摘要:LF爐精煉是目前重慶鋼鐵公司高級(jí)品種鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)之一,目前重鋼LF爐使用的精煉渣配方單一,限制了LF爐在高級(jí)品種鋼生產(chǎn)中優(yōu)勢(shì)作用的充分發(fā)揮,不能滿足品種鋼生產(chǎn)的需要。爐外精煉作為短流程工藝的重要組成部分,在整個(gè)流程中起著舉足輕重的作用,精煉爐的種類很多,如LF, ASKEA, SKF等,在中國(guó)和日本以LF為主。最近幾年來科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步促使其很快發(fā)展,對(duì)爐外精煉提出了更加嚴(yán)格的要求。

Abstract: At present, LF furnace refining is one of the most important technology adopted by Chongqing I&S Co.,Ltd in the production of top grade quality steel. Now Chongqing I&S Co.,Ltd uses only one slag which limits the advantages of LF furnace in producing top grade steel, the prescription of slag charge refining is too simplex to produce various steel. The development of the technology boosts the quick development of LF furnace refining and calls for a stricter standard for external furnace refining.

關(guān)鍵詞:爐外精煉;LF爐精煉渣;冶金性能

Key words: external furnace refining;LF furnace slag;metallurgical nature

中圖分類號(hào):TE31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)18-0227-01

1未混轉(zhuǎn)爐渣時(shí)LF渣的熔化性能研究

1.1 熔化實(shí)驗(yàn)觀察先對(duì)未混轉(zhuǎn)爐渣時(shí)的LF渣進(jìn)行熔化實(shí)驗(yàn)觀察,實(shí)驗(yàn)渣樣號(hào)為控鋁鋼A2M3、含鋁鋼B1L2,渣料的各組分先破碎至20～60目,充分混勻,然后裝在石墨坩鍋內(nèi),在二硅化鉬爐內(nèi)從室溫緩慢升溫到1450℃。結(jié)果表明:對(duì)未混轉(zhuǎn)爐渣時(shí)的LF渣,在1450℃的溫度內(nèi),碳酸鹽基本分解完,渣不能熔化,最后渣發(fā)生輕微的燒結(jié)。

1.2 理論分析由于設(shè)計(jì)的LF渣在碳酸鹽分解完后組分應(yīng)為CaO、SiO2、Al2O3、MgO,若將MgO折算為CaO,根據(jù)CaO-SiO2-Al2O3相,成分,可看出在未混轉(zhuǎn)爐渣時(shí)的LF渣的熔點(diǎn)都在1550～1900℃范圍,在1450℃的溫度下是不能熔化的。

2混有轉(zhuǎn)爐渣時(shí)LF渣的熔化性能研究

2.1 二硅化鉬爐內(nèi)熔化實(shí)驗(yàn)重鋼實(shí)際的LF生產(chǎn)中,在LF渣(埋弧渣和精煉渣)加入前,鋼包內(nèi)已有部分殘余轉(zhuǎn)爐渣,根據(jù)我們對(duì)重鋼生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,進(jìn)LF工位時(shí),鋼包內(nèi)帶進(jìn)的轉(zhuǎn)爐渣約為L(zhǎng)F精煉總渣量的41%左右,據(jù)此比例,我們將設(shè)計(jì)出的渣混入轉(zhuǎn)爐渣,再測(cè)試研究其熔化性能。

觀測(cè)所用渣料(石灰石、石灰、白云石、鋁礬土等)均為重鋼七廠于實(shí)驗(yàn)前提供。

渣料的組成為41%轉(zhuǎn)爐渣+59%LF渣,其中LF渣組成為29.4%埋弧渣+70.6%精煉渣。渣料先在10KG感應(yīng)爐中用石墨坩鍋預(yù)熔,然后將預(yù)熔渣(每組200~250克)在電腦控制的二硅化鉬電阻爐內(nèi)觀測(cè)其軟化、熔化過程。觀測(cè)結(jié)果如表1所示。實(shí)際生產(chǎn)中LF精煉終點(diǎn)渣的熔點(diǎn)一般控制在1350～1400℃左右。從表1觀測(cè)結(jié)果看,B2L3Z、A1M1Z兩組渣的熔化溫度偏高;后三組的完全熔化溫度都在1430℃左右,比通常LF精煉時(shí)控制溫度(終點(diǎn)渣1350～1400℃)稍高,但由于LF渣經(jīng)過精煉后,組分增加,將使熔化溫度降低,因此,表1中后三組渣的熔化溫度可以滿足生產(chǎn)要求ynpMmDLM+b3D3nHtxpQ11g==。另外從實(shí)驗(yàn)過程觀察,各組渣從軟化到熔化的時(shí)間約為8～15分鐘。

2.2 半球點(diǎn)法熔點(diǎn)測(cè)試測(cè)試所用渣料(石灰石、石灰、白云石、鋁礬土等)均為重鋼七廠于實(shí)驗(yàn)前提供。渣料的組成為41%轉(zhuǎn)爐渣+59%LF渣,其中LF渣組成為29.4%埋弧渣+70.6%精煉渣。渣料先在10KG感應(yīng)爐中用石墨坩鍋內(nèi)預(yù)熔。

從上述的測(cè)試研究可認(rèn)為,對(duì)所設(shè)計(jì)的LF渣(包括控鋁鋼和含鋁鋼用兩類),在沒有混轉(zhuǎn)爐渣時(shí),其熔點(diǎn)在1450℃以上。按LF實(shí)際生產(chǎn)混進(jìn)40%左右的轉(zhuǎn)爐渣時(shí),其熔點(diǎn)在1361～1470℃的范圍。三種方法測(cè)出的渣熔點(diǎn)相差較大,主要是測(cè)試原理不同或者說對(duì)爐渣熔點(diǎn)的定義不同產(chǎn)生的。未熔爐渣是一混合物,其熔化是在一定區(qū)間進(jìn)行的,學(xué)術(shù)上定義爐渣熔點(diǎn)為加熱時(shí)固態(tài)完全轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蛞合嗷蚶鋮s時(shí)液相開始出現(xiàn)固相的溫度。

3碳酸鹽發(fā)泡劑的選用及其分解特性測(cè)試分析

目前LF用到的發(fā)泡劑主要有兩類:①碳酸鹽,常用的有石灰石、白云石、工業(yè)堿和菱鎂礦;②碳及含碳化合物,常用的有焦碳、碳化硅和電石等。碳及含碳化合物能與爐渣中(FeO)或鋼中氧起反應(yīng)放出大量氣體,且氣體產(chǎn)生的速率也較慢,有利于延長(zhǎng)發(fā)泡時(shí)間。但碳及含碳化合物做發(fā)泡劑具有極易引起鋼水增碳增硅等缺點(diǎn),故我們?cè)O(shè)計(jì)的LF渣選用碳酸鹽(石灰石、白云石和菱鎂礦)作發(fā)泡劑。

石灰石的開始分解溫度和沸騰溫度分別為800℃和930℃;菱鎂礦的開始分解溫度和沸騰溫度分別為320℃和680℃;由于白云石中CaCO3與MgCO3結(jié)合為復(fù)雜化合物,降低了MgCO3的活度,所以白云石中MgCO3的分解溫度比單獨(dú)存在的MgCO3分解溫度高,因CaCO3比MgCO3穩(wěn)定,加熱時(shí)MgCO3先分解,白云石的分解分為兩階段,第一階段是MgCO3分解,沸騰點(diǎn)為720~780℃,第二階段是CaCO3分解,沸騰點(diǎn)為900℃。

從B2L3、B1L1、A2M3渣的熱分析,三個(gè)渣的TG曲線都存在三個(gè)明顯的失重變化,在DSC曲線上對(duì)應(yīng)存在三個(gè)顯著的吸熱峰(見表4),第一個(gè)失重變化(230-270℃)應(yīng)該是渣料中吸附氣體的揮發(fā)和渣料中結(jié)構(gòu)水揮發(fā),即Ca(OH)2分解失去水變成CaO(因?yàn)樵跓岱治鰳拥闹苽溥^程中,為保證試樣的代表性,渣料稱量后,用球磨機(jī)球磨至100目以下,球磨時(shí)間1小時(shí)以上,造成試樣制備過程中吸收水分)。第二失重變化和第三個(gè)個(gè)失重變化則是渣料中碳酸鹽的分解。其中,A2M3因配的菱鎂礦較多,其失重變化量也大較,在第三個(gè)失重變化階段,還存在有兩個(gè)吸熱峰。

從上述理論分析和渣的熱分析測(cè)試都說明,碳酸鹽開始分解溫度和沸騰溫度都比較低,可以預(yù)計(jì),在煉鋼溫度下其分解反應(yīng)速度將很快,為了保證LF渣發(fā)泡的持久性,用碳酸鹽做發(fā)泡劑時(shí)必須控制它們的分解速度。由于碳酸鹽分解反應(yīng)速度主要受CO2氣體在顆粒內(nèi)的擴(kuò)散所控制,因此,采取適當(dāng)增加碳酸鹽顆粒的尺寸,可以減緩氣體發(fā)生速度,延長(zhǎng)爐渣泡沫化的持續(xù)時(shí)間。