摘要:针对LF造白渣用铝屑利用率低、成本高的缺点,开发出缓释脱氧剂替代铝屑。试验结果表明,采用缓释脱氧剂可取得更好脱氧、脱硫效果,并使成本降低12.6元/t。
关键词:LF;缓释脱氧剂;开发与应用
LF是通过电孤加热、造白渣、底吹搅拌等手段,达到脱氧、脱硫、去夹杂等冶金效果,而造白渣是实现LF诸多精炼功能的重要环节。因此,人们一直在寻找能够快速、有效、低消耗进行渣脱氧的脱氧剂。常用脱氧剂有碳、硅、铝、钙等,碳常压下脱氧速度慢,钙利用率太低,硅脱氧能力较差且增[Si],只有铝脱氧能力强、速度快而被广泛采用。但通常铝要加工成细屑才能使用,该方法有两个弊端:①在高温炉气和负压除尘条件下,铝屑燃烧损耗大。②铝屑加入不均匀,顶渣局部有铝富集,回硅、回磷严重,易增铝。为此,我们研发了缓释脱氧剂,目的是:①使炉渣迅速起泡,形成埋弧渣,缩短炉渣起泡埋弧时间。②均匀连续地熔化并释放出铝对炉渣进行脱氧。③成渣后的炉渣成分对钢中夹杂物具有较好的捕捉和吸附能力。
1 方案设计
1.1 缓释脱氧剂的设计
缓释脱氧剂制成球状,可在高位料仓加入。要求其遇高温后爆裂,均匀地分布在炉渣中进行脱氧反应。根据LF造渣埋弧、脱氧和保持良好流动性的需要,缓释脱氧剂的主要成分为金属铝,同时配入适量碳酸钙、轻烧镁粉、铝灰、铝钒土及少量萤石,其理化性能指标如表1所示。
1.2 LF造渣配料方案设计
自LF投产以来,一直采用预熔型精炼渣、埋弧型精炼渣、活性石灰和铝屑进行配料造渣。采用缓释脱氧剂之后,将预熔型精炼渣、埋弧型精炼渣取消,只配加活性石灰。前者称做对比方案,后者称为试验方案。下文提到的试验炉次采用试验方案造渣,对比炉次采用对比方案造渣。
对比方案:采用预熔型精炼渣、埋弧型精炼渣、活性石灰及铝屑造渣。
试验方案:采用缓释脱氧剂和活性石灰造渣。
2试验结果及分析
2.1 试验结果
两个方案试验结果如表2所示。
2.2脱氧效果分析
由表2可见,与对比炉次相比,试验炉次的终渣ω(FeO+MnO)有所降低。图1为不同脱氧剂对不同钢种的脱氧效果比较。可见,在缓释脱氧剂金属铝含量低于铝屑金属含量的情况下,缓释脱氧剂的脱氧效果优于铝屑,且缓释脱氧剂的脱氧效果比铝屑的脱氧效果更稳定。这是由于缓释脱氧剂的脱氧成分能够均匀连续且有效地用于渣脱氧,而铝屑燃烧损失较大,有效脱氧部分相对减少。
2.3脱硫效果分析
图2为不同脱氧剂对不同钢种的脱硫效果。由图2和表2可见,采用缓释脱氧剂试验炉次的脱硫率在48%左右,而对比炉次的脱硫率在43%左右。相比之下,采用缓释脱氧剂试验炉次的平均脱硫率提高了5%。这是因为采用缓释脱氧剂造渣成渣速度快,使得脱硫时间更加充分,因此其脱硫效果好于铝屑。
2.4起泡时间及其它
由于缓释脱氧剂中含有碳酸盐,有利于渣的起泡埋弧。同时缓释脱氧剂中的轻烧镁粉及铝灰可以成为熔渣中的固相粒子,延长气泡在熔渣中的寿命,加强了顶渣的埋弧性能。因此,起泡快、成渣快、缩短了埋弧不良时间,提高了电弧热量利用率,降低了电耗。由表2可见,平均电耗值、埋弧不良时间等指标,试验炉次均小于对比炉次,分别降低7 kWh/℃、27 s,造渣过程也没有增氮现象。
2.5 精炼终点顶渣成分及钢水成分变化的比较
表3表示不同造渣方法终渣主要成分及钢水成分变化的比较,可见,两种造渣方法的终渣成分和钢水加硅、回锰、回磷情况基本相当。
2.6 成本分析
图3表示不同造渣方法的每吨钢成本比较(注:2004年初价格),可见,由于缓释脱氧剂不仅具有良好的扩散脱氧作用,还具有使炉渣发泡埋弧及对炉渣成分的调节作用,使其造渣材料成本、合金化用铝成本及电耗、电极消耗成本与原工艺方法相比由60元/t降到47.7元/t,每吨钢成本降低了12.6元。
3结论
(1)缓释脱氧剂成分设计合理,应用于LF造渣工艺可行。不仅提高冶金效果,而且可节省LF造渣材料。
(2)采用缓释脱氧剂配加石灰造渣,其脱氧、脱硫效果优于采用预熔型精炼渣、埋弧型精炼渣、活性石灰及铝屑造渣。其中终渣(FeO+MnO)有所降低,平均脱硫率提高了5%。
(3)采用缓释脱氧剂配加石灰造渣,成渣速度快,且降低电耗。平均电耗值、埋弧不良时间等指标分别降低7 kWh/℃、27 s,过程增氮量也略降不增。
(4)采用缓释脱氧剂和石灰进行造渣脱硫,可使每吨钢成本比原工艺方法降低12.6元。
(5)通过试验证明缓释脱氧剂是一种新型、实用、有效的脱氧剂,特别对于LF来说,是一种可实现理想效果的造渣扩散脱氧剂。