低碳铝镇静钢LF精炼工艺优化—王春锋

钢包精炼 炉 （ＬＦ）在 炼 钢 工 艺 中 起 到 越 来 越 重 要 的 作 用 。 除 了 采 用 还 原 性 气 氛 、埋 弧 加 热 、透 气 砖 吹 氩 搅 拌 、微 正 压 操 作 、合 成 渣 精 炼 等 技 术 达 到对初炼钢水进 一 步 调 质 的 作 用 外，还 通 过 采 用 高 碱 度、高 还 原 性 精 炼 渣 料 进 一 步 脱 除 钢 中 硫、 氧 ；合 成 渣 料 熔 化 成 渣 后 形 成 部 分 泡 沫 渣 ，可 对 钢 液进行埋弧加热，减 少 了 电 弧 对 包 衬 和 包 盖 耐 火 材料的损坏。ＬＦ 通 过 底 部 吹 氩 搅 拌 促 使 钢 中 杂 物 聚 集 上 浮 ，与 熔 渣 接 触 被 吸 收 以 净 化 钢 液 ；电 弧 加热过程电极周 围 空 气 中 的 水 分 子、氮 气 极 易 电 离而进入钢液使 气 体 含 量 增 加，通 过 渣 层 覆 盖 钢 液可以有效地 防 止 吸 入 气 体［１］；与 脱 氧 制 度 配 合
３）通 过 在 渣 面 上 铺 撒 少 量 的 铝 丸、ＳｉＣ 或 ＣａＣ２等来降低炉 渣 的 氧 化 性。 对 深 脱 硫 钢，要 求 ｗ （ＦｅＯ＋ＭｎＯ）＜１．０ ％或更低。在实际生产过 程 中 ，既 可 以 通 过 渣 样 分 析 ，也 可 以 通 过 观 察 炉 渣 的颜色 来 判 断 炉 渣 氧 化 性 强 弱。 当 ｗ （ＦｅＯ＋ ＭｎＯ）＝１．０ ％ ～２．０ ％ 时，炉 渣 呈 暗 灰 色；当 ｗ （ＦｅＯ＋ＭｎＯ）＜１．０ ％时，炉渣呈白色，即通常 所 说 的 “白 渣 ”。
摘 要：针对武钢条材总厂一炼钢分厂生产低碳铝镇静钢 ＬＦ 精炼工艺存在的脱硫率低、易堵 水 口 等 问 题，为兼顾脱硫和去除夹杂物，选取了 ＬＦ 精炼终 渣。 通 过 采 取 ＬＦ 迅 速 造 白 渣 及 控 制 熔 渣 成 分、温 度、 节奏、钙处理等优化工艺，提高了铝镇静钢 ＬＦ 脱氧、脱 硫 率 及 去 夹 杂 能 力。同 时 加 强 过 程 温 度 控 制，更 好地发挥 ＬＦ 在生产低碳铝镇静钢精炼过程中的作用。 关 键 词 ：钢 包 精 炼 炉 ；精 炼 ；低 碳 铝 镇 静 钢 ；造 渣 前 移 ；过 程 控 制 中图分类号：ＴＦ７０３．５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８－４３７１（２０１１）０６－００２１－０４
４ ＬＦ 脱 硫 工 艺 制 度 优 化
１）ＬＦ 迅速化渣，造好白渣。根据炉渣的流动 性和渣厚，化渣 过 程 加 入 ３００～６００ｋｇ 石 灰 和 适 量萤石，保 证 足 够 渣 量 和 良 好 的 流 动 性。 在 ＬＦ 化 渣 、造 渣 过 程 中 ，尽 量 快 速 升 温 使 熔 池 温 度 保 持 在１ ５６０～１ ６１０ ℃，温度越高，脱硫速率就越快。
通 讯 作 者 简 介 ：吴 健 鹏 （１９７０－），男 ，高 级 工 程 师
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武钢技术
第 ４９ 卷
钙处理工艺不当，容 易 造 成 水 口 堵 塞；４）ＬＦ 离 站 温度波动大，典 拉 率 仅 为８１．２ ％；５）铸 坯 夹 杂 总 量 较 高 ，脆 性 夹 杂 较 多 。
从生产情况来看，ＬＦ 及其精炼渣尚未充分发 挥出应有的作 用。 为 更 好 地 发 挥 一 炼 钢 分 厂 ＬＦ 的精炼作用，结合 现 场 生 产 实 践 提 出 低 碳 铝 镇 静 钢 ＬＦ 精炼工艺优化方案。
Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＬＦ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｌｏｗ ｃａｒｂｏｎ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｋｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ
ＷＵ Ｊｉａｎ－ｐｅｎｇ，ＷＡＮＧ Ｊｉｎ－ｐｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｃｈｕｎ－ｆｅｎｇ，ＬＩＵ Ｘｉａｏ－ｏｕ，ＬＩＵ Ｘｉａｎ－ｔｏｎｇ （ＣＳＰ Ｍｉｌｌ ｏｆ Ｗｕｈａｎ Ｉｒｏｎ ＆ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｒｐ．，Ｗｕｈａｎ ４３００８３，Ｃｈｉｎａ）
２）加 快 成 渣 速 度，为 脱 硫 和 去 除 夹 杂 提 供 足 够的时间，采用氩 站 初 期 精 炼 （积 极 脱 除 钢 中 氧、 渣中氧，造白渣）为 ＬＦ 创造好的精炼基础。
３）勤 取 渣 ，勤 看 渣 ，勤 调 渣 ；快 速 造 白 渣 ，加 快 脱 氧 、脱 硫 、去 夹 杂 的 能 力 。
３ ＬＦ 精 炼 造 渣 工 艺 制 度 优 化
在 ＬＤ－ＬＦ－ＣＣ 工艺流程中，生产节奏相对 较快，一般 ＬＦ 处 理 钢 水 的 节 奏 允 许 时 间 约 为 ２５ ～４０ｍｉｎ。在较 短 时 间 内 要 使 精 炼 渣 充 分 熔 化、 形成还原性白渣，达 到 脱 硫 和 吸 收 脱 氧 产 物 的 目 的，存 在 的 主 要 问 题 是 化 渣 时 间 长、熔 渣 碱 度 低、 生产节奏紧。这就需要充分利用出钢和精炼过程 的各种条件为精炼创造良好的动力学和热力学条 件。为了获得上 述 精 炼 终 渣 优 化 设 计 成 分，通 常 需 要 向 钢 包 中 添 加 石 灰 、电 石 、铝 丸 、萤 石 、精 炼 渣 等造渣材料。具体造渣过程要注意以下几点：
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吴健鹏，等：低碳铝镇静钢 ＬＦ 精炼工艺优化
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４）对 深 脱 硫 钢，要 求 选 择 高 碱 度 白 渣 提 高 脱 硫率。ＬＦ 处 理 初 期 形 成 白 渣，对 脱 硫、脱 氧 和 吸 收 夹 杂 均 有 利 。 钢 水 经 过 ８～１５ ｍｉｎ 的 加 热 升 温 后，钢中［Ｓ］得到 了 有 效 去 除，精 炼 工 艺 就 可 转 入 软吹阶段。从熔 渣 情 况 看，优 化 精 炼 渣 组 成 和 改 进 造 渣 制 度 后 化 渣 良 好 ，熔 渣 结 块 现 象 消 失 ，脱 硫 率提高到５８．１２ ％。
图 １ ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２三 元 渣 系
该 区 域 ｗ （Ａｌ２Ｏ３ ）约 为３０ ％，ｗ （ＣａＯ）／ ｗ（Ａｌ２Ｏ３）＝１．８左右时 存 在 ＬＳ较 高 的 区 域，并 且 在 该 区 域 精 炼 渣 熔 点 较 低 ，有 利 于 与 夹 杂 的 结 合 。 更重要的是，在这种渣 系 条 件 下 由 ＳｉＯ２引 起 的 钢 水中［Ａｌ］的再氧 化 趋 势 能 得 到 抑 制。 所 以，将 精 炼终 渣 组 成 设 计 为：ｗ （ＣａＯ）＝５５ ％～６０ ％， ｗ （ＳｉＯ２）＝４ ％ ～７ ％，ｗ （Ａｌ２Ｏ３ ）＝２８ ％ ～ ３２ ％，ｗ （ＭｇＯ ） ＝ ４ ％～６ ％，ｗ （ＣａＯ）／ ｗ （Ａｌ２Ｏ３）＝ １．７～１．９。 采 用 上 述 方 法 设 计 ＳＷＲＭ８精炼 终 渣 组 成，统 计 了 １２０ 炉 ＬＦ 生 产 数据，其 终 渣 成 分 为：ｗ （ＣａＯ）＝５１ ％～６２ ％， ｗ（ＳｉＯ２））＝４ ％ ～８ ％，ｗ （Ａｌ２Ｏ３ ）＝２４ ％ ～ ３２ ％，ｗ （ＭｇＯ）＝５ ％ ～８ ％，基 本 处 于 设 计 范 围。
２０１１年 １２月 第４９卷 第６期
武钢技术 ＷＩＳＣＯ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｄｅｃ．２０１１ Ｖｏｌ．４９ Ｎ ｏ． ６ · ２１ ·
低碳铝镇静钢 ＬＦ精炼工艺优化
吴 健 鹏 ，王 金 平 ，王 春 锋 ，刘 小 鸥 ，刘 先 同
（武钢条材总厂 ＣＳＰ 分厂，湖北 武汉 ４３００８３）
２ ＬＦ 精 炼 渣 终 渣 成 分 优 化
为了 让 精 炼 渣 具 有 较 好 的 脱 硫 和 对 上 浮 Ａｌ２Ｏ３等脱氧 产 物 同 化 和 吸 收 效 果，常 将 精 炼 终 渣成分 选 定 在 ＣａＯ－ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３ 相 图 的 １２ＣａＯ· ７Ａｌ２Ｏ３ 生 成 区 域 （图 １）。
２）进 行 充 分 的 钢 － 渣 脱 氧，低 碳 铝 镇 静 钢 在 转炉出钢过程中加铝铁或采取氩站喂铝线的方法 实现钢渣 完 全 脱 氧。 当 钢 中 ｗ（［Ａｌｓ］）≥４５０× １０－６ 时，ｗ （［Ｏ］）≤３×１０－６，炉 渣 ｗ （ＣａＯ）／ ｗ （ＳｉＯ２）＝ ４．５ ～ ８．０，ｗ （ＦｅＯ ＋ ＭｎＯ）＜ １．Biblioteka Baidu ％，钢水温度在１ ５８５～１ ６００ ℃时，钢中酸溶 铝 越 高 ，精 炼 脱 硫 率 就 越 高 。
对夹杂物进行变 性 和 无 害 化 处 理，就 要 充 分 发 挥 精炼渣的作用，必 须 针 对 不 同 的 钢 种 合 理 设 计 精 炼渣成分，并且精 炼 造 渣 制 度 和 精 炼 操 作 相 互 协 调才能达到预期的精炼效果。武钢股份条材总厂 一炼钢 分 厂 （简 称 一 炼 钢 分 厂 ）有 ２ 座 １２０ｔ转 炉、３座１２０ｔＬＦ（１座２０１１年新建）、１台 ＶＤ 和１ 台 ＲＨ 真 空 精 炼 炉、３ 台 方 坯 连 铸 机 （２ 台 ２００ ｍｍ×２００ｍｍ 小 方 坯 和 １ 台 ３２０ ｍｍ×４８０ ｍｍ 大方坯）。采用 ＬＦ 生 产 低 碳 铝 镇 静 钢 ＳＷＲＭ６、 ＳＷＲＭ８、ＳＷＲＭ１０、ＳＷＲＣＨ８Ａ 等 钢 种 时，常 出 现 下 列 问 题：１）钢 包 炉 精 炼 脱 硫 率 低，仅 有 ３１．６２ ％；２）［Ａｌｓ］控制精度 波 动 大，内 控 率 低；３）
１）根据钢水［Ｏ］含量和脱 氧 剂 用 量 可 以 估 算 出生成的脱氧产 物 数 量，并 在 统 计 获 得 的 转 炉 下 渣量基础上，按终 渣 总 量 和 成 分 要 求 粗 略 计 算 出 各 种 造 渣 材 料 用 量 ，经 过 取 样 分 析 和 修 正 ，就 能 得 到合理的造渣材料用量配比。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｌｏｗ ｄｅｓｕｌｐｈｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ａｎｄ ｎｏｚｚｌｅ ｂｌｏｃｋａｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｌｏｗ ｃａｒｂｏｎ Ａｌ ｋｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ ｂｙ ＬＦ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｔｈｅ Ｎｏ １． Ｓｔｅｅｌ－ｍａｋｉｎｇ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ ＣＳＰ Ｍｉｌｌ ｏｆ ＷＩＳＣＯ ｔｈｅ ＬＦ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｓｌａｇ ｉｓ ｃｈｏｓｅｎ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｆｆｅｃｔ ａ ｃｏｍｐｒｏｍｉｓｅ ｉｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｅｓｕｌｐｈｕｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｒｅｍｏｖａｌ．Ｂｙ ｗａｙ ｏｆ ａ－ ｄｏｐｔｉｏｎ ｏｆ ｑｕｉｃｋ ｗｈｉｔｅ ｓｌａｇ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ＬＦ，ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｓｌａｇ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ，ｔｅｍｐｅｒａ－ ｔｕｒｅ，ｒｈｙｔｈｍ ａｎｄ Ｃａ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｈｅ ＬＦ ｄｅｏｘｉｄａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｓｕｌｐｈｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ Ａｌ ｋｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ ｒｅｍｏｖａｌ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｉｎ ｔｈｅ ｍｅａｎｗｈｉｌｅ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｂｒｉｎｇ ｉｎｔｏ ｆｕｌｌ ｐｌａｙ ｔｈｅ ＬＦ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｔｈｅ Ａｌ ｋｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｓ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌａｄｌｅ ｆｕｒｎａｃｅ；ｒｅｆｉｎｉｎｇ；ｌｏｗ－ｃａｒｂｏｎ Ａｌ ｋｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ；ｓｌａｇ－ｍａｋｉｎｇ ｂｅｆｏｒｅ Ｌａｄｌｅ Ｆｕｒｎａｃｅ；ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ
１ 低 碳 铝 镇 静 钢 转 炉 出 钢 钢 水 特 点
ＳＷＲＭ６、ＳＷＲＭ８ 都 是 典 型 的 低 碳 铝 镇 静 钢，成品 ｗ（［Ｃ］）＝０．０６ ％ ～０．０８ ％，ｗ（［Ａｌｓ］） ＝０．０２ ％ ～０．０６ ％，冶 炼 这 些 钢 种 时 转 炉 钢 水 具有以 下 特 点：１）转 炉 出 钢 ｗ（［Ｃ］）≤０．０３ ％， ｗ（［Ｏ］）含量高，常达 ８００×１０－６～１ １００×１０－６，要 将 钢 水 氧 脱 至 较 低 水 平 ，则 需 脱 除 的 氧 多 ，同 时 生 成的脱 氧 产 物 量 多；２）转 炉 终 渣 ＦｅＯ 含 量 高，若 下渣量过大，则对 后 续 精 炼 造 白 渣 工 艺 带 来 极 大 的危害。