1、什么是超音速氧射流，什么是馬赫數(shù)？

速度大于音速的氧流為超音速氧射流。超過音速的程度通常用馬赫數(shù)量度，即氧流速度與臨界條件下音速的比值，用符號Ma代表。顯然，馬赫數(shù)沒有單位。

馬赫數(shù)的大小決定噴頭氧氣出口速度，也決定氧射流對熔池的沖擊能量。馬赫數(shù)過大則噴濺大，清渣費(fèi)時(shí)，熱損失加大，增大渣料消耗及金屬損失，而且轉(zhuǎn)爐內(nèi)襯易損壞;馬赫數(shù)過低，會造成攪拌作用減弱，氧氣利用系數(shù)降低，渣中TFe含量增加，也會引起噴濺。當(dāng)Ma>2.0時(shí)，隨馬赫數(shù)的增長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，無疑在技術(shù)上不夠合理，經(jīng)濟(jì)上也不劃算。

目前國內(nèi)推薦Ma=1.9～2.1。

2、氧氣射流與熔池的相互作用的規(guī)律

超音速氧流其動(dòng)能與速度的平方成正比，具有很高的動(dòng)能。當(dāng)氧流與熔池相互作用時(shí)，產(chǎn)生如下效果：

(1)形成沖擊區(qū)。氧流對熔池液面有很高的沖擊能量，在金屬液面形成一個(gè)凹坑，即具有一定沖擊深度和沖擊面積的沖擊區(qū)。

(2)形成三相乳化液。氧流與沖擊爐液面相互破碎并乳化，形成氣、渣、金屬三相乳化液。

(3)部分氧流形成反射流股。

3、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的傳氧載體有哪些？

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐內(nèi)存在著直接傳氧與間接傳氧兩種途徑。直接傳氧是氧氣被鋼液直接吸收，其反應(yīng)過程是：[Pe]+1/2{O2｝=[FeO]，[FeO]=[Fe]+[O];間接傳氧是氧氣通過熔渣傳人金屬液中，其反應(yīng)式為(FeO)=[FeO]、[FeO]=[Pe]十[O]。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐傳氧以間接傳氧為主。

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的傳氧載體有以下幾種。

(1)金屬液滴傳氧。氧流與金屬熔池相互作用，形成許多金屬小液滴。被氧化形成帶有富氧薄膜的金屬液滴，大部分又返回熔池成為氧的主要傳遞者;熔池中的金屬幾乎都經(jīng)歷液滴形式，有的甚至多次經(jīng)歷液滴形式，金屬液滴比表面積大，反應(yīng)速度很快。

(2)乳化液傳氧。氧流與熔池相互作用，形成氣-渣-金屬的三相乳化液，極大地增加了接觸界面，加快了傳氧過程。

(3)熔渣傳氧。熔池表面的金屬液被大量氧化，而形成高氧化鐵熔渣，這樣的熔渣是傳氧的良好載體。

(4)鐵礦石傳氧。鐵礦石的主要成分是Fe2O3、Fe3O4，在爐內(nèi)分解并吸收熱量，也是熔池氧的傳遞者。

頂吹轉(zhuǎn)爐的傳氧主要靠金屬液滴和乳化液進(jìn)行，所以冶煉速度快，周期短。

（轉(zhuǎn)爐吹煉工藝示意圖）

4、什么是硬吹？什么是軟吹？

硬吹是指槍位低或氧壓高的吹煉模式。當(dāng)采用硬吹時(shí)，氧氣流股對熔池的沖擊力大，形成的沖擊深度較深，沖擊面積相對較小，因而產(chǎn)生的金屬液滴和氧氣泡的數(shù)量也多，氣—熔渣—金屬乳化充分，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?cái)噭?dòng)強(qiáng)烈，熔渣的TFe含量較低。

軟吹是指槍位較高或氧壓較低的吹煉模式。在軟吹時(shí)，氧氣流股對熔池的沖擊力減小，沖擊深度變淺，沖擊面積加大，反射流股的數(shù)量增多，對于熔池液面攪動(dòng)有所增強(qiáng)，脫碳速度緩慢，因而對熔池內(nèi)部的攪動(dòng)相應(yīng)減弱，熔渣中的TFe含量有所增加。

軟吹和硬吹都是相對的。

5、轉(zhuǎn)爐內(nèi)金屬液中各元素氧化的順序是怎樣的？

氧化物分解壓越小，元素越易氧化。在煉鋼溫度下，常見氧化物的分解壓排列順序如下：

因?yàn)檗D(zhuǎn)爐內(nèi)是多相反應(yīng)，因此鐵水中元素的氧化順序還與其濃度有關(guān)，所以吹煉開始元素氧化順序?yàn)镕e、Si、Mn、P、C等。

6、堿性操作條件下，為什么吹煉終點(diǎn)鋼液中硅含量為痕量？

吹煉開始首先是Fe、Si被大量氧化，并放出熱量，反應(yīng)式為：

[Fe]+1/2{O2｝=(FeO)(放熱)

[Si]+{O2｝=(SO2)(放熱)

[Si]+2(FeO)=(SiO2)+2[Fe](放熱)

在以堿性渣操作時(shí)，熔渣R>3.0，渣中存在著大量自由狀態(tài)的(CaO)，SiO2是酸性氧化物，全部與CaO等堿性氧化物形成類似(2CaO·SiO2)的復(fù)雜氧化物，渣中SiO2呈結(jié)合狀態(tài)。熔渣分子理論認(rèn)為，只有自由氧化物才有反應(yīng)能力，因此在吹煉后期溫度升高SiO2也不會被還原，鋼中硅含量為“痕量”。

可見在以堿性渣操作條件下，硅的氧化反應(yīng)非常徹底。

7、在堿性操作條件下吹煉終了時(shí)，鋼液中為什么會有余錳？

與硅相似，錳也很容易被氧化，反應(yīng)式為：

[Mn]+1/2{O2｝=(MnO)(放熱)

[Mn]十(FeO)=(MnO)+[Fe](放熱)

[Mn]+[O]二(MnO)(放熱)

錳的氧化產(chǎn)物是堿性氧化物，在吹煉前期所形成的(MnO·SiO2)，隨著渣中CaO含量的增加，會發(fā)生(MnO·SiO2)+2(CaO)=(2CaO·SiO2)+(MnO)反應(yīng)，(MnO)呈自由狀態(tài)，吹煉后期爐溫升高后，(MnO)被還原，即：(MnO)+[C]=[Mn]+{CO｝或(MnO)+[Fe]=(FeO)十[Mn]吹煉終了時(shí)，鋼中的錳含量也稱余錳或殘錳。

余錳高，可以降低鋼中硫的危害。但在冶煉工業(yè)純鐵時(shí)，要求錳含量越低越好，應(yīng)采取措施降低終點(diǎn)錳含量。

根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)的原理，影響余錳量的因素有：

(1)爐溫高利于(MnO)的還原，余錳含量高。

(2)堿度升高，可提高自由(MnO)濃度，余錳量增高。

(3)降低熔渣中(FeO)含量，可提高余錳含量。因此鋼中碳含量高、減少補(bǔ)吹、降低平均槍位、有復(fù)吹，余錳含量都會增高。

(4)鐵水中錳含量高，單渣操作，鋼中余錳也會高些。

8、在煉鋼過程中碳氧反應(yīng)的作用是什么

煉鋼過程中碳氧反應(yīng)不僅完成脫碳任務(wù)，還有以下作用：

(1)加大鋼—渣界面，加速物理化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。

(2)攪動(dòng)熔池，均勻成分和溫度。

(3)有利于非金屬夾雜的上浮和有害氣體的排出。

(4)有利于熔渣的形成。

(5)放熱升溫。

(6)爆發(fā)性的碳氧反應(yīng)會造成噴濺。

9、熔池中脫碳速度的變化與哪些因素有關(guān)？

煉鋼碳氧反應(yīng)主要以[C]十[O]={CO｝方式進(jìn)行，其正反應(yīng)速度表達(dá)式是νC=k正ω[C]ω[O]，反應(yīng)速度受[C]和[O]兩個(gè)濃度的影響，但鋼液中[O]濃度隨渣中TFe升高而增加。轉(zhuǎn)爐內(nèi)碳氧反應(yīng)在吹煉初期雖然渣中TFe高，但由于爐溫較低，影響傳氧，碳氧反應(yīng)速度較慢;在吹煉后期由于金屬中ω[C]低，碳氧反應(yīng)速度也降低;只有吹煉中期能夠保證碳氧反應(yīng)以較快速度進(jìn)行，最高脫碳速度在(0.4～0.6)%/min。

10、影響脫磷的因素有哪些？

根據(jù)平衡移動(dòng)的原理，從脫磷反應(yīng)式可以看出，只有提高(FeO)和(CaO)的濃度，降低(4CaO·P2O5)濃度，反應(yīng)才向正反應(yīng)方向進(jìn)行，終點(diǎn)[P]含量才會降低。

因此，高堿度、高氧化鐵含量的熔渣，有利于脫磷，這兩者缺一不可。

增加渣中FeO含量，可加速石灰的渣化和改善熔渣的流動(dòng)性，有利于脫磷反應(yīng)。

提高堿度可增加(CaO)的有效濃度，有利于提高脫磷效率;但堿度并非越高越好，加入過多的石灰，渣化不好，影響熔渣的流動(dòng)性，對脫磷反而不利。

脫磷反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，因而爐溫過高，反應(yīng)則向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，鋼中磷含量不僅不能降低，反而會產(chǎn)生回磷;爐溫過低，不利于石灰的渣化，并影響熔渣流動(dòng)性，也阻礙脫磷反應(yīng)的進(jìn)行。

若原料中磷含量高，最好是采用爐外脫磷處理;也可采用雙渣操作，或適當(dāng)?shù)募哟笤?，這樣就相對降低了4(CaO·P2O5)濃度，利于反應(yīng)繼續(xù)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，對脫磷有利。脫磷是鋼—渣界面反應(yīng)，因此具有良好流動(dòng)性的熔渣，進(jìn)行充分的熔池?cái)噭?dòng)，會加速脫磷反應(yīng)，提高脫磷效率。

當(dāng)前采用濺渣護(hù)爐技術(shù)，渣中MgO含量較高，要注意調(diào)整好熔渣流動(dòng)性，否則對脫磷也有影響。

總之，脫磷的條件是：高堿度、高氧化鐵含量、良好流動(dòng)性的熔渣;充分的熔池?cái)噭?dòng);適當(dāng)?shù)臏囟群痛笤俊?/p>