影响钢水终点氧的因素

1、论文类型：技术类作 者：富成单 位：甲作业区转炉炉前摘 要：为了降低转炉终点氧质量分数的含量，通过对 我厂1#转炉现场生产数据的统计，分析了转炉影响钢水终点 氧质量分数的影响因素，研究了终点碳质量分数、炉龄、终 点残猛，终点温度等因素对终点氧的影响规律叫 从而获得 最佳终点钢水终点氧质量分数，一方面可以减少脱氧合金消 耗，降低钢铁成本，另一方面可以减少钢水中氧化物夹杂含 量，提髙钢铁产品的质量，对完善生产工艺提出了相应建议。关键词：终点氧终点碳质量分数炉龄终点残猛 终点温度引言：转炉吹炼终点钢水中的氧质量分数高低对钢的纯 净度和金属收得率有着重要的影响，根据及应平衡的原理, 随着钢中碳的降低其

2、氧质量分数势必会增高，因此在出钢过 程中，如何能在保证一定碳质量分数的同时，尽量降低钢水 中的氧质量分数，对于低碳钢和髙附加值钢的冶炼有着重要 意义。而钢水终点的碳氧积又是评价转炉终点控制效果的一 个重要指标，在碳质量分数一定时，它的髙低是衡量钢中氧 质量分数的重要依据。终点氧低有利于降低合金消耗，减少 脱氧过程中形成的夹杂物，提高钢水质量。为此，本文研究 了碳质量分数、炉龄、终点温度，终点残猛等因素对终点氧 积影响规律，从而为更好的控制钢水终点氧质量分数提供参 考依据。1实验数据处理通过我在我们钢厂公称容量为120 t的1#顶底复吹转 炉工作实践，选取2012年3月到2013年7月1#转炉的

3、生 产数据3290组。按照理论和统计的规律进一步对数据进行 筛选。在数据选择上对于冶炼中碳钢时，由于考虑成本，钢水 氧含量低等因素，基本上不对钢水进行定氧，所以在这里只 选取低碳钢的生产数据进行分析比较。处理后获合理完整的 数据，然后根据需要在从中筛选一些数据进行合理的统计分 析。2转炉终点碳质量分数的影响理论上，根据碳氧反应平衡理论，在一定温度和压强下 转炉终点的碳氧积应该是一个定值（我厂1#转炉碳氧积理论 值 0. 0024） o在吹氧炼钢过程中，金属液中一部分碳在反应区被气体 氧化，一部分与溶解在金属液中的氧进行氧化反应，还有一 部分与炉渣中的氧化铁反应，生成C0。我们在这里研究的是金属

4、液中的碳与金属液中的氧的 反应平衡关系。C+0二CO aG二-22186-38.386T J/mol碳氧反应式的平衡常数如果取p二0.1兆帕，则可得:coc * ceoa）c * cco温度一定，K，是一个定值，若令01二砸*恥,%介二1,则 m二1/K,n）即为碳氧浓度积（碳氧积）。当达到平衡时，m为 一个常数。在坐标中表现为双曲线，如下图所示。但在转炉实际生产过程中，因为碳和氧的浓度不等于它 们的活度，m不是一个常数，碳氧质量分数分布一般情况都 会在理论值附近的一个围波动。下图所示为1#转炉冶炼终点碳氧质量分数分布状况（在这里取温度值1630-1640摄氏度，终点残猛0. 095%-0.

5、105%,炉龄围 109-2238 炉次）。T-素列1-列 2 T-系列呂 十一亲列4（横坐标是钢水中碳质量分数单位：%,纵坐标钢水终 点氧含量单位：ppm）由上图可见：1#转炉实际生产中的碳氧分布呈现一定的 线性关系，随着终点碳含量的增加，终点氧含量不断降低。 但是在碳质量分数一定时，有大量炉次的终点氧质量分数值 都在理想的氧质量分数值上下浮动，且幅度比较大。此外从 图上看出在碳含量大于0.04%时，有大量炉次的终点质量分 数髙于理论值。氧质量分数过髙会给后续的脱氧增加负担, 影响钢的洁净度和合金的收得率。所以，1#转炉的终点碳氧 控制水平都还有待进一步提髙。为此，重点研究转炉终点碳 对终点

6、氧的影响因素以及这些因素的影响规律是非常必要 的。3炉龄的影响由于转炉的炉龄是影响转炉冶炼过程的主要冶炼条件 之一，为此本文对同一吹炼模式下不同炉龄阶段的碳氧关系 进行了统计分析，为了有很好的可比性选取终点碳，猛近似 的数据，统计结果如下图所示。（这里取碳含量0.04%,残 0. 095%0. 105%,温度 16301650C）（横坐标是炉龄单位：炉次，纵坐标钢水终点氧含量单位： ppm）由上图可见：随着转炉炉龄的增加，终点氧呈现有规律 的波动，前期（0-3000炉次）上下浮动较大，中期（30009000炉次）比较平稳，由于1#转炉后期补护炉和 冶炼低碳钢炉次较少，所以选取的数据较少，代表性

7、不高, 不能准确表现出后期随着炉龄的增加，终点氧含量的变化趋 势。理论上随着炉龄的增加，终点钢水氧含量整体趋势是不 断缓慢增大的。前期和中期终点氧含量出现有规律的波动, 这主要是由于在冶炼过程中，随着熔池不断增大造成炉容比 的减小，过早的使用溅渣的工艺应用造成转炉炉底上涨，影 响了底吹效果，使得碳氧反应的动力学条件变差，从而使转 炉的终点氧变化较大。但同时随着转炉化炉底操作，底吹效 果又有所改善，所以终点氧又有所减小，并且趋于平缓。随 着转炉炉龄的增加，终点氧的整体趋势是不断增大的。因为 随着炉龄的增加使得转炉底吹设备受损，从而导致转炉的底 吹效果不断变差。因此在实际生产中，应该对底吹供气元件

8、 进行定期的维护和合理的改进，这样既可以改善复吹转炉碳 氧反应的动力学条件，降低终点氧含量，提高钢水质量，又 可以延长转炉寿命。4终点残猛的影响钢水中的残猛含量也影响钢中的氧含量。现选取一定的 数据进行分析（这里取碳含量0. 04%,炉龄30006000炉次， 温度 16301650C）（横坐标是钢水中残猛含量单位：%,纵坐标钢水终点 氧含量单位：ppm）钢水中的残猛含量对钢水终点氧含量的影响也是比较 大，由上图可以看出随着钢水中的终点残猛含量的增加，终 点钢水中的氧含量出现不断下降的趋势。因此在冶炼低碳钢 时合适的控制钢水中的残猛含量可以降低终点钢水的氧含 量。此外，由上图可以看出钢水终点残

9、镒含量在0. 1%0. 14% 时，钢水终点氧含量比较集中在500600ppn）之间，虽有波 动，但整体比较平缓。因此在冶炼低碳钢时，在不影响钢水 质量的情况下（就是在冶炼技术要点中终点猛含量允许的情 况下），尽可能的控制较高猛含量，进而降低钢水终点氧含 量，从而降低脱氧合金的加入量，减少钢水中的夹杂物，提 高钢水的质量。5终点温度的影响转炉出钢温度是影响转炉工序各项技术经济指标的关 键环节，出钢温度过高大幅度增加钢中氧含量，降低合金收 得率。随着转炉终点温度的提高，钢的氧含量会大幅度增加, 带来转炉脱氧合金的用量增加，合金的收得率降低，同时增 加氧化物夹杂。同时出钢温度过高，加快了对转炉炉衬

10、的侵 蚀，增加了转炉耐材消耗，降低了转炉炉龄。因此研究终点 温度对钢水终点氧含量的影响是很必要的。（这里取碳含量 0. 04%,炉龄 10009000,终点残猛 0. 095%-0. 105%）900（横坐标是钢水终点温度单位:C,纵坐标钢水终点氧 含量单位:ppm）通过上图我们发现，随着钢水温度的增加，钢水中的 终点氧含量有上升的趋势（由于数据较大不是很明显）。同 时我们可以了解到在同一温度下，钢水中的氧含量上下波动 的幅度比较大，之所以出现这种现象与转炉在各个炉龄阶段 底吹效果不同和冶炼不同钢种装入制度不同等因素综合影 响的。由上图可知钢水温度在1630到1665之间时，终点氧 含量都在5

11、00 ppm到700 ppm之间，这为我们合理加入脱氧 剂提供了依据，既避免了深脱氧造成钢水中氧化物夹杂的增 加，又可以合理的加入适量的脱氧剂，从而降低钢水的经济 成本，提髙钢水的质量。6其他条件的的影响操作工艺对钢水的终点含氧量的影响也是比较大的。例 如高枪位，或低氧压，熔池搅拌减弱，将增加钢水的氧化性， 当在【C】0. 15%时进行补吹会增加钢水的氧化性；拉碳前， 加入矿石或氧化铁皮等调温剂，也会增加钢水的氧含量。因 此，钢水要获得正常的氧化性，首先要稳定正常的操作才行 1O7结论1 ）在实际生产过程中，转炉终点碳氧积总是在理论碳 氧积值附近的一个围波动。因此控制合适的终点碳含量可以 降低钢水终点氧含量。2 ）随着转炉炉龄的增加，钢水终点氧呈不断增大趋势, 建议在生产中，对底吹供气元件进行定期的维护和合理的改 进，通过溅渣工艺对转炉底吹元件进行日常维护，既增加了 炉龄，又使得底吹效果正常，从而使得钢水终点氧含量不因 炉龄的增加，终点氧含量增加过大。3 ）冶炼低碳钢时，我们操作工应在冶炼技术要点中终 点猛含量允许的情况下，尽可能的控制较高猛含量，进而降 低钢水终点氧含量。4 ）转炉终点温度的增加，钢水终点氧含量不断增加。 建议