自动炼钢副枪要点分析

●吹炼过程各主要元素的反应

●副枪系统

●自动炼钢模型

●熔剂及冷却剂的冷却效果

●对CO含量曲线的认识和过程操作

1，吹炼过程各主要元素的反应

Si、Mn的反应：

吹炼前期，熔池平均温度低于1400-1500℃，[Si]、[Mn]含量高且与[O]亲和力均大于[C]-[O]的亲和力，主要是硅锰氧化期，Si在吹炼前期（一般在3～5分钟内）即被基本氧化。

影响残锰的因素：

◆炉温高,有利于（MnO）的还原，残锰量高；

◆碱度升高，可提高自由(MnO)浓度，残锰量增加；

◆降低熔渣中（FeO）含量，可提高残锰含量;

◆铁水中锰含量高，单渣操作，钢水残锰也会高些。

C的反应：

[C]的氧化反应只有到[%Si]<0.15时，才能激烈进行。吹炼中期，熔池温度高于1500℃，主要是碳氧反应。需要注意的是，当入炉铁水中混有较大比例的回炉钢时，此时熔池前期温度比较高，碳氧剧烈反应会提前到来，容易产生喷溅。

影响碳氧化速度的变化规律的主要因素有：熔池温度、熔池金属成分、熔渣中(∑FeO)和炉内搅拌强度。

磷的反应：

磷在吹炼前期快速降低，进入吹炼中期略有回升，而到吹炼后期再度降低。

◆前期不利于脱磷的因素是炉渣碱度比较低，因此，为及早形成碱度较高的炉渣，是前期脱磷的关键。

◆中期不利于脱磷的因素是（∑FeO）较低，因此，如何控制渣中(∑FeO)达10%-20%，避免炉渣“返干”是中期脱磷的关键。

◆后期不利于脱磷的热力学因素是熔池温度高。

S的反应：

吹炼中期，熔池温度逐渐升高，（FeO）比前期有所降低，碱度因大量石灰熔化而增大，熔池乳化比较好，是脱硫的最好时期。S高双渣时的时间可以选择在吹炼中后期。

2，副枪系统

副枪测量的总周期≤120秒：

测量周期：39S

连接周期：32S

复位周期：48S

副枪使用过程主要存在的问题：

探头连接完时电脑面画上的信号有显示黄色（故障），说明粘渣，应及时清理，适当提高测量液位。

探头连接完时电脑面画上的没有信号，主要是探头有问题，此时应复位更换探头。在测量过程时温度，结晶温度或氧电势的曲线呈锯齿状在副枪画面的下方波动，主要是因为副枪粘少量渣，导致信号连接不良，应及时清理。

定碳原理：

TSC探头：是通过测定钢水结晶温度计算得出：

TL=1536-78[%C]-7.6[%Si]-4.9[%Mn]-34[%P]-30[%S]-5.0[%Cu]-3.1[%Ni]-

1.3[%Cr]-3.6[%Al]-

2.0[%Mo]-2.0[%V]-18[%Ti]

结晶温度越低，碳含量越高。

TSO探头：首先通过测定钢水氧电势，根据能斯特方程计算出氧浓度（Oppm）,再由碳氧积计算得出碳含量。

能斯特方程：

)]

log(

[

2

3.2

2

Θ-

-

+

=O

F

RT

E

E

式中E──某一定浓度下的电极电势

Θ

E──标准电极电势；

R──气体常数（8.314J·K-1mol-1）；

T──温度（K）；

F──法拉第常数（96485C·mol-1）；

氧电势与温度有关和钢中的O有关，在钢中O不变的情况下，在氧电势相同的情况下，温度越高，氧越高，温度越低，氧越低。出钢温度低，测得的氧不容易高。碳氧积：

影响因素：副1后的降碳速度，转炉炉型，底吹强度等有关。碳氧积一般在0.0028~0.0035之间。生产时实际碳氧积可以通过炉前样2012的碳与副枪定出的氧乘积得出。

关于炉前样2012：

副枪在取钢样时容易夹渣，副枪采用深脱氧剂铝，钢样中存在着以下反应：

3(MnO)+2[Al]=(Al2O3)+3[Mn]

2(P2O5)+4[Al]=2(Al2O3)+2[P]

得出一个结论：如果炉前样成份：碳在0.03%~0.05%,Mn大于0.07%~0.075%,Als 大于3000ppm（说明脱氧比较充分）,化验的P、Mn比实际的高（一般P偏差在2~10之间不等）。

3，自动炼钢模型

静态模型：

静态模型是整个自动炼钢模型的基础部分，就是在吹炼前根据原材料条件（主要是铁水成分，温度，废钢种类）与所炼钢种规格，通过物料平衡和热平衡的理论计算、或利用相近参考炉次进行修正的方法建立数学模型，由计算机计算出合理的熔剂量，供氧量和冷却剂用量等。

由于静态控制没有对冶炼过程进行修正，终点命中率的提高受到限制，需要用动态控制来对其进行修正，以提高终点命中率。

动态模型：

动态模型是自动炼钢模型的核心部分，主要是根据吹炼终点要求的C、T和副枪1定出的C、T计算出需要补吹的氧量和补加的冷却剂量。

脱碳模型：

升温模型：

动态计算的三个主要系数：

1，氧脱碳效率系数；

2，脱碳反应速率变化系数；

3，升温系数；

对动态计算曲线的认识：

在实际生产中，影响脱碳速度的主要因素有：

1，枪位：枪位偏低，熔池搅拌力强，脱碳反应速率变大，降碳快，计算碳会偏高。枪位偏高，熔池搅拌力弱，脱碳反应速率变小，降碳慢，计算碳会偏低，拉碳枪位过高，炉渣由于FeO富集而发泡，进一步影响降碳速度。

2，渣量：渣量大，降碳速度慢，计算碳会偏低。

影响升温速度的主要因素有：

副枪1温度：温度高时，升温速度快；温度低时，升温慢；。

副枪1碳：碳高时，升温慢。碳低时，升温快。钢水过氧化时升温更快。

例如：1，TSC：T：1610，C：40，补吹时间：120S，升温100。

2，TSC：T：1570，C：40，补吹时间：120S，升温80。

需要注意的是：在点击吹炼停止，氧枪提升过程中，所吹的氧也起到了一定的吹炼作用，因此，预测终点碳温应以停吹后的计算碳，温做参考。

总之，要保证动态计算曲线计算的碳，温准确率，终点操作液位和拉碳枪位要合适。

4，熔剂及冷却剂的冷却效果

理论计算：

各冷却剂的冷却效应

冷却效应是指每kg冷却剂加入转炉后所消耗的热量，常用q表示，单位是kJ/kg。1）矿石的冷却效应：矿石冷却主要靠Fe2O3的分解吸热，因此其冷却效应随铁矿的成分不同而变化，含Fe2O370%、FeO10%时铁矿石的冷却效应为：

q矿=1×C矿×△t+λ矿+1×（Fe2O3%×112/160×6456+FeO%×56/72×4247）

=1×1.02×（1680－25）+209+1×（0.7×112/160×6456+0.1×56/72×4247）

=5390 kJ/kg

1500Kg铁矿石可以升温：52℃

（2）废钢的冷却效应：废钢主要依靠升温吸热来冷却熔池，由于不知准确成分，其熔点通常按低碳钢的1500℃考虑，入炉温度按25℃计算，于是废钢的冷却效应为：

q废=1×[C固（t熔－25）+λ废+ C液（t出－t熔）]

=1×[0.7×（1500－25）+272+0.837（1650－1500）]

=1455 kJ/kg

1500Kg废钢可以升温： 14℃

（3）氧化铁皮的冷却效应：计算方法同矿石，对于50%FeO、40%Fe2O3 的氧化铁皮，其冷却热效应为：

q皮=5311 kJ/kg

1500Kg氧化铁皮可以升温52℃

（4）镁球：1500Kg镁球可以升温13℃

（5）铁水温度：热效率按70%计算：铁水每升或降10℃，可以提温或降温7℃。

（6）倒炉温损：没有倒出渣子10℃，75〃开始出渣子20℃，70〃之前出渣子25~30℃

（7）铁水硅含量：硅含量每高或低0.1%,可以升或降温28℃

5，对CO含量曲线的认识和过程操作

由于CO曲线是由OG的设备煤气分析仪测定的数据绘制而成的，具有一定的滞后性，滞后时间在50S左右。

理想的曲线：CO前期平稳上升。

吹炼前期，主要防低温涌渣，喷溅

前期曲线一般会有一个平台，正常情况下平台长度在2分钟左右，如果平台越长，说明富集的FeO就越高，发生喷溅的可能性就越大。

要想避免前期低温涌渣喷溅，可以通过控制枪位和加料，使得平台尾部的曲线平稳上升。

具体方法（仅个人总结，供参考）：

1，不加冷料。

2，前期枪位走模式，待吹炼至1分钟10多秒，枪位直接降到180CM，然后每隔20S左右降枪5CM，直到枪位160CM。

3，第二批料加料时机选择在平台的头部。

需要注意的是，在前期涌低温渣时，不要轻易降枪，降枪后碳氧反应会更加激烈，反而会加剧喷溅。此时应适当提枪，这样一方面可以减缓碳氧反应和降低熔池升

温速度，另一方面也可以借助于氧气射流的冲击作用吹开熔渣，利于气体排出。

吹炼中期，主要防高温，返干。

3， 中期的前半部分曲线不高于55%,后半部分又超出60%，温度不好判断。 在实际生产中，判断过程温度和炉渣氧化性，最好的方法是通过观察炉囗火焰根据经验判断。

吹炼后期，确定最佳副枪1测量时间，保证碳温命中率。

如上图，一般情况下在中后期CO 曲线开始呈现下降趋势的情况下，开始测副枪的话，碳基本在0.30~0.5% 范围内。 副枪1的T 不能过高，温度高说明过程温度高，去磷效果差，容易出现终点磷高。