炉外精炼实践和“一种去渣包”的应用

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摘 要 通过精炼生产实例说明转炉出钢下渣对精炼钢水的危害，执行新的精炼工艺通过“一种去渣包”把危害钢水的氧化渣和脱氧产物去除，避免氧化渣污染钢水和不必要的反应和烧损，来减少钢水中的夹杂物，提高精炼钢水纯度和质量。

关键词 一种去渣包；热渣顶兑；精炼；造渣材料；顶渣；氧化渣；脱氧产物

中图分类号：TF769 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）21-0072-02

天铁集团炼钢厂有3座50吨氧气顶吹转炉，3座转炉都是挡渣球挡渣，总有下渣的炉次使钢水的磷或硫超标的，下渣量不能确定，使钢中的铝波动很大（例如，在精炼炉调整铝，夹杂物不能排除等原因往往使塞棒不稳，使圆坯出现质量问题。如果能把钢水上的氧化渣和脱氧产物去除，那么精炼中一些好的问题就会迎刃而解，于是在2011年向国家专利局申请了“一种去渣包”来去除钢水上的有害氧化渣和脱氧产物，来解决精炼存在问题，申请成功（专利号ZL201120564599.3）。“一种去渣包”现在只是理论上，它现在没有运用到实践，它的理论特点是：去渣不需要向钢包内投入任何材料，直接把危害钢水上的氧化渣和脱氧产物去除（节能又环保），去渣时间短，温降少，成本低（铸钢或铸铁），操作简单等。

在转炉出钢过程中，总会有一定数量的氧化渣进入钢包内，转炉下渣不仅仅影响硫、磷、氧三元素，使脱氧剂的加入量有很多不确定性：使用脱氧剂最大限度地降低钢液中的溶解氧的同时，还要考虑脱氧元素使用要有一定的量，否则尽管是钢中溶解的氧降低，但悬浮于钢液中的脱氧产物颗粒排除不出而使钢液中氧化物夹杂增多，钢水流动性变差，造成连铸中包塞棒波动，严重时水口堵塞而停浇。由于转炉下渣无法确定，脱氧剂加入的量也不好掌握，下面通过天铁集团炼钢厂2#精炼炉精炼37Mn5-A的生产实例，来进一步说明下渣对精炼的影响，精炼7分钟在精炼钢包内取样，成分如表1。

从表1不难看出刚水中的铝变化是很大的，如8月3号第1炉的铝0.0269第5炉0.056相差0.0291相差一倍多；9月14号第1炉的铝0.0173，9月15第5炉的铝0.0655，铝相差近4倍，从表中可看出钢中的酸溶铝相差的更多了。钢水中的铝受温度和碳的影响波动是正常的，如果钢中的铝相差太多，肯定是转炉有出钢下渣的，因为转炉渣有较高的氧化性，并富含磷、硫等对钢材质量有害的元素，可见去掉钢水上的氧化顶渣对提高钢质量意义很大。

可以用“一种去渣包”来去除钢水上的氧化渣和脱氧产物，去渣操作如下：出完钢炉渣有流动性很好，用天车吊起（或用其它的吊起）“一种去渣包”放入到盛钢水的钢包内，利用“一种去渣包”本身的重量在钢包内下降，由于钢水与炉渣的比重不同，又由于“一种去渣包”下部是锥形，使去渣包在钢水里下降减少钢水的阻力，又能使炉渣顺利的沿着去渣包椎体向上浮，不会随着“一种去渣包”的下降炉渣被压倒钢水里。

去掉钢水上的氧化渣和脱氧产物，LF的精炼可以起到如下效果。

1）使钢中的成分更易精确控制：顶渣的去除使渣中含有FeO，SiO2 P2O5和MnO等氧化物这些氧化物全部去除，避免氧化物对钢中溶解的铝的氧化作用，会降低钢中的酸溶铝含量（例如上面表格的生产实例）；加入的脱氧剂不再受转炉下渣的影响，能够精确控制脱氧剂的量，减少了钢水中脱氧颗粒的产生；避免了因为下渣造成的回磷；避免了生成的MnO和SiO2被还原到了起二次氧源的作用，减少了不必要的反应，这些活性氧化物会增加钢水中的氧活度，从而阻碍其它精炼，如脱硫等。

2）氧化渣被去除，炉渣中FeO含量很低，低于钢液的平衡氧量，则钢液中的氧必然要转移到炉渣中，使钢液中含氧量降低。避免了因转炉下渣和脱氧产物氧高再出现新的夹杂物（例如，在顶渣没有去处时，在精炼炉精炼6分钟左右，取渣样，渣样的颜色发灰或黑，说明炉渣中的氧还没有脱到最低，或者说在前几分钟内精炼炉脱的氧全部是炉渣中的氧，如果转炉下渣，炉渣中的氧高，在脱氧的前几分钟内，由于渣中FeO高而向钢液供氧出现新的夹杂物）。

在出钢将尽时把造渣材料直接加入到钢流的冲击下，钢渣混合形成熔融顶渣为精炼做准备，但石灰不能烘烤，石灰又有很强的吸水性，石灰所带的水分进入到钢水中，使塞棒波动连铸坯出现气孔。在夏天、空气潮湿、连铸坯出现质量问题的机会比其他季节更多。所以笔者认为石灰能烘烤，连铸坯的质量肯定会提高，因此造渣材料的烘烤很重要。如果加入钢包内的造渣材料没有烘烤或达不到烘烤温度和时间要求，造渣材料中的大量水分会进入到炉渣和钢液中（造渣材料中的白灰有很强的吸水性），在电弧高温下水分会分解成氢氧元素进入到炉渣和钢液中去，使钢液又要产生新的夹杂物和气体含量。为加强造渣材料的烘烤，完成去渣后立即加入造渣材料，覆盖钢水表面和用钢水上的表面温度烘烤造渣材料，等到要精炼这炉钢时，钢水上的造渣材料已被钢水烘烤10分钟以上，使造渣材料的水分在钢水温度的烘烤下进一步降低。

加入到钢水上的造渣材料由于钢水的温度很高，会使造渣材料的低熔点物质融化使石灰结坨，短时间内很难使精炼渣融化。解决的办法“热渣顶兑”即在连铸浇完钢精炼渣还原渣折到要精炼的钢包内。折入的精炼还原渣具有高碱度，流动性好，本身就有泡沫，折入到要精炼的刚包内，钢包内造渣材料中的石灰在钢水烘烤高温下分解二氧化碳，在折渣动能的条件下渣料混合必然产生大量的小气泡形成泡沫渣（即新的精炼工艺操作），泡沫渣使电弧稳定和屏蔽电弧，使电弧产生的高温热能（电弧柱温度4000℃～6000℃）用于融化炉渣和钢水的升温，最大限度的加快了成渣的速度，精炼还原渣的快速形成阻碍和减少了钢液吸入的气体元素。

新的精炼工艺特点是：

1）通过“一种去渣包”把影响精炼氧化渣和脱氧产物去除，使钢水中的氧化物大量减少。钢水的质量等级和纯净度提高。

2）通过钢水的温度进一步烘烤造渣材料和热渣顶兑快速成渣，加快精炼节奏，降低钢水中气体含量。

3）根据精炼钢种不同，配置的造渣材料要有针对性，对具体冶金要求选择物理化学性能合适的渣料，渣料（造渣材料）应根据钢种的不同把渣料分类，化学性能，物理性能和应用几方面进行讨论。炉渣的精炼能力决定于炉渣的物理性能和化学性能。

炉外精炼（二次精炼）任务很重：脱氧﹑脱硫、去气、去除非金属夹杂物和调整钢液成分及温度，要完成以上繁重的工作，通过新的精炼工艺才能更好的完成，因为执行新的精炼工艺可以使钢中的夹杂物和气体含量更低，通过执行新的工艺，提高钢水的纯净度，减少钢中非金属夹杂物存在，夹杂物尽管在钢中含量极少（通常小于万分之一）却给钢质量带来了极为有害的影响，钢中非金属夹杂物的存在，使钢的机体被非金属夹杂物所填充，在外力的作用下使夹杂物与钢接触界面形成很大的应力集中，破坏了钢材均一结构的连续性，极易使钢材显微裂纹，降低了钢的力学性能。因此，开发应用纯净钢的生产技术势在必行，这对于我国由钢铁大国变成钢铁强国，具有十分重要的意义。

参考文献

[1]沈才芳，孙社成，陈建斌编著.电弧炉炼钢工艺与设备（第2版）[M].

[2]徐徽，王雪峰.LFV钢包精炼炉生产操作实践[J].炼钢，2005（05）.

作者简介

高志勇，男，1996年大专毕业，专业：钢铁冶金，河北省邯郸涉县天铁集团炼钢厂研发部，从事质量工作已有15年，在LF精炼炉工作5年以上。