳狀況下?tīng)t渣才更利于充分脫磷；由于碳含量低，在出鋼過(guò)程必須進(jìn)行增碳，到精煉工序再微調(diào)成分以達(dá)到最終目標(biāo)成分要求。
除超低碳鋼種外的所有鋼種，終點(diǎn)均控制在ω〔c〕=0.05％～0.08％，然后根據(jù)鋼種規(guī)格要求加入增碳劑。
這種操作的優(yōu)點(diǎn)是
(1)只有終點(diǎn)碳低時(shí)，熔渣TFe含量高，脫磷效率才可能提高。
(2)操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高。
(3)操作穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
(4)廢鋼比高。
C 高拉碳低氧操作
高拉碳的優(yōu)點(diǎn)是終渣氧化鐵含量低、金屬收得率高、氧氣消耗低、合金收得率高、鋼水氣體含量少。但高拉碳法終渣氧化鐵含量較低，除磷有困難；同時(shí)，在中、高碳范圍拉碳終點(diǎn)的命中率也較低，通常須等成分確定是否補(bǔ)吹。因此，要根據(jù)成品磷的要求，決定高拉碳范圍，既能保證終點(diǎn)鋼水氧含量低，又能達(dá)到成品磷的要求，并減少增碳量。
3-48 如何判斷終點(diǎn)鋼水中的碳含量?
現(xiàn)代煉鋼是通過(guò)副槍探頭測(cè)定碳含量，或?qū)煹乐袪t氣連續(xù)檢測(cè)分析預(yù)報(bào)終點(diǎn)碳。如尚未使用副槍和爐氣分析預(yù)報(bào)等動(dòng)態(tài)控制手段，仍然需要憑經(jīng)驗(yàn)入工判斷終點(diǎn)。用紅外碳硫分析儀、直讀光譜儀分析成分決定出鋼。人工憑經(jīng)驗(yàn)判斷終點(diǎn)碳的方法如下。
A 看火焰
轉(zhuǎn)爐內(nèi)碳氧化在爐口形成了火焰。爐口火焰的顏色、亮度、形狀、長(zhǎng)度隨爐內(nèi)脫碳量和速度有規(guī)律地變化，所以能夠從火焰的外觀(guān)來(lái)推斷爐內(nèi)的碳含量。
在吹煉前期碳氧化量少溫度低，所以爐口火焰短，顏色呈暗紅色；吹煉中期碳開(kāi)始激烈氧化，火焰白亮，長(zhǎng)度增加，也顯得有力；當(dāng)碳含量進(jìn)一步降低到0.20％左右時(shí)，由于脫碳速度明顯減慢，這時(shí)火焰要收縮、發(fā)軟、打晃，看起來(lái)火焰也稀薄些。煉鋼工根據(jù)自己的具體體驗(yàn)可以把握住拉碳時(shí)機(jī)。
B 看火花
在爐口有爐氣帶出的金屬小粒，遇到空氣后被氧化，產(chǎn)生火花。碳含量越高(ω〔c〕>1.0%)火花呈火球狀和羽毛狀，火花彈跳有力；隨碳含量的逐漸降低火花依次爆裂成多叉、三叉、二叉，彈跳力也隨之減弱；當(dāng)碳ω〔c〕<0.10％時(shí)，火花幾乎消失，跳出來(lái)的均是小火星和流線(xiàn)。
C 取鋼樣
在正常吹煉條件下，吹煉終點(diǎn)拉碳后取鋼樣，將樣勺表面的覆蓋渣撥開(kāi)，根據(jù)鋼水沸騰情況可判斷終點(diǎn)碳含量。
ω〔c〕=0.3％～0.4％時(shí)：火花分叉較多且碳花密集，彈跳有力，射程較遠(yuǎn)。
ω〔c〕=0.18％一0。25％時(shí)：火花分叉較清晰，一般分為4～5叉，弧度較大。
ω〔c〕=0.12％～0.16％時(shí)：碳花較稀，分叉明晰可辨，分為3～4叉，落地呈“雞爪”狀，跳出的碳花弧度較小，多呈直線(xiàn)狀。
ω〔c〕<0.10％時(shí)：碳花彈跳無(wú)力，基本不分叉，呈球狀顆粒。
ω〔c〕再低時(shí)，火花呈麥芒狀，短而無(wú)力，隨風(fēng)飄搖。
同樣，由于鋼水的碳含量不同，在樣模內(nèi)的碳氧反應(yīng)和凝固也有區(qū)別，因此可以根據(jù)凝固后鋼樣表面出現(xiàn)結(jié)膜和毛刺，憑經(jīng)驗(yàn)判斷碳含量。
此外還可以用吹煉一爐鋼的供氧時(shí)間和氧氣消耗量作為拉碳的參考。
同時(shí)采用紅外碳硫分析儀、直讀光譜儀等成分的快速測(cè)定手段驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)判斷的準(zhǔn)確性。
3-49 紅外碳硫分析儀的工作原理是怎樣的?
紅外碳硫分析儀是利用被測(cè)氣體CO2和SO2對(duì)紅外線(xiàn)具有選擇吸收的原理進(jìn)行氣體定量分析的儀器。試樣在瓷性坩堝中，通入氧氣經(jīng)高頻感應(yīng)加熱燃燒，試樣中的碳和硫氧化生成CO2、SO2。經(jīng)氧氣載流送入檢測(cè)單元，CO2、SO2吸收紅外能量，因而檢測(cè)單元接受的能量減少，根據(jù)紅外能量的衰減變化與被測(cè)氣體濃度間的關(guān)系可以確定被測(cè)氣體的濃度，進(jìn)而求出試樣中C、S元素的含量，分析結(jié)果以質(zhì)量分?jǐn)?shù)直接顯示。
3-50 終點(diǎn)溫度過(guò)高或過(guò)低如何調(diào)整?
發(fā)現(xiàn)終點(diǎn)溫度高于目標(biāo)值，補(bǔ)救的辦法是向爐內(nèi)加冷卻劑(鐵礦石或生白云石)，根據(jù)冷卻劑的冷卻效應(yīng)確定用量。加入大量冷卻劑后要降槍點(diǎn)吹，以防渣料結(jié)團(tuán)和爐內(nèi)溫度不均勻。當(dāng)終點(diǎn)碳含量高、溫度也高時(shí)，用鐵礦石調(diào)溫；如終點(diǎn)溫度高、碳含量不高時(shí)，可用生白云石或石灰石調(diào)溫。用礦石調(diào)溫應(yīng)注意防止?fàn)t口冒煙，影響環(huán)境。
吹煉終點(diǎn)溫度過(guò)低，若終點(diǎn)碳在鋼種目標(biāo)值的上限，可采用補(bǔ)吹提溫。若終點(diǎn)碳低，通常的辦法是向爐內(nèi)加硅鐵或焦炭，補(bǔ)吹提溫。根據(jù)鋼種成分碳含量要求，在鋼包內(nèi)進(jìn)行增碳。用硅鐵提溫應(yīng)根據(jù)硅鐵含硅量補(bǔ)加石灰，同時(shí)考慮補(bǔ)加石灰對(duì)爐溫的影響；用焦炭提溫應(yīng)考慮其對(duì)鋼水的增硫量。
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