炼钢理论整理.docx

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炼钢理论整理

1  转炉炼钢的原材料

1-1  转炉炼钢用原材料有哪些，为什么要用精料?

    炼钢用原材料分为主原料、辅原料和各种铁合金。

氧气顶吹转炉炼钢用主原料为铁水和废钢（生铁块）。

炼钢用辅原料通常指造渣剂（石灰、萤石、白云石、合成造渣剂）、冷却剂（铁矿石、氧化铁皮、烧结矿、球团矿）、增碳剂以及氧气、氮气、氩气等。

炼钢常用铁合金有锰铁、硅铁、硅锰合金、硅钙合金、金属铝等。

    原材料是炼钢的物质基础，原材料质量的好坏对炼钢工艺和钢的质量有直接影响。

国内外大量生产实践证明，采用精料以及原料标准化，是实现冶炼过程自动化、改善各项技术经济指标、提高经济效益的重要途径。

根据所炼钢种、操作工艺及装备水平合理地选用和搭配原材料可达到低费用投入，高质量产出的目的。

    转炉入炉原料结构是炼钢工艺制度的基础，主要包括三方面内容：

一是钢铁料结构，即铁水和废钢及废钢种类的合理配比；二是造渣料结构，即石灰、白云石、萤石、铁矿石等的配比制度；三是充分发挥各种炼钢原料的功能使用效果，即钢铁料和造渣料的科学利用。

炉料结构的优化调整，代表了炼钢生产经营方向，是最大程度稳定工序质量，降低各种物料消耗，增加生产能力的基本保证。

1-2  转炉炼钢对铁水成分和温度有什么要求?

    铁水是炼钢的主要原材料，一般占装入量的70％～100％。

铁水的化学热与物理热是氧气顶吹转炉炼钢的主要热源。

因此，对入炉铁水化学成分和温度必须有一定的要求。

A铁水的化学成分

氧气顶吹转炉炼钢要求铁水中各元素的含量适当并稳定，这样才能保证转炉冶炼操作稳定并获得良好的技术经济指标。

（1）硅（Si）。

硅是转炉炼钢过程中发热元素之一。

硅含量高，会增加转炉热源，能提高废钢比。

有关资料表明，铁水中WSi每增加0.1％，废钢比可提高约1.3％。

铁水硅含量高，渣量增加，有利于去除磷、硫。

但是硅含量过高将会使渣料和消耗增加，易引起喷溅，金属的收得率降低。

Si含量高使渣中SiO2含量过高，也会加剧对炉衬的冲蚀，并影响石灰渣化速度，延长吹炼时间。

通常铁水ωSi=0.30％～0.60％为宜。

大中型转炉用铁水硅含量可以偏下限，而对于热量不富余的小型转炉用铁水硅含量可偏上限。

转炉吹炼高硅铁水可采用双渣操作。

（2）锰（Mn）。

铁水锰含量高对冶炼有利，在吹炼初期形成MnO，能加速石灰的溶解，促进初期渣及早形成，改善熔渣流动性，利于脱硫和提高炉衬寿命。

铁水锰含量高.终点钢中余锰高，可以减少锰铁加入量，利于提高钢水纯净度等。

转炉用铁水对ωMn/ωSi比值的要求为0.8～1.0，目前使用较多的为低锰铁水，ωMn=0.20％～0.80％o、    •

（3）磷（P）。

磷是高发热元素，对大多数钢种是要去除的有害元素。

因此，要求铁水磷含量越低越好，一般要求铁水ωp≤0.20％哼铁水中磷含量越低，转炉工艺操作越简化，并有利于提高各项技术经济指标。

铁水磷含量高时，可采用双渣或双渣留渣操作，现代炼钢采用炉外铁水脱磷处理，或转炉内预脱磷工艺，以满足低磷纯净钢的生产需要。

（4）硫（S）。

除了含硫易切削钢以外，绝大多数钢种硫也是要去除的有害元素。

氧气转炉单渣操作的脱硫效率只有30％～40％。

我国炼钢技术规范要求入炉铁水ωS≤0.05％。

冶炼优质低硫钢的铁水硫含量则要求更低，纯净钢甚至要求铁水ωS≤0.005％。

因此，必须进行铁水预处理降低入炉铁水硫含量。

（5）碳（C）。

铁水中ωC=3.5％～4.5％，碳是转炉炼钢的主要反热元素。

B铁水的温度

铁水温度的高低是带入转炉物理热多少的标志，铁水物理热约占炉热收入的50%。

铁水温度高有利于稳定操作和转炉的自动控制。

铁水的温度过低，影响元素氧化过程和熔池的温升速度，不利于成渣和去除杂质，容易发生喷溅。

因此，我国炼钢规定入炉铁水温度应大子1250℃，并且要相对稳定。

通常，高炉的出铁温度在1350～1450℃，由于铁水在运输待装过程中散失热量，所以最好采用混铁车或混铁炉的方式供应铁水，在运输过程应加覆盖剂保温，以减少铁水降温。

1-3对铁水带渣量有什么要求，为什么?

铁水带来的高炉渣中SiO2、S等含量较高，若随铁水进入转炉会导致石灰消耗量增多，渣量增大，容易造成喷溅，增加金属消耗，影响磷、硫的去除，并损坏炉衬等。

因此，要求入炉铁水带渣量比不超过0.50％。

铁水带渣量大时，在铁水兑入转炉之前应尽进行扒渣。

1-8  转炉炼钢对石灰有什么要求？

石灰是炼钢主要造渣材料，具有脱P，脱S能力，用量也最多。

其质量好坏对吹炼工艺，产品质量和炉衬寿命等有着重要影响。

因此，要求石灰CaO含量要高，SiO2含量和S含量要低，石灰的生过烧率要低，活性度要高，并且要有适当的块度，此外，石灰还应保证清洁、干燥和新鲜。

SiO2会降低石灰中有效CaO含量，降低CaO的有效脱硫能力。

石灰中杂质越多越降低它的使用效率，增加渣量，恶化转炉技术经济指标。

石灰的生烧率过高，说明石灰没有烧透，加入熔池后必然继续完成焙烧过程，这样势必吸收熔池热量，延长成渣时间；若过烧率高，说明石灰死烧，气孔率低，成渣速度也很慢。

石灰的渣化速度是转炉炼钢过程成渣速度的关键，所以对炼钢用石灰的活性度也要提出要求。

石灰的活性度（水活性）是石灰反应能力的标志，也是衡量石灰质量的重要参数。

此外，石灰极易水化潮解，生成Ca（OH）2，要尽量使用新焙烧的石灰。

同时对石灰的贮存时间应加以限制，一般不得超过2天。

块度过大，熔解慢，影响成渣速度，过小的石灰颗粒易被炉气带走，造成浪费。

一般以块度为5～50mm或5～30mm为宜，大于上限、小于下限的比例各不大于10％。

贮存和运输时必须防雨防潮。

1-9什么是活性石灰，活性石灰有哪些特点，使用活性石灰有什么好处?

通常把在1050～1150℃温度下，在回转窑或新型竖窑（套筒窑）内焙烧的石灰，即其有高反应能力的体积密度小、气孔率高、比表面积大、晶粒细小的优质石灰叫活性石灰，也称软烧石灰。

活性石灰的水活性度大于310mL，体积密度小，约为1.7～2.0g/cm3，气孔率高达40％以上，比表面积为0.5～1.3g/cm3；晶粒细小，熔解速度快，反应能力强。

使用活性石灰能减少石灰、萤石消耗量和转炉渣量，有利于提高脱硫、脱磷效果，减少转炉热损失和对炉衬的蚀损，在石灰表面也很难形成致密的硅酸二钙硬壳有利于加速石灰的渣化。

1-10  转炉用萤石起什么作用，对萤石有什么要求?

萤石是助熔剂，其主要成分是CaF2。

纯CaF2的熔点为1418℃，萤石中还含有SiO2和S等成分，因此熔点在930℃左右；加入炉内后使CaO和石灰高熔点的2CaO•Si02外壳的熔点降低，生成低熔点化合物3CaO•CaF2•2SiO2（熔点为1362℃），也可以与MgO生成低熔点化合物（1350℃），从而改善炉渣的流动性。

萤石助熔作用快、时间短。

但过多使用萤石会形成严重的泡沫渣，导致喷溅，同时也加剧对炉衬的侵蚀，并污染环境。

因此应严格控制吨钢萤石加入量。

转炉用萤石ωCaF2≥85％，ωSiO2≤5.0％，ωS≤0.10％，ωP≤0.06％，块度在5～50㎜，并要干燥、清洁。

近年来，由于萤石供应不足，各钢厂从环保的角度考虑，试用多种萤石代用品，均为以氧化锰或氧化铁为主的助熔剂，如铁锰矿石、氧化铁皮、转炉烟尘、铁矾土等。

1-11  转炉用白云石或菱镁矿的作用是什么，对白云石和菱镁矿有什么要求?

（1）白云石是调渣剂，有生白云石与轻烧白云石之分。

生白云石的主要成分为CaCO3•MgCO3。

经焙烧可成为轻烧白云石，其主要成分为CaO、MgO。

根据溅渣护炉技术的需要，加入适量的生白云石或轻烧白云石保持渣中的MgO含量达到饱和或过饱和，以减轻初期酸性渣对炉衬的蚀损、使终渣能够做黏，出钢后达到溅渣的要求。

对生白云石的要求是ωMgO>20％，ωCaO≥29％，ωSiO2≤2.0％，烧减≤47％，块度为5～30mm。

由于生白云石在炉内分解吸热，所以用轻烧白云石效果最为理想。

对轻烧白云石的要求是ωMgO≥35％，ωCaO≥50％，ωSiO2≤3.0％，烧减≤10％，块度为5～40mm。

（2）菱镁矿也是调渣剂，菱镁矿是天然矿物，主要成分是MgCO3，焙烧后用做耐火材料。

对菱镁矿的要求是ωMgO≥45％，ωCaO<1.5％，ωSiO2≤1.5％，烧减≤50％，块度为5～30㎜。

（3）MgO-C压块是吹炼终点碳低或冶炼低碳钢溅渣时的调渣剂，由轻烧菱镁矿和碳粉制成压块，一般ωMgO=50％～60％，ωC=15％～20％，块度为10～30mm。

1-12  转炉炼钢常用哪些冷却剂?

氧气顶吹转炉炼钢过程的热量有富余，因而根据热平衡计算需加入适量的冷却剂，以准确地命中终点温度。

氧气顶吹转炉用冷却剂有废钢、生铁块、铁矿石、氧化铁皮、球团矿、烧结矿、石灰石和生白云石等，其中主要为废钢、铁矿石。

上述冷却剂的冷却效应从大到小排列顺序为：

铁矿石、氧化铁皮、球团矿、烧结矿、石灰石和生白云石、废钢、生铁块。

1-13  转炉炼钢对铁矿石有什么要求?

铁矿石主要成分为Fe2O3或Fe3O4，铁矿石的熔化和铁被还原都吸收热量，因而能起到调节熔池温度的作用。

但铁矿石带入脉石，增加渣量和石灰消耗量，同时一次加入量过多会引起喷溅和冒烟。

铁矿石还能起到氧化作用。

氧气顶吹转炉用铁矿石化学成分以ωTFe≥56%，ωSiO2≤10％，ωS≤0.20％，块度为10～50㎜为宜，并要求干燥、清洁。

1-14  转炉炼钢对氧化铁皮有什么要求?

转炉炼钢用氧化铁皮来自轧钢和连铸过程中产生的氧化壳层，其主要成分是氧化铁。

因此，氧化铁皮可改善熔渣流动性，也有利于脱磷，并且可以降温。

对氧化铁皮的要求是ωTFe>70％，SiO2、S、P等其他杂质含量均低于3.0％。

粒度应不大于10mm，使用前烘烤干燥，去除油污。

1-15  转炉炼钢用合成造渣剂的作用是什么?

合成造渣剂是用石灰加入适量的氧化铁皮、萤石、氧化锰或其他氧化物等溶剂，在低温下预制成型。

这种合成渣剂的熔点低，碱度高，成分均匀，粒度小，在高温下易碎裂，成渣速度快，因而减轻了转炉造渣的负担。

2  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｝（SiO2）>P｛O2｝（Al2O3）>P｛O2｝（MgO）>P｛O2｝（CaO）

因为转炉内是多相反应，因此铁水中元素的氧化顺序还与其浓度有关，所以吹炼开始元素氧化顺序为Fe、Si、Mn、P、C等。

2-6  在碱性操作条件下，为什么吹炼终点钢液中硅含量为痕量?

吹炼开始首先是Fe、Si被大量氧化，并放出热量，反应式为：

[Fe]+1/2｛O2｝=（FeO）      （放热）

[Si]+｛O2｝=（SO2）          （放热）

[Si]+2（FeO）=（SiO2）+2[Fe]    （放热）

在以碱性渣操作时，熔渣R>3.0，渣中存在着大量自由状态的（CaO），SiO2是酸性氧化物，全部与CaO等碱性氧化物形成类似（2CaO•SiO2）的复杂氧化物，渣中SiO2呈结合状态。

熔渣分子理论认为，只有自由氧化物才有反应能力，因此在吹炼后期温度升高SiO2也不会被还原，钢中硅含量为“痕量”。

可见在以碱性渣操作条件下，硅的氧化反应非常彻底。

2-7  在碱性操作条件下吹炼终了时，钢液中为什么会有“余锰”（含量），余锰（含量）高低受哪些因素影响?

与硅相似，锰也很容易被氧化，反应式为：

[Mn]+1/2｛O2｝=（MnO）    （放热）

[Mn]十（FeO）=（MnO）+[Fe]    （放热）

[Mn]+[O]二（MnO）          （放热）

锰的氧化产物是碱性氧化物，在吹炼前期所形成的（MnO•SiO2），随着渣中CaO含量的增加，会发生（MnO•SiO2）+2（CaO）=（2CaO•SiO2）+（MnO）反应，（MnO）呈自由状态，吹炼后期炉温升高后，（MnO）被还原，即：

（MnO）+[C]=[Mn]+｛CO｝或（MnO）+[Fe]=（FeO）十[Mn]吹炼终了时，钢中的锰含量也称余锰或残锰。

余锰高，可以降低钢中硫的危害。

但在冶炼工业纯铁时，要求锰含量越低越好，应采取措施降低终点锰含量。

根据化学平衡移动的原理，影响余锰量的因素有：

（1）炉温高利于（MnO）的还原，余锰含量高。

（2）碱度升高，可提高自由（MnO）浓度，余锰量增高。

（3）降低熔渣中（FeO）含量，可提高余锰含量。

因此钢中碳含量高、减少补吹、降低平均枪位、有复吹，余锰含量都会增高。

（4）铁水中锰含量高，单渣操作，钢中余锰也会高些。

2-8  在炼钢过程中碳氧反应的作用是什么?

炼钢过程中碳氧反应不仅完成脱碳任务，还有以下作用：

（1）加大钢—渣界面，加速物理化学反应的进行。

（2）搅动熔池，均匀成分和温度。

（3）有利于非金属夹杂的上浮和有害气体的排出。

（4）有利于熔渣的形成。

（5）放热升温。

（6）爆发性的碳氧反应会造成喷溅。

2-9  碳和氧反应达到平衡时碳和氧的关系是怎样的，如何表示，转炉熔池内实际碳氧含量的关系是怎样的?

转炉中的碳氧反应产物主要是CO，也有少量的CO2。

转炉内碳氧反应式如下：

[C]+1/2｛O2｝=｛CO｝          （放热）

[C]+（FeO）=｛CO｝+[Fe]          （吸热）

[C]+｛O｝=｛CO｝              （放热）

上述第3个碳氧反应式的平衡常数：

取pCO=1atm代入后得：

温度一定，Kp是定值，若令,则得出：

ω[C]ω[O]=m

在1600℃下，Kp≈400，m≈0.0025。

当达到平衡时，钢中碳氧浓度的乘积阴为一个常数。

在坐标系中它表现为双曲线的一支。

由于上述碳氧反应是放热反应，随温度升高，Kp值降低，m值升高，曲线向坐标系右上角移动。

钢中实际氧含量比碳氧平衡氧含量高，这是由于在钢中还存在着[Fe]+[O]=（FeO）反应，与（FeO）平衡的氧含量为ω[O]渣，（FeO），平，钢中实际含氧量为ω[O]渣，（FeO），平＞ω[O]实际＞ω[O]钢，CO平

2-10  熔池中脱碳速度的变化是怎样的，它与哪些因素有关?

炼钢碳氧反应主要以[C]十[O]=｛CO｝方式进行，其正反应速度表达式是νC=k正ω[C]ω[O]，反应速度受[C]和[O]两个浓度的影响，但钢液中[O]浓度随渣中TFe升高而增加。

转炉内碳氧反应在吹炼初期虽然渣中TFe高，但由于炉温较低，影响传氧，碳氧反应速度较慢；在吹炼后期由于金属中ω[C]低，碳氧反应速度也降低；只有吹炼中期能够保证碳氧反应以较快速度进行，最高脱碳速度在（0.4～0.6）％／min。

2-11  影响脱磷的因素有哪些?

根据平衡移动的原理，从脱磷反应式可以看出，只有提高（FeO）和（CaO）的浓度，降低（4CaO•P2O5）浓度，反应才向正反应方向进行，终点[P]含量才会降低。

因此，高碱度、高氧化铁含量的熔渣，有利于脱磷，这两者缺一不可。

增加渣中FeO含量，可加速石灰的渣化和改善熔渣的流动性，有利于脱磷反应。

提高碱度可增加（CaO）的有效浓度，有利于提高脱磷效率；但碱度并非越高越好，加入过多的石灰，渣化不好，影响熔渣的流动性，对脱磷反而不利。

脱磷反应是强放热反应，因而炉温过高，反应则向逆反应方向进行，钢中磷含量不仅不能降低，反而会产生回磷；炉温过低，不利于石灰的渣化，并影响熔渣流动性，也阻碍脱磷反应的进行。

若原料中磷含量高，最好是采用炉外脱磷处理；也可采用双渣操作，或适当的加大渣量，这样就相对降低了4（CaO•P2O5）浓度，利于反应继续向正反应方向进行，对脱磷有利。

脱磷是钢—渣界面反应，因此具有良好流动性的熔渣，进行充分的熔池搅动，会加速脱磷反应，提高脱磷效率。

当前采用溅渣护炉技术，渣中MgO含量较高，要注意调整好熔渣流动性，否则对脱磷也有影响。

总之，脱磷的条件是：

高碱度、高氧化铁含量、良好流动性的熔渣；充分的熔池搅动；适当的温度和大渣量。

3  顶吹转炉吹炼工艺

3-1  装入制度包括哪些内容?

装入制度是确定转炉合理的装入量，合适的铁水废钢比。

转炉的装入量是指主原料即铁水和废钢的装入数量。

3-2  什么是转炉的炉容比，影响转炉炉容比的因素有哪些?

新转炉砌砖完成后的容积称为转炉的工作容积，也称有效容积，以“V”表示，公称吨位用“T”表示，两者之比值“V／T”称之为炉容比，单位为（m3／t）。

一定公称吨位的转炉，都有一个合适的炉容比，即保证炉内有足够的冶炼空间，从而能获得较好的技术经济指标和劳动条件。

炉容比过大，会增加设备重量、厂房高度和耐火材料消耗量，因而使整个车间的费用增加，成本提高，对钢的质量也有不良影响；而炉容比过小，炉内没有足够的反应空间，势必引起喷溅，对炉衬的冲刷加剧，操作恶化，导致金属消耗增高，炉衬寿命降低，不利于提高生产率。

因此在生产过程中应保持设计时确定的炉容比。

影响炉容比的因素有：

（1）铁水比和铁水成分。

随着铁水比和铁水中Si、P、S含量增加，炉容比应相应增大。

若采用铁水预处理工艺时，可以小些。

（2）供氧强度。

供氧强度增大时，脱碳速度较快，为了不引起喷溅就要保证有足够的反应空间，炉容比应增大些。

（3）冷却剂的种类。

若使用以铁矿石或氧化铁皮为主的冷却剂，成渣量大，炉容比也需相应增大些；若使用以废钢为主的冷却剂，成渣量小，则炉容比可适当小些。

炉容比还与氧枪喷嘴的结构有关。

转炉的炉容比一般在0.85～1.0m3／t，为减少喷溅，炉容比应不低于0.90m3／t。

3-3  确定装入量的原则是什么?

在确定合理的装入量时，除了考虑转炉要有一个合适的炉容比外，还应保持合适的熔池深度。

以保证炉底不受氧气射流的冲声，熔池深度必须超过氧流对熔池的最大穿透深度。

对于模铸工艺，装入量还应与锭型相配合。

装入量减去吹损及浇注必要损失后的钢水量，应是各种锭型的整数倍，尽量减少注余。

对连铸车间，转炉装入量可根据实际情况在一定范围内波动。

此外，确定装入量时，既要考虑发挥现有设备潜力，又要防止片面不顾实际的盲目超装，以免造成事故和浪费。

3-4  生产中应用的装入制度有哪几种类型，各有什么特点？

氧气顶吹转炉的装入制度有：

定量装入制度、分阶段定量装入制度和定深装入制度。

其中定深装入制度是每炉装入量均使熔池深度保持不变，由于生产组织的制约，实际上难以实现。

（1）定量装入制度。

在整个炉役期间，每炉的装入量保持不变。

这种装入制度的优点是：

发挥了设备的最大潜力，生产组织、操作稳定，有利于实现过程自动控制。

但炉役前期熔池深、后期熔池变浅，只适合大、中型转炉。

国内外大型转炉已广泛采用定量装入制度。

（2）分阶段定量装入制度。

在一个炉役期间，按炉膛扩大的程度划分为几个阶段，每个阶段为定量装入。

这样既大体上保持了整个炉役中具有比较合适的炉容比和熔池深度，又保持了各个阶段中装入量的相对稳定；既能增加装入量，又便于组织生产。

这是适应性较强的一种装入制度。

我国各中、小型转炉普遍采用这种装入制度。

3-5  供氧制度包括哪些内容，它有什么重要性?

供氧制度的主要内容包括确定合理的喷头结构、供氧强度、氧压和枪位控制。

氧气顶吹转炉炼钢的供氧制度是使氧气射流最合理地供给熔池，创造良好的物理化学反应条件。

它是控制整个吹炼过程的中心环节，直接影响吹炼效果和钢的质量。

供氧是保证杂质去除速度、熔池升温速度、造渣速度、控制喷溅和去除钢中气体与夹杂物的关键操作。

此外，它还关系终点碳和温度的控制以及炉衬寿命；对转炉强化冶炼、扩大钢的品种和提高质量也有重要影响。

3-6  什么是拉瓦尔型喷头，它有什么特点?

拉瓦尔喷头是收缩—扩张型喷孔，当出口氧压与进口氧压之比p出/pO<0.528时才能够形成超音速射流。

在拉瓦尔喷头中，气流在喉口处速度等于音速，在出口处达到超音速。

由于氧气是可压缩流体，当高压低速氧气流经拉瓦尔管收缩段时，氧流速度提高，在到达音速时若继续缩小管径，氧流速度并不再增高，只会造成氧气密度增大；此时要继续提高氧流速度，只能设法增大管径，使其产生绝热膨胀过程，氧压降低，密度减小、体积膨胀。

当氧压与外界气压相等时，就可以获得超音速的氧射流，压力能转变为动能。

扩大管径。

拉瓦尔型喷头能够把压力能（势能）最大限度地转换成速度能（动能），并能获得比较稳定的超音速射流，在相同射流穿透深度的情况下，它的枪位可以高些，这就有利于改善氧枪的工作条件和炼钢的技术经济指标，因此拉瓦尔型喷头被广泛应用。

3-7  氧气自由射流的运动规律是怎样的?

气体从喷孔向无限大的空间喷出后，