由于渣滴或气泡也能进入到金属熔体中，因此转炉中还存在金属熔体中的乳化体系。

渣钢乳化是冲击坑上沿流动的钢液被射流撕裂或金属滴所造成的。

通过对230tld转炉乳液取样分析，发现其中金属液滴比例很大：吹氧6－7min时占45%－80%；10－12min时占40%－70%；15－17min时占30%－60%。

可见，吹炼时金属和炉渣密切相混。

研究表明，金属液滴比金属熔池的脱碳、脱磷、脱锰更有效。金属液滴尺寸愈小，脱除量愈多。而金属液滴的含硫量比金属熔池的含硫量高，金属液滴尺寸愈小，含硫量愈大。生产实践表明，冶炼中期硬吹时，由于渣内富有大量co气泡以及渣中氧化铁被金属液滴中的碳所还原，导致炉渣的液态部分消失而“返干”。

软吹时，由于渣中（feo）含量增加，并且氧化位（即fe3+/fe2+）升高，持续时间过长就会产生大量起泡沫的乳化液，乳化的金属量非常大，生成大量气体，容易发生大喷或溢渣。因此，必须正确调整枪位和供氧量，使乳化液中是金属保持某一百分比。

◆供氧压力：

保证射流出口速度达到超音速，并使喷头出口处氧压稍高于炉膛内炉气压力。对三孔喷头，供氧压力可由下式经验计算：

◆氧气流量：指在单位时间内向熔池供氧的数量，常用标准状态下体积量度，其单位为m3/min或m3/h。

氧气流量是根据吹炼每吨金属料所需要的氧气量、金属装入量、供氧时间等因素决定。即

◆供氧强度：指在单位时间内每吨钢的氧耗量，它的单位是m3/(t?min)。供氧强度的大小根据转炉的公称吨位、炉容比来确定。小型转炉的供氧强度为2.5－4.5m3/(t?min)，120t以上的转炉一般为2.8－3.6m3/(t?min)。

3）供氧操作

供氧操作是指调节氧压或枪位，达到调节氧气流量、喷头出口气流压力及射流与熔池的相互作用程度，以控制化学反应进程的操作。

供氧操作分为恒压变枪、恒枪变压和分阶段恒压变枪几种方法。国内多采用第三种操作法。

枪位及其控制：

所谓枪位，是指氧枪喷头端面距静止液面的距离，常用h表示，单位是m。目前，一炉钢吹炼中的氧枪操作有两种类型，一种是恒压变枪操作，一种是恒枪变压操作。比较而言，恒压变枪操作更为方便、准确、安全，因而国内钢厂普遍采用。

枪位的变化范围和规律：

关于枪位的确定，目前的做法是经验公式计算，实践中修正。一炉钢冶炼中枪位的变化范围可据经验公式确定：

h=（37～46）pxd出

式中：

p―供氧压力，mpa；

d―喷头的出口直径，mm；

h―枪位，mm。

具体操作中，枪位控制通常遵循“高－低－高－低”的原则：

（1）前期高枪位化渣但应防喷溅。吹炼前期，铁水中的硅迅速氧化，渣中的（sio2）较高而熔池的温度尚低，为了加速头批渣料的熔化（尽早去p并减轻炉衬侵蚀），除加适量萤石或氧化铁皮助熔外应采用较高的枪位，保证渣中的（feo）达到并维持在25～30%的水平；否则，石灰表面生成c2s外壳，阻碍石灰溶解。当然，枪位亦不可过高，以防发生喷溅，合适的枪位是使液面到达炉口而又不溢出。

（2）中期低枪位脱碳但应防返干。吹炼中期，主要是脱碳，枪位应低些。但此时不仅吹入的氧几乎全部用于碳的氧化，而且渣中的（feo）也被大量消耗，易出现“返干”现象而影响s、p的去除，故不应太低，使渣中的（feo）保持在10～15%以上。

（3）后期提枪调渣控终点。吹炼后期，c－o反应已弱，产生喷溅的可能性不大，此时的基本任务是调好炉渣的氧化性和流动性继续去除硫磷，并准确控制终点碳（较低），因此枪位应适当高些。

（4）终点前点吹破坏泡沫渣。接近终点时，降枪点吹一下，均匀钢液的成分和温度，同时降低炉渣的氧化铁含量并破坏泡沫渣，以提高金属和合金的收得率。

枪位的调节。生产条件千变万化，因此具体操作中还应根据实际情况对枪位进行适当的调节：

（1）铁水温度：若遇铁水温度偏低，应先压枪提温，而后再提枪化渣，以防渣中的（feo）积聚引发大喷，即采用低－高－低枪位操作。

（2）铁水成分：铁水硅、磷高时，若采用双渣操作，可先低枪位脱硅、磷，倒掉酸性渣；若单渣操作，由于石灰加入量大，应较高枪位化渣。铁水含锰高时，有利于化渣，枪位则可适当低些。

（3）装入量变化：炉内超装时，熔池液面高，枪位应相应提高，否则，不仅化渣困难而且易烧坏氧枪。

（4）炉内留渣：采用双渣留渣法时，由于渣中（feo）高，有利于石灰熔化，因此吹炼前期的枪位适当低些，以防渣中（feo）过高引发泡沫喷溅。

（5）供氧压力：高氧压与低枪位的作用相同，故氧压高时，枪位应高些。

恒压变枪操作的几种模式，如图11所示

a高―低―高的六段式操作：

开吹枪位较高，及早形成初期渣；二批料加入后适时降枪，吹炼中期炉渣返干时又提枪化渣；吹炼后期先提枪化渣后降枪；终点拉碳出钢。

b高―低―高的五段式操作：

五段式操作的前期与六段式操作基本一致，熔渣返干时可加入适量助熔剂调整熔渣流动性，以缩短吹炼时间。

c高一低一高一低的四段式操作：

在铁水温度较高或渣料集中在吹炼前期加入时可采用这种枪位操作。

开吹时采用高枪位化渣，使渣中含（feo）量达25～30％，促进石灰熔化，尽快形成具有一定碱度的炉渣，增大前期脱磷和脱硫效率，同时也避免酸性渣对炉衬的侵蚀。

在炉渣化好后降枪脱碳，为避免在碳氧化剧烈反应期出现返干现象，适时提高枪位，使渣中（feo）保持在10～15％，以利磷、硫继续去除。

在接近终点时再降枪加强熔池搅拌，继续脱碳和均匀熔池成分和温度，降低终渣（feo）含量。

四、造渣制度

造渣是转炉炼钢的一项重要操作。所谓造渣，是指通过控制入炉渣料的种类和数量，使炉渣具有某些性质，以满足熔池内有关炼钢反应需要的工艺操作。造渣制度是确定合适的造渣方法、渣料的种类、渣料的加入数量和时间以及加速成渣的措施。由于转炉冶炼时间短，必须快速成渣，才能满足冶炼进程和强化冶炼的要求，同时造渣对避免喷溅、减少金属损失和提高炉衬寿命都有直接影响。

一、成渣过程及造渣途径

转炉冶炼各期，都要求炉渣具有一定的碱度，合适的氧化性和流动性，适度的泡沫化。

o吹炼初期，要保持炉渣具有较高的氧化性,∑(feo)稳定在25%－30%，以促进石灰熔化，迅速提高炉渣碱度，尽量提高前期去磷去硫率和避免酸性渣侵蚀炉衬；

o吹炼中期，炉渣的氧化性不得过低(∑(feo)保持在10%－16%），以避免炉渣返干；

o吹炼末期，要保证去除p、s所需的炉渣高碱度，同时控制好终渣氧化性，如冶炼[c]≥0.10%的镇静钢，终渣(feo)应控制不大于15%－20%；冶炼沸腾钢，终渣(feo)应不小于12%，需避免终渣氧化性过弱或过强。

炉渣粘度和泡沫化程度也应满足冶炼进程需要。前期要防止炉渣过稀，中期渣粘度要适宜，末期渣要化透作黏。泡沫性炉渣应尽早形成，并将其泡沫化程度控制在合适范围，以达到喷溅少、拉碳准、温度合适、达到磷硫去除的最佳吹炼效果。

转炉成渣过程，如图12所示：

o吹炼初期，炉渣主要来自铁水中si、mn、fe的氧化产物。加入炉内的石灰块由于温度低,表面形成冷凝外壳，造成熔化滞止期，对于块度为40mm左右的石灰，渣壳熔化需数十秒。由于发生si、mn、fe的氧化反应，炉内温度升高，促进了石灰熔化，这样炉渣的碱度逐渐得到提高。

o吹炼中期，随着炉温的升高和石灰的进一步熔化，同时脱碳反应速度加快导致渣中(feo)逐渐降低，使石灰融化速度有所减缓，但炉渣泡沫化程度则迅速提高。由于脱碳反应消耗了渣中大量的(feo)，再加上没有达到渣系液相线正常的过热度，使化渣条件恶化，引起炉渣异相化，并出现返干现象。

o吹炼末期，脱碳速度下降，渣中(feo)再次升高，石灰继续熔化并加快了熔化速度。同时，熔池中乳化和泡沫现象趋于减弱和消失。

o初期渣，主要矿物为钙镁橄榄石和玻璃体(sio2)。钙镁橄榄石是锰橄榄石(2mno.sio2)、铁橄榄石(2feo.sio2)和硅酸二钙(2cao.sio2)的混合晶体。当(mno)高时，它是以2feo.sio2和2mno.sio2为主，通常玻璃体不超过7%－8%，渣中自由氧化物相(ro)很少。

o中期渣：石灰与钙镁橄榄石和玻璃体作用，生成cao?sio2，3cao?2sio2，2cao?sio2和3cao?sio2等产物，其中最可能和最稳定的是2cao?sio2，其熔点为2103c。

o末期渣：ro相急剧增加，生成的3cao?sio2分解为2cao?sio2和cao，并有2cao?fe2o3生成。

石灰渣化机理和影响因素:

炼钢过程中成渣速度主要指的是石灰熔化速度，所谓的快速成渣主要指的是石灰快速熔解于渣中。

o吹炼初期，各元素的氧化产物feo、sio2、mno、fe2o3等形成了熔渣。加入的石灰块就浸泡在初期渣中，初期渣中的氧化物从石灰表面向其内部渗透，并与cao发生化学反应，生成一些低熔点的矿物，引起石灰表面的渣化。这些反应不仅在石灰块的外表面进行，而且也在石灰气孔的内表面进行。

o但是在吹炼初期，sio2易与cao反应生成钙的硅酸盐，沉集在石灰块表面上，如果生成物是致密的，高熔点的2cao?sio2（熔点2130c）和3cao?sio2(熔点2070c），则将阻碍石灰的进一步渣化熔解。如生成cao?sio2（熔点1550c）和3cao?sio2（熔点1480c）则不会妨碍石灰熔解。

o在吹炼中期，碳的激烈氧化消耗大量的(feo)，熔渣的矿物组成发生了改变，由，熔点升高，石灰的渣化有所减缓。吹炼末期，渣中(feo)有所增加，石灰的渣化加快，渣量又有增加。

影响石灰溶解速度的因素主要有：

石灰本身质量

铁水成分

炉渣成分

供氧操作

白云石造渣。采用白云石或轻烧白云石代替部分石灰石造渣，提高渣中mgo含量，减少炉渣对炉衬的侵蚀，具有明显效果。

omgo在低碱度渣中有较高的熔解度，采用白云石造渣，初期渣中mgo浓度提高，会抑制熔解炉衬中的mgo，减轻初期炉渣对炉衬的侵蚀。同时，前期过饱和的mgo会随着炉渣碱度的提高而逐渐析出，使后期渣变粘，可以使终渣挂在炉衬表面上，形成炉渣保护层，有利于提高炉龄。

造渣制度

o在保证渣中有足够的∑(feo)、渣中（mgo），不超过6%的条件下，增加初期渣中mgo含量，有利于早化渣并推迟石灰石表面形成高熔点致密的2cao?sio2壳层。

萤石的化渣作用

萤石的主要成分为caf2，并含有sio2、fe2o3、al2o3、caco3和少量磷、硫等杂质。它的熔点约1203k。萤石加入炉内后，在高温下即爆裂或碎块并迅速熔化。它的作用体现在：

ocaf2与cao作用形成熔点为1635k的共晶体，直接促进石灰的熔化；

o萤石能显著降低2cao?sio2的熔点,使炉渣在高碱度下有较低的熔化温度；

ocaf2可降低炉渣粘度。

二、造渣方法

根据铁水成分和所炼钢种来确定造渣方法。常用的造渣方法有单渣法、双渣法和双渣留渣法。

o单渣法：整个吹炼过程中只造一次渣，中途不倒渣、不扒渣，直到吹炼终点出钢。入炉铁水si、p、s含量较低，或者钢种对p、s要求不太严格，以及冶炼低碳钢，均可以采用单渣操作。采用单渣操作，工艺比较简单，吹炼时间短，劳动条件好，易于实现自动控制。单渣操作一般脱磷效率在90%左右，脱硫效率约为30%－40%。

o双渣法：整个吹炼过程中需要倒出或扒出约1/2－2/3炉渣，然后加入渣料重新造渣。

根据铁水成分和所炼钢种的要求，也可以多次倒渣造新渣。

在铁水含磷高且吹炼高碳钢，铁水硅含量高，为防止喷溅，或者在吹炼低锰钢种时，为防止回锰等均可采用双渣操作。

双渣操作脱磷效率可达95%以上，脱硫效率约60%左右。

双渣操作会延长吹炼时间，增加热量损失，降低金属收得率，也不利于过程自动控制。

其操作的关键是决定合适的放渣时间。

o双渣留渣法：将双渣法操作的高碱度、高氧化铁、高温、流动性好的终渣留一部分在炉内，然后在吹炼第一期结束时倒出，重新造渣。此法的优点是可加速下炉吹炼前期初期渣的形成，提高前期的去磷、去硫率和炉子热效率，有利于保护炉衬，节省石灰用量。采用留渣操作时，在兑铁水前首先要加废钢稠化冷凝熔渣，当炉内无液体渣时才可兑入铁水，以避免引发喷溅。