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在頂吹轉(zhuǎn)爐的氧氣（O2）吹煉過(guò)程中，由于鋼液浴缺乏混合，在鋼液中會(huì)產(chǎn)生化學(xué)成分和溫度的不均勻性。在轉(zhuǎn)爐噴射腔的正下方有一個(gè)相對(duì)死區(qū)。改進(jìn)頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝的必要性導(dǎo)致了聯(lián)合吹煉工藝的發(fā)展。

聯(lián)合吹煉工藝也被稱(chēng)為頂?shù)状禑捇蚧旌洗禑捁に嚕涮攸c(diǎn)是既有頂吹噴槍?zhuān)钟袕牡撞繉?shí)現(xiàn)攪拌的方法?；旌洗抵频呐渲貌町愔饕谟诘撞康膲刈旎騼艋?。這包括從完全冷卻的壺嘴，到非冷卻的壺嘴，再到可滲透的元件。底部攪拌系統(tǒng)的需求對(duì)于生產(chǎn)一系列高質(zhì)量的高要求鋼種是必要的，對(duì)于工藝的經(jīng)濟(jì)性也是至關(guān)重要的。因此，攪拌的正常功能必須在基本氧氣轉(zhuǎn)爐（BOF）的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中得到保證。圖1顯示了頂吹和聯(lián)合吹煉的煉鋼工藝。

圖1 頂吹和聯(lián)合吹煉鋼工藝

目前，在初級(jí)煉鋼廠普遍采用上下聯(lián)合吹煉轉(zhuǎn)爐的方式。在聯(lián)合吹煉轉(zhuǎn)爐中，熔池的攪拌和混合是由頂部吹出的氧氣噴射器和底部的惰性氣體流強(qiáng)制進(jìn)行的，這可以實(shí)現(xiàn)熔池的高混合效率。在極少數(shù)情況下，O2也會(huì)從底部與同心雙管壺嘴一起注入，以控制壺嘴出口處的溫度和底部的磨損。然而，由于惰性氣體吹掃通常能對(duì)磨損、吹掃元件和底部的使用壽命進(jìn)行更高的控制，大多數(shù)轉(zhuǎn)爐都配備了底部攪動(dòng)的氣體吹掃塞子。

第一個(gè)被商業(yè)化接受的聯(lián)合吹掃實(shí)踐是由ARBED-IRSID開(kāi)發(fā)的LBE（Lance Bubbling Equilibrium）工藝。該工藝與BOF工藝的關(guān)系更為密切，因?yàn)樗械难鯕舛际怯身敳康膰姌屘峁┑?。組合吹氣方面是通過(guò)安裝在轉(zhuǎn)爐底部的一組多孔元件實(shí)現(xiàn)的，氬氣（Ar）或氮?dú)猓∟2）通過(guò)這些元件被吹出。在LBE工藝中，N2氣體通常幾乎完全用于吹氣的大部分時(shí)間，范圍在每分鐘3正常立方米（N cum/min）到11N cum/min之間。然而，在吹氣的后期，當(dāng)N2的吸收可能會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題時(shí)，氬氣被用于攪拌。此外，Ar幾乎完全作為惰性氣體用于吹煉后的攪拌，這時(shí)的速率增加到10N cum/min到17N cum/min。圖2顯示了一個(gè)帶有底吹元件的LBE轉(zhuǎn)爐。

在聯(lián)合吹煉過(guò)程中，底部攪拌使用惰性氣體，如N2和Ar，被廣泛用于改善BOF的混合條件。惰性氣體是通過(guò)滲透元件（LBE工藝）或壺嘴引入爐底的。在一個(gè)典型的實(shí)踐中，在O2吹氣的前60％至80％的過(guò)程中，將N2氣體通過(guò)通風(fēng)口或滲透性元件引入，而在吹氣的最后40％至20％的過(guò)程中開(kāi)啟Ar氣體。在O2吹氣的前半部分，CO的快速演化可以防止鋼中的N2被吸收。多孔元件的剖面圖見(jiàn)圖2。

圖2 LBE轉(zhuǎn)換器與多孔元件的輪廓和塞子的類(lèi)型

底部堆積和隨后的多孔元件損失是與該工藝相關(guān)的主要問(wèn)題。維持LBE元件運(yùn)行的困難導(dǎo)致了對(duì)非冷卻水口的應(yīng)用。在這里，O2是通過(guò)頂部的噴槍輸送的，而惰性氣體是通過(guò)管狀設(shè)計(jì)的元件從轉(zhuǎn)爐底部引入熔池的，這些元件通常是由設(shè)置在耐火材料基體中的六個(gè)小管子組成。由于橫截面積較大，需要保持較大的流速，以保持水口的運(yùn)行。

底塞/噴嘴的配置

組合吹氣的最初發(fā)展基本上是基于用于底吹的三種底塞。首先，有一種耐火材料元件，其行為很像多孔塞子。這種裝置是由帶有小縫隙的壓實(shí)磚塊制成。如同大多數(shù)鼓風(fēng)爐一樣，它需要足夠的氣體壓力來(lái)防止鋼筋穿透。這種裝置比多孔塞的穿透力更強(qiáng)。第二，使用未冷卻的tuyere來(lái)引入每個(gè)噴嘴的大量惰性氣體。這導(dǎo)致了局部的劇烈攪拌，可以更容易地穿透堆積物。不能使用空氣或O2，因?yàn)闆](méi)有冷卻劑，產(chǎn)生的熱量使推流器的壽命太短，不實(shí)用。第三種類(lèi)型是完全冷卻的推流器。這里可以吹惰性氣體或氧氣，引起非常強(qiáng)烈的攪拌，幾乎沒(méi)有穿透底部堆積物的問(wèn)題。在所有情況下，氣體管道都通過(guò)爐子耳軸，使用旋轉(zhuǎn)接頭或密封件，以允許爐子完全旋轉(zhuǎn)。圖2顯示了為聯(lián)合吹煉開(kāi)發(fā)的各種類(lèi)型的底吹塞子。

目前用于惰性氣體底吹的塞子的設(shè)計(jì)狀態(tài)是基于單孔塞子（SHP）設(shè)計(jì)和多孔塞子（MHP）設(shè)計(jì)。這些塞子設(shè)計(jì)已被確立為廣泛接受的最先進(jìn)的底吹塞子設(shè)計(jì)。SHP和MHP吹掃塞的設(shè)計(jì)都采用了流速優(yōu)化的管徑和管道數(shù)量。然而，用于惰性氣體底部吹掃的MHP更受歡迎。SHP和MHP設(shè)計(jì)的兩種類(lèi)型的凈化塞都是基于鎂碳（MgO-C）耐火材料，它們通常由100%的高等級(jí)熔融鎂、高等級(jí)石墨、優(yōu)化的粒度分布制成，有時(shí)還加入添加劑。

在BOF爐襯活動(dòng)結(jié)束之前，高效的凈化是BOF車(chē)間所有氣體凈化塞的目標(biāo)，它受到應(yīng)用的氣體流速范圍、堵塞潛力和特定工藝條件下的磨損率的影響。最高的安全標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)底部吹掃的基本要求。

堵塞的可能性--由于底部堆積，凈化塞的可用性降低，往往是凈化效率低的原因。這增加了脫氧劑的成本，降低了產(chǎn)量，并導(dǎo)致吹掃效率降低。堵塞的主要原因是由于非常粘稠的礦渣或高濺渣頻率造成的底部堆積，惰性氣體供應(yīng)的問(wèn)題或不適當(dāng)?shù)膬艋O(shè)計(jì)。雖然通過(guò)SHP的高氣體流速可以幫助減少低濺渣率時(shí)的堵渣可能性，但高濺渣率與潛在的底部堆積或惰性氣體供應(yīng)不足會(huì)導(dǎo)致SHP的深度滲透，重新開(kāi)放的概率非常低。然而，MHP的吹掃效率通過(guò)很多具有流量?jī)?yōu)化數(shù)量、直徑和排列的管道來(lái)提高。MHP的重開(kāi)率是定期報(bào)告的，不容易受氣體壓力和惰性氣體供應(yīng)的波動(dòng)影響。

安全 - MHP的設(shè)計(jì)一般都有最高的安全標(biāo)準(zhǔn)。氣體管道直接壓入MgO-C磚中。如果對(duì)MHP的氣體供應(yīng)因任何原因而減少或?yàn)榱?，鋼筋滲入只適用于幾毫米的凈化塞。鋼材穿透MHP的風(fēng)險(xiǎn)被降到最低。

吹掃特點(diǎn)和磨損率--SHP的流態(tài)處于冒泡和噴射之間的過(guò)渡區(qū)，或完全處于噴射區(qū)，導(dǎo)致單管上方出現(xiàn)大量氣體，隨后衰減為具有較大尺寸分布的較小的氣泡。這種流態(tài)的特點(diǎn)是磨損率增加，例如0.4毫米/熱度到0.7毫米/熱度。MHP設(shè)計(jì)提供了一個(gè)更合適的氣泡分布，在吹掃塞上方，小氣泡的比例更高。小氣泡的較高比表面增加了氣體凈化和冶金效率。由于在較低的氣體速度下反擊現(xiàn)象和湍流減少，磨損率通常較低。圖3顯示了SHP和MHP與水模型中的氣泡演變。

圖3 SHP和MHP在水中的氣泡演變模型

聯(lián)合吹煉的過(guò)程 

在聯(lián)合煉鋼過(guò)程中，煉鋼所需的O2通過(guò)頂部安裝的噴槍吹出，而底部攪拌過(guò)程所需的惰性氣體（N2或Ar）則通過(guò)底部攪拌磚引入熔體，通過(guò)優(yōu)化混合改善工藝條件。攪拌氣體的流速和類(lèi)型取決于工藝階段和鋼種。由于底部攪拌，可以更快、更好地接近金屬渣的平衡狀態(tài)。平衡和混合時(shí)間取決于攪拌器的類(lèi)型、數(shù)量和位置，以及流速。較強(qiáng)的攪拌將熱力學(xué)平衡轉(zhuǎn)移到所需的方向并減少混合時(shí)間。通常需要從N2到Ar的轉(zhuǎn)換，這取決于最終的鋼化學(xué)成分。作為底部攪拌系統(tǒng)的中心部分，閥站允許每個(gè)單獨(dú)的吹掃塞進(jìn)行單獨(dú)的流量控制。

與頂部吹煉過(guò)程一樣，在聯(lián)合吹煉過(guò)程中，O2通過(guò)多孔噴槍注入到鋼水浴中。金屬液滴的產(chǎn)生是射流沖擊和氣流剪切作用的結(jié)果，射流在沖擊區(qū)撞擊金屬表面，氣體被向上偏轉(zhuǎn)。這種噴射液體相互作用的效果用三種模式來(lái)描述，即（i）凹陷，（ii）飛濺，和（iii）穿透。

飛濺到氣體和熔渣中的鐵滴數(shù)量影響著金屬產(chǎn)量、耐火材料磨損和脫碳的進(jìn)度。氣體和液體的特性對(duì)熔池的凹陷深度有影響，臨界深度標(biāo)志著濺射的開(kāi)始。飛濺增加到一定的噴射動(dòng)量，超過(guò)這個(gè)動(dòng)量就會(huì)減少。飛濺的方向取決于噴管的角度、噴管的高度、從深度和直徑估計(jì)的噴射腔的輪廓以及O2噴射的重疊度。

為了控制轉(zhuǎn)爐中的飛濺或噴濺，已經(jīng)進(jìn)行了很多實(shí)驗(yàn)來(lái)修改噴槍的尖端。適當(dāng)設(shè)計(jì)噴嘴的直徑和傾斜角度對(duì)于O2射流的最佳壓力分布非常重要。不同的研究表明，在BOF轉(zhuǎn)爐中，頂部吹氣加上轉(zhuǎn)爐槽的底部攪拌，在飛濺和噴濺方面比僅有頂部吹氣的性能要好。

已經(jīng)采用了各種底吹攪拌的方法。在底層切口中使用了一個(gè)嵌入多個(gè)小管或多個(gè)狹縫的陶瓷塞。攪拌是通過(guò)特殊的耐火材料攪拌元件或通過(guò)布置在轉(zhuǎn)爐底部的無(wú)保護(hù)的小風(fēng)口進(jìn)行的。

底部吹制過(guò)程有效地提高了熔池高度，與頂部吹制BOF轉(zhuǎn)爐獲得的磨損曲線相比，顯示出不同的耐火材料磨損曲線。在這種類(lèi)型的工藝中，轉(zhuǎn)爐和周?chē)鷧^(qū)域的磨損往往很?chē)?yán)重，需要使用抗侵蝕的高密度材料來(lái)抵抗鋼水的湍流。

聯(lián)合吹煉過(guò)程使用昂貴的氣體（O2、Ar和N2），這些氣體的精確測(cè)量和累計(jì)有助于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和嚴(yán)格的質(zhì)量控制，通過(guò)使用這些值來(lái)生成管理控制的日常報(bào)告。為了攪拌轉(zhuǎn)爐槽，Ar或N2氣體通過(guò)轉(zhuǎn)爐底部的一些攪拌塞磚被注入。每個(gè)序列步驟的總流量和氣體類(lèi)型是由當(dāng)前吹制的加載菜單預(yù)先確定的?？偭髁勘黄骄峙浣o若干個(gè)控制器，每個(gè)攪拌塞磚一個(gè)，以保持均勻分布，并成為控制器的遠(yuǎn)程設(shè)定點(diǎn)。測(cè)量的流量根據(jù)每個(gè)攪拌塞磚和氣體類(lèi)型的溫度和壓力進(jìn)行質(zhì)量補(bǔ)償，并輸入到控制模塊。4-20毫安的控制輸出然后調(diào)制控制閥的位置。

如果攪拌塞磚被重渣覆蓋，下游的壓力就會(huì)增加。如果它的增加超過(guò)了預(yù)設(shè)的限度，控制就會(huì)從流量控制變?yōu)閴毫刂?，然后控制閥就會(huì)對(duì)不同的控制算法做出反應(yīng)。當(dāng)壓力降低時(shí)（小于一個(gè)滯后值），控制就會(huì)恢復(fù)到流量控制?？刂颇Ｊ街g的轉(zhuǎn)換是自動(dòng)的，因?yàn)榉侵鲃?dòng)回路跟蹤主動(dòng)回路的輸出。

為了優(yōu)化氣體消耗和流量控制范圍，安裝了一個(gè)額外的入口壓力控制。進(jìn)料管線的壓力控制和攪拌管線的單獨(dú)流量控制相結(jié)合，保持了各個(gè)攪拌器的恒定流量，從而避免了粘性礦渣對(duì)多孔塞的堵塞。合適的儀表為操作員提供了多孔塞狀況的指示。過(guò)程的可靠性是非常重要的。通常為進(jìn)料管線（在進(jìn)口壓力低的情況下氣體切換）以及單個(gè)流（在介質(zhì)和電源故障的情況下故障安全打開(kāi)）提供故障安全理念。圖4顯示了聯(lián)合吹制過(guò)程的示意圖。

圖4 聯(lián)合吹制過(guò)程的示意圖

轉(zhuǎn)爐底部攪拌系統(tǒng)是通過(guò)PLC（可編程邏輯控制器）控制的，它可以作為一個(gè)獨(dú)立的單元安裝，帶有單獨(dú)的HMI（人機(jī)界面）站，或者提供給新的或現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)整合。 操作需要靈活性。根據(jù)所選擇的鋼種，軟件在整個(gè)加熱過(guò)程中遵循Ar和N2流量的攪拌模式（設(shè)定點(diǎn)參數(shù)表），作為總吹氧量的函數(shù)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，設(shè)定點(diǎn)的變化和控制動(dòng)作在自動(dòng)模式下進(jìn)行，不需要操作者的互動(dòng)。

在攻絲、除渣和裝料過(guò)程中，要確保預(yù)先確定的流速，以減少耐火材料的磨損和提高多孔塞的使用壽命。攪拌塞磚的設(shè)計(jì)是通過(guò)低侵蝕速度、先進(jìn)的抗剝落能力和靈活的磚體長(zhǎng)度來(lái)確保長(zhǎng)的使用壽命。

攪拌塞磚相對(duì)于O2噴射器的位置對(duì)于底部攪拌系統(tǒng)的有效性非常重要。為了優(yōu)化攪拌塞磚的位置，需要考慮的要點(diǎn)是：(i) O2射流在各種工藝條件下的影響（如槍頭設(shè)計(jì)和槍頭高度的變化等），(ii) 熔體高度與轉(zhuǎn)爐直徑的長(zhǎng)寬比，以及(iii) 對(duì)耐火材料磨損的影響。 考慮到BOF轉(zhuǎn)爐的復(fù)雜條件，通常使用最新的CFD（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）模擬技術(shù)來(lái)優(yōu)化攪拌塞磚的位置。

該領(lǐng)域的最新發(fā)展是獲得專(zhuān)利的交替攪拌技術(shù)。在交替攪拌的實(shí)踐中，各組攪拌元件被控制在交替的高和低攪拌氣體流速中。在一個(gè)轉(zhuǎn)爐車(chē)間實(shí)施這項(xiàng)技術(shù)后，對(duì)幾個(gè)活動(dòng)的過(guò)程結(jié)果進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)評(píng)估表明，有可能將氬氣成本降低30%，而不會(huì)對(duì)冶金結(jié)果產(chǎn)生負(fù)面影響。

聯(lián)合吹氣的冶金效果

吹掃模式，特別是塞子的數(shù)量、流速以及吹掃氣體的種類(lèi)和質(zhì)量對(duì)BOF的冶金有顯著的影響。這些參數(shù)必須嚴(yán)格協(xié)調(diào)，否則過(guò)程會(huì)超出控制范圍，無(wú)法達(dá)到預(yù)期的冶金效果。以下是聯(lián)合吹氣的冶金效果。

碳/O2 - 由于底部吹掃，脫碳的動(dòng)力學(xué)得到改善，因此在吹掃結(jié)束時(shí)，碳（C）含量較低，不會(huì)出現(xiàn)鋼水過(guò)度氧化。高效凈化性能的指標(biāo)是[C]x[O]產(chǎn)品，與頂吹操作的轉(zhuǎn)爐相比要低得多，平均范圍為0.002 %至0.0025 %。由于精煉過(guò)程中存在著鋼液中的非平衡條件，也存在著爐渣和鋼液之間的非平衡條件。

通過(guò)適當(dāng)?shù)牡撞看祾叱绦颍磻?yīng)可以在吹掃結(jié)束時(shí)更接近平衡狀態(tài)，從而加強(qiáng)脫碳效果。后期攪拌的持續(xù)時(shí)間會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)這種效果。對(duì)于最低的碳含量來(lái)說(shuō)，耐火襯里的碳含量也是一個(gè)重要的參數(shù)。

參照頂吹操作的轉(zhuǎn)爐，在出鋼時(shí)同等[C]水平下，溶解的[O]含量較低，導(dǎo)致鋼包內(nèi)的脫氧劑消耗量最小。也有機(jī)會(huì)釋放或節(jié)省昂貴的RH（Rurhstahl Heraeus）脫氣處理，因?yàn)槌鲣摃r(shí)的精煉水平最低。

鐵產(chǎn)量 - 底部吹掃、熱金屬成分（[Si]含量）、爐渣做法和吹掃程序影響爐渣中的氧化鐵含量，從而影響爐渣和爐襯之間的化學(xué)反應(yīng)潛力以及后期攪拌的效果。與頂吹式轉(zhuǎn)爐相比，底吹式轉(zhuǎn)爐的特點(diǎn)是爐渣中的鐵含量較低，爐渣量也較少。另外，出鋼時(shí)爐渣中的FeO水平取決于鋼水中的溶解C。

錳（Mn）--在出鋼時(shí)相同的C水平下，錳產(chǎn)量比傳統(tǒng)的頂吹轉(zhuǎn)爐工藝要高。在這方面，根據(jù)鋼種的不同，二次冶金合金需要較少的Fe-Mn。因此，Mn水平的調(diào)整是可以更好地控制的。

磷（P）--底吹的特點(diǎn)是渣中的P2O5吸收能力更強(qiáng)，石灰溶解更快。根據(jù)BOF轉(zhuǎn)爐精煉過(guò)程中噴出的鐵液滴，特別是在硬吹階段，形成的爐渣溫度高于熔池。這導(dǎo)致脫磷的條件變?nèi)?。通過(guò)吹掃，由于良好的熔池?cái)嚢韬腿墼c鋼液之間更好的溫度平衡，熔渣溫度大大降低。

后期攪拌的影響 - 后期攪拌的主要目的一方面是實(shí)現(xiàn)出鋼時(shí)最低的C和P水平，另一方面是快速精確的調(diào)整出鋼溫度（冷卻效果）。清洗時(shí)間和強(qiáng)度是實(shí)現(xiàn)特定元素水平的兩個(gè)決定性參數(shù)。后期攪拌使鋼水中溶解的C和O2更接近平衡，從而大大增強(qiáng)了脫碳效果。后期攪拌導(dǎo)致鋼液的冷卻，并通過(guò)額外添加BOF渣來(lái)加強(qiáng)。這意味著P的分布在因子3時(shí)得到加強(qiáng)，在攻絲時(shí)P的水平下降到0.005 %。

清理塞子布置和塞子數(shù)量的影響 - 清理系統(tǒng)影響精煉過(guò)程中鋼液的平衡條件，從而影響冶金結(jié)果。底部吹掃允許在吹掃結(jié)束時(shí)更接近或更接近平衡狀態(tài)。脫碳和脫磷的效果得到了極大的改善。為了保證吹掃的有效性，已經(jīng)建立了參數(shù)Rp。Rp描述了實(shí)際條件與平衡條件的比率。如果達(dá)到了平衡狀態(tài)，參數(shù)Rp為1。塞子數(shù)量的增加意味著浴槽攪拌的加強(qiáng)，因此Rp的值也更接近于1。圖5顯示了各種塞子排列和數(shù)量對(duì)接近平衡（由清洗參數(shù)Rp定義）的后果。

圖5 清洗塞子的布置和塞子的數(shù)量對(duì)平衡條件的影響

浴槽攪拌或混合的指標(biāo)是相對(duì)混合時(shí)間?；旌蠒r(shí)間的減少意味著浴液混合/動(dòng)力學(xué)的改善，從而加速了化學(xué)反應(yīng)（縮短了反應(yīng)過(guò)程）。描述水浴動(dòng)力學(xué)的另一個(gè)參數(shù)是混合能量。混合能量涉及到噴槍高度、幾何形狀、吹氣方法、液態(tài)金屬的浴層，對(duì)于帶有底部吹掃系統(tǒng)的頂吹轉(zhuǎn)爐，還涉及到吹掃流量。

一個(gè)成功的底部吹掃系統(tǒng)的關(guān)鍵是吹掃模式、塞子的數(shù)量、磨損率和每個(gè)塞子的可用性。凈化塞子的安排幾乎無(wú)關(guān)緊要，只是一個(gè)設(shè)計(jì)元素。

凈化強(qiáng)度的影響 - 凈化強(qiáng)度的水平對(duì)獲得最低的[C]x[O]產(chǎn)品和鋼浴中的鐵損失起著決定性作用。最低水平的吹掃會(huì)導(dǎo)致[C]x[O]產(chǎn)品的大量減少，特別是在0.06N cum/t min的設(shè)定流量以下。

操作的好處--帶有底部吹掃系統(tǒng)的頂吹工藝也反映在較少的湍流精煉中，因此減少了傾斜，結(jié)果是產(chǎn)量提高。此外，與傳統(tǒng)的BOF工藝相比，總的氧氣消耗量約為2%，出鋼溫度平均低10攝氏度。這是由于更好的鋼浴攪拌和鋼浴的均勻化條件的結(jié)果。與頂吹操作的轉(zhuǎn)爐相比，裝填的石灰量減少了約10％至15％。

從氮?dú)獾綒鍤獾睦硐肭袚Q點(diǎn)

在精煉過(guò)程中，通過(guò)改變從氮?dú)獾綒鍤獾那袚Q點(diǎn)和特別是凈化流量，可以靈活地調(diào)整出鋼時(shí)的氮?dú)馑?。通常的做法是在精煉開(kāi)始時(shí)降低氮?dú)饬髁?，并在切換后大幅提高氬氣吹掃強(qiáng)度。因此，為了實(shí)現(xiàn)最低的[C]x[O]產(chǎn)品，在精煉期的最后三分之一處進(jìn)行密集的吹掃是很合適的。

通常情況下，在精煉過(guò)程的25%之前，氣體類(lèi)型和凈化強(qiáng)度對(duì)鋼水中的N2水平?jīng)]有任何影響。在這個(gè)精煉階段用氬氣吹掃不符合成本效益，也沒(méi)有意義。氬氣比氮?dú)飧嘿F。為了達(dá)到最低的N2水平，有必要在吹氣時(shí)間的25%到50%之間從N2切換到Ar。遲緩的轉(zhuǎn)換，特別是超過(guò)50%的精煉時(shí)間，會(huì)導(dǎo)致出鋼時(shí)的N2含量非常高。

底部吹氣的引入大大增加了轉(zhuǎn)爐下部的飛濺。同時(shí)，這也減少了金屬的損失和錐體的變形。組合吹氣工藝的成功取決于底部攪拌裝置的有效性。這些裝置要可靠，引起有效的攪拌，有合理的使用壽命，并且在轉(zhuǎn)爐運(yùn)行過(guò)程中不被堵塞。

濺渣和聯(lián)合吹氣

濺渣是一種成熟的技術(shù)，用于將轉(zhuǎn)爐運(yùn)動(dòng)的壽命提高到非常高的水平。出鋼后，在2分鐘到5分鐘的時(shí)間內(nèi)，將轉(zhuǎn)爐中的爐渣用N2噴灑到襯板的不同區(qū)域。此外，還有一些做法，如涂渣和洗渣。這種做法是在出鋼后在轉(zhuǎn)爐中保留少量的液態(tài)爐渣。爐渣中富含白云石或原白云石。之后，轉(zhuǎn)爐被搖晃幾次，使底部和鄰近區(qū)域覆蓋一層薄薄的礦渣。熱補(bǔ)和炮擊是提高轉(zhuǎn)爐耐火襯里壽命的其他措施。

濺渣在奶油狀和粘稠的渣子中效果最好。但是，粘性渣會(huì)使轉(zhuǎn)爐底部堆積一層渣，阻礙了氣體噴射從噴嘴/插板的自由演變，甚至完全堵塞了它們。這通常不是底部攪拌系統(tǒng)本身的故障，但由于氣體的不利分布，會(huì)導(dǎo)致冶金效果明顯惡化。

在渣層覆蓋底部攪拌元件的情況下，有效的底部攪拌是不可能的，因?yàn)闅怏w不能以定向噴射流的方式注入。相反，它在襯里和爐渣層之間蠕動(dòng)，直到找到一個(gè)裂縫逃逸。在這種情況下，重要的攪拌效果就不能完全建立。在渣層極厚的情況下，氣體甚至可能沿著筒體爬到上錐體或口部，顯示出沒(méi)有攪拌效果，也沒(méi)有冶金效果。這種現(xiàn)象如圖6所示。它已經(jīng)通過(guò)使用天然氣得到了驗(yàn)證，可以通過(guò)火焰識(shí)別。據(jù)檢測(cè)，天然氣在所述的區(qū)域內(nèi)逸出。圖6的左邊顯示了渣層剛剛覆蓋底部的情況。右邊顯示的是渣層覆蓋底部、下節(jié)和筒體的情況，這是在密集濺渣的情況下產(chǎn)生的。

圖6 爐渣飛濺對(duì)攪拌氣體分布的影響

可以看出，在極端情況下，惰性氣體既不能與熔體接觸，也不能與熔渣完全接觸。因此，為了保持底部攪拌系統(tǒng)的功能，有必要定期控制底部厚度，并及早開(kāi)始采取應(yīng)對(duì)措施。

聯(lián)合吹煉的優(yōu)勢(shì) 

實(shí)施底部吹掃系統(tǒng)的根本原因是一方面要提高冶金效果，另一方面要保證以最低的成本生產(chǎn)高質(zhì)量的經(jīng)濟(jì)型O2鋼。在BOF轉(zhuǎn)爐中，聯(lián)合吹掃轉(zhuǎn)爐比頂部吹掃最重要的好處是：(i) 加快吹掃周期，從而縮短了水龍頭到水龍頭的時(shí)間，(ii) 更短更快地形成爐渣，改善爐渣和鋼水之間的相互作用（為廢鋼/熔劑添加熔化提供更好的條件。更高的廢鋼/熱金屬比率），（iii）減少重吹，提高成分和溫度的命中率，（iv）改善鋼水的均勻化/攪拌和溫度分布，（v）提高實(shí)現(xiàn)特定成分的準(zhǔn)確性，（vi）改善工藝控制（提高出鋼溫度和元素含量的準(zhǔn)確性）。(vii)提高了鋼和助熔劑的添加量（渣量更少，鐵在渣和熔融粉塵中的損失更少），(viii)更少的飛濺和吐渣，(ix)更低的（FeO）、[P]水平和[Mn]氧化，從而降低了O2的消耗，（x）渣中的氧化鐵更少，(xi)由于強(qiáng)烈加強(qiáng)的熔體攪拌，提高了吹氣效率。(xii) 鋼中最終的O2含量較低，因此需要較少的脫氧劑（鐵合金和鋁），(xiii) 提高鋼的質(zhì)量，因?yàn)樵诔绦蚪Y(jié)束時(shí)的惰性氣體吹煉降低了金屬中的氣體濃度，以及 (xiv) 避免富含氧化鐵的熔渣過(guò)度加熱，從而提高耐火襯的壽命。

聯(lián)合吹煉的缺點(diǎn)是：（i）聯(lián)合吹煉過(guò)程的轉(zhuǎn)爐設(shè)備更加復(fù)雜，這增加了車(chē)間的成本，但這被上面提到的優(yōu)點(diǎn)所補(bǔ)償，（ii）氬氣成本高，在很多情況下試圖至少部分地用N2代替，（iii）由于與其他轉(zhuǎn)爐襯相比，磚的磨損更嚴(yán)重，底部攪拌噴嘴或磚的可用性往往低于100％。