精炼造渣主要包括合理控制渣量,炉渣氧化性和炉渣碱度三个方面。实际生产中受钢包净空(钢包净空300mm)限制,实际渣量控制在500kg/炉,即10kg/t钢左右,碱度通过采用高活性小颗粒石灰控制在3~4左右。
转炉炉渣FeO含量一般在10%~25%左右,因此转炉炉渣脱硫能力较差。为提高LF炉脱硫能力,必须将炉渣中氧含量降低。实践证明,当炉渣中FeO含量低于2.5%后,炉渣的脱硫能力逐步提高,特别是当FeO含量低于1%后,炉渣脱硫能力显著提高。一般厂家的生产工艺是,初期使用铝粒造还原渣。用铝粒造还原渣,造渣较快,脱氧程度较高,但其使用成本高,渣子稀,无泡沫,渣层薄,埋弧差,加热时有增C现象,不能提高吹氩强度,造成脱硫速度慢。对熔渣碱度也有影响。
相对转炉氧化性炉渣而言,LF炉脱硫是在还原渣条件下进行的,因而其脱硫效率要远远高于转炉。LF炉精炼脱硫,首先要形成还原性的白渣,将氧化性钢包渣子进行还原,渣中w(FeO-MnO)<1%还原才比较充分。然后钢水和炉渣中的氧以FeO形式被渣子吸收,在白渣中还原,并达到一定的平衡值。这是脱硫去夹杂的基本条件,在一定碱度和氩气环境下,CaO被还原渣中A1、C、Si等元素还原出Ca。Ca与钢水中的硫反应形成高熔点CaS进入炉渣。LF炉脱硫效率受钢水条件、炉渣状况、动力搅拌及操作多方面影响。
由此,影响脱硫的主要因素如下。
炉渣碱度:渣中含有CaO是脱硫的首要条件,提高渣中CaO浓度有利于脱硫反应的进行。生产实践表明,碱度R=2.5~3.5时脱硫效果最好;
(2)渣中FeO含量:随着FeO含量的降低有利于脱硫反应进行;
(3)渣量:适当加大渣量可以提高CaO含量,稀释CaS浓度,对脱硫有明显效果;
(4)搅拌能力:满足脱硫的热力学条件后,限制环节变为硫在钢中的扩散与硫在渣中的转移。因此增强搅拌能力,增大有效反应面积可提高脱硫速率。
济钢一炼钢结合自身的生产特点开发了造白渣脱硫技术。出钢过程加完合金后,开始加第一批造渣料,到精炼位后加入部分化渣剂化渣,待化透后开始加热,在加热过程中,加第二批渣料,渣料熔化良好后,加入第一批脱氧剂(约为总量的2/3)。当精炼成份微调后,此时钢渣应变黄白色,接着加入第二批脱氧剂(约为总量的1/3)约3~5min后,钢渣应全部变为白渣,保持白渣时间约为10~15min。渣料配比为石灰:萤石=5~6。
(1)渣量控制
适当的渣量是脱硫的首要条件。渣量小,渣中碱度达不到要求,不利于脱硫;渣量过大,虽可以提高脱硫率,但原材料和电耗也增加。同时,炉渣过厚,脱硫反应时间过长,不利于调节生产节奏。目前,济钢一炼钢在生产中对于要求深脱硫的钢种,一般渣量占钢水量的1%左右。脱硫时实际渣量控制在500kg/炉,即10kg/t钢。在生产中,0.5t的渣料不是一次性加入,而是分批加入。第一次在加热前加入0.3t左右,含CaO>50%的精炼渣,剩余0.15~0.2t的则为硅钙粉、碳化硅和石灰等在处理过程中分批次根据炉渣状况加入。
(2)渣况判断及渣性控制正常情况下LF炉渣子颜色随着氧化性变化,渣子氧化性不同,其颜色也不同。同时炉渣碱度不同,其物理状态也不同,因此可以利用观察渣子状态来判断其氧化性和碱度情况。为及时了解炉渣特性,需要对炉渣外观物理特性有所了解。实际生产中,使用烧氧管粘钢包内炉渣,观察炉渣颜色形状,来判断渣子氧化性和碱度等化学性质。然后做相应调整,保证炉渣合适的理化性能。
白渣是一种碱性渣,具有良好的脱氧和脱硫能力。造白渣的好坏直接关系到钢液脱硫的效果。而评定白渣的好坏首先是看渣色,不仅看炉渣白的程度,而且要看白渣保持时间。白渣颜色稳定,且保持时间长,才能说明钢液脱氧良好。碱性渣随着炉渣的氧化性而呈现不同的颜色,所以渣色是炉渣与钢液脱氧程度的标志。随着炉渣氧化性的减弱,炉渣颜色也逐渐变浅,由黑色→棕色→黄色→淡黄色→白色变化。
济钢一炼钢LF炉造白渣脱硫主要是在稀薄渣熔化形成后,添加SiC粉使炉渣具有还原性,逐步使炉渣变白。由于受设备限制,LF炉在加热前所加精炼渣由天车吊至LF炉平台。精炼渣主要含CaO>50%,然后进行加热化渣处理。待精炼渣基本熔化时,加入第1批SiC粉,第1次加热结束,测温取样同时观察炉渣状况,氧化渣一般呈黑色。如果炉渣呈淡黄色、黄色、棕色以至发黑时,说明炉渣脱氧不良,需进一步脱氧。如果炉渣呈白色或稍带一点灰色,说明炉渣脱氧良好,可以不加或少加SiC粉。济钢一炼钢在造白渣处理中,为了加速炉渣脱氧,在加SiC粉时,也采取加适量铝粒进行脱氧。
在造白渣过程中SiC粉的投入量占总渣量的20%左右,即SiC粉投入量在100kg左右,加铝粒是为了加速脱氧,投入量约为20kg。造好的白渣呈均匀的小泡沫,用渣棒粘渣,渣层均匀。冷却后表面呈白色鱼子状,断面白色带灰色或细线,且疏松多孔,冷却后会自动粉化成白色粉末。
这是最理想的白渣现象。如没粉化,则碱度不够,仍须加石灰调整。所以在处理时,也须人工加精炼渣调整碱度。将成品硫含量控制在钢种要求上限以下5~10个范围以内,是降低成本的关键。
(来源:世界金属导报)