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1、电弧炉氧化渣发泡性研究电弧炉泡沫渣理弧冶炼工艺是国内外电弧炉炼钢普遍采用的技术之一，•其主要特点是在废钢熔化早期富氧助熔，强化供氧，炉料基本熔清后向高氧化铁渣中喷吹碳粉或其它粉剂，同时调整炉渣成分，使炉渣发泡，包裹住电弧，实现全理弧加热。采用这种工艺，加热效率人人提高，钢液升温速度加快，从而达到缩短冶炼时间，降低吨钢电耗的目的，并为HP或UHP电弧炉实行高压、长弧操作打下基础。1炉渣发泡的基本原理一般认为，影响炉渣发泡效果的主要因素包括发泡气源和炉渣特性两方面。关于发泡气源，对于电弧炉熔氧期造泡沫渣工艺而言，通常是
2、采用向炉渣中喷吹碳粉或其它含碳粉剂,在炉渣中发住如下反应：(FeO)+C-[Fe]+C0t(1)在喷碳粉的同时，向钢液强化吹氧，保证反应(1)所需渣中的高FeO含量。这样反应(1)得以持续地进行，产牛大量的CO气泡，并在渣屮呈弥散状分布，成为炉渣发泡的理想气源。但是，影响炉渣发泡效果的另一•个重要因素一炉渣特性却受到冶炼工艺、炉渣成分、温度等多种因素的作用。试验结果表明，在电弧炉实行泡沫渣理弧冶炼工艺吋，一定耍事先调整好炉渣成分，获得较佳的炉渣特性，才能得到持续、稳定的泡沫渣。2影响炉渣发泡的主要因素根据前人的研究
3、结果，认为除发泡气源外，影响炉渣发泡的主要因索是炉渣本少的特性和温度。炉渣的物性包括表面张力、粘度和渣中悬浮的固体微粒等。2.1表面张力表面张力对炉渣发泡性能的影响主耍反映在炉渣发泡过程中系统口由能变化。当炉渣发泡时，渣一气界而积显著增人，炉渣需要克服表而张力而做功AA。若增加的界面积为AS表而张力为。，则有：AA=oXAS(2)当。较小时，炉渣同样的发泡程度所需做的功较小，而己发泡炉渣的自由能变化也较小,泡沫渣的稳定性较高。因此，表面张力对炉渣的发泡性能影响较人，随着炉渣的表面张力减少，其发泡性能也就更好。2.2
4、粘度炉渣的粘度宜接影响着气泡通过渣层的速度，当炉渣发泡时，气泡在较粘的渣屮停留的时间较长，也就延长了泡沫渣的持续时间。此外，炉渣粘度还影响着消泡的过程。泡沫渣消泡过程对理解为相邻气泡间的渣液排ill,Ifij使气体互相合并，显然，炉渣粘度愈高，气泡合并时相邻气泡间的渣液排出速度愈慢，消泡过程就愈长。因此，炉渣粘度是影响泡沫渣寿命的主要因素，粘度愈高，泡沫渣持续时间就越长。影响炉渣粘度的因索很多，也较复杂。一般而言，相同炼钢温度下的酸性渣比碱性渣的粘度大，这主耍是因为渣中SiO?以SiO為或更大的离了团存在的缘故，炉
5、渣组成一定时，捉高温度会使粘度降低，炉渣中某些组分如CaF?等对粘度影响很大，另外，悬浮于渣小的固体微粒具尺寸和数量也是影响炉渣粘度的重要因素。应该注意的是，炉渣小的某些组份可能同时对粘度和表面张力有较大的影响，这时该组份对炉渣发泡性能的综合影响取决于炉渣表面张力。$与粘度ns的比值，即。Jns,一般认为Os/Z,值减小，有利于炉渣发泡性能的改善，反之亦然。2.3渣中悬浮的固体微粒许多研究报告都提到了炉渣屮悬浮的固体微粒会提高泡沫渣的稳定性，一般认为，这是因为渣中的固体微粒提高了炉渣的粘度。此外，粘附在气一液界血的
6、固体微粒还会提高液膜的强度和弹性，这将使液膜难以破裂，从而延长了液膜的寿命，增加了泡沫渣的持续时间。在炼钢条件下，炉渣中的固体微粒大多来自未熔的造渣材料和炉衬耐材，特别是补炉料,如石灰、钱砂等，在碳氧共喷造泡沫渣时，炉渣中还存在大虽未完全反应的焦碳颗粒。此外,由炉渣屮析出的高熔点中间相，如CaSiO.等都可以成为炉渣中的悬浮固体颗粒。2.4温度温度对炉渣发泡性能的影响比较复朵。一般來说，温度的提髙降低了炉渣的粘度，这不利于维持泡沐渣的稳定性，缩短了泡沫渣的持续时间，但是另一方面，随着温度的提高，炉渣的表面张力存所下
7、降，这又有利于炉渣的发泡。特别是对于碳氧共喷造泡沫渣工艺提高温度,可使(FeO)十Cf[Fe]+C0t反应速度加快,生成C0气体的速度增加，同时,气体所具有的能量增加，这都有利于炉渣发泡。2.5CaF2,Na?。对发泡性的影响对于多元渣系，渣'I'CaF2对粘度影响很大，渣中CaO/SiO2+CaE2比值低时，炉渣粘度很低，在1450°CT,CaO/SiO2+CaF2比值为1.02时粘度为0.12P,而该比值为1.54时(1580°C)粘度为0.2P,可见粘度随3F2增加而剧减,同时由于CoF2加入使渣的表面张力幅
8、度降低,有利于炉渣发泡，如图1所不。/丿/—一一—1一一40RO-3()Si()2-34X：a()20FeO-30SiO?-2()CaF2图1加入Cal。后气体流量随发泡高度的变化关系陋0的作用与CaF2接近，同样降低了渣系表面张力，Na2O,CaF?为表而活性物质，增加了炉渣发泡性，如图2.从结构上理解N加0,CaF2这一作用，可以认为Na20,CaF?作
