随着炼钢节奏的加快和不断降低成本需求的增加，如何提高LF热效率、降低耐火材料侵蚀来降低成本成为很多研究的焦点问题。通过LF造泡沫渣实现埋弧操作成为解决该问题的有效途径。本研究开发出的LF埋弧渣可以满足工业生产要求。

1实验型LF精炼埋弧渣的热模拟实验

　 实验用钢包炉采用直流电源加热，实验用初炼钢水由有衬电渣炉提供，钢水量为55～75 kg，钢种为20号碳素钢。

　 试验结果得出，采用组成(％)为50～60石灰，25～35高铝矾土，8～12工业氧化铝F型精炼基础渣均有良好的脱硫效果，脱硫率为43％～70％。

　 为了进一步提高炉渣脱硫能力，在该渣的基础上进一步提高了石灰的比例，从60％提高至70％，但考虑到炉渣熔化温度随之提高，因此，添加5％的萤石以适当降低熔化温度和调节流动性，称为G型精炼基础渣，成分(％)为：65～75石灰，20～27高铝矾土和0～5萤石。并用传统的70％～75％CaO，20％～30％CaF2渣系(H型)作了对比试验．结果表明，G型精炼渣的脱硫效果比F型好得多，而与传统的CaO-CaF2渣的脱硫率相当。同时，G型精炼渣的发泡效果比传统的H型好得多，接近F型渣的水平。

2 60tLF精炼埋弧渣和工艺

　 工业试验在60tLF钢包精炼炉上进行。其工艺流程为UHP电弧炉→LF→VD→模铸。钢水从UHP电弧炉经EBT出钢进入钢包，在出钢的同时将渣料由电弧炉高位料仓加入钢包使其钢渣混冲达到快速脱硫的目的。同时，要加入一定量的铁合金对成分进行粗调。进入钢包工位后，先进行测温取样，并立即通电加热。同时加发泡剂和扩散脱氧剂。试验中采用SiC作发泡剂和扩散脱氧剂。然后进行多次测温取样来调整钢水温度和成分，出钢前插Al进行终脱氧。从电弧炉出钢开始一直到浇注前钢包一直进行全程吹Ar搅拌。

　 根据前期实验室工作的研究结果，确定了60tLF精炼埋弧渣的工业试验安排，见表1。其中考虑了3种渣系，即以石灰、高铝矾土熟料为主，添加少量萤石的S1型，其原料组成为石灰68％～70％；高铝矾土24％～25％，萤石5％～8％；第2种渣S2型由60％的石灰，15％的粘土砖块和25％的萤石组成；第3种渣系S3型由55％～65％的石灰，35％～45％的萤石组成。根据实验室研究结果，SiC在发泡剂中起主要作用，同时它又能起扩散脱氧剂的作用。为了使试验简化，发泡剂使用了单一成分SiC。试验主要是比较不同渣系之间的精炼效果和埋弧效果。精炼效果主要是看脱硫率。而埋弧效果主要是比较前期加热阶段的升温速度、渣层的厚度以及电弧的声音大小。而渣层厚度由于不同炉子渣料加入量的差异以及氧化渣下渣量的控制不同，因而只能作为参考。通常每炉钢水量控制在50～60t之间。但个别情况由于操作问题钢水量有时偏多、偏少。试验中每炉钢种渣量和组成等参数见表1和表2。

　　表1　 60tLF精炼埋弧渣工艺参数

　　　　 注：*采用LF(VD)工艺

　

　表2　 60tLF精炼埋弧渣组成

　　　　　　　　 　注：*采用LF(VD)工艺

　

3 试验结果及讨论

3.l 渣系对LF操作效果的影响

　 表1列出了S1、S2和S3三种渣系的升温速度和脱硫率多次试验的平均值。由表1可知，3种渣系的脱硫率基本—样，几乎均在87％左右，脱硫效果均非常显著。但S1、S2、S3渣系的升温速度有明显差别，平均值分别为3.84℃／min、2.86℃／min和2.48℃／min。这说明不同渣系的埋弧效果有较大差别，钢水升温速度快说明埋弧效果好。

　 从现场观察发现，加热时电弧声音小，渣层较厚而且渣样内有细小气泡时，所对应炉次的升温速度较快。因此，用升温速度来评价LF的埋弧状态是合理的。

　 理论研究表明，渣系的物理性质对炉渣的发泡性能有重要影响，其中渣的粘度是关键因素之一。S1型渣系由于渣中Al₂O₃含量较高，CaF₂含量低，故粘度较大，促进了渣的泡沫化。而S3型渣系CaF₂含量很高，渣的粘度很小，发泡性能差。S2型渣系由于添加的少量的粘土砖块(主要成分为Al₂O₃和SiO₂)，并降低了CaF₂的用量，粘度介于S1和S3之间，因而发泡性能也介于两者之间。

3.2 S1型渣精炼过程钢渣成分及温度的变化

　 从分析Sl型渣系LF精炼过程钢水温度、钢液硫含量、炉渣碱度和渣中(FeO)含量的变化规律可以得出，从电弧炉出钢时同时加入造渣料，由于钢渣混冲，反应界面很大，因此可以实现一定程度的脱硫。在本次试验中电弧炉出钢至进入LF工位一般为3～5min，期间脱硫率可达30％左右(图1)(略)。在LF的冶炼前期由于熔池温度较低，渣中(FeO)含量较高，脱硫速度较慢，随着熔池温度的逐渐升高，渣中(FeO)含量的降低，脱硫速度加快，出钢时(FeO)含量约为0.65％，而钢中硫降到0.005％，另外，炉渣碱度在冶炼过程中是逐渐降低的。其原因是脱氧剂SiC，铁合金Fe-Si中的硅的氧化使渣中(SiO₂)含量不断增加，同时由于耐火材料的侵蚀使得一部分氧化物进入渣中，也稀释了CaO的含量。因此，如果要保持碱度不变，冶炼过程中也可加适量石灰。

　 从以上结果可以看出，冶炼过程的快速升温和快速脱氧对于加快脱硫至关重要。试验结果也证明了这—点。例如，炉号2600，电弧炉出钢时硫含量为0.075％，LF到位时熔池温度达1595℃，当精炼9min取样时，渣中(FeO)已降至0.88％，而钢中硫降至0.032％，脱硫率达57.3％。脱硫速度很快，这样精炼时间可缩短。

　 LF冶炼前后钢水成分和炉渣成分的变化见表3和表4。从表3和表4中的结果可知，钢中磷含量在精炼前后基本不变，在其它炉次中也变化不大，—般磷的前后变化量为0～0.002％。主要取决于EBT出钢时氧化渣的下渣量。通常下渣量≤2 kg/t钢，LF回磷不超过20×10^-6。序号12的20G钢因该试验炉号下渣量很大，故回磷严重。另外，成品钢中全氧含量一般在20×10^-6左右。若经VD处理一般可达到15×l0^-6水平。渣的成分中SiO₂的含量要比预想值偏高，而A1₂O₃含量则比预想值要低。其主要原因是高铝矾土Al₂O₃品位较低所致。渣中MgO主要来自电弧炉EBT出钢口填料以及包衬耐火材料的侵蚀。

　

　　表3　 LF精炼前后40Cr钢水成分％

　

　　 表4　 LF精炼前后S1渣成分的变化％

　

4 结 论

　 (1)S1、S2、S3三种渣系的脱硫率均在87％左右，但三者的升温速度有明显差别，平均值分别为3.84℃／min，2.86℃/min和2.48℃／min，升温速度快者埋弧和精炼效果相对较好。

　 (2)成品钢中全氧含量一般在20×10^-6左右，若经VD处理一般可达到15×l0^-6水平。钢中磷含量在精炼前后基本不变，EBT出钢氧化渣下渣量较大时，回磷严重。