LF精炼渣系概述

精炼渣系综述

一、目前常用的精炼渣渣系

迄今为止，人们已经研究了很多种精炼渣渣系，其中应用最为广泛的要数Ca0基合成渣，这是由于Ca0自身具有很强的脱硫能力，而且其原料非常丰富，价格低廉。Ca0基渣系有以下几种：

①Ca0-CaF2渣系

Ca0-CaF2渣系在1500℃下的硫容量可以高达0.03，具有很强的脱氧、脱硫能力，其硫容量在二元渣系中是最高的。在Ca0-CaF2渣系中，CaF2的主要作用是改善渣的流动性，降低渣的熔点，增大脱硫产物的扩散速度，改善脱硫动力学条件。成渣中Ca0与CaF2的比例要适当，比值若过高，则渣中Ca0含量较高，使合成渣熔点过高，流动性较差，从而影响精炼效果；比值过低，则渣中CaF2含量较高，对Ca0起了稀释作用，不利于脱硫。但是由于在这种渣系中CaF2含量相对较高，对炉衬侵蚀严重，同时这种渣系粘度较小，不利于埋弧操作，导致电弧对包衬的辐射侵蚀。此外CaF2还会与渣中其它组元反应，生成含氟气体对污染环境。

②Ca0-A1203-CaF2渣系

Oguch S等人测定了Ca0-A1203-CaF2渣系在1550℃时的硫含量，结果表明，渣中的硫含量主要取决于Ca0/A1203的大小，而CaF2含量对其影响很小。当Ca0/A1203的比值增加，lgKs(渣中硫含量)显著增加。由于原料中不可避免会带入部分Si02，因而Cad-Al203-CaF2渣系实际上为Ca0-A1203-CaF2-Si02四元渣系。对该渣系进行研究后得出w ( Ca0 ) /w (Si02)大于0.15后，脱硫效果比较理想。

③Ca0-A1203-Mg0-Si02渣系

Ca0-Si02-Mg0-A1203渣系是当前应用最为广泛也最常见的精炼渣系。实验研究表明当R<3.0时，随着碱度增加，LS随之增加，而当R>3.0时，若再继续增加碱度R反而下降。提高渣中Ca0的含量，可以显著降低钢中的硫含量，但当(Ca0%) >60%后，由于Ca0含量过高，增大了炉渣粘度，使流动性变差，脱硫效果反而会降低，不利于脱硫。

④Ca0-A1203渣系

Ca0-A1203渣系实际上是Ca0-A1203- Si02渣系，也具有很强的脱氧、脱硫能

力。实验结果表明，随着Ca0/A1203值增大CaS的饱和溶解度也随着增大。Ca0-Al203脱硫渣的成本昂贵，为了降低成本，前苏联研究了用石灰石—粘土砖或者石灰高岭土渣代替CaO-A1203合成渣，并进行了相关的工业实验。结果表明，用石灰石—粘土砖渣洗的钢与用Ca0 - A1203渣洗的钢相比，脱硫率都在50%-70%左右，高的可达80%。该渣系吸收夹杂能力强，不含氟，适应环保的要求。文献表明，该渣系的脱硫率可以维持在70%以上，同时也可以应用于超低硫钢的冶炼。

多用于铝镇静钢，取代CaO-CaF2渣系，可减弱高含量CaF2的危害；维持较高的CaO/Al2O3对也能具有良好的脱硫能力，研究认为，钙铝酸盐与钙硅酸盐相比，对硫的吸收速度和硫化物的允许容量更大；对夹杂物吸收能力强于CaO-CaF2渣系，生成C12A7低熔点夹杂易于上浮排除；实际生产中充分发挥好CaO－Al2O3渣系的脱硫和去夹杂能力关键在于控制渣中较低的SiO2。

国外LF精炼渣的特点是高碱度(有时渣中的Ca0含量高达65%)，并能获得较好的精炼效果；而国内普遍采用的是中(R=2.2-3.0)，低(R=1.6-2.2)水平碱度的精炼渣，在这种碱度范围内，也同样显著提高了钢液的质量。实验中发现，碱度越高反而越不易于脱硫，一般将碱度控制在2.5-3.5之间，硫的分配比较高，精炼结束时可达到80以上。据相关文献介绍渣的碱度控制在2.5 -3.0时熔渣具有最强的脱硫能力，碱度过高，渣中的Ca0会使流动性变差，不利于生成的(CaS) 在渣中扩散。渣指数(=Ca0/Si02: A1203比值)反映了精炼渣在一定的碱度下，炉渣的流动性。研究表明，当渣指数为0.2-0.4时，硫的分配比超过80。

二、精炼渣的主要成分和作用

三、精炼渣白渣理论

精炼渣的基础渣一般多选CaO-SiO2-Al2O3系三元相图的低熔点位置的渣系。基础渣最重要的作用是控制渣的碱度，而渣的碱度对精炼过程的脱氧脱硫均有较大影响。碱度提高可使钢中平衡氧降低。

精炼渣可以利用白渣(不加脱氧剂)精炼，达到降低钢中氧、硫和夹杂物含量的目的；也可以在钢中加入脱氧剂，如铝粒、Si-Fe、RE等，提高渣的精炼能力；

熔渣碱度和氧化性是熔渣的重要指标。熔渣的碱度表示它去除钢液中硫、磷的能力，同时保证炉渣对钢包炉衬的化学侵蚀性最低。

熔渣的氧化性高低取决于渣中最不稳定的氧化物－氧化铁活度（αFeO）的高低。熔渣的碱度对αFeO数值的影响起着重要的调整作用。当w（FeO+MnO）<1.0%时，还原很充分，很利于反应进行。由于钢渣之间的扩散关系，氧在钢渣间存在着平衡分配关系。但在初炼时期两者并没有立即平衡，需要搅拌和反应时间。通过钢渣接触、氩气搅拌，钢中[Al]也直接同渣中的（FeO）起反应。更有效的办法是将颗粒状的Al粒直接加到渣中，直接降低（FeO）。

硫的分配比与精炼渣中（FeO+MnO）成反比关系，即随着（FeO+MnO）含量的提高，硫的分配比降低，对炉渣脱硫不利。因此要求合成精炼渣中还原性要强，（FeO+MnO）的含量应控制在1.0%以下。

四、设计精炼渣的基本原则

（1）要有较高的硫容量

（2）(FeO+MnO)含量低，具有强还原性

（3）P2O5应尽量低

（4）必须有较好的流动性，即合适的熔点及粘度

（5）吸收非金属夹杂物能力强

（6）有较好的绝热性能

（7）对包衬耐火材料侵蚀轻微即要求有良好的泡沫渣

（8）有一定的比电导，在加热时可以埋弧工作