LF精煉無氟渣系生產(chǎn)Q345qE生產(chǎn)實踐

欒文林　劉志遠(yuǎn)　王重君　么敬文

摘 要：根據(jù)不同精煉渣系的特點，唐山中厚板公司選擇無氟的CaO-Al2O3-SiO2渣系，同時優(yōu)化轉(zhuǎn)爐脫氧工藝，采用循環(huán)渣利用技術(shù)，實現(xiàn)了精煉工序取消螢石。生產(chǎn)實踐表明，該渣滿足了唐山中厚板材有限公司BOF-LF-CC工藝生產(chǎn)Q345qE的要求，為高效生產(chǎn)和清潔生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：LF；無氟精煉渣；脫氧；脫硫

PROCESS STUDY ON CANCELLING FLUORITE OF STEEL-REFINING BY LF

Luan Wenlin Liu Zhiyuan Wang Chongjun Yao Jingwen

（Tangshan Heavy Plate Co.， Ltd.， Hebei iron and Steel Group Tangshan 063000，China）

Abstract：Based on the characteristics of different refining slag systems， Tangshan Heavy Plate Co Ltd has chosen the fluorine-free CaO-Al2O3-SiO2 slag system， optimized the converter deoxygenation process， and adopted cyclic slag utilization technology to achieve the elimination of fluorite in the refining process. The industrial practice showed that the slag was suitable for producing Q345qE in Tangshan Heavy Plate Co Ltd， and also establishing the foundation of high efficiency production and cleaner production.

Key words： LF; refining slag without CaF2; desulphurization; deoxidatio

0? ? 引? ? 言

LF精煉爐使用精煉渣主要有鈣鋁渣系和鈣氟渣系兩種[1]，其中CaO-CaF2渣系使用較為普遍，該渣系的特點是脫硫、脫氧能力較為突出，渣中CaF2可以顯著的降低脫硫渣的熔點，改善爐渣的流動性。但是該渣系存在以下缺點：1）CaF2對爐襯侵蝕嚴(yán)重，鋼包包襯壽命一般只有十幾爐到二十幾爐；2）含CaF2的爐渣不能較好的覆蓋鋼液；3）含氟氣體對人身體有害，并對環(huán)境造成污染[2]。因此，結(jié)合唐山中厚板公司實際生產(chǎn)條件，主要研究氧化鈣-氧化鋁基的渣系。

1? ? LF爐主要技術(shù)參數(shù)

唐山中厚板公司配備三座120噸轉(zhuǎn)爐、三座LF精煉爐、一座RH精煉爐、一座VD精煉爐、三臺板坯連鑄機(jī)和1臺矩形坯連鑄機(jī)，年生產(chǎn)能力在400萬t以上，主要生產(chǎn)鋼種包括普碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、橋梁鋼、船板班、容器板、高端磨具鋼等。三座LF爐技術(shù)參數(shù)見表1。

2? ? CaO-Al2O3渣系特點

LF精煉爐渣的目標(biāo)效果就是強(qiáng)化脫氧、脫硫，改變各類夾雜物的形態(tài)，形成泡沫渣埋弧加熱。采用CaO-Al2O3渣系，精煉造渣過程中加入石灰后渣中的Al2O3將發(fā)生變化：Al2O3→CaO.6Al2O3→CaO.2Al2O3→CaO.Al2O3→12CaO.7Al2O3→3CaO.Al2O3，其中12CaO.7Al2O3的熔點最低（約1 455 ℃），各種鈣鋁酸鹽組成物理性質(zhì)如表２所示。12CaO.7Al2O3渣流動性好，對脫硫及吸附夾雜物具有良好的動力學(xué)和熱力學(xué)條件。同時12CaO.7Al2O3結(jié)構(gòu)上較為疏松，且存在較多孔隙，易于溶解，與爐渣中其他成分結(jié)合后，降低爐渣熔點。

區(qū)域A中爐渣的SiO2含量較高，堿度低，達(dá)到要求堿度需加入較多的CaO，渣料融化時間長使渣中脫氧劑擴(kuò)散困難，不是理想的精煉渣系。區(qū)域B中SiO2在20%以下，CaO含量在50%左右，此時精煉脫硫較強(qiáng)，是精煉渣系理想的選擇區(qū)域。w （SiO2+Al2O3）=35%時或wCaO/wAl2O3=1.8，可達(dá)到較高動力Ls。因此含鋁鋼精煉終渣最佳組成為：w （CaO）51%～54%，w（SiO2）4%～7%，w（Al2O3） 28%～31%。

3? ? 精煉渣工藝優(yōu)化

3.1? ? 轉(zhuǎn)爐爐后出鋼渣洗

唐山中厚板公司板坯精煉工藝流程：120 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐→LF精煉爐→板坯連鑄，LF爐處理鋼水的周期一般為34～42 min，這就需要在短時間內(nèi)使精煉渣具備脫硫、形成泡沫渣的良好效果。

為滿足后續(xù)脫硫和夾雜物上浮去除的要求，需要快速成渣，采用出鋼渣洗是一個較好的方案[6]。因此在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中進(jìn)行頂渣控制，達(dá)到目標(biāo)渣系。出鋼開始后加入1～3袋碳粉進(jìn)行預(yù)脫氧，后加入合金，后進(jìn)行喂鋁線脫氧，達(dá)到要求氧位。在出鋼過程中，根據(jù)鋼種需要隨合金加入不同定量的精煉渣和活性石灰。

3.2? ? LF精煉堿度控制

爐渣堿度提高時，硫的分配比增高，當(dāng)堿度大于2.3以后硫的分配比可以超過100[7]。但是，隨著堿度大于3.0時，提高堿度，Ls下降[8]。

[S]+（O2-）=（S2-）+[O]

a2- S.a[O]

KS= ———

a2- O.a[S]

（S）? ? ? ? ? ? ? ?a2- O? ? ? ? fs

LS= — =K' S×——×——

[S]? ? ? ? ? ? ? ?[O]? ? ? ?r2- s

式中： a[S]、a2- S、a[O]、a2- O分別為鋼液和渣中的硫和氧活度，fs和r2- s分別為平衡時鋼液中硫的亨利活度系數(shù)和渣中硫的拉烏爾活度系數(shù)；K' S包含渣中硫的摩爾分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換為質(zhì)量百分比濃度的換算系數(shù)在內(nèi)的上述反應(yīng)的平衡常數(shù)。

渣中CaO含量升高時，渣中固相質(zhì)點不斷析出，使?fàn)t渣的黏度升高，流動性降低，不利于脫硫。按唐山中厚板公司實際生產(chǎn)條件，堿度控制在2.8～3.5，可滿足生產(chǎn)要求。

3.3? ? 渣中FeO含量控制

爐渣總FeO含量主要控制爐渣的氧化性，而爐渣氧化性對脫硫影響較大。當(dāng)渣中∑（FeO）+（MnO）含量大于1%時[9]，脫硫效率降低明顯。

減少轉(zhuǎn)爐下渣量是降低爐渣氧化性的重要手段，唐山中厚板公司了降低含鋁鋼轉(zhuǎn)爐下渣量，對滑板擋渣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制，提高靈敏度，控制轉(zhuǎn)爐下渣量。結(jié)合生產(chǎn)橋梁鋼Q345qE鋼種要求，渣中∑（FeO）+（MnO）平均含量為0.745%，其中FeO含量控制在0.50%左右，鋼中全氧控制在30 ppm以下，較好的滿足了Q345qE鋼種生產(chǎn)需要。

3.4? ? 精煉渣循環(huán)利用

熱態(tài)鋼渣是在精煉過程冶煉產(chǎn)生的，是具有適宜溫度和堿度的爐渣。通過對爐渣進(jìn)行化驗分析，熱態(tài)渣中的堿度均滿足精煉脫硫的需求，再加上其已熔化，可以不需要化渣過程。因此，這些鋼渣可以在精煉過程全部循環(huán)利用，不但節(jié)約造渣材料，而且成渣速度快。

在出鋼前或出鋼后，將剩余熱態(tài)爐渣和包內(nèi)殘余鋼水折入鋼包內(nèi)，每爐鋼控制在0.5～1.5 t，石灰加入量由原來的4.2 kg/t減少到2.6 kg/t，只加入石灰和鋁線等材料，不再加入螢石，其他工藝不變。

4? ? 實施效果

工藝優(yōu)化后，爐渣的脫硫能力和去除夾雜的能力均滿足鋼種生產(chǎn)要求，并且成本較現(xiàn)有精煉渣低。實際生產(chǎn)中爐渣數(shù)據(jù)如表２所示。

如圖3所示，優(yōu)化后顯微夾雜粒徑相對減少。同時，對各類夾雜物進(jìn)行統(tǒng)計分析，如表3所示，夾雜物數(shù)量降低，夾雜尺寸由原A2.0降至A1.5，原大型硅酸鹽類夾雜得到充分去除。

5? ? 小? ? 結(jié)

1）根據(jù)實際渣樣數(shù)據(jù)及實驗效果，唐山中厚板公司LF精煉取消螢石可滿足生產(chǎn)要求。

2）精煉工序取消螢石適合唐山中厚板公司的生產(chǎn)工藝，取消螢石后，精煉渣系的適宜堿度為2.3～3.5。

3）充分利用熱態(tài)精煉渣循環(huán)工藝，提高化渣效果，減少由于取消螢石帶來的化渣影響。

4）由于在精煉過程中取消了含氟物料，沒有對人體有害的氟污染，為實現(xiàn)清潔生產(chǎn)提供的有利條件。

參考文獻(xiàn)

[1]? ? 宋素格.熱態(tài)下精煉渣的循環(huán)利用工藝分析[C]//2013年低成本煉鋼技術(shù)交流論壇論文.2013．

[2]? ? 潘怡芳，凌遵峰，王寶明，等.無氟預(yù)熔LF精煉渣的開發(fā)與應(yīng)用研究[J].鋼鐵，2006，10（41）：23-26.

[3]? ? 梁英教.物理化學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1988.

[4]? ? 張鑒.爐外精煉的理論與實踐[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1999.

[5]? ? Chen Junfeng. Study of Optimal Composition of Pre-melted Refining Slag in Ladle Furnace[J].Journal of Material and Metallurgy，2003，2（3）：173-176.

[6]? ? 曾加慶，羅廷樑，劉瀏，等.轉(zhuǎn)爐出鋼過程中脫硫及鋼中夾雜物改性[J].鋼鐵研究學(xué)報，2005，17（2）：12-15.

[7]? ? 王展宏．鋼包爐（LF）精煉渣的作用及特性分析．鋼鐵研究，1996，24（3）：11-16．

[8]? ? 樂可襄，王世俊．CaO-SiO2-MgO-Al2O3精煉渣的脫硫性能. 特殊鋼，1998，19（3）：15-17．

[9]? ? 戰(zhàn)東平，姜周華，梁連科，等．150 t EAF-LF預(yù)熔精煉渣脫硫?qū)嶒炑芯?煉鋼，2003，19（2）：48-51.