1、LF 炉的造渣及底吹搅拌介绍一、造渣工艺1、炉渣的碱度炉渣的碱度是指炉渣中碱性氧化物与酸性氧化物浓度的比值，用“R”来表示。CaO%R=SiO2%，称为二元碱度。碱度值反映了渣中 CaO 除去与 SiO2相结合后，剩余自由 CaO 的多少，脱磷及脱硫反应都要求渣中有足够的自由 CaO，才能有效地进行。所以碱度是炉渣脱磷脱硫能力的重要标志。当炉料中含 P 较高，并假定生成 3CaOP2O5稳定化合物时，碱度表示为：CaO%1.18(P 2O5)3CaO 356R=SiO2%式中系数的推导是：P2O5=142= 1.18CaO%对高磷生铁冶炼时还可用 R= SiO2%+ P2O5%，称为三元碱度。
2、当炉渣碱度 R1 时，称之为酸性渣；而当炉渣 R2 时为碱性渣。炉渣的碱度高，有利于 P、S 的去除，减少炉衬的侵蚀；但碱度过高不仅浪费造渣材料，反而会恶化炼钢过程，一般二元碱度5。2、炉渣的粘度和流动性粘度是炉渣重要的动力学性质之一，粘度与流动性的含义正相反，粘度低则流动性好。粘度表示了炉渣内部的各部分质点间移动时内磨擦力的大小。在炼钢过程中我们希望获得适当粘度的炉渣。若粘度过大，则物质在钢液及炉渣间的传递缓慢，不利于炼钢的化学反应；但若炉渣的粘度过小，又会加剧炉衬的侵蚀。炉渣的粘度取快于温度及炉渣组成。温度越高，粘度越低，流动性越好。炉渣组成对炉渣粘度的影响主要是通过这些成分对炉渣熔点的影
3、响而发生作用的。凡是能降低炉渣熔点的组份均可改善炉渣的流动性，降低炉渣的粘度。通常在碱性渣中，加入 SiO2、 、 FeO、Fe 2O3、CaF 2、Al 2O3等都可以降低炉渣的粘度。3、炉渣的氧化性炉渣的氧化性是指炉渣所具备的氧化能力的大小。炉渣是氧的传递媒介，同时金属中铁氧化生成的 FeO 也有相当数量富集在渣中，因而炉渣中 FeO 的含量便可代表炉渣所具备氧化能力的大小。4、造渣材料通常 LF 炉采用分别加入石灰、萤石和铝钒土进行造碱性还原渣，现在大多采用直接加入合成精炼渣和活性石灰来造碱性还原渣。各种造渣材料的特点和作用如下：石灰 石灰是主要的造渣材料，具有较强的脱磷、脱硫能力，有效
4、完成冶金反应。萤石 萤石是炼钢常用熔剂之一，用来稀释粘稠的高碱度炉渣，以改善炉渣的流动性。铝钒土 铝钒土常用做化渣剂，可改善高碱度炉渣的流动性。合成精炼渣 合成精炼渣熔点低、碱度高、颗粒小、成份均匀、成渣速度快。5、造渣操作的分类根据冶炼目的和任务的不同，通常将造渣操作分成三种，即升温改渣、一般脱硫渣和深脱硫造白渣。这三种造渣操作的比较如下：造渣操作升温改渣加入 300 公斤左右的渣料，提高碱度和炉渣对夹杂物的吸附能力，满足电极供电过程中埋弧的需要。造渣的目的是埋弧。一般脱硫渣先进行钢水和炉渣脱氧，根据脱硫量加入造渣料（以石灰为主）。造渣的目的是在较短时间内使硫满足成分内控或连铸浇铸要求。深脱
5、硫造白渣对钢水和炉渣进行深脱氧，在造渣过程中强化使用还原剂来造白渣，并一直保持白渣到冶炼终点。造渣的主要目的是深脱硫、深脱氧、吸附钢中夹杂物、提高钢水的质量。6、造渣时渣料量对于升温改渣，渣料量控制在 300 公斤以上，可根据埋弧的情况适当增加埋弧渣的量。对于造一般脱硫渣，以加埋弧渣和活性石灰为主，石灰的加入量可参考 100 公斤脱 0.001%硫进行。对于深脱硫造白渣，总渣量控制在 500 公斤左右，可根据脱硫需要适当增加石灰的用量，但要注意不要使炉渣变得粘稠。7、渣料的加入时机和顺序在完成测温取样和钢、渣脱氧操作后，就可加入第一批渣料。吹氩 12 分钟后加入第二批渣料。然后下电极供电升温造
6、渣，在供电过程中将剩余的渣料以每批 100 公斤左右的料量每隔 1 分钟加入一次，直至全部加完。8、造渣操作的要点（1）加渣料前应将钢包内的渣壳熔化，脱掉钢、渣中的氧。（2）在加第一批渣料、第二批渣料（未下电极供电前）时，要增大底吹氩，使加入的渣料迅速散开，避免渣料结团，同时这样做也有利于渣料的熔化。（3）在供电过程中所加的渣料，每批的料量不能太大，应在 100 公斤左右，以免渣料集中形成渣团而难于熔化。（4）在供电升温造渣的前期，底吹氩可稍小些，待电极波动稳定后逐渐增加底吹氩量。吹氩量的大小以电极波动平稳、钢包内炉渣搅拌活跃为宜。（5）在供电升温造渣的前期，应采用中、低档电压供电。待炉渣逐渐
7、熔化、埋弧正常后再提高电压级数。若温度已够，应采用低档电压继续供电造渣。（6）连续供电造渣的时间不应超过 12 分钟，以免炉渣表面温度过高而加剧包衬的熔损。（7）若造渣过程中加萤石，要注意控制加入量，以免炉渣过稀，加剧对包衬的冲涮侵蚀。二、底吹钢液被搅动的程度与冶金反应的速度有着密切的关系。一般认为搅动可以扩大反应界面，加速反应物质的传递过程，从而提高反应速度。在各种二次精炼方法中，几乎没有例外地应用到搅拌。由此可见，搅拌是各种二次精炼采用的基本手段。搅拌就是向钢液系统内供应能量，使钢液和熔渣产生运动，加速精炼反应，促进钢液成份和温度的均匀。目前搅拌一般采用气体搅拌、感应搅拌、真空循环和机械搅
8、拌四种。而钢水精炼常采用前二种方式进行搅拌。1、气体搅拌气体搅拌是钢液搅拌方法中最广泛最简单的一种。气体可通过透气砖或喷枪来吹入。气源以氩气为主。应用这种搅拌的二次精炼方法有：钢包吹氩、CAS、LF、VOD 等。气体搅拌方法可以达到以下三方面的效果：（1）调整钢液温度。对于开浇温度有比较严格要求的钢种或浇注方法，都可以用吹氩的办法将钢液温度调整到规定要求范围内；（2）均匀钢液成份和温度。在包底适当部位安装气体吹入口，可使钢包中的钢液产生环流，用控制气体流量的办法来控制钢液的搅拌强度。实践证明，这种搅拌方法可促使钢液成份和温度迅速地趋于均匀。（3）促进钢中夹杂聚集和上浮。搅动的钢液增加了钢中非金
9、属夹杂碰撞长大的机会。上浮的氩气泡不仅能够吸收钢中的气体，还会成为夹杂聚集的核心而粘附浮于钢液中的夹杂物，把这些粘附的夹杂带至钢液表面被渣层所吸收。显然，搅拌的特征及质量将决定效果实现的程度，因此在试验研究和生产操作中，都希望对搅拌的特征和质量进行定量的描述，考虑到钢液的搅动是由于外力做功的效果，所以输入钢液内引起钢液搅动的能量愈多，钢液的搅拌将愈激烈。由此常用单位时间内每吨钢液提供的搅拌能量来作为描述搅拌特征和质量的指标，称比搅拌功率，用符号 表示，单位是瓦/吨。对于不同的精炼设备和搅拌方法，此搅拌功率的表示公式也不同的。气体搅拌比搅拌功率与气体流量有关，按照下列方程式计算：=（6.210
10、3Qt1）/ M-Ln（1+9.6010 -3Z）+（1-t 0/t1）-（1）式式中：-比搅拌功率，W/t 钢；Q-气体流量，L/min；M-钢液重量，t；-钢液密度，g/cm 3；Z-插入深度，cm；t0-气体温度，K；t1-钢液温度，K。由（1）式可知：当在实际生产过程中，钢液的各类参数基本一定或变化不大，这时气体搅拌能量的大小主要取决于气体流量，即 主要与 Q 有关。根据不同的冶金目的，就可采用不同的氩气流量 Q，以获得不同的比搅拌功。氩气是一种惰性气体，将氩气通过钢包底部的多孔透气塞吹入钢液后，不会发生化学反应，而形成大量细小的氩气泡上浮，从而剧烈地搅拌钢液。氩气中氢和氮的含量很低，
11、所以氩气刚进入钢液时，对钢液中溶解的气体来说，氩气泡就象无数小“真空室” ，氢和氮不断向其中扩散，以致氩气泡中氢和氮的分压随气泡的上浮而增大。由于气泡在上浮过程中受热膨胀，气泡体积发生成百倍的变化，因此其中氢和氮的分压仍保持在较低的水平，可连续去除氢和氮，直至气体逸出钢液。氩气泡同时可以成为碳氧反应 CO 气泡形成的核心，并可稀释其反应产物的浓度，有利于脱碳反应的连续进行，故起到真空脱氧类似的作用。钢包吹氩对去除非金属夹杂物，特别是对固态夹杂物的作用更显著。这是由于固态夹杂物与钢液间的界面张力大，易为氩气泡粘附上浮，同时随着气泡的上浮形成强烈搅拌，提高了氩气泡吸附夹杂物的碰撞机会，从而更有效地
12、促进夹杂物上浮。2、真空驱动循环搅拌在 RH 处理钢液时，依靠驱动气体在真空的抽吸下实现搅拌。此时比搅拌功主要与循环流量有关。RH 真空脱气时，钢包中钢液搅拌所消耗的能量，可以认为等于钢液流经“下降管”进入钢包的动能，其比搅拌功率为：=0.00835v 2Q/w式中：v-钢液自下降管中流出的线速度，cm/sec；Q-钢液的循环流量，t 钢/min；w-被处理钢液的吨数，t 钢。3、搅拌能与混匀时间的关系在被搅拌钢液中，从加入示踪剂到它在钢液中均匀分布所需时间称混匀时间（） 。混匀时间是一个较常用的描述搅拌特征和质量的指标。可以设想，钢液被搅拌得愈激烈，混匀时间就愈短。由于大多数冶金反应速度有一定联系，这就要求能把描述搅拌特征和质量的两个指标-比搅拌功和混匀时间-定量地联系起来，那么就可以比较明确地分析搅拌与冶金反应之间的关系。思考题1、装入方法分别是什么？2、吹炼后期的枪位控制如何操作？3、终点温度常用的判断方法有那几条？4、影响合金元素吸收率的因素主要包括？5、LF 炉底吹操作作用是什么？
