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钢包炉精炼渣成分的最佳化

现代炼钢工艺主要是对钢水进行炉外精炼，钢水炉外精炼通常在钢包内进行。出钢时挡渣，往钢包内加精炼渣。精炼渣的颗粒、成分和往钢包内加入的程序应保证最快形成液态流动渣，因为在批量浇铸时炉外精炼时间受连铸机限制。渣应该有良好的脱硫性和对钢中非金属夹杂物的粘附性，不会侵蚀钢包衬，有相对低的熔点和热容性。一般情况使用碱性渣具有很好的透气性，因为，渣层的厚度可调节包内钢水气体的饱和度。

许多使用钢包炉的钢铁公司精炼渣是由石灰和萤石(CaO，70～75％：CaF225～30％)组成。这些固体合成渣在70年代被广泛使用。出钢时使用固体合成渣可保证钢水脱硫率达30～40％。

出钢通常持续5～15min(这与炼钢设备的类型和容积有关)，固体合成渣在钢水液面达到钢包高度的1／4～1／3时加入，这样钢水和渣的相互作用时间为3～10min，在这段时间里渣应该完全被熔化。在钢包炉中精炼渣与钢包衬接触时间长达40～50min，并且因电弧加热使渣升温，使热量传给钢水。

在这种条件下用固体合成渣作为精炼渣是不合理的。在炼钢温度下CaO活度的提高和CaO快速溶解，且在电弧的作用下渣中氟化钙快速挥发分解成有毒的氟化氢。除此之外还严重侵蚀钢包衬，特别是在渣线区削弱包衬的强度，从包衬角度考虑，在钢包炉使用固体合成渣是不经济的。另外，以氟化钙为主的固体合成渣影响氢的去除。萤石相对于固体合成渣中的其它成分成本较高，这样就提高了精炼费用，固体合成渣通常在出钢时用，而对于钢包炉来说使用固体合成渣在经济和环保方面不合理。

在钢包炉出现的初期，通常使用CaO—SiO2—A1203—MeO系渣作为精炼渣，其中渣的成分视所处理的钢种来确定。

为在流动性最佳时进行脱硫反应，必须使渣中CaO活度高，同时，渣与钢水的氧活度最低。

渣和钢水间硫的分布系数如下列方程：

lgLспπ=－2.78+0.86 [(CaO)+0.05(MgO) ]/ [(SiO2+0.6(Al2O3)]－lgα0спπ＋lgfsспπ

式中(GaO)等——渣中相应氧化物的重量百分比；αo——钢中氧活度，％;f——硫活度系数。

列出了渣和钢水之间硫L分布系数与渣中FeO含量的关系。渣中氧化铁最佳浓度应为0.5％左右，可保证硫的分布系数最大。

众所周知，渣中氧化镁含量达5％时碱性渣较稀，而达8％时渣变稠。因钢包内衬屑碱性，渣中MgO有利于保护包衬，实际上渣中MgO含量少时可添加镁粉保证其达到6—8％，因此，为了提高渣线区的强度建议出钢时添加镁粉。

图2(略)说明了渣中氧化钙对脱硫反应平衡的影响。只有当渣中的CaO达到一定值时，渣中硫化物的含量最大。从上述可知，在GaO为58％～62％时，渣拥有最大的脱硫率。

精炼渣中MnO含量是由锰脱氧形成的氧化物的量来确定。在完全去掉炉渣的情况下，对于普通晶种的钢来说渣中氧化锰的量为0．13％～0．15％，对于用锰合金化的钢来说为0．16％～0．20％。

在钢水温度条件下为了去除固体硅酸盐，应该在成品钢化学成分范围内使Mn／Si≥3。可保证形成液体硅酸锰，防止浇铸水口堵塞和抑制钢坯表面缺陷的形成。 在额定MgO和CaO含量情况下，精炼渣中si02的合理含量是由碱度曲线来确定。为8％～10％，这样精炼渣的碱度B=CaO／Si02将等于6．7。

为了快速形成液体流动渣，渣的碱度与渣中氧化铝之比应为：B/Al203；0．25～0．35。因此，精炼渣中氧化铝的含量应该为20％～25％。这样，对于镇静钢来说下列精炼渣成分较合理(重量百分比)58～62Ca0；8～10Si02；6～8MgO；20～25A1203；<0.5FeO；0．13～0．15MnO。对于镇静钢来说达捏利公司建议使用类似的化学成分渣作为精炼渣。 在钢包炉里用这种渣精炼钢水，只有在必要的情况下(搅拌不好，石灰溶解不够)使用萤石，作为固体合成渣应该是高质量且硫含量低的材料。

用精炼渣处理镇静钢，无论是否用铝脱氧对FeO、MgO、CaO、MnO含量都有要求。对于不用铝脱氧的钢来说渣中A1203，的含量应该减少，为了保证(Al203)/[A1]系的平衡，从计算值和实际经验出发A1203的含量都应在5％～8％范围内变化。这种情况下渣中Si02含量有所增加，包括因含硅铁合金烧损的增加。实际上，在这种渣中A12O3含量为15％～20％，这种渣的碱度为2．8～4．1，而B／A12O3比为0．51～0．56。因此；渣应有很高的粘度，为了获得良好的流动性加入氟化钙。

凭经验用内眼观察渣的状态选择加氟化钙的数量(5％～10％)。对于铝脱氧的钢来说精炼渣有下列成分(重量百分比，％)：58～62CaO；15～20Si02；6～8MnO；5～8Al2O3；<0．51％0；0．13～0．15MnO。

这样，在钢包炉装置上精炼钢水必须使用不含或少含氟化钙的精炼渣。这种渣可保证钢水必需的脱硫率。根据摩尔达维亚钢铁厂资料，冶炼不用铝脱氧的钢(名0．004％A1)，在钢包炉处理后钢中硫(1998年)平均含量从0．059％(脱氧后)降到0．015％，符合标准。钢包寿命达到67．2包。

这就说明，每一钢铁企业应从炼钢晶种、钢包炉经济技术指标和原料质量出发，调整精炼渣的化学成分。

关键词： 发布于：2005-9-27 已被阅读：

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