70S-6渣系优化

LF炉精炼ER70S-6钢的渣系优化孙贵平闫忠峰马志伟张国法张海军(宣化钢铁集团有限责任公司炼钢厂宣化 075100) 摘要：本文以宣钢LF炉精炼70S-6钢渣系为研究对象，在确定LF炉基本工艺参数的情况下，通过试验实践对比前后指标，制定了今后该钢精炼渣系优化工艺。

关键词：LF炉渣系优化脱硫率1 前言ER70S-6焊丝钢是制作新一代CO2气体保护实芯焊丝的主要原料。

我厂该钢种产量逐年递增，到2010 年每月产量达15000吨左右。

而经济的低迷及钢材市场的激烈竞争，钢厂成本压力很大。

经过与其他钢厂对标，发现在LF炉渣系方面有待进一步优化既往工艺。

在这一背景下，提出优化LF炉渣系的目标和措施。

本文就渣料渣系的优化及其对造渣工艺及精炼效果的影响逐一阐述并总结。

2 存在问题我厂LF炉冶炼ER70S-6钢，以前存在脱硫率低，脱硫过多依赖起前几道工序；精炼辅助时间长，有效精炼时间短；渣系中SiO2含量高，碱度低，渣量大渣料加入多成本高等现象。

以上诸多因素使得焊丝钢中夹杂物的形态、大小和数量难控，影响钢的内在质量，导致盘条在拉拔过程中发生断裂，且影响焊丝的使用性能和焊缝质量，也造成焊缝金属缺陷。

优化LF 炉渣料渣系可实现对钢水质量进一步的提高，满足用户对焊丝钢的更高要求。

而钢水在LF精炼过程中，熔渣的组元组成对精炼化渣时间、脱氧脱硫能力、吸附能力等有着直接的影响。

我厂经过几个月试验实践，通过对其效果的分析研究，秉承既往精炼熔渣为三元渣系(CaO-Si02- A123)不变，但渣中不同组元对LF炉精炼效果的影响明显，因此，对渣料、渣系进行调整优化。

其优化后精炼渣成分如下：碱度3.0～3.5、（CaO）48-55%、（SiO2）14-18%、(Al2O3) 16%～20%、(MgO)6%～8%、(FeO)<1%。

此渣系可达到良好精炼效果。

3 LF炉优化前后所用主要材料及理化指标表一：所用主要材料及理化指标表三：清洁小块石灰4 改善措施及效果本文以70S-6 为例介绍LF炉采用优化前后两种精炼渣方案。

经比对优选其成渣速度快、（SiO2）较以前降低、碱度高、脱硫率高、吸附夹杂能力强、白渣保持时间及软吹时间较长的渣系，以达到既提高钢质量，又减少渣量降低成本的目的。

4.1、完善转炉工艺优化LF炉渣料渣系：4.1.1 为缩短LF加料化渣等辅助时间，转炉采用在出钢时向钢包配加预融渣（熔点1350℃）替代原用合成渣（熔点1500℃）或转炉石灰，出钢量1/3一1/2时加入，加入量0.2-0.3㎏/T钢，利用钢流冲击、氩气搅拌及钢水高温（该钢种要求出钢温度第一包≥1670℃，连浇包≥1650℃）将预融渣全部熔化，并进行终渣预脱氧脱硫。

加预融顶渣，将部分造渣及改质材料的熔化及脱氧任务转移到出钢过程完成优势显而易见。

通过一定强度的吹氩搅拌，确保钢包渣熔化，减少了在LF炉加入的渣量，缩短了LF化渣时间。

实践证明，加入的预融顶渣对钢包内原始渣起到改质及预脱氧脱硫的作用，碱度提高，氧化性降低。

钢包到达LF工位后，再加入石灰、埋弧渣、萤石等造渣料，并适当增大氩气流量。

在进行供电前精炼渣已基本形成，LF加热造渣期间进行渣的脱氧和调整渣的碱度、流动性，确保在前期尽快形成白泡沫渣。

而在以前的工艺中，出钢时加入合成渣或部分转炉石灰，由于熔点高或块度较大、活性度不高，出钢温度低，导致少量熔化大部分漂浮在液面上，有的甚至裹渣结砣，达不到应起的作用，反而给精炼制造困难，延长化渣时间。

4.1.2 ER70S-6钢成品碳低（0.06-0.09%），考虑到LF炉，连铸增碳，出钢碳则不能大于0.05%，如此严格要求，致使终点钢水、渣氧化性极强，下渣后氧势高脱硫困难脱氧合金元素加入多；又考虑到原有渣系中SiO2含量高，普遍渣样成分大于20%，其来源主要为转炉下渣及渣料带入。

从中看出，稳定转炉装入量，控制氧枪吹氧强度及终点降枪时间，避免钢液过氧化，做好转炉出钢挡渣工作极为重要。

我厂采取出钢前挡渣帽堵出钢口，出钢后期利用挡渣球挡渣，统计数据成功率仅为85%左右。

鉴于此，冶炼低碳低硫钢如何最大限度减少转炉出钢过程下渣成为关键。

我厂与挡渣球厂家改进了球的比重、耐火度等，成功率有所提高。

对少数挡渣不成功炉次采取抬炉反向走车、提高钢包车行走速度、遇到下渣量大时采取炉后扒渣等，尽可能减少转炉渣进入钢包。

采取以上措施后，精炼低碳钢过程氧易控，渣料加入少，熔渣黏度变化小，且能较早形成白渣。

可发挥LF炉精炼作用、迅速造出白泡沫渣。

另外，由于下渣产生的回磷现象、脱硫难、渣系R低造成精炼时间延长等负面影响大幅降低。

经试验实践在LF精炼过程中要求钢包内转炉下渣渣层厚度<50mm，可迅速化渣，送电4～7 min后熔渣便能获得良好的流动性，同时具有良好的埋弧效果，熔渣SiO2含量大幅降低能满足渣系14-18%的要求，精炼过程熔渣黏度变化也小，能较早形成白渣。

4.2 渣系优化后的效果4．2 .1 渣料替代使得精炼成本大幅降低：先前冶炼ER70S-6钢，统计2010 年2月冶炼148炉数据。

使用合成渣平均1.0㎏/T钢，石灰0.25㎏/T钢，普通萤石0.25㎏/T钢；优化后预融渣0.2㎏/T钢，清洁小块石灰平均1.1㎏/T钢，优质萤石0.2㎏/T钢。

其他物料大致相同。

其成本降低如下（单价按2010年3月）；1.0*581.2/1000+0.25*288.03/1000-（0.2*1863.36/1000+1.1*400/1000）=0.1705元/T钢按ER70S-6钢年产量15万吨计算，可节约0.1705*150000=25575元目前，经过三个月的实践对比，渣系优化已应用到所有进LF炉的品种，分为高碳钢系列、中碳钢系列，低碳钢系列、含铝钢系列等，年产量达140万吨，其效益可达几十万元。

4.2.2 清洁小块石灰+优质萤石替代合成渣的控制对于精炼前的不完全脱氧钢，活性石灰和萤石在钢水到精炼过程中铝合金化之后加人。

根据精炼钢水量、下渣量和预融渣加入量、出钢硫含量的多少加人。

需加人活性石灰量为0.9-1.4㎏/T钢，加人萤石量为活性石灰的10 %-30%，两者同时加人。

对于升温的钢种，每升温一次应多加一次活性石灰及萤石。

加活性石灰和萤石吸附钢中夹杂物。

只有流动性好的精炼渣，才能吸附钢中的夹杂物溶解在其中，达到吸附夹杂物的目的。

由于精炼过程加人一定活性石灰和萤石，改变了渣的组成，不仅提高了顶渣碱度改善了顶渣流动性，而且新渣系组成有利于提高渣中硫容，因此有利于脱硫。

根据60炉次数据统计对比，可使钢中硫由0.02 %--0.035%平均降低至0.010-0.020%，满足ER70S-6钢对硫的要求。

精炼时添加一定量的活性石灰和萤石，提高了精炼钢水渣系的碱度，降低了熔渣的熔点，改善了熔渣的流动性，对钢水有一定的脱S作用，同时降低钢中夹杂物总量，提高了精炼钢水的质量;钢水精炼时添加一定量的活性石灰和萤石，不仅满足了生产工艺要求，还避免了由于过去脱硫站故障不能脱硫导致停机事故，转炉脱硫压力大导致的炉况、钢水终点恶化等现象，保证生产顺行。

4.2.3 渣料配比及脱硫率（试验炉次各取30炉均值，出钢量平均每炉100T）先前冶炼ER70S-6钢，物料加入数量及顺序：合成渣900-1000㎏，白灰200-300㎏，铝矾土≤200㎏，埋弧渣100㎏，萤石根据渣况调节100-200㎏，初次上电尽可能不要加萤石，保证炉渣发泡充分埋弧。

其渣样分析及脱硫率见表六、表七。

该渣系碱度均值2.8，脱硫率较低，由于精炼硫高强打线脱硫改钢为ER50-6比例达9%，遇有硫高铁水则靠铁水预脱硫和转炉控硫，生产波动频繁，周期不好保。

一旦出钢硫≥0.030﹪时则靠LF炉很难按ER70S-6钢工艺降硫到要求范围。

优化后物料加入数量及顺序：出钢预融渣加入200㎏.精炼物料加入：出钢S≤0.023﹪时，白灰900㎏，铝矾土150㎏，萤石100㎏，埋弧渣100㎏。

出钢S在0.024—0.028﹪时，白灰1200㎏，铝矾土150㎏，萤石200㎏，埋弧渣100㎏。

出钢S≥0.028﹪时，白灰1400㎏，铝矾土150㎏，萤石300㎏，埋弧渣100㎏。

渣料调整后，冶炼品种钢的整个体系改变很大。

出钢S平均0.029﹪，出站S平均0.014﹪，脱S率49﹪。

最高脱S率59﹪.最低脱S 率16﹪. 其渣样分析及脱硫率见表六、表七。

该渣系碱度均值3.3，脱硫率较前有很大提高，由于硫高强处理改钢比例降到3%，对铁水成分及转炉控硫要求范围放宽，生产工序更为有序顺畅。

4.2.4 炉渣中A1203的控制当渣中A1203≤30％时，随着渣中A1203含量的提高，炉渣的熔点降低，流动性提高，有利于化渣。

但随着渣中A1203含量的提高，对于吸附钢中A1203，基夹杂物不利。

因此要获得良好的冶金性能和物理性能，即渣中应添加一定量的A1203，，使其含量控制在一个适当的范围。

原有渣系中Al2O3控制不稳定，没有一个严格标准，高时吸附钢中A1203能力差，容易发生絮流；低时，渣子流动性差。

渣系调整后，其范围定为16-20%，可获得良好效果。

4.2.5 渣系优化前后对对精炼时间的影响过程采用转炉出钢加预融渣并对钢水用不含Ca质脱氧剂SiAlBaSr沉淀脱氧，炉渣进行预脱氧，促使高氧化性的终渣向还原性渣转变，进而为LF炉造渣精炼创造了有利条件。

钢包到位后加渣料活性石灰和优质萤石，并增加氩气搅拌强度，较先前缩短了化渣时间共计约3min，缩短了周期，降低了电耗，有更多时间保持还原气氛下白渣深脱硫脱氧并保证软吹。

优化前后时间对比：5 结论、（1）通过转炉出钢改加预融渣，使钢水在脱氧脱硫预成基础渣方面减轻了LF炉压力，对快速造白渣，保软吹都有利；(2) 替代渣系的脱硫率有了近10个百分点的提高，减轻了转炉的控硫压力，保证了钢质量，提高了命中率；(3) 取消使用合成渣后，精炼渣量减少，精炼成本降低，效益可观；（4）利用三个月时间，将LF炉精炼的所有品种钢渣系进行了优化，并使其标准化。

既全面提升了精炼水平，又创造了价值。

参考文献[1] .黄希枯.钢铁冶金原理 .第一版 .北京. 冶金工业出版社，1990[2 ].徐曾启.炉外精炼 .北京 . 冶金工业出版社，1998。