精煉渣理論分析與實踐應(yīng)用

楊福新，鄭 偉，譚廣雷，唐 丹，楊梅梅

（1.五礦營口中板有限責(zé)任公司，遼寧 營口 115000；2.營口理工學(xué)院，遼寧 營口 115000；3.冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院，北京 100730）

通過取精煉渣樣檢驗，根據(jù)檢驗結(jié)果對渣樣進(jìn)行分析，了解目前爐渣成分，查找操作中存在的問題，提出改善措施。對爐渣成分分析、調(diào)整，提升爐渣對夾雜物的吸附能力，提高鋼水純凈度，以滿足品種鋼對鋼水純凈度的要求[1]。

1 爐渣分析

爐渣分析中主要指標(biāo)如下：

（1）硫分配系數(shù)（LS）：硫在爐渣中的質(zhì)量百分含量（S）與在鋼中的質(zhì)量百分含量[S]之比，以LS表示，即LS=（S）/[S]。硫分配系數(shù)表示爐渣的脫硫能力，其值越高，鋼中可能達(dá)到的硫量越低[2]。

（2）渣指數(shù)：渣中CaO/SiO2：Al2O3比值，反映了精煉渣在一定的堿度下，爐渣的流動性，渣指數(shù)為0.2～0.4時，硫的分配系數(shù)較高。

（3）C/A比：渣中CaO/Al2O3比值，用來衡量渣系吸附Al2O3夾雜能力強(qiáng)弱的指標(biāo)，當(dāng)渣中C/A=1.6-1.8時，爐渣吸附Al2O3的能力最強(qiáng)。

取精煉渣樣送檢分析，根據(jù)不同類型的鋼種，精煉渣分為普碳鋼、硅鋁鎮(zhèn)靜鋼、硅鋁鎮(zhèn)靜鋼（低碳低硫）進(jìn)行分析。

1.1 普碳鋼

普碳鋼種精煉渣樣成分見表1。

表1 普碳鋼渣樣主要成分

1.1.1 渣中FeO

普碳鋼渣中FeO＞1.0%比例為26.2%，F(xiàn)eO含量偏高，平均在0.9%，脫氧稍差。硫分配比普遍較低，基本在100以下，影響脫硫，普碳鋼脫硫率平均45%。硫分配比隨FeO增加呈下降趨勢，見圖1。

圖1 普碳鋼硫分配系數(shù)隨FeO變化趨勢

1.1.2 堿度

不同堿度下硫分配系數(shù)的變化趨勢見圖2。

圖2 不同堿度下硫分配系數(shù)的變化趨勢

根據(jù)圖2，當(dāng)堿度在2.8以下時，隨著堿度升高，渣中CaO含量增加，促進(jìn)了鋼渣界面的脫硫反應(yīng)，LS逐漸增加；當(dāng)堿度在2.8以上時，隨著堿度升高，渣中CaO含量進(jìn)一步增加，爐渣粘度增加，爐渣流動性變差，LS逐漸降低[3]。

根據(jù)不同堿度下硫分配系數(shù)的變化趨勢，普碳鋼堿度可控制在2.0～3.5。在2.0～3.5下，CaO含量在50%～60%，SiO2含量在20%～25%。

普碳鋼精煉渣目標(biāo)成分見表2。

表2 普碳鋼精煉渣目標(biāo)成分

1.2 硅鋁鎮(zhèn)靜鋼

硅鋁鎮(zhèn)靜鋼精煉渣樣成分見表3。

表3 硅鋁鎮(zhèn)靜鋼精煉渣樣成分

1.2.1 渣中FeO

渣中FeO含量較高，平均0.95%，其中FeO＞1.0%比例占24.14%。渣中FeO含量高的原因：

（1）檢查精煉渣樣，部分渣樣內(nèi)表面粘鋼，造成FeO含量虛高。個別爐次FeO在1.0%左右，LS在100以上，爐渣脫硫效果良好，也說明存在FeO偏高情況；

（2）脫氧不良，渣中FeO含量高。當(dāng)轉(zhuǎn)爐出現(xiàn)終點低碳、點吹、出鋼下渣等情況時，渣中FeO含量偏高，若加入正常脫氧劑量，可能造成脫氧不良，需根據(jù)過程脫氧程度確定是否補(bǔ)加脫氧劑。隨渣中FeO升高，硫分配系數(shù)呈下降趨勢，渣中FeO越高，鋼水脫硫效果越差。

1.2.2 堿度

爐渣堿度在3.8以下時，隨著堿度的增加，硫分配比呈上升趨勢。

在低堿度時，隨著石灰加入量的增加，渣中CaO含量增加，促進(jìn)了鋼渣界面的脫硫反應(yīng)，LS升高；堿度在3.8以上時，隨著堿度的增加，硫分配系數(shù)呈下降趨勢。堿度較高時，隨著石灰的進(jìn)一步增加，爐渣粘度增加，流動性變差，傳質(zhì)速率降低，不利于脫硫反應(yīng)，LS降低。考慮物料消耗，堿度可控制在2.5～4.0。

1.2.3 渣指數(shù)（CaO/SiO2：Al2O3）

根據(jù)實際檢驗數(shù)據(jù)計算渣指數(shù)在0.12～0.47，渣指數(shù)在0.25左右時，LS最高。渣指數(shù)降低或升高，Ls均降低。渣指數(shù)在0.30以上逐漸增加時，LS逐漸降低，變化明顯。在渣指數(shù)較低時，爐渣粘度低，流動性良好，有利于鋼渣間的界面反應(yīng)，脫硫效果好[4]。若爐渣過稀，氬氣攪拌時，界面渣與鋼混合，且易造成鋼水裸露，二次氧化，不利于夾雜物去除。渣指數(shù)較高時，爐渣粘度大，流動性降低，傳質(zhì)速率下降，脫硫效果差。

根據(jù)不同渣指數(shù)下硫分配系數(shù)的變化趨勢，渣指數(shù)在0.15～0.30范圍內(nèi)時Ls較高。

1.2.4 CaO/Al2O3（C/A）

當(dāng)渣中C/A在1.6～1.8時，爐渣吸收Al2O3的能力最強(qiáng)。根據(jù)渣樣數(shù)據(jù)計算C/A在2.02～6.78，均在2.0以上，C/A普遍較高。

渣中CaO含量基本在50%～63%，Al2O3在10%～25%，為降低C/A，爐渣成分控制目標(biāo)為：CaO含量在50%～55%，Al2O3在15%～25%。根據(jù)渣指數(shù)計算SiO2成分控制在10%～15%。根據(jù)上述分析，確定硅鋁鎮(zhèn)靜鋼精煉渣目標(biāo)成分，見表4。

表4 硅鋁鎮(zhèn)靜鋼精煉渣目標(biāo)成分

2 依據(jù)分析采取措施

（1）普碳鋼、含鋁鋼均存在渣中FeO含量偏高情況，精煉處理過程根據(jù)渣樣判斷脫氧程度，尤其是低碳、點吹、下渣爐次，確定是否補(bǔ)加脫氧劑，控制熔渣脫氧良好，渣中FeO＜1.0%；

（2）根據(jù)渣樣分析，為控制熔渣成分調(diào)整渣料加入量，見表5。

表5 渣料參考加入量

硅鋁鎮(zhèn)靜鋼可根據(jù)鋼種需要加入約200Kg預(yù)熔渣。

3 結(jié)論

（1）根據(jù)爐渣分析，確定各鋼種精煉渣目標(biāo)成分，見表6。

表6 各鋼種精煉渣目標(biāo)成分

（2）對比目標(biāo)渣樣成分脫硫及夾雜物去除效果，目標(biāo)渣樣成分平均脫硫率提高4%～8%，T[O]降低3ppm～4ppm見表7。

表7 目標(biāo)渣樣成分下脫硫及夾雜物去除效果