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    煉鋼氧氣轉爐爐襯熔渣堿度的控制

    作者:超級管理員 發布時間:2022-09-07 11:16:53 點擊量: 55

    煉鋼氧氣轉爐爐襯熔渣堿度的控制就是利用造渣劑使渣中的MgO濃度保持在過飽和狀態,以便抑制爐襯材料中的MgO向渣中溶解,從而減緩初期渣對爐襯的侵蝕,又能形成高堿度粘稠的熔渣層而保護爐襯。

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    熔渣堿度即為CaO/SiO2之比,它是控制熔渣成分的重要性能指標。上圖為熔渣堿度與侵蝕率的關系。從圖中看出,當排除TiO的因素后,熔渣堿度為1.0左右時,對爐襯的侵蝕率最大;當熔渣堿度大于1.0時,隨著堿度的繼續增大,熔渣對爐襯的侵蝕率迅速降低。

    1石灰造渣。氧氣轉爐吹煉初期,鐵水中的硅首先被氧化而生成SiO2使熔渣成為酸性,嚴重地侵蝕著堿性爐襯。為此,通常加人輕燒活性石灰,以提高熔渣的堿度。但是,石灰CaO與硅酸鹽熔透起化學反應時,生成硅酸二鈣,發生沉淀,能在石灰顆粒表面上形成一層致密的保護膜,使石灰無法繼續溶解。由干硅酸鈣的熔點較高,到冶煉中期時,Cao的溶解速度仍然十分緩慢,使襯長時間受低堿度熔渣的侵蝕。

    為了提高活性石灰的造流效果,除提高其質量外,還可摻加螢石或氧化錳熔劑,以加快石灰的溶解速度,盡早形成堿性熔渣。

    螢石是煉鋼最常用的熔劑,它能降低熔渣的熔融溫度,又能破壞硅酸二鈣所形成的包裹膜,有助于石灰的溶解。但是,螢石對爐襯有強烈的侵蝕作用,又放出氟氣污染環境。因此,近年來國外較少使用。氧化錳一般是以錳礦粉或錳鐵的形式加人爐內的,其作用與螢石基本相同。

    2白云石造渣。六十年代初期,在氧氣轉爐冶煉過程中,成功的采用了輕燒白云石造渣技術,使爐齡顯著提高。例如,美國共和鋼鐵公司從1967年采用輕燒向云石造渣,加入量為10.5公斤/噸鋼,爐齡則由300多爐提高到481爐次。1972年以來,白云石加入量增加到18.6公斤/噸鋼,爐齡提高到951爐次,耐火材料單耗降低到2.5公斤/噸鋼。

    日本住友金屬工業公司開始時采用蛇紋石調節轉爐熔渣成分,雖然能增加渣中的MgO含量,但脫磷、脫硫困難,未能推廣。1975年采用白云石與轉爐返回渣配合使用,用量一般為25~30公斤/噸鋼,再加上其它技術措施,使轉爐爐齡由1500爐次左右提高到近2700爐次。

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    上圖為日本君津廠轉爐爐齡與造渣用白云石用量的關系。從圖中看出,隨著白云石用量的增加,爐齡顯著提高。當然,爐襯壽命的提高,還與噴補技術的改進和采用副槍不倒爐操作等因素有關。目前,君津廠在轉爐冶煉過程中,除采用輕燒白云石造渣外,還加人一定數量的錳礦石、軟硅石和轉爐返回渣等,以取代螢石。采用無螢石冶煉操作,爐襯損毀可人大地降低,使用壽命能顯著地提高。

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    我國在氧氣轉爐煉鋼過程中,也是采用輕燒白云石造渣的。圖3-19為首鋼造渣技術與侵蝕速度的關系。從圖中看出,在相同的條件下,冶煉初期采用高鎂質加錳材料、高鎂材料和普通材料進行造渣,對爐襯的侵蝕速度依次遞增。例如,首鋼1973~1977年采用生白云石與菱鎂混合后進行造渣,氧氣轉爐爐齡比用普通材料造渣時提高約200爐次;1978年開始采用高鎂質加錳材料造渣,又使爐齡提高一倍以上,1980年頂吹氧氣轉爐平均爐齡達到1502爐次。

    在冶煉初期,加入白云石的作用與螢石的基本相同。因為自云石中的MgO能與熔渣中的SiO2作用,生成低熔點的鈣鎂橄欖石,避免形成硅酸鈣等高熔點物質,并能改進熔渣的流動性、提高堿度和促進早期化渣。

    隨著冶煉進程的發展,白云石造渣劑不斷溶解,渣中MgO含量提高,并逐漸生成較多的鎂橄欖石,從而提高了末期熔渣的堿度和粘性,降低了熔渣對爐襯的侵蝕速度。同時,MgO濃度達到飽和的末期渣堿度為3.0~3.5,粘性增大,在爐襯上粘附數量增多,形成熔渣保護層,能顯善提高爐襯的使用壽命。

    3)鐵水成分。鐵水成分對造渣起決定性的作用。當鐵水中有足夠數量的錳時,吹煉初期,它和硅一樣被氧化,且形成MnO.SiO2等低熔點物質,阻止硅酸二鈣等高熔點物質的生成,并能加速化渣作用;吹煉后期,因MnO對溫度十分敏感,可提高熔渣粘度,有利于爐襯掛渣。

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    上圖為熔渣中MgO含量與爐襯損毀量ΔMgO的關系。當ΔMgO等于零時,即爐襯基本不損毀。從圖中看出,如果鐵水中的含量為0.4%時,欲保持爐襯不熔損,必須使熔渣中的MgO含量達到6%左右,方可實現;當鐵水中的硅含量增加到1.0%時,熔渣中的MgO含量則應為10%左右,才能使爐襯不損毀。這就是說,原料條件和操作水平不同時,為了保持氧氣轉爐爐襯的長壽,必須使熔渣中的MgO含量達到需要的數值,即應合理地調整白云石造渣劑的加入量。

     從圖中還可看出,當白云石加入量不足,即渣中的MgO含量低時,各點均在零線以下,這時爐襯遭到侵蝕;反之,熔渣中的MgO含量過多,渣的粘性增大,雖能保護爐襯,提高爐齡,但也使爐底上漲過快,影響正常生產。根據我國首鋼的經驗,鐵水中的硅含量一般為0.4~0.6%Si:Mn=1.1~1.2時,能保證良好的造渣操作,且可達到優質、高產、長壽和低耗的目的。

    應當指出,鐵水中的雜質含量多,致使熔渣量增大和堿性降低,容易引起噴濺,延長冶煉時間,出鋼溫度也偏高,使爐襯工作條件惡化,損毀加快。另外,鐵水中的FeO含量多,雖能促進 CaO的熔化,提高熔渣堿度,但對爐襯侵蝕嚴重。因為,FeO容易與爐襯材料中的碳起反應,生成脫碳層。它與CaO反應,又生成鐵酸二鈣等低熔點物質,增大了熔渣的流動性,加速了對爐襯的侵蝕。所以,鐵水中的FeO含量應予控制。



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