炉渣泡沫化已经应用于不同的炼钢和炼铁操作中，如热金属预处理、熔化还原操作、BOF精炼和EAF冶炼。但是，当炉渣泡沫化过量或不可控制时，对冶金操作是不利的。另一方面，它可以提高热效率、降低耐火材料和电极消耗，产生稳定的电弧活性和良好的包覆效果。认识到这些优势后，电炉炼钢工作者将炉渣泡沫化操作用于碳钢冶炼，目的是提高生产率，延长电极和耐火材料寿命，改善操作条件。炉渣泡沫化由于同样的优势效果可用于电炉不锈钢冶炼操作。但是，由于冶金条件的细微差别，使得该操作用于不锈钢冶炼的进程减慢。

　 泡沫化现象

　 当气体吹入熔体如熔渣中时，形成气泡。气泡形成过程是形成新的表面积的过程。由于浮力作用，自由气泡通过溶液或液体渣上升。在适宜的条件下，气泡积聚在溶液的顶层，形成泡沫。泡沫状态的气泡被熔体的薄膜壁分离。借助持续的气体流，聚集的气泡量不断增加。结果，泡沫层的高度增加。最后，泡沫层顶部气泡破裂并分解。泡沫高度随着气体流速的提高而上升，其比值叫做“泡沫指数”。

　 当气体流动停止时，薄膜变得较薄。最后，当达到临界薄膜厚度时，气泡破裂，整个的泡沫高度开始缩减。泡沫高度下降的时间被定义为“泡沫寿命”。在泡沫的分解过程中，泡沫寿命由熔体的物化特性决定的。有关文献中指出泡沫化指数等于泡沫寿命。

　 不锈钢冶炼中的炉渣泡沫化

　 不锈钢冶炼中的渣系类似于碳钢冶炼中的渣系，只是不锈钢中的Cr含量较高。碳钢冶炼中的炉渣主要以CaO-FeO-SiO2系为基础。同样的渣系可用于不锈钢冶炼的泡沫化操作中，只是包含了一些其它的溶解成分。

　 不锈钢熔炼中的泡沫化炉渣

　 电炉不锈钢冶炼的特点是炉渣中Cr2O3含量高（10-25wt%），FeO含量低。出钢时钢中Si含量低（<0.1%）对于AOD操作有利。

　 不锈钢冶炼的炉渣中，不可避免地存在一些氧化铁。但是，由于粘度下降，渣中 氧化铁会降低CaO-SiO2基炉渣的泡沫化能力，最好是使氧化铁含量尽可能低。钢中低的Si含量要求用于泡沫化操作的炉渣是碱性的，即CaO含量高，SiO2含量低。研究表明，当碱度为CaO/SiO2=1.22时，泡沫化指数达到最低值，当CaO/SiO2高于1.22时，泡沫化指数上升。泡沫化指数提高是因为有效粘度增加，而有效粘度增加是因为固体悬浮颗粒如硅酸二钙/CaO相的存在。FeO含量的增加，提高了硅酸二钙或者CaO的溶解度，由于降低了有效粘度从而降低了泡沫化指数。当FeO含量低时，碱度值CaO/SiO2=1.5是最佳上限。当FeO含量提高到大约10wt%时，CaO/SiO2大约为1.6。

　 除硅酸二钙或CaO相之外，不锈钢冶炼中的炉渣还包括其它的沉淀相。Cr2O3在 CaO-FeO-SiO2渣中的溶解度较低，大约为3-6wt%。这使得不锈钢炉渣非常坚硬。坚硬的炉渣对于炉渣泡沫化不利，Cr2O3的含量需减至10wt%以下。

　 上面提到的炉渣成分可作为CaO-SiO2-Cr2O3渣系，其中忽略了FeO含量。

　 有关人员研究了电炉冶炼不锈钢的泡沫化炉渣操作。他们观察到根据炉渣泡沫化的能力以及产生泡沫化气体的能力，炉渣泡沫化的特点表现在三个成分范围。当酸性成分高时，炉渣具有良好的泡沫化能力，但是，产生气体的能力差。如果Cr2O3含量高，泡沫化能力和产生气体的能力都很差。当炉渣成分处于碱性成分范围内并含有少量的Cr2O3时，就形成了最佳的炉渣泡沫化操作。他们将这些结果以碱性氧化物、酸性氧化物和氧化铬的三元渣系的形式表现出来。

　 利用小规格的FeSi合金进行炉渣泡沫化试验

　 在不锈钢冶炼厂进行了直径范围在0.3-3mm之间的小规格FeSi试验。小规格的FeSi合金是用水碎法制成的。合金中的Si含量为65-70%。这种合金的表面光滑，尺寸控制范围窄。

　 试验是在工业电炉中进行的。熔毕后，取初始渣样，喷吹小的水碎FeSi合金和煤。水碎FeSi合金喷吹两次，取初始渣样后2-5min喷135kg，12-13min喷90kg。取初始渣样后2-9min喷煤600kg，产生CO泡沫化气体。在取初始渣样后的4、9、15、27和28min后取炉渣样。在这一过程中观察到炉渣起泡，插一根钢管，测量高度。

　 喷吹FeSi合金和煤不久，炉渣泡沫增加，高度保持在15-25cm之间，噪声减低。Cr2O3含量由16.6wt%降至3.4wt%，SiO2含量由24.9wt%提高到32.7%。FeO含量低于6wt%，但MgO含量高，在计算碱度时，其含量可忽略。利用CaO/SiO2和CaO+MgO/SiO2计算碱度。建议的碱度为1.6。

　 结 论

　 电炉不锈钢冶炼中的炉渣泡沫化操作要求尽快地将Cr2O3含量降至10wt%以下。喷吹小规格的水碎FeSi合金可保持炉渣持续地泡沫化、有效地控制坚固的炉渣中的Cr2O3和FeO含量以及炉渣碱度。