摘要:LF炉精炼是目前重庆钢铁公司高级品种钢生产的关键技术之一,目前重钢LF炉使用的精炼渣配方单一,限制了LF炉在高级品种钢生产中优势作用的充分发挥,不能满足品种钢生产的需要。炉外精炼作为短流程工艺的重要组成部分,在整个流程中起着举足轻重的作用,精炼炉的种类很多,如LF, ASKEA, SKF等,在中国和日本以LF为主。最近几年来科学技术的进步促使其很快发展,对炉外精炼提出了更加严格的要求。
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.
关键词:炉外精炼;LF炉精炼渣;冶金性能
Key words: external furnace refining;LF furnace slag;metallurgical nature
中图分类号:TE31 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)18-0227-01
1未混转炉渣时LF渣的熔化性能研究
1.1 熔化实验观察先对未混转炉渣时的LF渣进行熔化实验观察,实验渣样号为控铝钢A2M3、含铝钢B1L2,渣料的各组分先破碎至20～60目,充分混匀,然后装在石墨坩锅内,在二硅化钼炉内从室温缓慢升温到1450℃。结果表明:对未混转炉渣时的LF渣,在1450℃的温度内,碳酸盐基本分解完,渣不能熔化,最后渣发生轻微的烧结。
1.2 理论分析由于设计的LF渣在碳酸盐分解完后组分应为CaO、SiO2、Al2O3、MgO,若将MgO折算为CaO,根据CaO-SiO2-Al2O3相,成分,可看出在未混转炉渣时的LF渣的熔点都在1550～1900℃范围,在1450℃的温度下是不能熔化的。
2混有转炉渣时LF渣的熔化性能研究
2.1 二硅化钼炉内熔化实验重钢实际的LF生产中,在LF渣(埋弧渣和精炼渣)加入前,钢包内已有部分残余转炉渣,根据我们对重钢生产现场调查,进LF工位时,钢包内带进的转炉渣约为LF精炼总渣量的41%左右,据此比例,我们将设计出的渣混入转炉渣,再测试研究其熔化性能。
观测所用渣料(石灰石、石灰、白云石、铝矾土等)均为重钢七厂于实验前提供。
渣料的组成为41%转炉渣+59%LF渣,其中LF渣组成为29.4%埋弧渣+70.6%精炼渣。渣料先在10KG感应炉中用石墨坩锅预熔,然后将预熔渣(每组200~250克)在电脑控制的二硅化钼电阻炉内观测其软化、熔化过程。观测结果如表1所示。实际生产中LF精炼终点渣的熔点一般控制在1350～1400℃左右。从表1观测结果看,B2L3Z、A1M1Z两组渣的熔化温度偏高;后三组的完全熔化温度都在1430℃左右,比通常LF精炼时控制温度(终点渣1350～1400℃)稍高,但由于LF渣经过精炼后,组分增加,将使熔化温度降低,因此,表1中后三组渣的熔化温度可以满足生产要求ynpMmDLM+b3D3nHtxpQ11g==。另外从实验过程观察,各组渣从软化到熔化的时间约为8～15分钟。
2.2 半球点法熔点测试测试所用渣料(石灰石、石灰、白云石、铝矾土等)均为重钢七厂于实验前提供。渣料的组成为41%转炉渣+59%LF渣,其中LF渣组成为29.4%埋弧渣+70.6%精炼渣。渣料先在10KG感应炉中用石墨坩锅内预熔。
从上述的测试研究可认为,对所设计的LF渣(包括控铝钢和含铝钢用两类),在没有混转炉渣时,其熔点在1450℃以上。按LF实际生产混进40%左右的转炉渣时,其熔点在1361～1470℃的范围。三种方法测出的渣熔点相差较大,主要是测试原理不同或者说对炉渣熔点的定义不同产生的。未熔炉渣是一混合物,其熔化是在一定区间进行的,学术上定义炉渣熔点为加热时固态完全转变为均匀液相或冷却时液相开始出现固相的温度。
3碳酸盐发泡剂的选用及其分解特性测试分析
目前LF用到的发泡剂主要有两类:①碳酸盐,常用的有石灰石、白云石、工业碱和
菱镁矿;②碳及含碳化合物,常用的有焦碳、碳化硅和电石等。碳及含碳化合物能与炉渣中(FeO)或钢中氧起反应放出大量气体,且气体产生的速率也较慢,有利于延长发泡时间。但碳及含碳化合物做发泡剂具有极易引起钢水增碳增硅等缺点,故我们设计的LF渣选用碳酸盐(石灰石、白云石和菱镁矿)作发泡剂。
石灰石的开始分解温度和沸腾温度分别为800℃和930℃;菱镁矿的开始分解温度和沸腾温度分别为320℃和680℃;由于白云石中CaCO3与MgCO3结合为复杂化合物,降低了MgCO3的活度,所以白云石中MgCO3的分解温度比单独存在的MgCO3分解温度高,因CaCO3比MgCO3稳定,加热时MgCO3先分解,白云石的分解分为两阶段,第一阶段是MgCO3分解,沸腾点为720~780℃,第二阶段是CaCO3分解,沸腾点为900℃。
从B2L3、B1L1、A2M3渣的热分析,三个渣的TG曲线都存在三个明显的失重变化,在DSC曲线上对应存在三个显著的吸热峰(见表4),第一个失重变化(230-270℃)应该是渣料中吸附气体的挥发和渣料中结构水挥发,即Ca(OH)2分解失去水变成CaO(因为在热分析样的制备过程中,为保证试样的代表性,渣料称量后,用球磨机球磨至100目以下,球磨时间1小时以上,造成试样制备过程中吸收水分)。第二失重变化和第三个个失重变化则是渣料中碳酸盐的分解。其中,A2M3因配的菱镁矿较多,其失重变化量也大较,在第三个失重变化阶段,还存在有两个吸热峰。
从上述理论分析和渣的热分析测试都说明,碳酸盐开始分解温度和沸腾温度都比较低,可以预计,在炼钢温度下其分解反应速度将很快,为了保证LF渣发泡的持久性,用碳酸盐做发泡剂时必须控制它们的分解速度。由于碳酸盐分解反应速度主要受CO2气体在颗粒内的扩散所控制,因此,采取适当增加碳酸盐颗粒的尺寸,可以减缓气体发生速度,延长炉渣泡沫化的持续时间。
声明：
“LF炉精炼用渣冶金性能研究” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：中冶有色技术网
来源：高瑞林
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