石灰石在炼钢中的作用
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非金属料
一、造渣材料
1.石灰
炼钢对石灰的要求:
◆Ca0含量高,Si02和S含量尽可能低。
Si02消耗石灰中的Ca0,降低石灰的有效Ca0含量;S能进入钢中,增加炼钢脱硫负担。
◆应具有合适的块度。
转炉石灰的块度以5~40mm为宜;电炉石灰的化学成分及块度要求见表7—5。
表7—5 电炉石灰的成分及块度要求
石灰块度过大,石灰熔化缓慢,不能及时成渣并发挥作用;块度过小或粉末过多,容易被炉气带走,还会降低电炉砖砌炉盖的使用寿命。
◆烧减率控制在合适的围(4%~7%)。
◆活性度高。
活性度是衡量石灰与炉渣的反应能力,即石灰在炉渣中溶解速度的指标。活性度高,则石灰熔化快,成渣迅速,反应能力强。
石灰石的煅烧过程:
◆选择优质石灰石原料,低硫、低灰分燃料。
◆合适的煅烧温度。煅烧温度控制在1050~11500C的围。
◆先进的煅烧设备,如回转窑、气烧窑等。
根据煅烧温度和时间的不同,石灰可分以下几种:
◆生烧石灰。煅烧温度过低或煅烧时间过短,含有较多未分解的CaC03的石灰称为生烧石灰;
◆过烧石灰。煅烧温度过高或煅烧时间过长而获得的晶粒大、气孔率低以及体积密度大的石灰称为过烧石灰;
◆软烧石灰。煅烧温度在1100℃左右而获得的晶粒小、气孔率高、体积密度小、反应能力高的石灰称为软烧石灰或活性石灰。
生烧和过烧石灰的反应性差,成渣也慢。活性石灰是优质冶金石灰,它有利于提高炼钢生产能力,减少造渣材料消耗,提高脱磷、脱硫效果并能减少炉热量消耗。
2.萤石
萤石的特征:
◆主要成分为CaF2。
◆熔点很低(约930℃)。
◆改善碱性熔渣流动性且又不降低碱度的稀释剂,又称助熔造渣剂。
◆增强渣钢间的界面反应能力。
◆大量使用萤石会增加转炉喷溅,加剧对炉衬的侵蚀。
炼钢使用的萤石要求:
◆CaF2的含量越高越好,而Si02的含量要适当,其他杂质如S、Fe等含量要尽量低。
◆块度要合适,并且干燥清洁。
冶炼优质钢用的萤石使用前要在60~100℃低温下烘烤8h以上。
◆造渣时,配比、用量要合适。
如果加入量过少,起不到稀释与助熔的作用;如果加入量过多将使熔渣过稀,对渣线侵蚀严重。另外,过稀的熔渣的渣面不起泡沫,既浪费了热量也降低了炉衬的使用寿命。
3.白云石
白云石的特征:
◆主要成分是CaC03.MgC03。
◆熔点比石灰低,属于镁质造渣剂。
镁质造渣剂是指Mg0含量比通常的造渣剂高。
◆配加部分自云石造渣,可以减少炉衬中的Mg0向炉渣中转移,加速石灰熔化,促进前期化渣,减轻炉渣对炉衬的侵蚀,延长炉衬寿命。
炼钢用白云石的要求:
含有一定量的Mg0,杂质少,块度合适。
4.硅石与石英砂
硅石与石英砂的特征:
◆主要成分是Si02。
◆是酸性炉炼钢的主要造渣材料。
◆在碱性电炉炼钢过程中,硅石和石英砂主要用于还原期调整中性渣的成分。
◆在碱性炉中,大量加入硅石和石英砂,易造成炉衬渣线侵蚀严重。
炼钢用硅石的要求:
Si02含量在90%以上,FeO<0.5%,并要求表面清洁,块度一般为15~50mm,使用前须在100~200℃温度下干燥4h。
炼钢用石英砂的要求:
Si02含量大于95%,FeO<0.5%,水分小于0.5%,粒度一般为1~3mm,使用前应在400℃左右的温度下进行长时间的烘烤。
5.电石块
电石块的特征:
◆主要成分为CaC2,是由石灰和焦炭在高温下炼制的暗灰色不规则的块状固体。
◆纯CaC2的熔点高达2300℃,但CaC2与Ca0的共晶温度为l640℃,工业上所用的电石块的熔点约为l620℃。
◆在电炉钢的冶炼过程中,电石块常用作造还原渣,并兼有脱硫作用。
◆电石块遇水即发热分解放出乙炔气体,具有难闻气味,与火焰接触即可燃烧,温度可达3000℃,又常用于金属切割。
电石块的要求:
◆放在密封的容器保存,在使用前需经高温烘烤。
6.电石粉
电石粉的特征:
◆主要用于喷粉精炼过程中,它是一种良好的脱氧除硫剂。
◆在特定的条件下还可脱磷。
◆直接与钢液接触能使钢液略有增碳现象。
电石粉的要求:
使用粒度一般小于0.6mm,水分小于0.1%,贮存与运输要封闭,注意隔绝空气防止潮解,喷吹前需筛分。
7.碳化硅粉
碳化硅粉的特征:
主要用于钢液的间接脱氧,它具有脱氧迅速,熔渣活跃,渣白快等较好的冶金效果。
碳化硅粉的使用要求:
粒度一般小于3mm,水分小于0.5%,干燥温度为100~150℃,时间大于8h。
用于炉外喷粉精炼特制的碳化硅,要求粒度小于0.6mm,水分小于0.1%。
8.合成造渣剂
合成造渣剂的特征:
◆把石灰和熔剂预先在炉外混合而制成的造渣材料。
◆具有熔点低、碱度高、颗粒小、成分均匀的特点。
◆在高温下容易破碎。
二、氧化剂
1.氧气
氧气的特征:
◆各种炼钢方法中氧的主要来源。
◆转炉吹氧使吹炼时间大大缩短,生产率提高。
◆电炉熔化期使用氧气能加速炉料的熔化。
◆电炉钢返吹法冶炼利用氧气能够回收返回废钢中的贵重合金元素。
◆用氧代替铁矿石作氧化剂,对排除钢中气体和非金属夹杂物特别有利。
◆用氧作氧化剂能使熔池温度迅速提高以及缩短各种杂质的氧化时间。
炼钢用氧气的主要要求:
氧气纯度应达到或超过99.5%,数量充足,氧压稳定且安全可靠。
2.铁矿石
铁矿石的特征:
◆存在形式是Fe203、Fe304和Fe0,其含氧量分别为30.06%、27.64%和22.28%。
◆铁矿石是电炉炼钢的主要氧化剂,能创造高氧化性的熔渣,从而有利于脱磷。◆铁矿
石在熔化、分解过程中要吸热,起冷却剂的作用。
◆在氧化过程中,有利于各种放热反应的顺利进行,分解出来的铁可以增加金属收得率。
对铁矿石的要求:
铁含量要高、密度要大、杂质要少,在800℃以上的高温下烘烤4h后使用。
天然富铁矿的化学成分及块度要求见表7—6。