3-11 如何確定每噸金屬料的氧氣耗量?
吹煉1t金屬料所需要的氧氣量可以通過(guò)計(jì)算求出來(lái)。其步驟是：首先計(jì)算出熔池各元素氧化所需氧氣量和其他氧耗量，然后再減去鐵礦石或氧化鐵皮帶給熔池的氧量。
3-12 如何確定氧壓，氧壓過(guò)高或過(guò)低對(duì)氧氣射流有何影響?
煉鋼操作氧壓是測(cè)定點(diǎn)的氧壓，以p用表示；氧氣經(jīng)過(guò)管道、金屬軟管及氧槍中心管，才能到達(dá)噴頭噴孔前沿，氧氣從測(cè)定點(diǎn)到噴頭噴孔前這段距離，會(huì)有一定的氧壓損失。其氧壓損失數(shù)值是可以測(cè)定出來(lái)的。
噴孔前的氧壓用po表示，出口氧壓用p出表示。po和p出都是噴頭設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。噴孔最佳操作氧壓應(yīng)等于或稍大于設(shè)計(jì)氧壓，絕對(duì)不能在低于設(shè)計(jì)氧壓下吹煉。在設(shè)計(jì)壓力下操作時(shí)，噴孔出口的氧壓p出等于爐內(nèi)環(huán)境壓力，可以獲得穩(wěn)定的射流，不會(huì)產(chǎn)生激波。
如果操作氧壓高于設(shè)計(jì)氧壓過(guò)多，則氣流在到達(dá)噴孔出口時(shí)，尚未完成膨脹過(guò)程，仍然具有一定的壓力能沒有轉(zhuǎn)換，這時(shí)氧流離開噴孔出口后繼續(xù)進(jìn)行膨脹，形成膨脹波系，射流會(huì)產(chǎn)生激波，使得氧流很不穩(wěn)定，射流的能量損失比較大，不利于吹煉。導(dǎo)致這種情況的噴頭叫做“膨脹不足的噴頭”。
如果操作氧壓低于設(shè)計(jì)氧壓，氧流未到達(dá)出口之前就完成膨脹，且氣流離開噴孔管壁，這時(shí)出口氧壓小于環(huán)境壓力，射流能量在噴孔內(nèi)部由于激波的產(chǎn)生而損失比較大，氧流出噴孔后形成收縮波系使射流軸心速度衰減加快，導(dǎo)致這種情況的噴頭叫做“過(guò)度膨脹噴頭”。
噴孔前氧壓po的值由出口馬赫數(shù)確定。通常選取出口馬赫數(shù)Ma=1.9～2.1，可以根據(jù)公式算出加值。出口氧壓p出應(yīng)稍高于或等于爐內(nèi)環(huán)境壓力。
操作氧壓最好是在等于或稍高于設(shè)計(jì)氧壓下吹煉，當(dāng)操作氧壓過(guò)高時(shí)，造成化渣不好，噴濺增加；如果操作氧壓超過(guò)設(shè)計(jì)氧壓20%上時(shí)，能量損失增加，氧流也不穩(wěn)定，所以不能用過(guò)高的氧壓操作。操作氧壓過(guò)低時(shí)，熔池?cái)嚢铚p弱，渣中TFe含量過(guò)高，氧氣利用率降低。
3-13 確定氧槍槍位應(yīng)考慮哪些因素，槍高在多少合適？
調(diào)整氧槍槍位可以調(diào)節(jié)氧射流與熔池的相互作用，從而控制吹煉進(jìn)程。因此氧槍槍位是供氧制度的一個(gè)重要參數(shù)。確定合適的槍位主要考慮兩個(gè)因素：一是要有一定的沖擊面積；二是在保證爐底不被損壞的條件下，有一定的沖擊深度。槍位過(guò)高射流的沖擊面積大，但沖擊深度減小，熔池?cái)嚢铚p弱，渣中TFe含量增加，吹煉時(shí)間延長(zhǎng)。槍位過(guò)低，沖擊面積小，沖擊深度加大，渣中TFe含量減少，不利化渣，易損壞爐底。因此應(yīng)確定合適的槍位。
氧槍槍位是以噴頭端面與平靜熔池面的距離來(lái)表示。氧槍槍位(H／mm)與噴頭喉口直徑(d喉/mm)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式為：
多孔噴頭H=(35～50)d喉
根據(jù)生產(chǎn)中的實(shí)際吹煉效果再加以調(diào)整。通常沖擊深度L與熔池深度Lo之比為：L/L0=0.70左右，若沖擊深度過(guò)淺，脫磷速度和氧氣利用率降低；若沖擊深度過(guò)深，易損壞爐底，造成嚴(yán)重噴濺。
3-14 氧槍槍位對(duì)熔池?cái)噭?dòng)、渣中TFe含量、熔池溫度有什么影響？
A 槍位與熔池?cái)嚢璧年P(guān)系
采用硬吹時(shí)，因槍位低，氧流對(duì)熔池的沖擊力大，沖擊深度深，氣榕渣—金屬液乳化充分，爐內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)速度快，特別是脫碳速度加快，大量的CO氣泡排出熔池得到充分的攪動(dòng)，同時(shí)降低了熔渣的TFe含量，長(zhǎng)時(shí)間的硬吹易造成熔渣“返干”。槍位越低，熔池內(nèi)部攪動(dòng)越充分。
軟吹時(shí)，因槍位高，氧流對(duì)熔池的沖擊力減小，沖擊深度變淺，反射流股的數(shù)量增多，沖擊面積加大，加強(qiáng)了對(duì)熔池液面的攪動(dòng)；而熔池內(nèi)部攪動(dòng)減弱。脫碳速度降低，因而熔渣中的TFe含量有所增加，也容易引起噴濺，延長(zhǎng)吹煉時(shí)間。
如果槍位過(guò)高或者氧壓很低，吹煉時(shí)，氧流的動(dòng)能低到根本不能吹開熔池液面，只是從表面掠過(guò)，這種操作叫“吊吹”。吊吹會(huì)使渣中(TFe)積聚，易產(chǎn)生爆發(fā)性噴濺，應(yīng)該禁止“吊吹”。
合理調(diào)整槍位，可以調(diào)節(jié)熔池液面和內(nèi)部的攪拌作用。如果短時(shí)間內(nèi)高、低槍位交替操作，還有利于消除爐液面上可能出現(xiàn)的“死角”，消除渣料成坨，加快成渣。
B 槍位與渣中TFe含量的關(guān)系
當(dāng)槍位低到一定的程度，或長(zhǎng)時(shí)間使用某一低槍位吹煉時(shí)，熔池內(nèi)脫碳速度快，F(xiàn)eO消耗也多，TFe的含量會(huì)減少，導(dǎo)致熔渣返干，進(jìn)而引起金屬噴濺。高槍位吹煉時(shí)；由于氧流對(duì)熔池?cái)嚢枳饔脺p弱，熔池內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)速度減慢，熔渣中FeO聚積，起到提高(TFe)含量的作用；但長(zhǎng)時(shí)間高槍位吹煉也會(huì)引起噴濺。
在吹煉的不同時(shí)期，應(yīng)根據(jù)吹煉的任務(wù)，通過(guò)槍位的改變控制渣中TFe含量。如吹煉初期要求稍高槍位操作，渣中TFe含量高些可及早形成初期渣脫除磷、硫；吹煉中期，適當(dāng)降低槍位控制合適(TFe)含量以防噴濺；吹煉后期最好降低槍位以降低渣中TFe含量，提高鋼水收得率。
C 槍位與熔池溫度的關(guān)系
槍位對(duì)熔池溫度的影響是通過(guò)爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速度來(lái)體現(xiàn)的，采用低槍位操作，氣—熔渣—金屬液乳化充分，接觸密切，化學(xué)反應(yīng)速度快，熔池?cái)嚢枇?qiáng)，升溫速度快，吹煉時(shí)間短，熱損失部分相對(duì)減少，爐溫較高。
采用高槍位操作，熔池?cái)嚢枇θ?，反?yīng)速度減慢，因而熔池升溫速度也緩慢，吹煉時(shí)間延長(zhǎng)，熱損失部分相對(duì)增多，溫度偏低。
3-15 如何確定開始吹煉槍位?
開吹槍位一般應(yīng)比過(guò)程槍位高些，其確定原則是早化渣，多去磷、保護(hù)爐襯。因此，開吹前必須了解鐵水溫度和成分，測(cè)量液面高度，了解總管氧壓以及所煉鋼種的成分和溫度要求。確定合適的開吹槍位應(yīng)考慮以下情況：
(1)鐵水成分。若硅含量高、渣量大，則易噴濺，槍位不要過(guò)高。鐵水錳含量高，槍位可以低些；鐵水P、S含量高時(shí)，應(yīng)盡快成渣去P、S，槍位應(yīng)適當(dāng)高些；廢鋼中生鐵塊多導(dǎo)熱性差，不易熔化，應(yīng)降低槍位。
(2)鐵水溫度。遇到鐵水溫度偏低時(shí)，可先開氧吹煉后加頭批料，即“低槍點(diǎn)火”；鐵水溫度高時(shí)，碳氧反應(yīng)會(huì)提前到來(lái)，渣中Fe含量降低，槍位可以稍高些，以利于成渣。
(3)裝入量。超裝量多熔池液面高，應(yīng)提高槍位。
(4)爐齡。開新爐，爐溫低，應(yīng)適當(dāng)降低槍位；爐役前期液面高，可適當(dāng)提高槍位；爐役后期熔池液面降低面積增大，可在短時(shí)間內(nèi)采用高、低槍位交替操作以加強(qiáng)熔池?cái)嚢?，利于成渣?/p>
(5)化渣情況及渣料。爐渣不好化或石灰量多，又加了調(diào)渣劑，槍位應(yīng)稍高些，有利于石灰和調(diào)渣劑的渣化。使用活性石灰成渣較快，整個(gè)過(guò)程的槍位都可以稍低些。
鐵礦石、氧化鐵皮和螢石的用量多時(shí)，熔渣容易形成，同時(shí)流動(dòng)性較好，槍位可以適當(dāng)?shù)托?/p>
3-16如何控制過(guò)程槍位?
過(guò)程槍位的控制原則是：熔渣不“返干”、不噴濺、快速脫碳與脫硫、熔池均勻升溫。在碳的激烈氧化期間，尤其要控制好槍位。槍位過(guò)低，會(huì)產(chǎn)生爐渣“返干”，造成嚴(yán)重的金屬噴濺，有時(shí)甚至噴頭粘鋼而被損壞。槍位過(guò)高，渣中TFe含量較高，又加上脫碳速度快，同樣會(huì)引起大噴或連續(xù)噴濺。
3-17 如何控制后期槍位，終點(diǎn)前為什么要降槍?
在吹煉后期，槍位操作要保證出鋼溫度、碳、磷、硫含量達(dá)到目標(biāo)控制要求。有的操作分為兩段即提槍段和降槍段。這主要是根據(jù)過(guò)程化渣情況、所煉鋼種、鐵水磷含量高低等具體情況而定。
若過(guò)程熔渣黏稠，需要提槍改善熔渣流動(dòng)性。但槍位不宜過(guò)高，時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，否則會(huì)產(chǎn)生大噴。在吹煉中、高碳鋼種時(shí)，可以適當(dāng)?shù)靥岣邩屛?，保持渣中有足夠TFe含量，以利于脫磷；如果吹煉過(guò)程中熔渣流動(dòng)性良好，可不必提槍，避免渣中TFe過(guò)高，不利于吹煉。
在吹煉末期降槍，主要目的是使熔池鋼水成分和溫度均勻，加強(qiáng)熔池?cái)嚢?，穩(wěn)定火焰，便于判斷終點(diǎn)。同時(shí)可以降低渣中TFe含量，減少鐵損，提高鋼水收得率，達(dá)到濺渣的要求。
3-18什么是恒流量變槍位操作，它有幾種操作模式?
恒流量變槍位操作，是在一爐鋼的吹煉過(guò)程中，供氧流量保持不變，通過(guò)調(diào)節(jié)槍位來(lái)改變氧流與熔池的相互作用來(lái)控制吹煉。我國(guó)大多數(shù)廠家是采用分階段恒流量變槍位操作。
由于轉(zhuǎn)爐噸位、噴頭結(jié)構(gòu)、原材料條件及所煉鋼種等情況不同，氧槍操作也不完全一樣。目前有如下兩種氧槍操作模式。
(1)高—低—高—低的槍位模式。開吹槍位較高，及早形成初期渣，二批料加入后適時(shí)降槍，吹煉中期熔渣返干時(shí)可提槍或加入適量助熔劑調(diào)整熔渣流動(dòng)性，以縮短吹煉時(shí)間，終點(diǎn)拉碳出鋼。
(2)高—低—低的槍位模式。開吹槍位較高，盡快形成初期渣；吹煉過(guò)程槍位逐漸降低，吹煉中期加入適量助熔劑調(diào)整熔渣流動(dòng)性，終點(diǎn)拉碳出鋼。
3-19什么是變槍位變流量操作?
變槍位變流量操作是在一爐鋼的吹煉過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)供氧流量和槍位來(lái)改變氧流與熔池的相互作用，控制吹煉過(guò)程。常用的模式是：供氧流量前期大，中期小，后期大；槍位前期高，中后期低些。
3-20 氧槍噴頭損壞的原因和停用標(biāo)準(zhǔn)是什么，如何提高噴頭壽命?
噴頭損壞的原因有：
(1)高溫鋼渣的沖刷和急冷急熱作用。噴頭的工作環(huán)境極其惡劣，氧流噴出后形成的反應(yīng)區(qū)溫度高達(dá)約2500℃，噴頭受高溫和不斷飛濺的熔渣與鋼液的沖刷和浸泡，逐漸地熔損變薄；由于溫度頻繁地急冷急熱，噴頭端部產(chǎn)生龜裂，隨著使用時(shí)間的延續(xù)龜裂逐步擴(kuò)展，直至端部滲水乃至漏水報(bào)廢。
(2)冷卻不良。研究證明，噴頭表面晶粒受熱長(zhǎng)大，損壞后噴頭中心部位的晶粒與新噴頭相比長(zhǎng)大5～10倍；由于晶粒的長(zhǎng)大引起噴孔變形，氧射流性能變壞。
(3)噴頭端面粘鋼。由于槍位控制不當(dāng)，或噴頭性能不佳而粘鋼，導(dǎo)致端面冷卻條件變差，壽命降低。多孔噴頭射流的中間部位形成負(fù)壓區(qū)，泡沫渣及夾帶的金屬液滴熔渣被不斷地吸入，當(dāng)高溫并具有氧化性的金屬液滴擊中和粘附在噴頭端面的一瞬間，銅呈熔融狀態(tài)，鋼與銅形成Fr勘固溶體牢牢地粘結(jié)在一起，影響了噴頭的導(dǎo)熱性(鋼的導(dǎo)熱性只有銅的1/8)，若再次發(fā)生熾熱金屬液滴粘結(jié)，會(huì)發(fā)生[Fe]-[O]反應(yīng)，放出的熱量使銅熔化，噴頭損壞。
(4)噴頭質(zhì)量不佳。制作噴頭用的銅，其純度、密度、導(dǎo)熱性能、焊接性能等比較差，造成噴頭壽命低。經(jīng)金相檢驗(yàn)銅的夾雜物為CuO，并沿著晶界呈串狀分布，有夾雜物的晶界為薄弱部位，鋼滴可能從此侵入噴頭的端面導(dǎo)致噴頭被損壞。
噴頭不能保持設(shè)計(jì)的射流特性，就應(yīng)及時(shí)更換。氧槍噴頭停用的標(biāo)準(zhǔn)如下：
(1)噴孔出口變形大于等于3mm，應(yīng)更換。
(2)噴孔蝕損變形，冶煉指標(biāo)惡化，應(yīng)及時(shí)更換。
(3)噴頭、氧槍出現(xiàn)滲水或漏水，要更換。
(4)噴頭或槍身涮進(jìn)大于等于4mm時(shí)，應(yīng)更換。
(5)噴頭或槍身粘鋼變粗達(dá)到一定直徑，應(yīng)立即更換。
(6)噴頭被撞壞、槍身彎曲大于40mm時(shí)，應(yīng)更換。
提高噴頭壽命的途徑有：
(1)噴頭設(shè)計(jì)合理，保證氧氣射流的良好性能。
(2)采用高純度無(wú)氧銅鍛壓組合工藝或鑄造工藝制作噴頭，確保質(zhì)量。
(3)最好用鍛壓組合式噴頭代替鑄造噴頭，提高其冷卻效果和使用性能，延長(zhǎng)噴頭使用壽命。
(4)采用合理的供氧制度，在設(shè)計(jì)氧壓條件下工作，嚴(yán)防總管氧壓不足。
(5)提高原材料質(zhì)量，保持其成分的穩(wěn)定并符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。采用活性石灰造渣；當(dāng)原材料條件發(fā)生變化時(shí)，及時(shí)調(diào)整槍位，保持操作穩(wěn)定，避免燒壞噴頭。
(6)提高操作水平，實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化操作?；眠^(guò)程渣，嚴(yán)格控制好過(guò)程溫度，提高終點(diǎn)碳和溫度控制的命中率；要及時(shí)測(cè)量爐液面高度，根據(jù)爐底狀況，調(diào)整過(guò)程槍位。
(7)采用復(fù)合吹煉工藝時(shí)，在底吹流量增大時(shí)，頂吹槍位要相應(yīng)提高，以求吹煉平穩(wěn)。
3-21 氧槍噴頭的主要尺寸是如何計(jì)算和確定的?
噴頭的合理結(jié)構(gòu)是氧氣轉(zhuǎn)爐合理供氧的基礎(chǔ)。氧槍噴頭的計(jì)算，關(guān)鍵在于正確選擇噴頭參數(shù)。
(1)供氧流量計(jì)算。通過(guò)物料平衡計(jì)算能精確求得噸鋼耗氧量，對(duì)于中、小型轉(zhuǎn)爐，以轉(zhuǎn)爐爐役平均出鋼量進(jìn)行計(jì)算。
(2)理論氧壓。理論設(shè)計(jì)氧壓(絕對(duì)壓力)是噴頭進(jìn)口處的氧壓，是設(shè)計(jì)噴頭喉口和出口直徑的重要參數(shù)。在選擇理論設(shè)計(jì)氧壓時(shí)，考慮到氧流附面層的存在，噴頭有效出口直徑減少，會(huì)使實(shí)際的理論設(shè)計(jì)氧壓大約降低0.049MPa左右。確定馬赫數(shù)后，理論設(shè)計(jì)氧壓可由公式計(jì)算，一般在0.7～1.0MPa為宜。
(3)噴頭出口馬赫數(shù)。馬赫數(shù)的大小決定噴頭氧氣出口速度，即決定氧射流對(duì)熔池的沖擊能力。選用值過(guò)大，則噴濺大，增大渣料消耗及金屬損失，而且轉(zhuǎn)爐內(nèi)襯及爐底易損壞；選用值過(guò)小，由于攪拌減弱氧的利用率低，渣中TFe含量高，也會(huì)引起噴濺。當(dāng)Ma>2.0時(shí)隨馬赫數(shù)的增長(zhǎng)氧氣的出口速度增加變慢，要求更高理論設(shè)計(jì)氧壓，這樣在技術(shù)上不夠合理，經(jīng)濟(jì)上也不合算。
目前國(guó)內(nèi)推薦Ma=1.9～2.1。大于120t轉(zhuǎn)爐，Ma=2.0～2.1。
(4)噴孔夾角和噴孔間距。噴頭孔數(shù)和夾角之間的關(guān)系可參考有關(guān)數(shù)據(jù)選用。
噴孔之間間距過(guò)小，氧氣射流之間相互吸引，射流向中心偏移，從而影響每股射流中心速度的衰減。因此在噴頭端面，噴孔中心同噴頭中心軸線之間的距離保持在(0.8～1.0)d出(d出為噴孔出口直徑)較為合理。
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