转炉合成渣洗作用.doc

合成渣洗的作用 北京科技大学 案例：转炉合成渣洗工艺对45钢纯净度的影响 渣洗是获得洁净钢的最简便的精炼手段。将事先配好（可在专门炼渣炉中熔炼）的合成渣倒入钢包内，借出钢时钢流的冲击作用，使钢液与合成渣充分混合，降低钢中的硫、氧和非金属夹杂物含量，进一步提高钢水质量。合成渣有固态渣和液态渣之分，一般转炉钢水多用固态渣[1]。 目前国内中小型炼钢厂主要以经验炼钢为主，终点波动较大，由于钢水氧活度波动较大，出钢时脱氧剂加入量控制难度较大。杭钢转炉炼钢厂有四座40t的小转炉，炼钢生产节奏快，而精炼主要采用是LF钢包精炼法，精炼周期长于转炉炼钢周期，矛盾之处在于提高产品质量与生产周期匹配。而目前一般的合成渣洗料只具备钢包渣改性（提高碱度、改善炉渣流动性等）而不具备脱氧等功能。通过对合成渣洗料和合成渣洗工艺的研究，达到去除非金属夹杂物、脱氧、脱硫、缩短LF精炼通电时间的目的，解决了转炉冶炼时间和LF炉精炼时间不匹配的问题。本文主要研究了合成渣洗工艺对45钢纯净度的影响。 1 转炉出钢渣洗用合成渣料的研制 为达到试验目的，合成渣洗料的选择至关重要，要达到提高产品质量，缩短LF精炼时间，甚至减少LF精炼环节，所研制的合成渣洗料已应具备净化钢液作用钢包渣改质作用脱氧、脱硫作用Al2O3) =25%-35%，SiO2)= 3%-7%，MgO)=2%-5%，CaO)= 45%-55%，（）钢包渣改质作用当加入合成渣料后，渣中(Al2O3)的升高直接导致炉渣性质发生变化。此外，由于渣洗过程中扩散脱氧的作用，炉渣中(FeO)有一定下降，这为精炼LF炉造白渣快速脱硫提供了有力的热力学条件缩短时间。（）脱硫作用合成渣料是利用转炉出钢过程中高温钢水强大的冲击搅拌能形成高碱度、低熔点熔渣对钢水产生“渣洗”效果。利用“渣洗”过程中液态高碱度脱硫熔渣与钢水的重度差，促使熔渣在与钢水充分接触的同时，不断从钢水内部上浮析出，形成对脱氧、脱硫钢水的“过滤”效果，捕捉产生的脱氧及脱硫产物，促进钢中夹杂物改质，达到净化钢水的目的[2]。） 图1　合成渣洗前后钢水硫含量 Fig. 1 sulfur content in liquid steel before and after slagging （3）升温作用 合成渣料中配有发热材料，以补偿渣洗过程中钢水的温降。将试验期间17炉次的出钢温降示于图2。由图2可见，合成渣洗料中配入的发热材料基本可以补偿渣洗过程造成的钢水温降。14炉次合成渣洗试验中出钢温降平均为93℃，与3炉未合成渣洗的平均出钢温降相同，升温效果明显。 图2　合成渣洗对出钢温降的影响 Fig. 2 Influence of slagging on the temperature drop during tapping 2 合成渣洗对钢水纯净度的影响 2.1 试验工艺及分析 采用40t顶吹转炉→合成渣洗→底吹氩搅拌→方坯连铸工艺生产45钢。转炉出钢时随钢流加入合成渣洗料200kg，要求包底有钢水时即加入，0.5min内加完。 在进行合成渣洗试验中选取三炉次，在合成渣洗前和合成渣洗后分别用提桶取样器取样，正常浇铸后，取铸坯试样，铸坯断面150mm×150mm，拉坯方向取30mm。在桶样1/2高度下切取两根Φ5mm×30mm小圆柱体用作全氧、氮分析，再切取一块15mm×15mm×15mm的金相样。距铸坯宽度方向的中心线20mm、厚度1/4处，沿内弧到外弧方向切取一块15mm×15mm×15mm的金相样。距铸坯宽度方向的中心线20mm、厚度1/2处，沿内弧到外弧方向切取Φ5mm×50mm小圆柱体一根用作全氧、氮分析，剩余试样作大样电解分析。另外在未进行合成渣洗两个炉次取相同铸坯试样做全氧、氮分析、金相分析和大样电解分析。 2.2 T[O]、[N]分析结果 在钢液中，T[O]＝[O]溶解＋[O]结合，当钢液脱氧后，与溶解在钢中的元素相平衡的溶解氧是很低的。[O]结合是以内生和外来夹杂物的形式分布于钢中的。脱氧后钢中的溶解氧波动不大，因此可以用T[O]来代表钢中夹杂物的水平。 图3所示为各合成渣洗样品在不同工序间（渣洗前、后和铸坯）全氧含量的变化。 图3　合成渣洗不同工序全氧含量变化 Fig. 3 Change of oxygen content in different procedure with synthetic slag 从图3，统计3炉渣洗前全氧含量平均为0.0174%，全氮含量平均为0.0042%。渣洗后全氧含量平均为0.0100%，比渣洗前平均减少42.53%，降低幅度最大的是4-720炉次，降低了50.57%；铸坯中全氧含量平均为0.0063%，比渣洗后平均减少37.00%，降低幅度最大的是4-720炉次，降低了47.69%。 全氧含量呈明显的