lf炉预熔精炼渣的研制与应用

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1、LF炉预熔精炼渣的研制与应用李广田教授东北大学材冶学院钢铁冶金研究所主要内容1.问题的提出2.当前的国内外研究情况3.正交实验设计4.实验室研究5.工业实验6.结论1课题提出目前国际比较流行的精炼渣是以CaO-Al2O3-CaF2为基础的固体合成渣，该渣是将活性石灰、高铝熟料、萤石等原料按一定比例机械的混合在一起，虽然可以达到大部分钢种的精炼要求，但是这种固体合成渣存在两个缺陷：(1)这种渣的熔点很高，熔速慢，在初炼炉出钢过程加入时不易成渣，需靠提高出钢温度或LF炉电弧加热化渣，影响生产节奏；并且深脱硫效果不理想。(2)渣料中石灰活性度较高，容易吸收水分、二氧化碳等变质，造成运输

2、和储藏上的不便。预熔精炼渣概念预熔精炼渣，就是在精炼工艺之前用一定的化渣装置将造渣原料进行提前熔融化合所得到的产物。它不再是机械的混合物，而是在化渣装置中通过复杂的物理化学反应所形成的复杂化和物，并且成分均匀稳定，无水分，成渣迅速，与目前广泛使用的传统固体合成渣有本质上的区别。发展预熔精炼渣的目的和意义(1)寻求熔化温度明显低于机械混合渣的预熔精炼渣，得到低熔点，高熔速，起泡性能好的新型精炼渣。(2)找到脱硫效果优于机械混合渣的精炼渣，要求其脱硫速率大于机械混合渣，同时钢中终点硫也低于机械混合渣，达到深脱硫的目的。(3)对炉衬的侵蚀小。(4)熔渣应该具有良好的铺展性，使钢液与空气

3、隔离。(5)尽量缩短冶炼周期，达到节能高效的生产效果。2精炼渣脱硫的研究现状LF炉目前主要应用石灰-氟化钙和石灰-高铝熟料渣，前者成渣迅速并能较好脱硫，但对钢包内衬的侵蚀严重，降低钢包的使用寿命，其埋弧效果不理想，氟化物对环境的污染也不可忽视；后者使用Al2O3代替或部分代替CaF2即能达到良好的脱硫效果，又能减缓石灰-氟化钙渣系的负面作用，石灰-高铝熟料渣系在对钢包耐材的侵蚀和埋弧操作方面有所改进但成渣速度和精炼效果会受到一定影响。牛四通等人通过正交试验的离差分析法和计算工程平均值法，得出了低碱度、中碱度、高碱度范围内的具有最佳发泡指数的精炼渣组成。项目碱度CaOSiO2MgO

4、Al2O3CaF2低碱度1.641.2325.1181510中碱度2.647.6718.3391015高碱度3.655.6416.36879陈祖廉认为针对不同目的精炼渣最有效配置成分如表所示。CaOAl2O3(+MnO)SiO2(+P2O5)MgOFeO脱硫50~5520~2510~15≤5＜0.5脱氧50~5510~2510~15≤5＜0.5脱磷45~5566~10≤230~40S.Gilbet研究发现当钢水含硫量已降至0.010%时，在1665℃左右采用钢包处理，使用配比为60%CaO~40%Al2O3的高碱度精炼渣能将硫脱至20ppm；在1650~1700℃，通过l.3~1

5、.9Nm3·min-1强度底吹氩气，仍采用上述渣系得到10ppm的硫含量。3预熔精炼渣的设计在LF精炼过程中，精炼渣的熔化是冶炼开始的一项重要任务。工艺要求精炼渣在尽量短的时间内熔化，形成粘度适宜，流动性、铺展性和起泡性能好的液态渣。传统的精炼渣是由活性石灰、高铝熟料等高熔点物质机械混合而成，一般需要有助熔剂才能熔化，或者靠氧化性的炉内气氛熔化。3.1精炼剂渣系的选择由于精炼渣的主要作用有脱氧、脱硫、防止二次氧化、吸附夹杂及保护包衬耐火材料等，因而在渣系选择上必须满足适宜的碱度、低氧化性和高流动性等条件。目前为止，各国的冶金工作者已研究出了许多精炼渣系，比较常用的是CaO-CaF

6、2和CaO-A12O3为基的精炼渣系。3.1.1CaO-CaF2渣系CaO-CaF2渣系具有很强的脱硫、脱氧能力。据文献报道，该渣系在1500℃下的硫容高达0.03，被认为是脱硫能力最强的渣系。3.1.2CaO-Al2O3渣系CaO-Al2O3渣系也具有较强的脱硫能力，该渣系也被用来生产超低硫钢。E.T.Turkdogan等人对熔融氧化物的硫容进行了研究，他们认为铝酸盐与硅酸盐相比脱硫速度和硫容更大，但该渣系的炉渣流动性稍差。3.1.3CaO-Al2O3-CaF2渣系由于无氟渣存在流动性不好的缺点，完全采用无氟渣系还有待研究，国内部分钢厂和国外很多钢厂都在CaO-Al2O3渣系的

7、基础上加入适量的CaF2形成CaO-Al2O3-CaF2渣系，但在实际生产过程中，由于炉衬受到侵蚀等原因会带入一定的MgO，作为脱氧产物和精炼渣原料中都会带入部分SiO2，因而实际渣系为CaO-Al2O3-CaF2-MgO-SiO2五元渣系。3.1.4其他精炼渣系AlienH.Chan等人通过与CaO基的渣系比较，研究了Na2O-SiO2渣系，该渣系在1550℃和1600℃时，渣系组成分别为Na2O(53.6%)-SiO2(39.5％)和Na2O(48.9％)-SiO2(37.0