淺談轉爐煉鋼造渣

胡秋芳

【摘 要】生產實踐證明，造好渣是煉好鋼的重要前提，造渣是轉爐煉鋼的一項重要操作。所謂造渣，是指通過控制爐渣料的種類和數量，使爐渣具有某些性質，以滿足熔池內有關煉鋼反應需要的工藝操作。由于轉爐冶煉時間短，必須快速成渣，才能滿足冶煉進程和強化冶煉的要求。控制成渣過程的目的是：快速成渣，使爐渣具有一定的堿度，以便盡快將金屬中硫、磷等雜質去除到所煉鋼種規格要求的范圍以內。并盡可能避免噴濺，減少金屬損失和提高爐村壽命。

【關鍵詞】造渣；去雜質；溫度

一、造渣的目的及要求

氧氣頂吹轉爐和電弧爐的熔化期與氧化期的爐渣，均為氧化渣。煉鋼中，造氧化渣的主要目的是為了去除鋼中的硫、磷等雜質，通過氧化渣向熔池傳氧，并減少爐渣對爐襯的侵蝕。煉鋼過程對氧化渣的要求是：具有較高的堿度、較強的氧化性、適當的渣量、良好的流動性及適當泡沫化。

二、熔渣對鋼液的作用

熔渣在精煉鋼液的過程中發揮了巨大的作用。熔渣在煉鋼過程中的有利作用主要表現在：（1）去除鐵水和鋼液中的磷、硫等有害元素，控制鐵和其他有用元素的損失。（2）保護鋼液不過度氧化，不吸收有害氣體，保溫，減少有益元素的燒損。（3）防止熱散失，保證鋼的冶煉溫度。（4）吸收鋼液中上浮的夾雜物及反應產物。但它也存在一些不利的作用：（1） 侵蝕耐火材料，降低爐襯的壽命。（2） 夾雜小顆粒金屬及未被還原的金屬氧化物，降低金屬的回收率。

三、造渣材料及其用量

（一）造渣材料

造渣材料主要為石灰、螢石、生白云石、菱鎂礦、合成造渣劑、錳礦石、石英砂等。

（1）石灰：石灰的主要成分為CaO，是煉鋼主要的造渣材料，具有脫磷、脫硫能力，也是用量最多的造渣材料。其質量對冶煉工藝操作、產品質量和爐襯壽命等有著重要影響。特別是轉爐冶煉時間短，要在很短的時間內造渣去除磷、硫，保證各種鋼的質量，因而對石灰質量要求有：（1）有效CaO含量高。（2）硫含量低。（3）殘余CO2少。（4）活性度高。（2）螢石：螢石的主要成分是CaF2。（3）生白云石：生白云石的主要成分是CaMg（CO3）2，應用白云石代替部分石灰造渣，其目的是保持渣中有一定的MgO含量，以減輕初期酸性渣對爐襯的侵蝕、提高爐襯壽命，實踐證明其效果很好。

（4）菱鎂礦：菱鎂礦也是天然礦物，主要成分是MgCO3，焙燒后用作耐火材料，也是目前濺渣護爐的調渣（5）合成造渣劑：合成造渣劑是將石灰和溶劑預先在爐外制成的低熔點造渣材料，然后用于爐內造渣。

（二）造渣材料用量的計算

（1）石灰的加入量

計算石灰加入量的基本方法是，先根據金屬爐料的硅含量計算出渣中SiO2的質量，再依據爐渣的堿度求得石灰的質量。

A 電弧爐煉鋼及轉爐吹煉磷含量小于0.3%的低磷鐵水時的石灰加入量

電弧爐煉鋼及轉爐吹煉磷含量小于0.3%的低磷鐵水時，爐渣的堿度R用ω（CaO）/ω（SiO2）表示，石灰加入量（Kg/t）的計算公式：

B 轉爐吹煉中、高磷鐵水時的石灰加入量

轉爐吹煉中、高磷鐵水時，應該用R=ω（CaO）/（ω（SiO2）+ω（P2O5））表示熔渣的堿度。此時，石灰加入量（Kg/t）的計算公式為：

四、轉爐成渣的過程

吹煉初期，液態爐渣主要來自鐵水中Si，Mn，Fe的氧化產物。加入爐內的大量石灰塊，由于溫度低表面形成冷凝外殼，造成熔化滯止期，對于塊度為40mm左右的石灰，渣殼熔化約需數十秒（<50s）。

吹煉中期，由于爐溫升高，石灰進一步熔化，同時因為脫碳速度加快而導致渣中（FeO）逐漸降低，使石灰熔化速度有所減緩。隨著脫碳反應進行，爐渣泡沫化程度迅速提高。由于脫碳反應大量消耗渣中（FeO），以及有時得不到超過渣系液相線的正常過熱溫度，使化渣條件惡化，引起爐渣異相化，并可能出現返干。

吹煉末期，脫碳速度下降，渣中（FeO）量再次增高，石灰繼續熔化并加快了熔化速度。同時，熔池中乳化和泡沫現象趨于減弱和消失。

五、常用的造渣方法

（一）單渣法

單渣操作就是在吹煉過程中只造一次渣，中途不倒渣、不扒渣，直到吹煉終點出鋼。單渣法操作一般脫磷效率在90%左右，脫硫效率約為30%～40%。單渣法適合于使用含磷、硫、硅較低的鐵水或冶煉對硫、磷要求不高的一般碳素鋼和低合金鋼。

（二）雙渣法

在吹煉中途倒出或扒除約1/2～2/3爐渣，然后加入渣料重新造渣為雙渣操作。根據鐵水成分和所煉鋼種的要求，也可以多次倒渣造新渣。雙渣操作脫磷效率可達95%以上，脫硫效率約60%左右。在鐵水磷含量高且吹煉高碳鋼、鐵水硅含量高，為防止噴濺，或者在吹煉低錳鋼種時，為防止回錳等均可采用雙渣操作。

（三）雙渣留渣法

雙渣留渣法是指將上一爐的高堿度、高溫度和較高FeO含量的終渣部分地留在爐內，以便加速下一爐鋼初渣的形成，并在吹煉中途倒出，部分爐渣再造新渣的操作方法。倒渣時機及倒渣量與雙渣法相似，但是由于留渣，初渣早成，而且前期的去硫及去磷效率高，總去硫率可達60%～70%，總去磷率更是高達95%左右。

小結

對于轉爐煉鋼工藝來說，造渣就是決定鋼水質量的命脈，造好渣是煉好鋼的重要前提，造渣是轉爐煉鋼的一項重要操作工藝。

參考文獻：

[1]劉根來主編，煉鋼原理與工藝，北京：冶金工業出版社，2008

[2]鄭金星主編，轉爐煉鋼工，北京：化學工業出版社，2010