天鐵180 t LF爐造還原渣模型計算及實踐

尹華盛 陳志敏（天津天鐵冶金集團熱軋板公司，河北涉縣 056404）

天鐵180 t LF爐造還原渣模型計算及實踐

尹華盛 陳志敏（天津天鐵冶金集團熱軋板公司，河北涉縣 056404）

對Q235B鋼在LF爐精煉造渣的成分進行設計，通過模擬計算，檢驗渣型設計的正確性，使LF爐能有的放矢地改變轉爐攜渣的氧化性，再通過精煉造出還原性能良好的白渣。從而更好地實現LF爐深脫硫、吸附夾雜、純凈鋼水的功能，此經驗可推廣到其它對質量要求嚴格的鋼種。

精煉 白渣 模型 計算 石灰

1 前言

在LF爐精煉工藝中快速造出還原性白渣對鋼水內部質量有很重要的意義。在精煉過程中對鋼水冶煉最有利時的成分的熔渣為白渣。一般渣子顏色發白。鋼包冶煉一般使用CaO-SiO2-Al2O3系熔渣。精煉造渣主要是控制熔渣中的各個組元，使熔渣形成的復合化合物為鋼種的冶煉提供最有力的條件。熔渣組元有CaO、SiO2、Al2O3、MgO、FeO、MnO、CaF2。其中主要通過控制CaO、SiO2和Al2O3的成分來控制熔渣終點形成的復合化合物[1]。

2 造好堿性還原渣的前提條件

（1）控制好鋼液冶金參數，包括：鋼液成分、鋼液溫度、熔煉過程；

（2）前期氧化渣量少（無渣出鋼）；

（3）鋼液已經脫氧；

（4）鋼包內襯堿性耐火材料；

（5）渣子應易熔化，因為只有熔渣才能進行冶金反應和吸納非金屬夾雜；

（6）渣中FeO+MnO含量應低于1.0%。

好的精煉渣必須具有以下特性：熔點低；粘度合適；對氧化夾雜物和硫有強的吸納性。

3 精煉還原渣成分設計

以鋼種Q235B為例，鋼水目標成分范圍（%）：C：0.14～0.18；Si：0.15～0.20；Mn：0.30～0.40；P≤0.020；S≤0.020。轉爐吹氧后鋼水成分為：C：0.08%；Si：0.000 1%；Mn：0.08%；P：0.012%；S：0.015%。根據碳氧平衡，氧含量在300×10-6左右，由于此鋼種是屬于硅鎮靜鋼，脫氧劑以Mn-Si為主,強脫氧使用鋁粒、弱脫氧使用電石轉爐下渣量一般在3～5 kg/t。轉爐渣樣成分見表1。

表1 轉爐渣樣成分/%

根據CaO-SiO2-Al2O3三元相圖，此渣熔點高氧化性高，對精煉造渣有很大的影響。

根據以上因素此鋼種精煉渣成分模型設計為55%CaO，15%SiO2，20%Al2O3，7%MgO，1%MnO，1% FeO，R=3.7。圖1是該成分在三元相圖中的位置，該區域精煉渣容易形成12CaO·7Al2O3，此類夾雜物容易上浮，在正常的軟吹條件下可以完全被精煉渣吸附，減少鋼水中的夾雜物，脫硫性能強。

4 精煉過程中實踐操作與計算

4.1 精煉過程中使用的造渣料成分（見表2）

表2 渣料成分表/%

4.1.1精煉渣加入量是以設定的精煉渣成分為依據，根據實際情況如：轉爐下渣量多少、轉爐終點氧含量、精煉渣的脫硫程度以及渣的還原性等因素，對精煉渣進行進一步處理，從而得到對鋼水最有利的還原精煉渣。

4.1.2 精煉渣主要是在改變轉爐下的氧化性渣改為還原性渣的前提下，根據精煉的要求，如：脫硫程度、吸附夾雜程度、脫氧情況等因素來調整渣料的加入量。其中渣料加入量的主要因素是轉爐下渣量。

4.2 計算相關數值

轉爐下渣量設為2 kg/t時，轉爐出鋼量為190 t，螢石加入量設為1 kg/t。計算得：轉爐下渣量：380 kg，螢石加入量190 kg，爐襯侵蝕量95 kg。

4.2.1 根據轉爐渣樣成分、渣量、螢石加入量、爐襯侵蝕量計算可得各渣樣成分見表3。

表3 轉爐渣樣成分、下渣量、螢石加入量、爐襯侵蝕量/kg

4.2.2 脫硫反應消耗的CaO含量

消耗的CaO量：33.25 kg。

4.3 合金及脫氧劑加入后產生渣量的計算

4.3.1 脫氧劑加入后

轉爐吹完氧后終點氧為300×10-6，經過氬前處理后自由氧[O]=25×10-6。

加入硅鋁鋇產生的脫氧產物Al2O3：104.5 kg；鋁餅加入生成的脫氧產物Al2O3：40 kg；轉爐下渣后渣中的TFe=77.1kg，TFe中FeO：Fe2O3=2:1，

4.3.2 合金加入后

硅錳的加入產生脫氧產物

SiO2：158.6 kg；硅鐵加入后產生的SiO2：195.2 kg。

計算可得：700 kg。

石灰加入后各組分見表4。

S→CaS，CaS：0.788 kg。

表4 石灰加入后渣組分

4.4 匯總成分

將以上計算的渣量成分總結后，最終匯總成分見表5。

表5 精煉總渣量及成分

此爐次精煉過程中的渣樣分析，成分含量見表6。

表6 精煉實踐過程中的渣樣成分/%

4.5 實際精煉中的應用

終渣質量與成分如表5所示，理論計算的渣料成分與實際成分略有差異，主要體現在SiO2和Al2O3含量。在實際精煉過程中，根據計算結果，在預先設定的情況下，考慮到石灰成分的變化，增加了50 kg石灰和20 kg鋁粉的用量，實際的渣樣成分如表6所示，在CaO-SiO2-Al2O3系熔渣三元相圖中形成容易上浮的12CaO·7Al2O3，能很好地促進鋼水中夾雜物的上浮，完全滿足該鋼種冶煉過程中的精煉要求。經過一段時間的實踐，凡是過精煉的鋼種，利用這種造渣模型，都能造出還原性能良好的精煉渣，使鋼水的澆注性能和內部質量得到很大的提高。

5 具體效果

5.1 還原渣精煉工藝后對脫氧效果的影響

以Q345B鋼種為例，精煉采用還原渣模型造渣后，鋼水[O]較穩定，大體控制在5×10-6～10×10-6之間，平均為6.4×10-6。鋼液[O]脫除率達到57.34%，比不造還原渣前（[O]脫除率為39.86%）提高17.84%，脫氧效果明顯，同時原來鋼液在澆注過程中鋼流不暢現象明顯減少。

5.2 還原性能優良的精煉渣對脫硫工藝的影響

此前脫硫功能差，精煉前后鋼液中硫含量變化不大，硫在鋼渣之間的分配比不高。以Q235B鋼種為例，由表7可知，造還原渣后，鋼中脫[S]率平均達到60%，比造還原渣前提高46%，硫的平均分配比達到55.4，具有良好的脫硫效果，見表7。

表7 造還原渣前、后脫硫情況

6 結論

通過Q235B鋼種過LF爐精煉造還原渣成分的設計，可以看出，根據轉爐終渣成分和下渣量能夠對精煉渣的成分進行設計，可以精確計算出在精煉爐的渣料加入量，造出符合鋼種要求的精煉還原渣。

[1]張鑒.爐外精煉的理論與實踐[M].北京:冶金工業出版社，1991：517.

Calculation and Practice of Reduction Slag Making Model in Tiantie 180t LF

Yin Huasheng,Chen Zhimin

The authors designed LF slag composition for Q235B steel and checked the correctness of the designed slag by simulated calculation in order that the oxidability of slag carried over from converter was transformed at LF deliberately and white slag with good reducibility was built during refining with the purpose of achieving deep desulphurization,adsorbing inclusions and purifying liquid steel at LF.This experience can be popularized to other steel grades with strict requirement on quality.

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（收稿 2011-03-09責編崔建華）

尹華盛（1974-），男，高級工程師，現在天鐵熱軋板公司煉鋼部從事煉鋼連鑄生產技術工作。