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转炉炼钢的一般原理

2-1

什么是超音速氧射流，什么是马赫数，确定马赫数的原则是什么?

速度大于音速的氧流为超音速氧射流。超过音速的程度通常用马赫数量度，即氧流速度

与临界条件下音速的比值，用符号 Ma 代表。显然，马赫数没有单位。

马赫数的大小决定喷头氧气出口速度，也决定氧射流对熔池的冲击能量。马赫数过大则

喷溅大，清渣费时，热损失加大，增大渣料消耗及金属损失，而且转炉内衬易损坏；马赫数
过低，会造成搅拌作用减弱，氧气利用系数降低，渣中 TFe 含量增加，也会引起喷溅。当

Ma>2.0 时，随马赫数的增长氧气的出口速度增加变慢，要求更高理论设计氧压，这样，无
疑在技术上不够合理，经济上也不划算。
目前国内推荐 Ma=1.9～2.1。

2-2

氧气射流与熔池的相互作用的规律是怎样的?

超音速氧流其动能与速度的平方成正比，具有很高的动能。当氧流与熔池相互作用时，产生
如下效果：

(1)形成冲击区。氧流对熔池液面有很高的冲击能量，在金属液面形成一个凹坑，即具有一
定冲击深度和冲击面积的冲击区。

(2)形成三相乳化液。氧流与冲击炉液面相互破碎并乳化，形成气、渣、金属三相乳化液。

(3)部分氧流形成反射流股。

2-3

氧气顶吹转炉的传氧载体有哪些?

氧气顶吹转炉内存在着直接传氧与间接传氧两种途径。直接传氧是氧气被钢液直接吸收，其
反应过程是：[Pe]+1/2｛O2｝=[FeO]，[FeO]=[Fe]+[O]；间接传氧是氧气通过熔渣传人金属
液中，其反应式为(FeO)=[FeO]、[FeO]=[Pe]十[O]。氧气顶吹转炉传氧以间接传氧为主。
氧气顶吹转炉的传氧载体有以下几种。

(1)金属液滴传氧。氧流与金属熔池相互作用，形成许多金属小液滴。被氧化形成带有富氧
薄膜的金属液滴，大部分又返回熔池成为氧的主要传递者；熔池中的金属几乎都经历液滴形
式，有的甚至多次经历液滴形式，金属液滴比表面积大，反应速度很快。

(2)乳化液传氧。氧流与熔池相互作用，形成气 —渣—金属的三相乳化液，极大地增加了接
触界面，加快了传氧过程。

(3)熔渣传氧。熔池表面的金属液被大量氧化，而形成高氧化铁熔渣，这样的熔渣是传氧的
良好载体。

(4)铁矿石传氧。铁矿石的主要成分是 Fe2O3、Fe3O4，在炉内分解并吸收热量，也是熔池氧
的传递者。
顶吹转炉的传氧主要靠金属液滴和乳化液进行，所以冶炼速度快，周期短。

2-4

什么是硬吹，什么是软吹?

硬吹是指枪位低或氧压高的吹炼模式。当采用硬吹时，氧气流股对熔池的冲击力大，形成的
冲击深度较深，冲击面积相对较小，因而产生的金属液滴和氧气泡的数量也多，气—熔渣—
金属乳化充分，炉内的化学反应速度快，特别是脱碳速度加快，大量的 CO 气泡排出，熔池
搅动强烈，熔渣的 TFe 含量较低。
软吹是指枪位较高或氧压较低的吹炼模式。在软吹时，氧气流股对熔池的冲击力减小，冲击
深度变浅，冲击面积加大，反射流股的数量增多，对于熔池液面搅动有所增强，脱碳速度缓
慢，因而对熔池内部的搅动相应减弱，熔渣中的 TFe 含量有所增加。
软吹和硬吹都是相对的。

2-5

转炉内金属液中各元素氧化的顺序是怎样的?

氧化物分解压越小，元素越易氧化。在炼钢温度下，常见氧化物的分解压排列顺序如下：

P｛O2｝(Fe2O3)>P｛O2｝(FeO)> P｛O2｝(CO2)> P｛O2｝(MnO)> P｛O2｝(P2O5)>P｛O2｝