混合煉鋼

概述

混合煉鋼是一個爐子煉鋼另一座電爐煉渣或渣與合金，然後二爐渣鋼利用一定的高度進行沖混。實質是利用電爐煉成的還元渣或還元渣與熔化合金去處理平爐，轉爐及電爐得來的鋼水，以提高鋼的質量。

這一方法遠在1927年蘇聯學者達欽斯基就提出的，1933年，法國冶金學家潘林，具體運用了大爐子煉鋼，小爐子煉渣的渣洗方法，開始了混合煉鋼的實踐，到第二次世界大戰時德國叉進一步在小爐子內熔化合金，更進一步推進了這一煉鋼方法。當渣鋼在鋼包里激烈混合的時候，還原性爐渣衝激成乳濁狀，增加了渣和鋼間的接觸面照甩積，加速化學反應的速度，順利地脫氧脫硫，同時這樣的爐渣還起著吸附和聚合氣體和夾什物的作用，從而提高了鋼的純潔度和質量。採用這種方法煉鋼可使平爐鋼和轉爐鋼的質量提高到電爐鋼的水平，擴大了電爐鋼的生產，提高了生產率，並降低了電爐鋼的成本。

混合煉鋼法大致可分四種：

（1）轉爐——電爐混合煉鋼；

（2）平爐——電爐混合煉鋼；

（3）電爐——電爐混合煉鋼；

（4）同爐混合煉鋼

轉爐——電爐的混合煉鋼是提高和改變轉爐鋼質量的重要措施。平爐——電爐的混合法，可以解決特殊需要的大量合金優質鋼的熔煉問題。電爐——電爐的混合法，其目的是要煉出更高級的合金鋼。利用這種方法，可以提高電爐的生產率，且可減少鋼中的非金屬夾雜物、硫、氧等的含量。同爐混合煉鋼是在一個爐子內既煉鋼又煉渣，最後鋼渣混合。

類型

混合煉鋼有以下幾種類型：

平爐——電爐混合煉鋼，這種類型是第二次大戰時期在德國發展起來的，它的發展解決了大量合金優質鋼的問題。混鋼時在電爐中冶煉還原渣和一部分鋼（或化鐵合金），在平爐中冶煉一般碳素鋼，然後兩者相混，即可得到大量達到電爐鋼水平的混合鋼。

轉爐——電爐混合煉鋼，同樣在電爐中冶煉還原渣和—部分鋼，轉爐中冶煉低碳鋼（有時根據混煉鋼種要求高拉碳而煉高碳鋼）。最後兩者相混，這種類型有顯著的經濟意義，同時也解決了熔爐鋼的質量問題。通過混煉可以在不用氧氣的條件下提高轉爐鋼的質量，並使其達到了電爐鋼水平。應當指出利用轉爐鋼水含碳低和電爐能煉高合金鋼液的特點。可以混合高合金的低碳鋼（如不鏽鋼類）因此也解決了電爐生產低碳鋼的困難程度，並擴大了高級優質鋼的產量和品種。

電爐——電爐混合煉鋼，其目的是冶煉挨婚擔更高級的合金鋼（如滾珠鋼，高合金鋼），這種類型的鋼一般在大爐子中冶煉至氧化期，在小爐上造還原渣和熔化合金，然後進行混合。

同爐混合煉鋼是在一個爐子內既煉鋼又煉渣，最後鋼渣混合。

混合煉鋼的效果

混合煉鋼的基本特點乘擔整是由於混合時鋼液的衝擊大大的擴大了鋼渣的接觸面，冶金過程的化學反應大部分是異相反應，因此接觸面的增大就加速了化學反應的速度。此外，混合過程中由於爐渣有著吸附和聚合氣體和夾雜物的作用，從而大大改善和提高了鋼的純潔度和質量，混合具有顯著的脫硫脫氧和除去夾雜等能力。

轉爐、電爐混合的方式有兩種，轉爐鋼液在出鋼過程中與盛鋼桶中電爐渣和鋼液混合，此法稱為轉沖電。電爐渣和鋼液在出鋼過程與盛鋼桶中轉爐鋼液混合，此法簡稱為電衝轉。

經實驗得出如下的結果：

鋼質量方面

（1）鋼中氧、硫的變化

採用兩種不同的混合方式(電衝轉和轉沖電)，都能保證混合後鋼液中氧硫含量降到同電爐鋼相當的水平。電衝轉混合方式脫硫效率較高且穩定，一般為30-40%，脫氧效率一般灑匪再達65-75%。混合高度雖只三米，混合效果與以前作的轉沖電混合高度的效果相同。

（2）鋼中非金屬夾雜物

混合過程中，能迅速排出轉爐鋼液中的大量的非金屬夾雜物多和采龍，大多數混合鋼液中夾雜物的含量此電爐鋼低戲蒸道漿。

混合前計算穩定的氧化物（如

、

等）數量多時，混合過程中氧化物的排出量亦增加。

混合承危鑽後鋼液的硫含量降低，但混合前後硫化錳夾雜物的含量無大變化。

（3）鋼中氫和氮

混合後鋼中氮含量與電爐鋼相當，並稍高於轉爐鋼。由了鋼流在出鋼或混合過程中與空氣接觸，致使氮含量增加。應該指出，隨著轉爐吹煉技術的提高，氮含量下降，混合煉鋼改含氮量亦將有改善。

轉爐鋼液的氫含量比電爐鋼低—些，不論採取何種方式，混合後的合氫量比電爐出鋼前有所降低，其絕對含量相當電爐冶煉時氫含量的下限。

（4）鋼的化學成分

通過實驗表明，採用兩種不同混合方式，電衝轉時矽、錳燒損率比轉沖電小三倍，且穩定。

電衝轉時，磷含量波動範圍不大，有80%以上滿足高級優質鋼的標準，轉沖電時磷的波動範圍很大，達40%的爐號接近規格上限，這主要是由於電衝轉時，轉爐出鋼易於擋沙，使氧化性大的含磷爐渣不易落入盛鋼桶內，反之轉沖電時，為了加大轉爐鋼水對電爐鋼液的衝擊攪拌作用，加大轉爐的出鋼口，因此不能避免爐渣落入盛銅桶中

（5）鋼的低倍組織及機械性能

實驗結果表明，混合煉銅的塑性及衝擊軸性比電爐冶煉者為高，而電衝轉還要高些，鋼的強度對比偏低，但高於標準要求。

生產中幾個問題

（1）影響混合效果的因素

出鋼時渣鋼激烈混合，脫硫反應效果取決於混合時的有效渣量及硫在渣鋼間的分配係數，前者標幟著還原渣混合時的利用程度，後者與鋼液含氧量和還原性爐渣性能很有關。

①渣鋼混合程度

混合衝擊鋼流的高度加大和速度提高時，鋼流衝擊力加大，還原渣沖入盛鋼桶時，鋼液的深度及分散性都將增加，脫硫效果因之改善。

擴大電爐出鋼口是保證鋼充分混合的簡單而有效的辦法。

在電爐出鋼量大轉爐出鋼量小時，為增加混合高度及保持適中的混合速度時，應保證較長的混合時間。 ·

②鋼液合氧量

混合前轉爐鋼液中氧含量高於電爐鋼及混合鋼液的8~10倍，混合過程脫硫效果直接受轉爐鋼液中氧含量的影響。無論電衝轉或轉沖電，因著轉爐鋼液含氧量的增高，鋼渣間的脫硫分配係數顯著下降，因此電衝轉時包中加鋁，無疑對脫硫會有好的影響。

③爐渣成分

還原渣鹼度

保持在3.2和4.5之間。

混合前，電爐還原渣中氧化鐵很低，混合時，由於脫氧反應，渣中氧含量增高，此時脫硫的分配係數降低，混合後的渣鋼中氧含量都比原電爐中升高，最好的

，一般在1.21~2.40範圍內波動，最高的渣中氧化鐵

。

為了增加脫硫的效率和爐渣的流動性，在出鋼時加入螢石7%土是有利的。

（2）鋼渣攪混對鋼純潔度的影響

關於出鋼過程中鋼渣攪混對銅中非金屬夾雜物的影響，若干年來一直存在著爭論，間題實質在於渣鋼相混時，爐渣是不是會使鋼中非金屬夾雜物的增多是否引起鋼中非金屬夾雜物成分的變化，因而影響鋼的性能。經過實驗證明。混合後，經過鎮靜，氧化鈣夾雜物能夠排出鋼液，鋼錠中氧化鈣夾雜物含量比出鋼前還低。

實驗結果指出，混合前後鋼液夾雜物含量相差很多，混合前夾雜物的尺度一般約20微米，轉爐出鋼後加鋁的爐號則更多而細，如此大小的夾雜物，混合後短時間內很難自然地浮出銅液。但實際混合後夾雜物減少，這無疑是因混合時爐渣通過鋼液浮起時起了粘結和長大作用，白渣在出鋼時脫除非金屬夾雜物的作用也已為其他實驗所證實。

總之，採用正確的工藝攪混還原渣，非但不會增鋼中非金屬夾雜物含量，而且還可使其減少些。

（3）生產調度及爐子的協調問題

化鐵爐、轉爐、電爐、同在一車間，各爐單獨生產時爐子的協調及吊車的運行已夠複雜，如採用轉爐、電爐混合的方式，將使工作情況更加緊張，容易失調，爐子熱停工和發生事故，因而必須使其生產協調才能充分發揮轉爐電爐混合煉鋼的優越性。

轉沖電混合時，電爐一次出鋼，雖能將調度工作簡化一些，若電爐與轉爐間聯繫不嚴密，電爐早出鋼，渣鋼在盛鋼桶中停留時間過長，就會顯著降低混合效果，嚴重時爐渣蝕斷陶塞桿，發生漏鋼事故。

電衝轉時，能克服上述混合方式的缺點，混合及澆注由一台吊車連續工作，調度和吊車的運行比較簡而有序，可以杜絕出鋼過早的不良影響。

轉爐電爐間的配合方式直接影響到二個爐子的熔煉周期，採用以轉爐為主的配合方式，往往轉爐吹到終點還不能出鋼，只能再吹煉一爐混合。延長電爐還原期20~25分鐘。以後電爐和轉爐並重，電爐主動爭取時間，必要時轉爐變鐵水前或碳開始氧化時停風，等待4~8分，使不協調的現象好轉。

根據電爐還原期及轉爐吹煉周期，供混合用的轉爐應在電爐扒渣時脫入鐵水，開始還原即行吹煉，當車間內同時有多個轉爐在爐令中期吹煉時，協調配合就更容易得多。

上述實驗以及大量的生產實踐表明，混合煉鋼是一種良好的方法，生產出的鋼質量都能滿足要求。以後還應混合合金鋼類，尤其是高級合金的鋼種。目前對混合煉鋼過程中的一些理論還不能更全面地進行解釋，需要冶金工作者繼續努力研究。

歷史發展

1927年蘇聯冶金工程師托欽斯基(А. С. Точинский)要提出用熔渣處理鋼水的方法。

1933年法國冶金學家佩蘭(R.Perrin)發明了一種混合煉鋼法，其實質是在一座爐內煉鋼的同時，在另一座爐內煉渣，然後將爐渣和鋼水先後倒入鋼包中，藉助鋼水由一定高度傾注而下的勢能和動能，同爐渣進行激烈的攪拌和反應，達到降低鋼水中非金屬夾雜物和氣體含量的目的，從而提高了鋼的質量。

在第二次世界大戰期間，由於高質量軍工鋼的大量需求，混合煉鋼法在德國曾一度得到較廣泛的採用。

中國自1957年起，由於對優質鋼需求量的增加，在大冶鋼廠、重慶鋼廠和天津鋼廠先後進行了混合煉鋼的工業性試驗，提高了鋼的質量，獲得較好的效果。隨著技術的發展，混合煉鋼法已逐漸被其他爐外精煉方法代替，原因在於其工藝操作較複雜，且經濟效益欠佳。

混合煉鋼

基本介紹

概述

類型

混合煉鋼的效果

鋼質量方面

生產中幾個問題

歷史發展

鋼質量方面

生產中幾個問題

歷史發展

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