爐渣的巖相研究在轉爐煉鋼中的應用探討

李志遠

摘? 要：隨著工業技術水平的不斷提升，許多新技術、新理念被應用在冶煉行業中，有力推動著此領域的發展與完善。在轉爐煉鋼中，通過巖相檢驗方法的應用，能夠明確爐渣的礦相構成與分布，而結合流動溫度、爐渣化學成分等數據，則能了解爐渣性質。本文圍繞各種成分鐵水煉鋼的爐渣巖相檢驗特點與結果，分析其在轉爐煉鋼當中的具體應用，望能為此領域研究提供些許借鑒。

關鍵詞：爐渣;巖相;轉爐煉鋼

爐渣的礦相組成與其化學成分之間存在緊密聯系，而采用巖相檢驗方法能夠對爐渣的礦相分布與組成進行深入了解，而將爐渣的相圖知識、熔點測定結果、爐渣化學分析結果結合于爐渣巖相檢驗結果，便能更加準確且全面的知曉爐渣的性質。當前，無論是在轉爐高效吹氧、復合吹煉中，調試在高磷鐵水、低硅鐵水等不同成分鐵水煉鋼中，均用到了巖相檢驗方法，且效果較好。本文通過研究爐渣的巖相，從多方面探討了其在轉爐煉鋼當中的應用，現就此探討如下。

1.正常鐵水吹煉中及低硅鐵水煉鋼爐渣的巖相檢驗

1.1正常鐵水吹煉

所謂正常鐵水，實際就是鐵水w（Si）=0.4～0.6%，w（P）小于0.012%，以及諸如Cr、V等合金元素含量不高的鐵水。許多轉爐均用此種成分的鐵水來進行煉鋼，其無論是巖相組成，還是成渣過程，均具代表性。需要指出的是，如果吹氧量為20%，那么粗大柱狀晶體CaO·（Mg，Fe，Mn）O·SiO₂（綠色鈣鎂橄欖石）為爐渣的主要礦相，其在總礦相中的占比為90%，在其中間處會進行一些RO相的填充（二價陽離子氧化的化合物）。伴隨吹煉的持續推進，爐渣礦相會有一些鎂硅鈣石出現。如果吹氧量達60%，那么此時爐渣的堿度會達到1.8，鎂硅鈣石（淺綠色隱條狀）與硅酸二鈣（黑褐色粒狀）為渣當中的主要礦相，二者在總礦相量中的占比為40%。伴隨吹煉的持續推進，渣當中的高堿度礦相量會隨之而增加，當吹煉到終點時，褐色粒狀硅酸二鈣（占比為45%）以及蘭色粒狀硅酸三鈣（占30%）為渣當中的主要礦相，并且RO相與未熔MgO相加和為20%。

1.2低硅鐵水煉鋼

每當高爐鐵水硅降0.1%，焦比能降4kg/t，而產量則可以提高1～1.5%。針對低硅鐵水煉鋼而言，其通常會帶來各種問題，比如降低脫磷率及成渣困難、粘槍等。因此，本文針對低硅鐵水煉鋼所對應的爐渣性質展開了深入研究，見表1。

鐵水成分為：Mn0.33 %，Si為0.25%，S為0.005%，P為0.084%。吹氧30%取渣樣所對應的礦相為：RO（20%）、硅酸二鈣（20～25%）、鎂硅鈣石（50～55%）。不同于正常鐵水，在吹煉的初期階段，渣當中并無低熔點礦相（橄欖石類），且較早出現了硅酸二鈣，存在著比較差的爐渣流動性。當吹氧至50%時，爐渣所對應的巖相組成：鎂硅鈣石降至40%，而硅酸二鈣升高至40%，RO相加上鐵酸鈣的總和是20%。該礦相組成的基本特點為少低熔點相，多高熔點相。爐渣有著比較差的流動性，而且容易出現金屬噴濺情況。吹氧至70%時，爐渣的礦相與上述較接近，僅高熔點相硅酸二鈣占比升至45%。爐渣中的氧化鐵含量有明顯降低，而且低熔點礦相在具體含量上有大幅減少，爐渣所對應的流動溫度為1425℃。

2.中磷鐵水煉鋼、高磷鐵水煉鋼的爐渣巖相組成分析

2.1中磷鐵水煉鋼

鐵水的具體成分為：S0.021%，P為0.36%，Mn為0.27%，Si為0.78%，C為4.15%，溫度為1316℃。吹氧20%，此時爐渣的礦相是富氏體（Fe，MgO）O，其在總礦相量當中的占比為40%;玻璃相為其基體，而硅酸鹽為其主要成分。在渣當中的氧化鐵高，熔池的具體溫度是1457℃。因此時爐渣礦相存在均勻的分布，未發現固相物。當吹氧40%時，因爐渣堿度有明顯提高，脫磷反應持續開展，渣當中會有大量的磷酸三鈣析出，其在總礦相當中的比重為10～15%。其中有一些白色枝狀晶，實際就是富氏體（40%）。鎂硅鈣石占比為20%，且析出有一些硅酸二鈣（5%）。當吹氧至60%時，因石灰已經被融化，而且硅酸二鈣有明顯增加（占比為40～50%），RO相有一定減少，但析出由細小的RO相，原因在于石灰熔解，硅酸鹽與氧化鈣之間發生反應，從而被置換出來。吹氧80%時，硅酸二鈣呈現為深褐色結晶狀，其在總礦相當中的占比超過50%。灰色條狀的磷酸鈣所占比重為15%，而RO相呈現為白色粒狀結晶，占比15%，鐵酸二鈣呈條狀，占比為15～20%。針對中磷鐵水煉鋼爐渣的巖相組成來講，其相比于普通鐵水煉鋼渣，最大特點就是有磷酸三鈣出現，因渣中有著比較高的氧化鐵，因而會增加鐵酸鈣。

2.2高磷鐵水煉鋼

針對高磷鐵水煉鋼而言，當吹氧20%時，RO相呈現為白色樹枝狀結晶，其在總礦相量中的比重為20%，而硅磷酸鈣則呈現為深灰色粒狀結晶，占比25～30%，灰色基體玻璃相（低堿度硅酸鹽）為其主要成分（40～45%）。吹氧40%時，渣當中的主要礦相為粒狀結晶硅磷酸鈣（呈現為深灰色，占比為70～75%）。另外，將石灰熔入渣當中，結合于P₂O₅、SiO₂，能夠形成硅磷酸鈣。渣中w（CaO）為42.62%，w（SiO₂）為11.21%，w（P₂O₅）為18.40%，爐渣堿度為1.43%。此乃有著較高質量的鋼渣磷肥。吹氧60～80%時，因脫碳反應持續進行，以及石灰被熔解，致使爐渣在具體堿度上有明顯升高，降低了氧化鐵。硅磷酸鈣為爐渣當中的主要礦相，占比為（60～65%）。RO相有顯著減少，RO相加上鐵酸鈣的總和為20～25%。

3.結語

綜上，在轉爐煉鋼過程中，采用巖相檢驗方法進行檢驗，可以知曉礦相的具體分布及構成，而且與正常含硅鐵水、低硅鐵水、中磷鐵水、高磷鐵水煉鋼爐渣化學成分相結合，能夠了解爐渣性質。因此，開展爐渣巖相研究，其能夠為降低石灰消耗、改進轉爐造渣工藝等提供依據，并且有助于低硅鐵水煉鋼、轉爐高效吹氧等工作的開展。

參考文獻

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