凌钢100tLF精炼炉精炼效果分析、评价与改进

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【摘 要】本文通过介绍凌钢100tlf精炼炉现行精炼工艺制度，对影响LF炉精炼效果的几个关键因素：如渣系、造渣工艺等进行了分析与评价，并做出优化探讨。

【关键词】LF炉；渣系；保护浇注；精炼效果

1 前言

凌钢炼钢厂1#120t转炉系统于2009年2月一次成功热试投产了1座100t LF精炼炉，形成了“高炉铁水单吹颗粒镁脱硫120t顶底复吹转炉100tLF精炼炉连铸”生产工艺路线。随着120t转炉品种钢比例、新品种钢开发任务的不断提升，受各种因素制约，LF炉精炼效果没能充分发挥。因此，急需摸索并制定合理的造渣工艺是确保凌钢LF炉精炼效果的关键。

2 生产工艺流程

拟定并实施以下两种精炼工艺：

2.1工艺一

吹氩破壳进站测温、取样加入造渣料和脱氧剂通电5min成分调整继续通电至目标温度喂线处理软吹关氩出站

2.2工艺二

吹氩破壳进站测温加入第一批造渣料、脱氧剂通电5min加入第二批造渣料、脱氧剂（小批量、多批次）测温、取样继续通电至目标温度、成分调整喂线处理软吹关氩出站

对上述两种工艺进行了生产实践，效果对比如下：（1）生产低合金钢、中高碳钢时，工艺一“进精炼后取样”成分波动大；采用工艺二“通电处理5min后取样”成分代表性好，可作为成分调整依据；（2）造渣料一次全部加入化渣慢，易结坨，埋弧效果不理想；分两次或多批加入，熔渣发泡好，流动性较好，电弧稳定，热效率高，熔渣还原性较好且持续时间长。因此，目前100tLF精炼炉生产中多选用第二种工艺，并根据实际情况合理调整。

3 合理渣系及造渣工艺

3.1 精炼渣系分析

凌钢目前精炼渣系主要为CaO-SiO2-Al2O3-MgO渣系，该渣系主要通过加入石灰、高铝熟料（如铝矾土：Al2O3>85%）造渣，其中SiO2来自脱氧产物和转炉出钢时卷入的转炉终渣，Al2O3部分来自脱氧产物，（MgO）主要来自精炼石灰、转炉下渣及钢包内衬。由三元相图规律[1]可知，当（CaO）含量超过50%时，随着渣中（CaO）含量的增加，炉渣熔点升高，流动性变差。当（Al2O3）含量由5%增加到15%时，炉渣熔点下降较快，炉渣流动性变好。通过调整和控制（CaO）、（SiO2）、（Al2O3）的含量，可得到低熔点且碱度合适的理想精炼炉渣。

凌钢100tLF精炼炉所用造渣料为麦窑石灰（CaO：80～85%、MgO：8～12%）、精炼合成渣（Al2O3 ：38%-50%）及萤石，存在以下问题：

（1）精炼石灰有效氧化钙、块度及活性度均不理想，而为保证炉渣碱度提高石灰加入量，导致精炼过程化渣困难，影响精炼效果。

（2）受全程保护浇注不完善限制，为保证钢水可浇性，目前LF炉精炼合成渣用量

（3）为保证精炼炉渣良好的流动性，选用萤石强化化渣，用量为1～1.5kg/t，化渣效果显著改善，但对钢包包衬侵蚀严重，致使钢中外来夹杂增加，且（CaF2）易与（SiO2）反应生成SiF4，造成环境污染。生产过程中，萤石加入按分两批次加入，最大用量不超2kg/t。

（4）精炼炉渣可与钢包内衬中MgO反应生成低熔点物质，加剧钢包包衬侵蚀。

综上，目前凌钢100tLF炉实为CaO-SiO2-Al2O3-CaF2-MgO的综合渣系，若想达到即能确保炉渣具有一定流动性使渣钢界面反应得以顺利进行，又能减轻钢包包衬侵蚀的目标，控制要求如表2：

3.2 造渣工艺

3.2.1 渣量控制

转炉采用双挡渣出钢，挡渣效果较好，转炉下渣量≤50mm达到95%，为实现精炼泡沫渣埋弧操作，根据文献[2]经验数据，渣层厚度至少要达到95mm，计算得出需LF炉渣量=L电弧×S钢包×ρ渣=0.095×3.14×（2.8/2）2×3.0×103=1.75×103（kg），转炉下渣量按50mm考虑，至少需加入1.0t造渣材料。

3.2.3 碱度的控制

炉渣二元碱度按R=（CaO）/（Al2O3），渣系粘度随（CaO+MgO）含量升高而增加，因此渣系中（CaO+MgO）含量控制不宜过高，控制炉渣碱度2.5-3.5。

3.2.4炉渣脱氧

炉渣脱氧控制是精炼的关键，采用AlCa合金和电石进行扩散脱氧。通过总结实践经验，通过蘸取炉渣渣样观察炉渣颜色判断脱氧程度，如下：

（1）黑色：（FeO+MnO）>2%，需继续脱氧还原；

（2）灰色棕色：（FeO+MnO）=1%-2%，仍可继续还原。

（3）黄色白色：渣子还原较好，脱硫效果较好，凝固后会粉化。

（4）清玻璃渣：这是由于渣中SiO2含量较高，应加入石灰，保证顶渣碱度，熔化完后取样继续观察。

转炉脱氧剂材料还有一定铝量，所加合金中也含一定量Al、Ca、等元素，致使钢中存有一定[Al]s及（Al2O3）含量，易造成连铸浇注过程中中间罐水口结瘤，采取以下手段进行优化控制：

（1）精炼后期喂入钙铁线，对钢中含铝夹杂物进行变性钙处理，控制合适钙铝比，确保10min以上弱搅拌（软吹氩）时间，使钢中含铝夹杂充分上浮，降低水口结瘤几率。

（2）控制合适Mn/Si（一般为2.5～3.5），生成液态硅酸锰，可浇性良好。

（3）还原性炉渣处理时间不宜过长，防止炉渣侵蚀钢包包衬形成高熔点的镁铝尖晶石而造成中间罐水口结瘤。

3.2.5 精炼吹氩控制

吹氩伴随整个精炼过程，良好的吹氩控制对精炼造渣效果的提高、温度成分的均匀性及钢中夹杂物的去除尤为关键。目前凌钢采用半自动吹氩控制技术，通过摸索和实施精炼不同阶段的吹氩压力、流量控制，精炼效果较理想。

3.2.6 精炼时间控制

精炼时间的保证是实现钢水深脱硫、软吹等精炼效果的基础条件，目前凌钢通过优化生产组织、严格控制设备故障、提高钢包周转等手段确保精炼“先进后出”，以保证足够的精炼时间及软吹时间，达到提高钢水纯净度目的。

3.2.7 温度控制

合理提高精炼温度能够加快精炼造渣料的熔化，改善钢渣的流动性，提高脱硫、脱氧效果。生产实践表明，钢液温度低于1550℃时，脱硫速度及效率明显降低；温度在1560℃以上时成渣快，脱硫效果较好。通过实施不同钢种的进站温度控制，精炼效果显著改善。

4 结论

基于凌钢目前100t精炼生产、技术条件：

（1）采取正确的LF精炼炉生产工艺流程，是确保精炼效果的前提；

（2）合理调整LF精炼渣系，能够实现良好的精炼效果，有效去除钢中各类夹杂；

（3）优化生产组织提高“先进后出”生产比例，进一步推进完善全程保护浇注措施，将可以发挥更大精炼效果。

参考文献：

[1]黄希枯.钢铁冶金原理（第2版）[M].北京：冶金工业出版社，1990

[2]刘海强.安钢100 t LF精炼炉造渣工艺实践.湖南冶金，2004（5）：32-34

[3]李晶.LF精炼技术.北京：冶金工业出版社，2009.1

作者简介：

于波（1980—），男，汉，辽宁省庄河人，本科，工程师，从事专业及研究方向：炼钢工艺技术。