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临钢炉外精炼用合成渣的实践研究

王沁君

（太钢集团临汾钢铁公司，山西 临汾 041000）

摘 要：临钢炼钢厂结合生产实际开发出脱硫、脱氧合成精炼渣，并能快速实现LF埋弧精炼。采用改进配比的精炼渣，能实现w（S）小于100×10-6、全氧质量分数小于20×10-6的钢种，为以后品种钢的开发积累了经验。

关 键 词：合成精炼渣；脱氧；脱硫

太钢集团临汾钢铁公司（全文简称临钢）炼钢厂冶炼车间有30t顶吹氧气转炉3座，30tLF炉3座，由于铁水硫含量高、波动大，炼钢之前未经过铁水预处理，给低硫、低氧品种钢的开发带来极大困难。为此，临钢开发了合成渣精炼工艺，给以后新品种钢的开发、产品质量的提高打下了基础。

1 试验设备条件

精炼炉工艺参数：公称容量30t；最小钢水处理量20t；最大钢水处理量32t；电极直径Ф300mm；极心圆直径Ф525mm；变压器额定容量：5500kVA；一次电压10kV；二次侧电压215～189～150V；调压方式：无励磁调压，前三档为恒功率，后三档为恒电流；精炼周期(40±5)min；升温速度4.0℃/min。精炼炉装备有测温、取样、1台双线喂丝机。

2 合成渣脱硫技术

2.1 用渣—钢硫容量来表征炉渣脱硫能力

渣—钢间的平衡反应如下：

[S]＋(O2-)＝(S2-)＋[O]

因为反应中的O2-可以来自熔渣中所有的碱性氧化物，同时也考虑了酸性氧化物的作用，aO2-大，则硫的分配系数Ls增大。aO2-和熔渣的组成有关，它随着碱度的提高而增加。CaO引入的O2-的活度比其他碱性氧化物引入的O2-的活度大。SiO2、Al2O3等酸性氧化物能与O2-结合，消耗O2-，使aO2-降低；但SiO2消耗的O2-比Al2O3多，所以用Al2O3代替SiO2有利于脱硫。

Rinboud［1］等对CaO-Al2O3-SiO2-MgO渣系的Ls值进行热力学计算及实验，结果表明：当钢中w（A）l=0.03%，温度（T）为1600℃，脱硫渣的组成w(CaO)=60%～70%，w(Al2O3)=20%～30%，w(SiO2)=5%～10%时，Ls可达500～700。

硫的分配系数（Ls=（%S）/[%S]）和硫容量（Cs）之间存在下列关系：

lg(%S)/[%S]＝-770/T＋1.30＋lgCslg[a0]［2］根据上述观点，开发出了新的精炼渣，成分见表1。

2.2 合成渣脱硫试验工艺

合成渣脱硫情况在冶炼Q345qE钢时进行试验，共试验2个浇次，20炉钢。转炉终点控制（质量分数）：终点w（C）=0.06%～0.08%，温度1660～1680℃，w（S）≤0.025%，w（P）≤0.015%。脱氧采用钢芯铝配硅钙，钢芯铝加入量15kg/炉，硅钙加入量35～40kg/炉。采用硅锰铁、锰铁或硅铁合金化。LF精炼炉用电石调渣，精炼炉采用精炼渣精炼，精炼时间大于30min，冶炼过程中白渣保持时间大于10min，到站温度大于1575℃。

转炉采用挡渣出钢，前期用挡渣锥，后期用挡渣球，控制下渣量。弱吹氩时间要求8～10min。转炉出钢过程中加入精炼渣，钢包在线底吹氩，对钢液渣洗，然后运至LF工位加精炼渣起弧精炼。

2.3 深脱硫效果及分析

在冶炼Q345qE钢时，钢水温度为1570℃，精炼渣加入量为6～7kg/t钢时精炼的脱硫效果见下页表2。由表2可见，在原始w（S）为233×10-6的条件下，采用开发的合成精炼渣，脱硫效果实现27.32%，精炼后w（S）降至88×10-6，最终脱硫率达到62.29%。从结果可以看出，开发的合成精炼具有较好的脱硫效果。

3 合成渣脱氧技术

3.1 加入合成渣后的脱氧能力

通过加入合成渣后，破坏钢中原来Mn、Si等脱氧反应的平衡，促进了Mn、Si等脱氧反应的进一步进行。如，[Si]+2[O]=(SiO2)，[Mn]+[O]=(MnO)，2[Al]+3[O]=(Al2O3)。这些反应，随着合成渣的加入，使钢液温度下降，降低了渣中w（SiO2）、w(Al2O3)，使反应平衡向右移动，脱氧反应继续进行。由此也可以断定，如果合成渣的碱度越大，其脱氧的效果就越好。

在本次试验用的合成渣中，由于存在反应：CaO+Al2O3=CaO·Al2O3。而使Al2O3的活度减小，从而使铝的脱氧能力提高。

3.2 脱氧效果及分析

脱氧合金化过程中产生的氧化物主要是Al2O3，MnO，SiO2及其反应产物。出钢渣洗的同时进行底吹氩，创造良好的动力学条件，利于夹杂物的碰撞、粘附长大，并最终被合成渣吸附，降低钢液含氧量。在试验中，测定钢中的全氧含量，并把渣洗+LF精炼和不经渣洗+LF精炼钢的全氧含量进行对比，发现渣洗钢的全氧含量明显低于不经过渣洗钢的全氧含量。表3为渣洗钢和不经过渣洗钢精炼完毕后w（T[O]）的对比。

4 合成渣对LF埋弧精炼的影响

泡沫渣埋弧精炼技术可以提高LF炉的加热效果。通常泡沫渣是在氧化性的炉渣中，利用碳氧反应提供大量的一氧化碳作为气源使熔渣发泡。在LF炉中碳氧反应微弱，不足以提供足够的气源，因此本试验选用碳酸钠作为发泡剂。并配入一定量的碳粉，与生成的二氧化碳进行反应，生成一氧化碳气体，增加生成气体体积。

5 结论

1）通过精炼渣的开发，能降低钢中的夹杂物，并能在无铁水预处理情况下生产出w（P）小于100×10-6，w（O）小于20×10-6的钢种，为以后生产超低硫、低氧品种钢积累了经验。

2）通过泡沫渣的形成，能够实现快速埋弧冶炼，提高冶炼效率。

参 考 文 献

［1］   Ishii A, Tate M. The Ladle Refining Process for Alloyed Oil Country Tubular Goods at Nippon Kokan KK［J］. Iron and Steel Maker, 1983（7）:35.

［2］   张鉴.炉外精炼的理论与实践［M］.北京：冶金工业出版社，1999.

［3］   F.奥特斯，著.倪瑞明,译.钢冶金学［M］.北京：冶金工业出版社，2001.