出钢制度

温度制度

1 转炉炼钢的温度制度包括哪些内容，它对冶炼有什么影响?

温度制度主要是指炼钢过程温度控制和终点温度控制。

吹炼任何钢种，对其出钢温度都有要求。如果出钢温度过低，水口容易结瘤，钢包易粘钢甚至出现要回炉处理的事故。若出钢温度过高，不仅会增加钢中夹杂物和气体含量，影响钢的质量，而且还会增加铁的烧损，降低合金元素吸收率，降低炉衬和钢包内衬寿命，造成连铸坯(或钢锭)多种缺陷甚至浇注漏钢。沸腾钢出钢温度过高时，还会引起浇注前期模内不沸腾，后期大翻，导致坚壳带过薄等缺陷。因此，控制好终点温度是顶吹转炉吹炼工艺的重要环节之一。控制好炼钢过程温度是确保终点温度达到目标值的关键。

2 吹炼过程中熔池热量的来源与支出各有哪些方面?

氧气顶吹转炉炼钢的热量来源是铁水的物理热和化学热。铁水的物理热是指铁水带入的热量，与铁水温度有直接关系；铁水的化学热就是铁水中各元素氧化、成渣过程所放出的热量，它与铁水的化学成分有关。

从表4—7可以清楚地分析热量的来源、热量的支出及热量损失等方面情况及其各占的比例。

表4-7 热量平衡表

从热量的来源看，铁水的物理热和化学热大约各占一半，因此铁水的温度与化学成分直接关系转炉炼钢热量的来源，所以对转炉用铁水的温度和化学成分必须有一定的要求。

从热量支出来看，钢水的物理热约占70％，这是一项主要的支出，熔渣带走的热量大约占10％，炉气物理热也约占10％，金属铁珠及喷溅带走热、炉衬及冷却水带走热、烟尘物理热，生白云石及矿石分解热，还有其他热损失总共约占10％。

3 什么叫转炉的热效率，如何提高热效率?

转炉炼钢的热效率是有效热占总热量的百分比，其中有效热指钢水物理热及矿石分解热。

总热效率=(有效热/总热量)×100％ (4-13)

从表4—7看出，真正有效热占整个热量来源的70％左右，在热量的利用上还有一定潜力。其中，熔渣带走的热量大约占10％，它与渣量的多少有关。因此在保证去除P、S的条件下，宜用最小的渣量。渣量过大不仅增加渣料的消耗，也增加热量的损失，为此最好应用铁水预处理技术，实现少渣操作；同时在吹炼过程中还要尽量减少和避免喷溅；缩短冶炼周期，减少炉与炉的间隔时间等，都是减少热损失，提高转炉热效率的措施。热效率提高以后，可以多加废钢，或多加冷却剂铁矿石，以<

8 什么是终点控制，终点的标志是什么?

终点控制主要是指终点温度和成分的控制。对转炉终点的精确控制不仅要保证终点碳、温度的精确命中，确保S、P成分达到出钢要求，而且要求控制尽可能低的钢水氧含量[O]。

转炉兑入铁水后，通过供氧、造渣等操作，经过一系列物理化学反应，而达到该钢种所要求的成分和温度的时刻，称为“终点”。到达终点的具体标志如下。

(1)钢中碳含量达到所炼钢种要求的控制范围；

(2)钢中P、S含量低于规定下限要求的一定范围；

(3)出钢温度保证能顺利进行精炼和浇注；

(4)达到钢种要求控制的氧含量。

9 什么叫终点控制的“双命中”，后吹有什么危害?

通常把吹炼中钢水的碳含量和温度达到吹炼目标要求的时刻，停止吹氧操作称做“一次拉碳”。一次拉碳钢水中碳含量或温度达到目标要求称为命中，碳含量和温度同时达到目标要求范围叫“双命中”。

所以准确拉碳，减少后吹，提高终点命中率是终点控制的基本要求。采用计算机动态控制炼钢，终点命中率可达90％以上，控制精度w[C]为±0.015％，温度t为±12℃，而靠经验炼钢，终点命中率只有60％左右。由于终点命中率大幅度提高，因此钢水中气体含量低，钢水质量得到改善。

一次拉碳未达到控制的目标值需要进行补吹，补吹也称为后吹。拉碳碳含量偏高、拉碳硫、磷含量偏高或者拉碳温度偏低均需要补吹。因此，后吹是对未命中目标进行处理的手段。后吹会给转炉冶炼造成如下严重危害。

(1)钢水碳含量降低，钢中氧含量升高，从而钢中夹杂物增多，降低了钢水纯净度，影响钢的质量。

(2)渣中TFe增高、降低炉衬寿命。

(3)增加了金属铁的氧化，降低钢水收得率，使钢铁料消耗增加。

(4)延长了吹炼时间，降低转炉生产率。

(5)增加了铁合金和增碳剂消耗量，氧气利用率降低，成本增加。

10 终点碳控制有哪些方法，各有什么优缺点?

终点碳控制的方法有：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

根据终点碳和温度的要求进行吹炼，终点碳和温度同时达到目标时提枪，这种操作称为一次拉碳。一次拉碳要求操作技术水平高，其优点是可以消除后吹的危害。

B 低碳低磷操作

终点碳的控制目标是根据终点钢中硫、磷含量情况而确定，只有在低碳状况下炉渣才更利于充分脱磷；由于碳含量低，在出钢过程必须进行增碳，到精炼工序再微调成分以达到最终目标成分要求。

除超低碳钢种外的所有钢种，终点均控制在w[C]=0.05％～

0.08％，然后根据钢种规格要求加入增碳剂。

这种操作的优点是

(1)只有终点碳低时，熔渣TFe含量高，脱磷效率才可能提高。

(2)操作简单，生产率高。

(3)操作稳定，易于实现自动控制。

(4)废钢比高。

C 高拉碳低氧操作

高拉碳的优点是终渣氧化铁含量低、金属收得率高、氧气消耗低、合金收得率高、钢水气体含量少。但高拉碳法终渣氧化铁含量较低，除磷有困难；同时，在中、高碳范围拉碳终点的命中率也较低，

通常须等成分确定是否补吹。因此，要根据成品磷的要求，决定高拉碳范围，既能保证终点钢水氧含量低，又能达到成品磷的要求，并减少增碳量。

11 如何判断终点钢水中的碳含量?

现代炼钢是通过副枪探头测定碳含量，或对烟道中炉气连续检测分析预报终点碳。如尚未使用副枪和炉气分析预报等动态控制手段，仍然需要凭经验人工判断终点。用红外碳硫分析仪、直读光谱仪分析成分决定出钢。

人工凭经验判断终点碳的方法如下。

A 看火焰

转炉内碳氧化在炉口形成了火焰。炉口火焰的颜色、亮度、形状、长度随炉内脱碳量和速度有规律地变化，所以能够从火焰的外观来推断炉内的碳含量。

在吹炼前期碳氧化量少温度低，所以炉口火焰短，颜色呈暗红色；吹炼中期碳开始激烈氧化，火焰白亮，长度增加，也显得有力；当碳含量进一步降低到0.20％左右时，由于脱碳速度明显减慢，这时火焰要收缩、发软、打晃，看起来火焰也稀薄些。炼钢工根据自己的具体体验可以把握住拉碳时机。

B 看火花

在炉口有炉气带出的金属小粒，遇到空气后被氧化，产生火花。碳含量越高(w[C]>1.0％)火花呈火球状和羽毛状，火花弹跳有力；随

碳含量的逐渐降低火花依次爆裂成多叉、三叉、二叉，弹跳力也随之减弱；当碳w[C]<0.10％时，火花几乎消失，跳出来的均是小火星和流线。

C 取钢样

在正常吹炼条件下，吹炼终点拉碳后取钢样，将样勺表面的覆盖渣拨开，根据钢水沸腾情况可判断终点碳含量。

w[C]=0.3％～0.4％时：火花分叉较多且碳花密集，弹跳有力，射程较远。

w[C]=0.18％～0.25％时：火花分叉较清晰，一般分为4～5叉，弧度较大。

w[C]=0.12％～0.16％时：碳花较稀，分叉明晰可辨，分为3～4叉，落地呈“鸡爪”状，跳出的碳花弧度较小，多呈直线状。

w[C]<0.10％时：碳花弹跳无力，基本不分叉，呈球状颗粒。

w[C]再低时，火花呈麦芒状，短而无力，随风飘摇。

同样，由于钢水的碳含量不同，在样模内的碳氧反应和凝固也有区别，因此可以根据凝固后钢样表面出现结膜和毛刺，凭经验判断碳含量。

此外还可以用吹炼一炉钢的供氧时间和氧气消耗量作为拉碳的参考。

同时采用红外碳硫分析仪、直读光谱仪等成分的快速测定手段验证经验判断的准确性。

12 红外碳硫分析仪的工作原理是怎样的?

红外碳硫分析仪是利用被测气体C02和S02对红外线具有选择吸收的原理进行气体定量分析的仪器。试样在瓷性坩埚中，通入氧气经高频感应加热燃烧，试样中的碳和硫氧化生成C02、SO2。经氧气载流送入检测单元，C02、S02吸收红外能量，因而检测单元接受的能量减少，根据红外能量的衰减变化与被测气体浓度间的关系可以确定被测气

体的浓度，进而求出试样中C、S元素的含量，分析结果以质量分数直接显示。

13 热电偶测量温度的原理是怎样的,测温时应注意什么?

目前插入式钨-铼热电偶被广泛使用，转炉吹炼终点直接插入熔池钢水中，从电子电位差计上得到温度的读数。

热电偶测量原理如图4—8所示。两种不同导体或半导体A和B，称为热电极，将两热电极的一端1连接在一起，形成热端，插入钢水中。由于不同金属中的自由电子数目不同，受热后随温度升高自由电子运动速度上升，在两热电极的另一端2，即冷端产生一个电动势。温度越高，电动势越大，在热电偶冷端通过导线与电位差计相连，由测量出电动势的大小判定温度的高低。当热电极的材料确定以后，热电势的大小只与热、冷两端点温度差有关，与线的粗细、长短、接点处以外的温度无关。

测温时应注意以下几点：

(1)测温枪应插在炉内钢液面以下中心深处部位，严禁插在钢液或渣层表面以及靠近炉衬部位，防止测量出假温度：

(2)测温时间保持在5s左右，以防烧坏测温枪；

(3)保持测温枪插接件干燥、干净，并且线路安全可靠；

(4)测温枪的保护纸管应及时更换，避免测温枪烧坏；

(5)测温头和保护纸管应保持干燥。

14 终点温度过高或过低如何调整?

发现终点温度高于目标值，补救的办法是向炉内加冷却剂(铁矿石或生白云石)，根据冷却剂的冷却效应确定用量。加入大量冷却剂后要降枪点吹，以防渣料结团和炉内温度不均匀。