LF爐精煉造白渣工藝研究與實踐

李啟軍

（唐山不銹鋼有限責任公司，河北 唐山 063199）

隨著我國科學技術的飛速發展，我國經濟也得到了很大的發展。根據我國煉鋼廠LF爐白渣精煉工藝的相關特點，對爐渣中相應的SiO2、CaO和CaFa2組分進行了分析和研究。通過分析和實踐，實現了LF精煉過程中安全穩定的脫氧脫硫，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，提高鋼材質量。

1 概述

1.1 精煉渣的主要作用

鋼渣精煉是通過將特定比例的合成渣添加到鋼中，分析谷物的化學組成結構而形成的獨自精制過程。一般使用的精制鋼渣，主要以CaO-CF2、CaO-Al2O3、CaO-Al2O3-SiO2等為基礎，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，在反應中對熔融鋼的保溫和精制中起到實際作用。反應過程中所顯示的效果，第一是脫氧，第二是脫硫，第三是獲得高精度的反應環境，高還原性鋼渣的使用對LF爐有很好的效果，可有效增加混合物和煉鋼的接觸面積，充分發揮其還原效果，大大提高脫硫和脫酸效果。在注入、攪拌過程中，煉鋼中的雜質向上持續積累，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，保護裝置涂覆環境，提高裝置內部環境反應過程中的熱效率[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

應用LF爐，具有較好的脫氧脫硫效果。LF爐采用擴散脫氧法，脫氧產物直接進入渣中，在氬氣流量大、攪拌強度高、精煉渣環境減少的條件下，可進一步提高渣鋼之間的氧轉移率。沉淀除氧能力增強。經過攪拌、精煉和還原的高堿冶煉環境，冶煉鋼的脫硫性能良好。除氧效果與脫硫效果密切相關。若脫氧效果較好，氧化鋁的質量分數越高，氧化鋁的質量分數就越低，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，汽泡的漂浮運動對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，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三相石電極來實現，其加熱速度可達4℃～7℃/min，埋弧加熱主要是通過發泡渣來實現。爐膛吹氧功能涉及整個冶金過程，是保證鋼材質量的重要環節。利用 LF爐可在工業緊張的安排下，保持冶煉鋼水的溫度，減輕生產壓力，降低生產成本，獲得較好的經濟效益。

2 精煉快速造白渣工藝制定

2.1 轉換器爐渣對精煉爐渣的影響

2.1.1 爐渣中碳粒子對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控制。為解決這個問題，取鍋進入LF位置后，增加在線的氬氣供給力，使爐渣內的混合碳粒子完全熔化。

2.1.2 轉換器爐渣對精煉爐渣的影響

轉爐鑄造過程產生爐渣，爐渣經鋼水攪拌乳化，使熔融鋼完全氧化。因此，鋼材成分和脫氧元素不斷變化，原渣具有較強的氧化性和較高的氧電位，延長了LF精煉脫氧時間。實踐表明，當轉爐鋼包下渣厚小于50mm時，經過4～7min的精煉和通電，可得到流動性好、埋弧效果好的渣。礦渣含量也較低，在精煉過程中粘度變化不大，白渣形成較早。因此，正確的留渣率和控制轉爐結渣量是白渣快速精煉的前提。

2.1.3 轉爐加頂渣對精煉造渣的影響

為降低LF爐的負荷，我廠采用轉爐出鋼時向鋼包內添加上渣的工藝。利用鋼液攻絲動能和鋼液顯熱部分熔化爐頂渣，實現爐渣的預脫氧，降低爐渣的LF，爐渣的加入量和熔融時間對爐渣的改性和預脫氧起到一定作用。原渣堿度提高，氧化還原。鋼包到達LF位置后，增加氬氣流量，保證加熱前精煉渣基本形成。根據需要添加爐渣材料進行脫氧和調整爐渣堿度，以確保在最短時間內形成白渣。

2.2 合理的精煉渣系統

快速制備白渣是LF爐精制的關鍵，實現LF爐脫酸脫硫是一種良好的流動性、適當的乳化和良好吸附的還原白渣快速穩定生產，吸收雜質以確保煉鋼的品質。

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。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層的化學腐蝕，但是，爐渣的堿度盡可能不高。堿度過高的話，爐渣的粘度會變高，爐渣的流動性會下降。相反，不促進與煉鋼中硫等雜質的接觸、還原、吸附，影響精制效果。因此，在提高爐渣的堿度的同時，也需要確保爐渣的流動性（一般來說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，對渣的脫硫來說硫的分配比越不利。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 渣狀態判定和渣性能控制

在正常狀態下，爐渣的顏色會隨著氧化程度和氧化性能的變化而變化。在實際生產中，一般采用在爐渣中插入小鐵管，當觀察時取出。通過觀察鐵管上安裝的爐渣的顏色和形狀來判斷爐渣的狀態，可采取相應的爐渣對策。根據爐渣的氧化特性，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，沒有還原性。此時，可提高爐的溫度，保持爐渣的良好流動性。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；黃色表示發生了脫硫反應；表明白板具有良好的還原性。此時，可適當增加爐渣的量，進一步提高脫硫速度。渣的形狀也是判斷渣狀態的重要基準。這時需要加入少量的石灰數次。如果爐渣表面粗糙不均勻，意味著石灰的量過多。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注意的操作鏈接

3.1 科學調整種子序列

根據煉鋼的種類不同，在渣條件下，煉鋼殘留物的狀態也不同，反應供給順序也會有效果地調整，因此可有效地提高反應殘留物的精制效果。這些側面在供給反應鏈接上沒有充分考慮的情況下，準備好的殘留物會一次投入到設備中進行電解精制。這個過程通常是精制反應后的殘留物無法完全溶解的原因。這種方法不僅浪費了大量的鋼鐵原料，而且對冶煉效果和鋼鐵綜合利用率也有惡劣影響。在冶煉相關鋼種時，必須特別注意鋼內的位置。在喂食工序中，采用了分批和階段喂食的方法。加入適當量的反應產物后，將其他材料批加入。例如，在添加石灰的時候，這個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。根據爐渣的特定的脫氧度，適當添加氧化硅、硅鈣粉末等脫氧劑，保證了白條的形成效率。在實際的供應操作中，在充分觀察實際反應情況的同時，必須有效地總結反應過程相關的問題。掌握各精制鏈接的判斷和在供給過程中供給飼料的總量。

3.2 優化多邊形吹氣模式

在LF爐外的精制過程中，將氬的灌入和攪拌是非常重要的一步。在精煉工序中，鋼渣之間的反應性提高，復合材料的傳導和鋼組合物的溫度均勻性持續加速。科學合理的批處理可最大化提高鋼的精度和質量，而非科學的批處理方法則會導致鋼的內部質量下降。在煉鋼工作中，如果對應的氬吹風流量和反應壓力一直保持，這種方法很容易形成不同程度的精制和催化過程的變更，完全滿足煉鋼各個階段的工藝要求是很困難的。在實際的反應過程中，如果氬的進氣量過少，就無法獲得必要的攪拌效果，從而導致爐渣的熔化。如果鼓風機的壓力過大，就用LF爐快速起泡，開發科學合理的氬氣鼓風機系統，持續優化仰光吹風控制技術，達到最快的脫硫效率，形成白色鋼渣。

具體的操作方法是煉鋼初期，通過添加大量的反應材料，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，在實際運轉中，必須適當提高仰光吹風的強度。等渣完全溶解后，需要適當降低仰光吹風的強度。這種方法有利于鋼鐵渣的反應和鋼鐵脫硫反應。千斤頂完成后，再降低氬吹風強度，確保反應時間和各種雜質浮游所需的時間，達到煉鋼的實際效果。在實際的運轉工序中，需要根據在精制工序的各種階段所需要的攪拌強度和取鍋容量，有效地決定注入氬的強度。

3.3 合理控制精煉的通電參數

通過合理控制激發參數，可確保精制的正常進展和白板的生成和維持。根據實踐總結，需要在精制過程中采用激勵電流控制方法。也就是說，電流小，電壓低，動作穩定。之后，電流增減，電流穩定。通電時，使用穩定的低電流電弧，避免因大電流電弧或突然振蕩造成的電路基板故障。電弧穩定進入供應階段后，鋼渣完全溶解；爐渣完全溶解后，供給電流逐漸減少，調節溫度，滿足注入溫度的要求，保證精煉效率穩定。

3.4 合理的渣流量選擇

穩定埋弧的厚度應大于或等于100 mm，轉爐下部爐渣的厚度應在20 mm和50 mm之間。因此，根據相關要求，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定性。鋼包內熔渣面積約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特點，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，通過上述實際鋼渣成分，確保新增鋼渣總量約1000KG，實際生產受鋼包凈空限制（鋼包凈空300mm），實際鋼渣量控制在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，根據實際鋼材生產情況，埋弧效果較好[4]。

4 結語

一般來說，為保證白渣的快速、優質生產，必須從精煉作業的實際情況出發。充分考慮硫含量、渣況等因素，加強進料過程控制、電流參數和吹氬強度。深入研究總結，積極創新和改進，不斷提高白渣精煉技術水平，充分發揮LF爐精煉的優勢，取得預期的精煉效果。