白渣是指
电弧炉炼钢的还原期操作中,采用碳粉和硅铁粉为还原剂进行扩散脱氧时所形成的渣。在LF 炉精炼过程中,造白渣工艺的控制是极为关键的,直接关系到LF 炉还原精炼的效果。为充分发挥LF 炉潜力,达到理想的精炼效果,通过合理调整加料程序、优化吹氩模式、合理控制通电参数三个方面来加强对造白渣工艺的控制,以此提高产品质量,并协调炼钢生产与连铸匹配的节奏。
简介
随着社会建设对钢材质量要求的不断提高和连铸技术的迅猛发展,对于炼钢精炼技术水平和精炼效果的要求也越来越高,LF 炉以其投资费用低、设备简单、操作灵活的优点以及良好的精炼效果成为炼钢行业的后起之秀。LF 炉精炼主要是利用电极埋弧加热和合成渣,使炉内形成良好的还原气氛,以此达到脱硫、脱氧以及去杂质改善钢水纯净度的精炼目的。在LF 炉精炼过程中,造白渣工艺的控制是极为关键的,直接关系到LF 炉还原精炼的效果。为充分发挥LF 炉潜力,达到理想的精炼效果,通过合理调整加料程序、优化吹氩模式、合理控制通电参数三个方面来加强对造白渣工艺的控制,以此提高产品质量,并协调炼钢生产与连铸匹配的节奏。
精炼渣的作用
精炼渣是在LF 炉精炼过程中向钢包内加入的特殊配比的合成渣,从精炼渣的化学成分来看,常用的精炼渣主要是CaO-CaF2 基,CaO-Al2O3 基,CaO-Al2O3-SiO2基等低熔点、高碱度的渣系。合成渣在电弧加热作用下由固态熔化成液态渣,混合于钢液中,起到保温绝热、精炼钢液的效果。其作用主要有以下:脱硫、脱氧,高碱度、高还原性的渣料在LF炉底部吹氩搅拌的作用下,可以增加与钢液的混合和接触,从而达到充分发挥其还原作用,达到更为理想的脱除硫、氧等有害物质的效果;净化钢液,在吹氩搅拌作用下,会使钢液中的杂质物上浮聚集,并与渣接触而被吸附,实现对钢液的净化;除此之外,精炼渣还有隔绝空气、防止钢液二次氧化以及保护内衬、提高热效率等方面的作用。
合理的精炼渣系
快速造白渣是LF 炉精炼的关键,快速而稳定地造出具有良好流动性、适宜乳化性和较好吸附性的还原性白渣是实现LF 炉脱氧脱硫、吸附杂质、保证钢液质量的前提。
熔渣的碱度和还原性是体现熔渣精炼能力的重要指标,较高的熔渣碱度可以保证其良好的去除钢液中硫、磷的能力,并降低炉渣对钢包炉衬的化学侵蚀。但熔渣的碱度并非是越高越好,如果碱度过高的话则会导致熔渣黏度的增加,降低渣体的流动性,反而不利于其与钢液中硫等杂质的接触、还原与吸附,影响精炼效果。因此,在提高熔渣碱度的同时,也应保证其良好的流动性(一般以B=2.5~3.0 为宜)。熔渣的脱硫性能取决于渣中氧化亚铁含量的高低,由于硫的分配与精炼渣中氧化亚铁量是成反比关系的,氧化亚铁含量越高,硫的分配比越低,越不利于炉渣脱硫。因此,我们必须设法降低渣中氧化亚铁的含量(应控制在1.0%以下),才能保证熔渣的良好脱硫效果。通过采用在合成渣料中加入碳化硅的办法,可以有效降低渣中氧化亚铁的含量,从而增强熔渣脱氧、脱硫的效果。
2.渣量的控制
渣量的控制也是造白渣中应当考虑的。如果渣量过少,渣碱度达不到要求,则不利于脱硫精炼;若渣量过大,虽然可以提高脱硫效果,但会造成过多的电能和原材料的消耗,并增加脱硫反应时间,不利于生产节奏的调整。因此,在生产加渣中,为控制渣量,应根据炉渣情况,将石灰等造渣料依次分批加入。
3.渣况判断和渣性控制
正常情况下,炉渣颜色会随着其氧化性的变化而变化,炉渣氧化性不同,颜色也会有所不同。在实际的生产中,我们通常采用将小铁管插入熔渣并取出观察的办法,通过观察粘附在铁管上的熔渣颜色、形状等来判断渣况,并以此采取渣性控制措施。按照炉渣氧化性的由强到弱,炉渣颜色依次呈黑色、褐色、棕色、灰色、黄色、白色。黑色则表明渣中有较多的氧化亚铁(FeO>2%),渣子的氧化性很强,没有还原性能,这时我们可以采取提高炉温、保持炉渣良好流动性,并在渣面分散加入C 粉的办法对炉渣进行脱氧还原;褐色、灰色则表明氧化亚铁含量有所降低(FeO=1%~2%),渣的氧化性降低,但仍需进一步进行还原;黄色则说明发生了脱硫反应;白色则表明炉渣具备了良好的还原性,这时我们可以适当地增加渣量来进一步提高脱硫率。渣形状也是判断渣况的重要依据,例如渣呈玻璃状落片,则说明Al 2O 3含量偏高,此时应多次少量地加入石灰;如果渣面粗糙不平则说明石灰量过大,此时可分多次加入Al 2O 3、SiO 2系的合成渣,熔化后再试。
造白渣工艺中应注意的操作要点
1.合理调整加料程序
根据所冶炼钢种类别的不同,以及钢水下渣情况和渣子干稀情况合理调整加料的程序,可以有效提高渣子的精炼效果。如果在加料过程中不考虑这些问题,将准备好的渣料一次性地投入到钢包内进行通电精炼,则往往会造成精炼结束后渣料不能完全化开的情况,继而无法充分发挥渣子脱氧、脱硫、去除杂质的作用,既浪费了原材料,又影响了精炼作业的效率。因此,我们在精炼加料中,应充分注意观察钢水下渣和渣子干稀情况,采取分批、分量、分时间的加料方式,先加入适量的萤石,再分两批加入石灰,以保证所加入的石灰可以完全化开。具体做法是:在通电加热开始的1~2 分钟后,加入石灰总量的约60%,注意观察,待加入的造渣料完全化开后,再投入剩余的造渣料。并根据炉渣脱氧程度适量加入碳化硅、硅钙粉等脱氧剂,以保证白渣的形成与维持。在加料工作中应多多观察,总结经验,以掌握好不同钢液加料的时间与加料量。
2.优化吹氩模式
吹氩搅拌是炉外精炼中重要的操作步骤,在精炼过程中起到了促进钢渣间反应、加快夹杂物上浮以及均匀钢液成分和温度的重要作用。合理的搅拌可以提高钢液的质量,而不合理的搅拌则会造成钢液质量的恶化,如果在精炼过程中始终保持一定的吹氩流量和压力,则容易造成不同精炼阶段吹氩量的过大或过小,难以满足精炼不同阶段的工艺要求。如果吹氩过小难以起到所需要的搅拌作用,不利于化渣;而吹氩过大的话则容易造成炉内气泡的快速逸出,难以达到造白渣的要求。因此,我们必须根据精炼过程各阶段对吹氩强度的要求,制定合理的吹氩制度,优化吹氩控制,以此实现快速造白渣,并保证白渣精炼的效果。具体做法如下:在精炼的前期,由于加入了大量的造渣料,为使这些渣料在钢包表面尽快完全铺开,避免造渣料在加料孔边堆积,则应适当地加大吹氩强度;而渣料化开后,则应降低吹氩强度,以利于钢渣反应和脱硫反应的进行;通电结束后,则应再次降低吹氩强度,保证钢液软吹时间,以促使钢液中各类夹杂物上浮,达到精炼净化钢液的作用。在实际的操作中,吹氩强度应根据精炼各阶段所需的搅拌强度和钢包容量来确定。
3.合理控制精炼的通电参数
合理的通电参数控制可以确保精炼的正常进行,保证白渣的造出与维持。通过实践总结,在精炼过程中对于通电电流的控制应采取先小电流再增大电流,然后再降低和稳定电流的控制模式。通电开始采用稳定的小电流起弧,可以避免突然的大电流起弧震荡而造成的电板断裂现象;起弧稳定进入加料阶段后,则需要增大电流,以足够的热量来保证渣料的完全化开;当渣料完全化开后,再逐步降低通电电流调节温度,以满足浇筑对温度的要求,稳定维护精炼功效。
总结
总的来讲,要保证快速、高质量造白渣,必须从精炼作业的实际情况出发,充分考虑硫含量、渣况等,加强对加料程序、电流参数以及吹氩强度的控制。深入研究总结,积极创新改进,才能不断提高精炼造白渣工艺的水平,充分发挥LF 炉精炼的优势,达到理想的精炼效果。