陽春新鋼鐵煉鋼廠轉(zhuǎn)爐—CAS—LF爐—鑄機(jī)生產(chǎn)45碳素結(jié)構(gòu)鋼，由于45鋼用途廣泛，對鋼水的潔凈度要求較高，而生產(chǎn)中因節(jié)奏短，LF快速造白渣困難，夾雜物上浮時(shí)間難以保證，質(zhì)量控制能力不夠強(qiáng)，不利于開發(fā)“高”“精”“尖”產(chǎn)品。為此不斷優(yōu)化精煉工藝，提高LF爐造白渣水平，確定合理渣系，提高精煉渣系吸附夾雜物能力，進(jìn)一步凈化鋼水。

1. 精煉工藝現(xiàn)狀

現(xiàn)LF精煉工藝不進(jìn)CAS精煉，鋼水直接進(jìn)LF爐，采用少渣量一次性造渣，即鋼水到達(dá)精煉位后加入全部的造渣料（石灰4~6 kg/t，助熔渣0~3 kg/t，合成渣0~1 kg/t），前期送電操作采用高電壓，低電流化渣，成渣速度較慢，埋弧效果也較差，不利于渣–鋼界面反應(yīng)，脫硫、脫氧效果較差，黃白渣保持時(shí)間短，夾雜物上浮不充分。

2. 精煉渣成分設(shè)計(jì)

LF爐的精煉效果決定于精煉渣的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，要確保精煉渣化渣快，使渣具有良好的流動性和埋弧作用，以及脫硫和吸附夾雜物的能力，要綜合考慮各組份對造渣的影響。

精煉渣中，CaO含量應(yīng)盡可能高，使渣具有較高的脫硫和吸附夾雜物的能力，但CaO含量過高將導(dǎo)致熔化溫度高，同時(shí)影響渣對熔池的熱傳導(dǎo)能力，渣中的CaO含量以爐渣的流動性、堿度、熔點(diǎn)等考慮；為造高堿性渣脫硫需要，LF爐渣中盡量少含SiO2；Al2O3可以降低爐渣的熔點(diǎn)和黏度，除影響熔渣的物化性能外，主要的作用是成渣時(shí)形成鋁酸鹽，可增加爐渣硫容量，提高脫硫效率，精煉脫硫渣中，Al2O3的最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)是20%~25%，從去除夾雜物的角度看，渣中Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)可控制在13%~20%；為了保護(hù)爐襯，減少精煉渣對鋼包渣線耐火材料的侵蝕，渣系中應(yīng)保證一定的MgO含量[1]。

為了使45鋼精煉渣有較好的脫硫效果和對Al2O3等脫氧產(chǎn)物吸收能力，將精煉渣渣系確定在CaO–Al2O3–SiO2相圖中12CaO·7Al2O3區(qū)域，該區(qū)域精煉渣熔點(diǎn)較低，有利于與脫氧夾雜物的結(jié)合，吸附夾雜物能力強(qiáng)，在這種渣系條件下，鋼水中的Al的再氧化趨勢得到抑制。另外，在1200~1700 °C，液態(tài)渣相中飽和的MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)在4.0%~7.7%，并隨著溫度升高，渣中MgO溶解度升高。綜合以上考慮，設(shè)計(jì)45鋼精煉渣成分范圍見表1[2]。

3. 工業(yè)試驗(yàn)

3.1 工藝路線

鐵水→轉(zhuǎn)爐（120 t）→CAS→LF爐→連鑄機(jī)（5機(jī)5流）

3.2 工藝過程控制

轉(zhuǎn)爐采用“高拉補(bǔ)吹”拉碳法冶煉，出鋼擋渣棒擋渣，高鋁合金（AlMnFe）預(yù)脫氧，出鋼過程中加入石灰100 kg，預(yù)熔渣100 kg，鋼水進(jìn)CAS精煉，喂Al線終脫氧，活度氧控制在0.002%以下，微調(diào)成分后吊入LF爐精煉。

3.3 LF爐精煉

3.3.1 精煉渣料加入量測算

參考45鋼精煉渣設(shè)計(jì)成分范圍冶煉3爐鋼水，試驗(yàn)編號分別為1、2、3。LF爐精煉造渣主要原料有冶金石灰、精煉合成渣、埋弧渣和精煉助熔渣，各組成原料成分見表2。

精煉渣的渣量不宜過大，一方面渣量大會導(dǎo)致鋼包的鑄余量增加；另一方面會導(dǎo)致化渣慢、吸熱多，影響LF爐升溫效果，節(jié)奏延長，也不利于成本控制。

原料加入量按轉(zhuǎn)爐出鋼夾渣5 kg/t，鋼包爐襯耐火材料侵蝕1 kg/t，鋼水脫氧生成脫氧產(chǎn)物1.1 kg/t，合計(jì)鋼水帶渣852 kg。鋼水采用Al脫氧，原始渣系中CaO、SiO2、Al2O3和MgO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為35%、18%、31%和8%。按試驗(yàn)渣系目標(biāo)成分需加入冶金石灰300~600 kg，精煉合成渣200~400 kg，埋弧渣100~200 kg，精煉助熔渣200~400 kg。

3.3.2 LF爐控制

LF爐加料采用小批量、多批次加入，前期送電小功率操作，短弧化渣，造渣期間，隨時(shí)觀察渣的流動性及埋弧情況，及時(shí)加入Al粒和電石進(jìn)行調(diào)渣。成分和溫度滿足內(nèi)控要求后，喂Ca–Si線，軟吹5 min出站。

4. 試驗(yàn)效果

4.1 脫硫效果

4.1.1 LF爐精煉渣過程變化

試驗(yàn)1轉(zhuǎn)爐出鋼少量下渣，鋼水進(jìn)LF爐溫度較低，造渣料分3批加入，精煉過程中部分渣呈顆粒狀，渣面較稠，出站取渣樣，冷卻后渣呈灰色；試驗(yàn)2和試驗(yàn)3減少石灰加入量，精煉過程中適當(dāng)增加Al粒調(diào)渣，出站取渣樣，渣呈淺黃色。試驗(yàn)1、試驗(yàn)2出站渣樣見圖1。

4.1.2 LF爐精煉脫硫率

45鋼精煉渣試驗(yàn)脫硫率見表3，試驗(yàn)1脫硫率較低，僅有19.84%，試驗(yàn)2最高，達(dá)到56.17%，試驗(yàn)3較好，為45.79%。

4.2 試驗(yàn)檢測

4.2.1 精煉渣成分檢測

LF爐出站前取渣樣熒光分析，分析結(jié)果見表4。試驗(yàn)1、2和3中w(FeO)+w(MnO)分別達(dá)到2.96%、1.54%和1.88%，試驗(yàn)1精煉渣w(FeO)+w(MnO)、w(CaO)和堿度R均高于設(shè)計(jì)成分。

4.2.2 氧、氮檢測

LF爐出站前分別取氣管樣按GB/T11261—2006進(jìn)行氧、氮檢測，檢測結(jié)果見表5。試驗(yàn)1氧、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均較高，分別為54×10–6和59×10–6；試驗(yàn)2氧、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40×10–6和53×10–6；試驗(yàn)3氧、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為37×10–6和54×10–6。

4.2.3 鑄坯低倍檢測

試驗(yàn)取鑄坯樣進(jìn)行低倍檢測，鑄坯斷面155 mm×155 mm，鑄坯經(jīng)機(jī)械加工、酸洗，按YB/T153—2015進(jìn)行低倍檢測。試驗(yàn)1為連鑄開澆爐，中包過熱度較高，鑄坯中心疏松2.0級，無夾雜物及其他缺陷；試驗(yàn)2、試驗(yàn)3分別為第2爐和第3爐，中心疏松1.0級，中心裂紋0.5級，無夾雜物及其他缺陷。

4.3 試驗(yàn)分析

依據(jù)以上試驗(yàn)和檢測結(jié)果，分析如下：

試驗(yàn)1精煉渣中堿度R為3.86，CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為56.78%，均高于目標(biāo)成分，渣黏度大，流動性不好；精煉過程有顆粒狀精煉渣，形成高熔點(diǎn)化合物；出站渣呈灰色，w(FeO)+w(MnO)高，為2.96%，渣氧化性較強(qiáng)，脫硫、脫氧效果不好，脫硫率僅19.84%，氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)為54×10–6。

試驗(yàn)2精煉渣中CaO、SiO2和Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為50.02%、16.79和20.97%，堿度R為3.38，各成分均在設(shè)計(jì)成分范圍內(nèi)，精煉過程中渣流動性改善，熔點(diǎn)較低，出站渣呈淺黃色，w(FeO)+w(MnO)為1.54%，渣氧化性得到控制，脫硫、脫氧效果好，脫硫率為56.17%，氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40×10–6。

試驗(yàn)3精煉渣中CaO、SiO2和Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為47.6%、18.64和22.51%，堿度R為2.55；渣中堿度R和CaO含量降低，Al2O3含量升高，精煉過程中渣流動性好，熔點(diǎn)低；出站渣呈淺黃色，w(FeO)+w(MnO)為1.88%，渣氧化性基本得到控制，脫硫、脫氧效果較好，脫硫率為45.79%，氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37×10–6。

5. 結(jié)束語

通過45鋼精煉渣試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：

（1）嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)爐下渣，轉(zhuǎn)爐渣氧化性強(qiáng)，不利于精煉調(diào)渣，影響精煉渣脫氧、脫硫效果和吸附夾雜物能力。

（2）45鋼LF爐精煉渣，在一定范圍內(nèi)，CaO含量高，堿度高，有利于脫硫，但隨著CaO含量過高，易形成高熔點(diǎn)物，渣黏度大，脫硫效果反而差；Al2O3含量高，可以降低渣的熔點(diǎn)和黏度，渣流動性較好，有利于吸附Al2O3類夾雜物，但Al2O3含量過高，會影響脫硫效果；渣中FeO、MnO含量增加，渣氧化性增強(qiáng)，脫硫效果降低。

（3）根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，45鋼LF爐精煉渣按設(shè)計(jì)成分范圍控制，即渣中質(zhì)量分?jǐn)?shù)CaO：45%~55%；SiO2：10%~20%；Al2O3：15%~25%；MgO：8%~10%；w(FeO)+w(MnO)＜2.0%；堿度R：2.5~3.5，鋼水脫硫率高，脫氧效果好，吸附夾雜物能力強(qiáng)，可滿足45鋼高質(zhì)量生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]俞海明.轉(zhuǎn)爐鋼水的爐外精煉技術(shù).北京:冶金工業(yè)出版社,2011

[2]沈平,張立峰,王祎,等.鋼包渣線鎂碳磚的侵蝕機(jī)理分析.煉鋼,2016,32(5):54

文章來源——金屬世界