轉爐煉鋼冶煉過程控制方式有:經(jīng)驗控制,靜態(tài)控制,動態(tài)控制和全自動吹煉控制。
目前我國中小型轉爐中相當多的企業(yè)仍采用經(jīng)驗控制的方式進行煉鋼生產(chǎn),俗稱“經(jīng)驗煉鋼”,大轉爐上不同程度地運用工藝控制模型來指導煉鋼生產(chǎn)。冶煉過程控制方式的選擇,除了工廠冶煉設備配置方面的原因之外,主要是與鋼廠產(chǎn)品大綱,產(chǎn)品市場定位,客戶使用要求等密切相關。
經(jīng)驗控制
所謂轉爐冶煉過程的經(jīng)驗控制,是指在轉爐冶煉過程中,利用操作者的生產(chǎn)經(jīng)驗和煉鋼過程進行判斷并實施相應的處理,確定冶煉終點,完成一爐鋼水的冶煉操作。經(jīng)驗控制煉鋼方式對冶煉終點判斷主要是針對鋼水含碳量和鋼水溫度進行的。鋼水含碳量的判斷方法有:看火焰,看火花,取鋼樣,結晶定碳及其它判定方法等;溫度的判斷方法有:熱電偶測溫,火焰觀察,取樣,氧槍冷卻水溫差,膛爐情況判斷等。
鋼水含碳量判斷的具體內容:
1.看火焰
轉爐開吹后,熔池中不斷的被氧化,金屬液中的碳含量不斷降低。碳氧化時,產(chǎn)生大量的CO氣體,高溫的CO氣體從爐口排出時,與周圍的空氣相遇,立即氧化燃燒,形成了火焰。
爐口火焰的顏色,亮度,形狀,長度是熔池溫度及單位時間內CO排出量的反映,也是熔池中脫碳速度的表征。
在吹煉前期,碳氧化得少,熔池溫度較低,所以爐口火焰短。顏色呈暗紅色,吹煉中期碳開始激烈氧化,生成CO量大,火焰白亮,長度增加,也顯得有力,火焰白亮,長度增加,也顯得有力。這時對含碳量進行準確的估計是困難的。當碳含量進一步降低到0.20%左右時,由于脫碳速度明顯減慢,CO氣體顯著減少。這時火焰要收縮、發(fā)軟、打晃,看起來有些稀薄,煉鋼工要根據(jù)自己的體會來掌握拉碳時機。
實際生產(chǎn)中以下因素影響對觀察火焰所做出的正確判斷:
1)溫度。溫度高時,碳氧化速度較快,火焰明亮有力。看起來似乎碳還很高,實際上已經(jīng)不太高了,要防止拉碳偏低;溫度低時,碳氧化速度緩慢,火焰收縮較早。另外,由于溫度低,鋼水流動性不夠好,熔池成分不易均勻,看上去碳好像不太高了,但實際上還較高,要防止拉碳偏高;
2)爐齡。爐役前期爐膛小,氧氣流股對熔池的攪拌力強,化學反應速度快,并且爐口小,火焰顯得有力,要防止拉碳偏低。爐役后期爐膛大,攪拌力減弱了,同時爐口變大,火焰顯得軟,要防止拉碳偏高;
3)槍位和氧壓。槍位低或氧壓高,碳的氧化速度快,爐口火焰有力,此時要防止拉碳偏低;反之,槍位高或氧壓低,火焰相對軟些,拉碳容易偏高;
4)爐渣情況。爐渣化得好,能均勻覆蓋在鋼水面上,氣體排出有阻力,因此火焰發(fā)軟;若爐渣沒化好,或者有結團,不能很好地覆蓋鋼水液面,氣體排出時阻力小,火焰有力。另外,渣量大時氣體排出時阻力也大,火焰發(fā)軟;
5)爐口粘鋼量。爐口粘鋼時,爐口變小,火焰顯得硬,要防止拉碳偏低;反之,要防止拉碳偏高;
6)氧槍情況。噴嘴蝕損后,氧流速度降低,脫碳速度減慢,要防止拉碳偏高。總之,在進行火焰判斷時,要根據(jù)各種影響因素綜合考慮,才能準確判斷終點碳含量。
(2)看火花。從爐口被爐氣帶出的金屬小粒,遇到空氣后被氧化,其中碳氧化生成CO氣體,由于體積膨脹,把金屬粒爆裂成若干碎片。碳含量越高(W[c]>0.10%)時,爆裂程度越大,表現(xiàn)為火球狀和羽毛狀,彈跳有力。隨著含碳量的不斷降低,依次爆裂成多叉、三叉、二叉的火花,彈跳力減弱。當碳很低(W[c]<0.10%)時,火花幾乎消失,跳出來的均剃、火星和流線。只有當稍有噴濺帶出金屬才能觀察到火花,否則無法判斷。煉鋼工判斷終點時,在觀察火焰的同時,可以結合爐口噴出的火花,情況綜合判斷碳含量。
(3)取鋼樣。在正常吹煉條件下,吹煉終點拉碳后取鋼樣,將樣勺表面的覆蓋渣撥開,根據(jù)鋼水沸騰情況可判斷終點碳含量。
w[c]=0.30%~0.40%:鋼水沸騰,火花分叉較多且碳花密集,彈跳有力,射程較遠;
w[c]=0.18%—0.25%:火花分叉較清晰,一般分為4—5叉,彈跳有力,弧度較大;
w[c]=0.12%—0.16%:碳花較稀,分叉明晰可辨,分3—4叉,落地呈“雞爪”狀,跳出的碳花弧度較小。多呈直線狀;
w[c]<0.10%:碳花彈跳無力,基本不分叉,呈球狀顆粒;
w[c]再低:火花呈麥芒狀,短而無力,隨風飄搖。
以火花判斷含碳量時,應與鋼水溫度結合起來,若鋼水溫度高,在同樣碳含量條件下,火花分叉比溫度低時要多。因此,在爐溫較高時,估計的碳含量可能要高于實際碳含量。反之,。所判斷的碳含量會比實際值低些。人工判斷終點取樣應注意:樣勺要烘烤,粘渣均勻,鋼水必須有渣覆蓋,取樣部位要有代表性,以便準確判定。
(4)結晶定碳。終點鋼水中的主要元素是Fe和C,碳含量的高低影響著鋼水的凝固溫度,反之,根據(jù)凝固溫度不同也可以判斷鋼水含碳量。若能在鋼水凝固的過程中連續(xù)地測定鋼水溫度,當?shù)竭_凝固點時,由于凝固潛熱補充了鋼水溫降散發(fā)的熱量。所以溫度隨時間變化的曲線出現(xiàn)一個水平段,該水平段所處的溫度即鋼水的凝固溫度,根據(jù)凝固溫度可以反推出鋼水的碳含量。因此,吹煉中、高碳鋼時,終點控制采用高拉補吹,就可使用結晶定碳來確定碳含量
(5)其它判定方法
當噴嘴結構尺寸一定時,采用恒壓變槍操作,單位時間內的供氧量是一定的。在裝入量,冷卻劑加入量和吹煉鋼等條件一定時,吹煉1T金屬所需要的氧氣量也是一定的。因此吹煉1 爐鋼的供氧時間和氧耗量變化也不大,這樣就可以熱氣上幾種爐的供氧時間和耗氧量,作為本爐拉碳的參考,當然,每爐鋼的情況不可能完全相同,如果生產(chǎn)條件有變化,其參考價值就要降低。即使是生產(chǎn)條件完全相同的相鄰爐次,也要與看火焰,火花,等辦法結合起來綜合判定。
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