天鐵180 t LF爐造還原渣模型計(jì)算及實(shí)踐

尹華盛 陳志敏（天津天鐵冶金集團(tuán)熱軋板公司，河北涉縣 056404）

天鐵180 t LF爐造還原渣模型計(jì)算及實(shí)踐

尹華盛 陳志敏（天津天鐵冶金集團(tuán)熱軋板公司，河北涉縣 056404）

對(duì)Q235B鋼在LF爐精煉造渣的成分進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)模擬計(jì)算，檢驗(yàn)渣型設(shè)計(jì)的正確性，使LF爐能有的放矢地改變轉(zhuǎn)爐攜渣的氧化性，再通過(guò)精煉造出還原性能良好的白渣。從而更好地實(shí)現(xiàn)LF爐深脫硫、吸附夾雜、純凈鋼水的功能，此經(jīng)驗(yàn)可推廣到其它對(duì)質(zhì)量要求嚴(yán)格的鋼種。

精煉 白渣 模型 計(jì)算 石灰

1 前言

在LF爐精煉工藝中快速造出還原性白渣對(duì)鋼水內(nèi)部質(zhì)量有很重要的意義。在精煉過(guò)程中對(duì)鋼水冶煉最有利時(shí)的成分的熔渣為白渣。一般渣子顏色發(fā)白。鋼包冶煉一般使用CaO-SiO2-Al2O3系熔渣。精煉造渣主要是控制熔渣中的各個(gè)組元，使熔渣形成的復(fù)合化合物為鋼種的冶煉提供最有力的條件。熔渣組元有CaO、SiO2、Al2O3、MgO、FeO、MnO、CaF2。其中主要通過(guò)控制CaO、SiO2和Al2O3的成分來(lái)控制熔渣終點(diǎn)形成的復(fù)合化合物[1]。

2 造好堿性還原渣的前提條件

（1）控制好鋼液冶金參數(shù)，包括：鋼液成分、鋼液溫度、熔煉過(guò)程；

（2）前期氧化渣量少（無(wú)渣出鋼）；

（3）鋼液已經(jīng)脫氧；

（4）鋼包內(nèi)襯堿性耐火材料；

（5）渣子應(yīng)易熔化，因?yàn)橹挥腥墼拍苓M(jìn)行冶金反應(yīng)和吸納非金屬夾雜；

（6）渣中FeO+MnO含量應(yīng)低于1.0%。

好的精煉渣必須具有以下特性：熔點(diǎn)低；粘度合適；對(duì)氧化夾雜物和硫有強(qiáng)的吸納性。

3 精煉還原渣成分設(shè)計(jì)

以鋼種Q235B為例，鋼水目標(biāo)成分范圍（%）：C：0.14～0.18；Si：0.15～0.20；Mn：0.30～0.40；P≤0.020；S≤0.020。轉(zhuǎn)爐吹氧后鋼水成分為：C：0.08%；Si：0.000 1%；Mn：0.08%；P：0.012%；S：0.015%。根據(jù)碳氧平衡，氧含量在300×10-6左右，由于此鋼種是屬于硅鎮(zhèn)靜鋼，脫氧劑以Mn-Si為主,強(qiáng)脫氧使用鋁粒、弱脫氧使用電石轉(zhuǎn)爐下渣量一般在3～5 kg/t。轉(zhuǎn)爐渣樣成分見(jiàn)表1。

表1 轉(zhuǎn)爐渣樣成分/%

根據(jù)CaO-SiO2-Al2O3三元相圖，此渣熔點(diǎn)高氧化性高，對(duì)精煉造渣有很大的影響。

根據(jù)以上因素此鋼種精煉渣成分模型設(shè)計(jì)為55%CaO，15%SiO2，20%Al2O3，7%MgO，1%MnO，1% FeO，R=3.7。圖1是該成分在三元相圖中的位置，該區(qū)域精煉渣容易形成12CaO·7Al2O3，此類夾雜物容易上浮，在正常的軟吹條件下可以完全被精煉渣吸附，減少鋼水中的夾雜物，脫硫性能強(qiáng)。

4 精煉過(guò)程中實(shí)踐操作與計(jì)算

4.1 精煉過(guò)程中使用的造渣料成分（見(jiàn)表2）

表2 渣料成分表/%

4.1.1精煉渣加入量是以設(shè)定的精煉渣成分為依據(jù)，根據(jù)實(shí)際情況如：轉(zhuǎn)爐下渣量多少、轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氧含量、精煉渣的脫硫程度以及渣的還原性等因素，對(duì)精煉渣進(jìn)行進(jìn)一步處理，從而得到對(duì)鋼水最有利的還原精煉渣。

4.1.2 精煉渣主要是在改變轉(zhuǎn)爐下的氧化性渣改為還原性渣的前提下，根據(jù)精煉的要求，如：脫硫程度、吸附夾雜程度、脫氧情況等因素來(lái)調(diào)整渣料的加入量。其中渣料加入量的主要因素是轉(zhuǎn)爐下渣量。

4.2 計(jì)算相關(guān)數(shù)值

轉(zhuǎn)爐下渣量設(shè)為2 kg/t時(shí)，轉(zhuǎn)爐出鋼量為190 t，螢石加入量設(shè)為1 kg/t。計(jì)算得：轉(zhuǎn)爐下渣量：380 kg，螢石加入量190 kg，爐襯侵蝕量95 kg。

4.2.1 根據(jù)轉(zhuǎn)爐渣樣成分、渣量、螢石加入量、爐襯侵蝕量計(jì)算可得各渣樣成分見(jiàn)表3。

表3 轉(zhuǎn)爐渣樣成分、下渣量、螢石加入量、爐襯侵蝕量/kg

4.2.2 脫硫反應(yīng)消耗的CaO含量

消耗的CaO量：33.25 kg。

4.3 合金及脫氧劑加入后產(chǎn)生渣量的計(jì)算

4.3.1 脫氧劑加入后

轉(zhuǎn)爐吹完氧后終點(diǎn)氧為300×10-6，經(jīng)過(guò)氬前處理后自由氧[O]=25×10-6。

加入硅鋁鋇產(chǎn)生的脫氧產(chǎn)物Al2O3：104.5 kg；鋁餅加入生成的脫氧產(chǎn)物Al2O3：40 kg；轉(zhuǎn)爐下渣后渣中的TFe=77.1kg，TFe中FeO：Fe2O3=2:1，

4.3.2 合金加入后

硅錳的加入產(chǎn)生脫氧產(chǎn)物

SiO2：158.6 kg；硅鐵加入后產(chǎn)生的SiO2：195.2 kg。

計(jì)算可得：700 kg。

石灰加入后各組分見(jiàn)表4。

S→CaS，CaS：0.788 kg。

表4 石灰加入后渣組分

4.4 匯總成分

將以上計(jì)算的渣量成分總結(jié)后，最終匯總成分見(jiàn)表5。

表5 精煉總渣量及成分

此爐次精煉過(guò)程中的渣樣分析，成分含量見(jiàn)表6。

表6 精煉實(shí)踐過(guò)程中的渣樣成分/%

4.5 實(shí)際精煉中的應(yīng)用

終渣質(zhì)量與成分如表5所示，理論計(jì)算的渣料成分與實(shí)際成分略有差異，主要體現(xiàn)在SiO2和Al2O3含量。在實(shí)際精煉過(guò)程中，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在預(yù)先設(shè)定的情況下，考慮到石灰成分的變化，增加了50 kg石灰和20 kg鋁粉的用量，實(shí)際的渣樣成分如表6所示，在CaO-SiO2-Al2O3系熔渣三元相圖中形成容易上浮的12CaO·7Al2O3，能很好地促進(jìn)鋼水中夾雜物的上浮，完全滿足該鋼種冶煉過(guò)程中的精煉要求。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的實(shí)踐，凡是過(guò)精煉的鋼種，利用這種造渣模型，都能造出還原性能良好的精煉渣，使鋼水的澆注性能和內(nèi)部質(zhì)量得到很大的提高。

5 具體效果

5.1 還原渣精煉工藝后對(duì)脫氧效果的影響

以Q345B鋼種為例，精煉采用還原渣模型造渣后，鋼水[O]較穩(wěn)定，大體控制在5×10-6～10×10-6之間，平均為6.4×10-6。鋼液[O]脫除率達(dá)到57.34%，比不造還原渣前（[O]脫除率為39.86%）提高17.84%，脫氧效果明顯，同時(shí)原來(lái)鋼液在澆注過(guò)程中鋼流不暢現(xiàn)象明顯減少。

5.2 還原性能優(yōu)良的精煉渣對(duì)脫硫工藝的影響

此前脫硫功能差，精煉前后鋼液中硫含量變化不大，硫在鋼渣之間的分配比不高。以Q235B鋼種為例，由表7可知，造還原渣后，鋼中脫[S]率平均達(dá)到60%，比造還原渣前提高46%，硫的平均分配比達(dá)到55.4，具有良好的脫硫效果，見(jiàn)表7。

表7 造還原渣前、后脫硫情況

6 結(jié)論

通過(guò)Q235B鋼種過(guò)LF爐精煉造還原渣成分的設(shè)計(jì)，可以看出，根據(jù)轉(zhuǎn)爐終渣成分和下渣量能夠?qū)珶捲某煞诌M(jìn)行設(shè)計(jì)，可以精確計(jì)算出在精煉爐的渣料加入量，造出符合鋼種要求的精煉還原渣。

[1]張鑒.爐外精煉的理論與實(shí)踐[M].北京:冶金工業(yè)出版社，1991：517.

Calculation and Practice of Reduction Slag Making Model in Tiantie 180t LF

Yin Huasheng,Chen Zhimin

The authors designed LF slag composition for Q235B steel and checked the correctness of the designed slag by simulated calculation in order that the oxidability of slag carried over from converter was transformed at LF deliberately and white slag with good reducibility was built during refining with the purpose of achieving deep desulphurization,adsorbing inclusions and purifying liquid steel at LF.This experience can be popularized to other steel grades with strict requirement on quality.

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（收稿 2011-03-09責(zé)編崔建華）

尹華盛（1974-），男，高級(jí)工程師，現(xiàn)在天鐵熱軋板公司煉鋼部從事煉鋼連鑄生產(chǎn)技術(shù)工作。