石灰石在炼钢中的作用

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范围内(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的范围。

◆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内热量消耗。

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：

◆放在密封的容器内保存，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。