蘇鋼42CrMo鋼LF爐精煉渣系控制分析

徐益峰

(江蘇蘇鋼集團有限公司技術中心，江蘇 蘇州 215151)

1 生產工藝流程

江蘇蘇鋼集團有限公司(以下簡稱“蘇鋼”)采用EAF-LF-VD-CC工藝流程生產42CrMo鋼，電弧爐采用廢鋼+高爐鐵水作為煉鋼原料，工藝流程如圖1所示。

圖1 蘇鋼生產工藝流程

2 LF爐精煉渣系控制分析

2.1 LF爐精煉工藝參數

LF爐精煉主要完成脫氧、脫硫、去夾雜、合金化及控制溫度等工藝過程。LF爐精煉工藝參數如表1所示。

2.2 LF爐精煉渣系分析

經取樣分析42CrMo的精煉渣系如表2,3所示。

由表2,3的精煉初渣、終渣成分可見，所造精煉渣的成分范圍為w(CaO)=50%～60%，w(Al2O3)=20%～25%，w(SiO2)=8%～13%，w(CaO)/w(Al2O3)=2.1～2.8(平均為2.17)，該終渣是以CaO, Al2O3為主的鋁酸鈣渣系。實踐表明，這種鋁酸鈣渣系具有好的脫硫能力，如圖2(圈入區域)所示，當w(CaO)=55%～65%，w(Al2O3)=25%～40%，w(SiO2)<15%范圍時，該類渣有高的硫容量，硫分配比可大于250。該渣系主要礦相為熔點在1450℃左右的低熔點物質12CaO·7Al2O3，3CaO·Al2O3，當其與鋼水中的脫氧產物Al2O3，SiO2相聚時，將生成低熔點共晶物C2S-C12A7-CA(1335 ℃)，因此具有很強的吸收脫氧產物SiO2，Al2O3能力；同時12CaO·7Al2O3、3CaO·Al2O3熔點低、離子半徑大，還具有強的吸附硫化物及氮化物的能力。因此該類渣不僅具有好的脫硫能力而且具有強的吸收夾雜的能力。

表1 LF爐精煉工藝參數

表2 LF爐精煉初渣主要成分

表3 LF爐精煉終渣主要成分

圖2 鋁酸鈣渣系精煉渣硫容量分析

表4為硫分配比及脫硫效率，鋼中w(S)均已脫至0.008%以下，達到很好的脫硫效果，脫硫效率基本在80%以上。

從表3可以看到，LF終渣中w(CaO)=52%～59%，w(CaO)/w(Al2O3)=2.2～2.7，渣中w(MgO)在7.00%以下，有的爐次甚至低至4.54%，這說明包襯侵蝕得到很好的抑制。

圖3反映了終渣w(CaO)及w(CaO)/w(Al2O3)與渣中w(MgO)的關系，由圖中結果表明，LF爐精煉終渣中的w(MgO)在目前控制的成 分范圍，仍存在隨渣中w(CaO)及w(CaO)/w(Al2O3)的升高有下降的趨勢。這是因為熔渣成分在該區域隨w(MgO)的增加，雖然熔渣熔點在增加，但仍在可熔的范圍內，對包襯仍有侵蝕作用，但如果繼續提高堿度會影響還原精煉的動力學條件，好的方法是向爐渣中配鎂，如圖4所示。由表3所示，在目前堿度及w(CaO)/w(Al2O3)范圍，渣中配鎂量為5%～7%，可以有效地防止包襯的侵蝕。

圖3 終渣w(CaO)及w(CaO)/w(Al2O3)與渣中w(MgO)的關系

爐號w(S原)/%w(S終)/%w(S原)/ w(S終)w(CaO)/ w(Al2O3)w(S)/%脫硫能力/%EAF后LF后脫硫量脫硫率110905111.060.0061772.360.0380.0060.03284.21110905121.260.0071802.280.0370.0070.03081.08110905131.310.0081642.730.0390.0080.03179.49111000021.450.0081812.250.0540.0080.04685.19111000031.690.0053382.380.0490.0050.04489.80111000041.350.0081692.260.0510.0080.04384.31

圖4 CaO-MgO-Al2O3三元相圖

爐次w(T.O)/10-6w(N)/ 10-61109051131.050.51109051222.540.01109051334.556.01110000223.548.51110000326.342.01110000430.053.0

由表5 所示，本次分析經LF爐處理后的w(T.O)絕大部分在(23～35)×10-6范圍內，與文獻[1]報道 (27～34)×10-6相同。

LF爐精煉終渣組成與鋼潔凈度的關系，如圖5所示。結果表明，隨著渣中的w(CaO)和w(CaO)/w(Al2O3)增加，鋼中的全氧量呈降低趨勢。

這是由于兩性物Al2O3顯酸性，隨著渣中CaO增多，其吸收Al2O3的能力增強，生成低熔點鈣鋁酸鹽(xCaO·yAl2O3)，有利于夾雜的吸收。

圖5 LF爐精煉終渣組成與鋼潔凈度的關系

3 結束語

(1) 42CrMo鋼LF爐渣系成分范圍控制在w(CaO)=50%～60%，w(Al2O3)=20%～25%，w(SiO2)=8%～13%，w(CaO)/w(Al2O3)=2.1～2.8(平均為2.17)，該渣系不僅具有好的脫硫能力而且具有強的吸收夾雜的能力。

(2) 渣中w(MgO)在7.00%以下，包襯侵蝕得到很好的抑制；但如需進一步控制對包襯的侵蝕，可進行渣中配鎂量5%～7%，能夠有效地防止包襯的侵蝕。

(3) 目前的渣系能夠保證鋼的全氧含量控制在正常水平，渣中的w(CaO)和w(CaO)/w(Al2O3)值增加有進一步降低鋼中的全氧量的趨勢。