LF爐精煉造白渣工藝研究與實(shí)踐

李啟軍

（唐山不銹鋼有限責(zé)任公司，河北 唐山 063199）

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國(guó)經(jīng)濟(jì)也得到了很大的發(fā)展。根據(jù)我國(guó)煉鋼廠LF爐白渣精煉工藝的相關(guān)特點(diǎn)，對(duì)爐渣中相應(yīng)的SiO2、CaO和CaFa2組分進(jìn)行了分析和研究。通過(guò)分析和實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了LF精煉過(guò)程中安全穩(wěn)定的脫氧脫硫，保證了煉鋼溫度和成分控制精度，在一定程度上發(fā)揮了LF精煉的全部效果,使LF爐白渣精煉工藝更好地為煉鋼廠服務(wù)，提高鋼材質(zhì)量。

1 概述

1.1 精煉渣的主要作用

鋼渣精煉是通過(guò)將特定比例的合成渣添加到鋼中，分析谷物的化學(xué)組成結(jié)構(gòu)而形成的獨(dú)自精制過(guò)程。一般使用的精制鋼渣，主要以CaO-CF2、CaO-Al2O3、CaO-Al2O3-SiO2等為基礎(chǔ)，屬于低堿性、高品位的鋼渣系列。在合成爐渣的電弧加熱作用下，合成爐渣慢慢熔融成為固體液體爐渣，這與熔融鋼有效混合，在反應(yīng)中對(duì)熔融鋼的保溫和精制中起到實(shí)際作用。反應(yīng)過(guò)程中所顯示的效果，第一是脫氧，第二是脫硫，第三是獲得高精度的反應(yīng)環(huán)境，高還原性鋼渣的使用對(duì)LF爐有很好的效果，可有效增加混合物和煉鋼的接觸面積，充分發(fā)揮其還原效果，大大提高脫硫和脫酸效果。在注入、攪拌過(guò)程中，煉鋼中的雜質(zhì)向上持續(xù)積累，與渣接觸的部分慢慢吸附，有效凈化煉鋼。另外，在煉鋼工序中，為有效防止煉鋼的二次氧化，必須隔絕外部空氣，保護(hù)裝置涂覆環(huán)境，提高裝置內(nèi)部環(huán)境反應(yīng)過(guò)程中的熱效率[1-3]。

1.2 LF爐的精煉原理及冶金作用

1.2.1 LF爐的精煉原理

應(yīng)用LF爐，具有較好的脫氧脫硫效果。LF爐采用擴(kuò)散脫氧法，脫氧產(chǎn)物直接進(jìn)入渣中，在氬氣流量大、攪拌強(qiáng)度高、精煉渣環(huán)境減少的條件下，可進(jìn)一步提高渣鋼之間的氧轉(zhuǎn)移率。沉淀除氧能力增強(qiáng)。經(jīng)過(guò)攪拌、精煉和還原的高堿冶煉環(huán)境，冶煉鋼的脫硫性能良好。除氧效果與脫硫效果密切相關(guān)。若脫氧效果較好，氧化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，氧化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)就越低，這為脫硫提供了條件。

二次爐除氣除雜效果明顯。底部吹入的通氣磚將氬氣輸送到煉鋼中，在煉鋼中產(chǎn)生小氣泡，隨著汽泡上升，鋼液中氣體逐漸膨脹，排出鋼液，汽泡的漂浮運(yùn)動(dòng)對(duì)提高非金屬夾雜物的浮速有顯著影響。

1.2.2 精煉 LF爐冶金功能

在使用 LF爐精煉爐時(shí)，其主要功能是電弧加熱、吹氧、煉鋼脫硫、除氧等。LF爐的電弧加熱功能主要通過(guò)三相石電極來(lái)實(shí)現(xiàn)，其加熱速度可達(dá)4℃～7℃/min，埋弧加熱主要是通過(guò)發(fā)泡渣來(lái)實(shí)現(xiàn)。爐膛吹氧功能涉及整個(gè)冶金過(guò)程，是保證鋼材質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。利用 LF爐可在工業(yè)緊張的安排下，保持冶煉鋼水的溫度，減輕生產(chǎn)壓力，降低生產(chǎn)成本，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 精煉快速造白渣工藝制定

2.1 轉(zhuǎn)換器爐渣對(duì)精煉爐渣的影響

2.1.1 爐渣中碳粒子對(duì)鋼中精煉爐渣和碳含量的影響

如果冶煉中碳鋼和高碳鋼，很難量化爐渣中的碳素粒子，因此增加到轉(zhuǎn)換器的自攻合金中的一部分再熱器與鋼渣混合后參與脫酸，脫氧度和碳組成的不適當(dāng)控制。為解決這個(gè)問(wèn)題，取鍋進(jìn)入LF位置后，增加在線的氬氣供給力，使?fàn)t渣內(nèi)的混合碳粒子完全熔化。

2.1.2 轉(zhuǎn)換器爐渣對(duì)精煉爐渣的影響

轉(zhuǎn)爐鑄造過(guò)程產(chǎn)生爐渣，爐渣經(jīng)鋼水?dāng)嚢枞榛谷廴阡撏耆趸?。因此，鋼材成分和脫氧元素不斷變化，原渣具有較強(qiáng)的氧化性和較高的氧電位，延長(zhǎng)了LF精煉脫氧時(shí)間。實(shí)踐表明，當(dāng)轉(zhuǎn)爐鋼包下渣厚小于50mm時(shí)，經(jīng)過(guò)4～7min的精煉和通電，可得到流動(dòng)性好、埋弧效果好的渣。礦渣含量也較低，在精煉過(guò)程中粘度變化不大，白渣形成較早。因此，正確的留渣率和控制轉(zhuǎn)爐結(jié)渣量是白渣快速精煉的前提。

2.1.3 轉(zhuǎn)爐加頂渣對(duì)精煉造渣的影響

為降低LF爐的負(fù)荷，我廠采用轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)向鋼包內(nèi)添加上渣的工藝。利用鋼液攻絲動(dòng)能和鋼液顯熱部分熔化爐頂渣，實(shí)現(xiàn)爐渣的預(yù)脫氧，降低爐渣的LF，爐渣的加入量和熔融時(shí)間對(duì)爐渣的改性和預(yù)脫氧起到一定作用。原渣堿度提高，氧化還原。鋼包到達(dá)LF位置后，增加氬氣流量，保證加熱前精煉渣基本形成。根據(jù)需要添加爐渣材料進(jìn)行脫氧和調(diào)整爐渣堿度，以確保在最短時(shí)間內(nèi)形成白渣。

2.2 合理的精煉渣系統(tǒng)

快速制備白渣是LF爐精制的關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)LF爐脫酸脫硫是一種良好的流動(dòng)性、適當(dāng)?shù)娜榛土己梦降倪€原白渣快速穩(wěn)定生產(chǎn)，吸收雜質(zhì)以確保煉鋼的品質(zhì)。

2.2.1 控制爐渣的堿度和氧化鐵含量

爐渣的堿度和還原性是反映爐渣精制能力的重要指標(biāo)。堿度越高，鋼渣的脫硫和磷去除能力越高，可減少鋼渣在火鍋內(nèi)層的化學(xué)腐蝕，但是，爐渣的堿度盡可能不高。堿度過(guò)高的話，爐渣的粘度會(huì)變高，爐渣的流動(dòng)性會(huì)下降。相反，不促進(jìn)與煉鋼中硫等雜質(zhì)的接觸、還原、吸附，影響精制效果。因此，在提高爐渣的堿度的同時(shí)，也需要確保爐渣的流動(dòng)性（一般來(lái)說(shuō)b=2.5～3.0是合適的）。由于硫的分布與精制爐渣中氧化鐵的含量成反比，所以爐渣的脫硫性能取決于爐渣中氧化鐵的含量。氧化鐵含量越高，對(duì)渣的脫硫來(lái)說(shuō)硫的分配比越不利。將碳化硅添加到合成爐渣中，將爐渣中氧化鐵的含量控制在最小限度（必須控制在小于1.0%），鋼渣具有良好的脫硫效果，可有效減少爐渣中氧化鐵的含量。這樣可提高爐渣的脫氧和脫硫效果。

2.2.2 渣狀態(tài)判定和渣性能控制

在正常狀態(tài)下，爐渣的顏色會(huì)隨著氧化程度和氧化性能的變化而變化。在實(shí)際生產(chǎn)中，一般采用在爐渣中插入小鐵管，當(dāng)觀察時(shí)取出。通過(guò)觀察鐵管上安裝的爐渣的顏色和形狀來(lái)判斷爐渣的狀態(tài)，可采取相應(yīng)的爐渣對(duì)策。根據(jù)爐渣的氧化特性，爐渣的顏色分為黑色、茶色、棕色、灰色、黃色、白色。黑色表示爐渣中氧化鐵的含量比較高（FeO>2%），爐渣被激烈氧化，沒(méi)有還原性。此時(shí)，可提高爐的溫度，保持爐渣的良好流動(dòng)性。在爐渣表面加入分散碳粉，脫硫爐渣。茶色和灰色表示氧化鐵的含量減少（FeO=1%到2%），渣的氧化性下降，但仍然需要還原；黃色表示發(fā)生了脫硫反應(yīng)；表明白板具有良好的還原性。此時(shí)，可適當(dāng)增加爐渣的量，進(jìn)一步提高脫硫速度。渣的形狀也是判斷渣狀態(tài)的重要基準(zhǔn)。這時(shí)需要加入少量的石灰數(shù)次。如果爐渣表面粗糙不均勻，意味著石灰的量過(guò)多。在此階段，可多次添加AI203和SiO2系列的合成爐渣，熔融后添加。

2.2.3 脫氧劑的選擇

根據(jù)煉鋼的種類，本公司工廠使用的主要脫氧劑有碳化鈣、硅酸鈣粉、苯基硅粉、鋁粒子等。

2.2.4 LF精煉滑片螺旋槳

輕輕敲打轉(zhuǎn)換器，配置上板包，用電加熱爐渣的第二批，添加脫酸劑制作白爐渣，保持白爐渣。

3 白板的制造工序中應(yīng)注意的操作鏈接

3.1 科學(xué)調(diào)整種子序列

根據(jù)煉鋼的種類不同，在渣條件下，煉鋼殘留物的狀態(tài)也不同，反應(yīng)供給順序也會(huì)有效果地調(diào)整，因此可有效地提高反應(yīng)殘留物的精制效果。這些側(cè)面在供給反應(yīng)鏈接上沒(méi)有充分考慮的情況下，準(zhǔn)備好的殘留物會(huì)一次投入到設(shè)備中進(jìn)行電解精制。這個(gè)過(guò)程通常是精制反應(yīng)后的殘留物無(wú)法完全溶解的原因。這種方法不僅浪費(fèi)了大量的鋼鐵原料，而且對(duì)冶煉效果和鋼鐵綜合利用率也有惡劣影響。在冶煉相關(guān)鋼種時(shí)，必須特別注意鋼內(nèi)的位置。在喂食工序中，采用了分批和階段喂食的方法。加入適當(dāng)量的反應(yīng)產(chǎn)物后，將其他材料批加入。例如，在添加石灰的時(shí)候，這個(gè)方法可確保所添加的石灰完全溶解。具體的方法是在加熱后1～2分鐘內(nèi)添加約30%的氟，觀察渣是否完全溶解，然后添加剩余的渣。根據(jù)爐渣的特定的脫氧度，適當(dāng)添加氧化硅、硅鈣粉末等脫氧劑，保證了白條的形成效率。在實(shí)際的供應(yīng)操作中，在充分觀察實(shí)際反應(yīng)情況的同時(shí)，必須有效地總結(jié)反應(yīng)過(guò)程相關(guān)的問(wèn)題。掌握各精制鏈接的判斷和在供給過(guò)程中供給飼料的總量。

3.2 優(yōu)化多邊形吹氣模式

在LF爐外的精制過(guò)程中，將氬的灌入和攪拌是非常重要的一步。在精煉工序中，鋼渣之間的反應(yīng)性提高，復(fù)合材料的傳導(dǎo)和鋼組合物的溫度均勻性持續(xù)加速?？茖W(xué)合理的批處理可最大化提高鋼的精度和質(zhì)量，而非科學(xué)的批處理方法則會(huì)導(dǎo)致鋼的內(nèi)部質(zhì)量下降。在煉鋼工作中，如果對(duì)應(yīng)的氬吹風(fēng)流量和反應(yīng)壓力一直保持，這種方法很容易形成不同程度的精制和催化過(guò)程的變更，完全滿足煉鋼各個(gè)階段的工藝要求是很困難的。在實(shí)際的反應(yīng)過(guò)程中，如果氬的進(jìn)氣量過(guò)少，就無(wú)法獲得必要的攪拌效果，從而導(dǎo)致?tīng)t渣的熔化。如果鼓風(fēng)機(jī)的壓力過(guò)大，就用LF爐快速起泡，開(kāi)發(fā)科學(xué)合理的氬氣鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，持續(xù)優(yōu)化仰光吹風(fēng)控制技術(shù)，達(dá)到最快的脫硫效率，形成白色鋼渣。

具體的操作方法是煉鋼初期，通過(guò)添加大量的反應(yīng)材料，這些材料完全分散在鋼的表面上，有效地避免了供給工序中殘留物的積累。因此，在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中，必須適當(dāng)提高仰光吹風(fēng)的強(qiáng)度。等渣完全溶解后，需要適當(dāng)降低仰光吹風(fēng)的強(qiáng)度。這種方法有利于鋼鐵渣的反應(yīng)和鋼鐵脫硫反應(yīng)。千斤頂完成后，再降低氬吹風(fēng)強(qiáng)度，確保反應(yīng)時(shí)間和各種雜質(zhì)浮游所需的時(shí)間，達(dá)到煉鋼的實(shí)際效果。在實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)工序中，需要根據(jù)在精制工序的各種階段所需要的攪拌強(qiáng)度和取鍋容量，有效地決定注入氬的強(qiáng)度。

3.3 合理控制精煉的通電參數(shù)

通過(guò)合理控制激發(fā)參數(shù)，可確保精制的正常進(jìn)展和白板的生成和維持。根據(jù)實(shí)踐總結(jié)，需要在精制過(guò)程中采用激勵(lì)電流控制方法。也就是說(shuō)，電流小，電壓低，動(dòng)作穩(wěn)定。之后，電流增減，電流穩(wěn)定。通電時(shí)，使用穩(wěn)定的低電流電弧，避免因大電流電弧或突然振蕩造成的電路基板故障。電弧穩(wěn)定進(jìn)入供應(yīng)階段后，鋼渣完全溶解；爐渣完全溶解后，供給電流逐漸減少，調(diào)節(jié)溫度，滿足注入溫度的要求，保證精煉效率穩(wěn)定。

3.4 合理的渣流量選擇

穩(wěn)定埋弧的厚度應(yīng)大于或等于100 mm，轉(zhuǎn)爐下部爐渣的厚度應(yīng)在20 mm和50 mm之間。因此，根據(jù)相關(guān)要求，新渣的厚度至少必須在50 mm至80 mm之間，只有這樣才能保證渣流的穩(wěn)定性。鋼包內(nèi)熔渣面積約5.2平方米，熔渣密度約2.5cm3。新添加的爐渣量約為700 kg至1200 kg，因此在一定程度上考慮了泡沫爐渣工藝技術(shù)特點(diǎn)，鋼渣可在一定程度上減少。因此，在新添加的鋼渣材料中要控制添加量，通過(guò)上述實(shí)際鋼渣成分，確保新增鋼渣總量約1000KG，實(shí)際生產(chǎn)受鋼包凈空限制（鋼包凈空300mm），實(shí)際鋼渣量控制在500kg/爐，即約10kg/t鋼，采用活性高的石灰小顆粒，將其控制在3～4度左右。因此，根據(jù)實(shí)際鋼材生產(chǎn)情況，埋弧效果較好[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

一般來(lái)說(shuō)，為保證白渣的快速、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)，必須從精煉作業(yè)的實(shí)際情況出發(fā)。充分考慮硫含量、渣況等因素，加強(qiáng)進(jìn)料過(guò)程控制、電流參數(shù)和吹氬強(qiáng)度。深入研究總結(jié)，積極創(chuàng)新和改進(jìn)，不斷提高白渣精煉技術(shù)水平，充分發(fā)揮LF爐精煉的優(yōu)勢(shì)，取得預(yù)期的精煉效果。