汤曙光
(马鞍山钢铁股份有限公司)
摘 要 研究了LF -VD 过程渣成分的变化，同时分析了精炼渣对脱氧、脱硫和氧化物夹杂的影响。为冶炼洁净钢时对精炼渣成分的控制提供了参考。 关键词 LF -VD 精炼渣成分 冶金效果
I nfluence of Composition of R efining Slag in LF -V D Process on Metallurgical E ffects
T ang Shuguang
(Ma Anshan Iron &Steel C o ,ltd.)
Abstract C om position change of refining slag in LF -VD process has been studied in this paper.At same time ,the influences of refining slag on deoxidization ,desulphurization and oxide inclusion have been analyzed.These results can provide references for control on the com position of refining slag during melting clean steel.
K eyw ords LF -VD com position of refining slag metallurgical effect
联系人：汤曙光，高级工程师，安徽省(243011)马鞍山钢铁股份公司第一炼钢厂
1 前 言
精炼渣的性质直接影响LF ΠVD 过程的冶金效果。精炼渣具有脱氧、脱硫、去夹杂的作用。当碱性还原渣同钢液密切接触时，钢液中实际的氧、硫的数值大于同渣平衡的氧、硫的数值，使钢液中氧和硫向渣中扩散；精炼渣中CaO 、Al 2O 3等成分能够与Si 、Al 、Mn 等的脱氧产物结合成低熔点的化合物，从而降低脱氧产物的活度，强化脱氧反应；精炼渣均由氧化物组成，因此他们之间的界面张力小，易于结合成低熔点化合物，而钢液与脱氧产物间的界面张力大于渣和脱氧产物之间的界面张力，因此精炼渣可以吸收脱氧产物，使脱氧产物容易从钢液中排除。精炼渣还能隔绝空气，防止钢液吸收气体，保护包衬，提高热效率。精炼渣融化后形成泡沫渣，渣层覆盖钢液，可有效防止吸入气体，且对电弧进行埋弧操作，减轻电弧对包衬、
包盖的损害[1]
。因此研究LF ΠVD 过程精炼渣成分变化及对钢洁净度的影响，对LF ΠVD 精炼作用的充分发挥具有重要意义。
2 精炼及造渣工艺
初炼钢水通过倒包法去除氧化渣，倒入90t 的精炼罐，倒包过程中加入精炼渣料和一些复合脱氧剂，主要包括石灰、萤石、硅石、火砖块等，然后到LF 工位进行升温，造渣、调成分等处理，化学成分和温度符合钢种要求后进行真空脱气，主要工艺流程如下: 初炼钢水→倒包去氧化渣→加精炼渣料→加热→造白渣→调成分→真空脱气→净化搅拌→浇注
造渣操作要点：倒包按预定配比加入渣料，在LF 工位升温至1530℃以上开始造渣，造渣剂使用碳粉和硅铁粉，每隔3～5min 向渣面加入造渣剂5kg ，还原气氛保持15min 以上，尽量降低进真空前渣中FeO %的含量，真空处理时，真空度≤66.7Pa ，真空保持时间大于10min 。
3 试验结果及分析
3.1 LF -VD 过程精炼渣的变化
在稳定渣量的情况下，对过程渣样进行了分析,
·
92·2001年 8月第17卷第4期 炼 钢Steelmaking Aug. 2001
V ol.17 N o.4
主要化验三个渣样，即LF开始渣样(LFS)、LF结束渣样(LFE)和V D结束渣样(V DE)，结果见表1。
表1 精炼渣的过程变化
项 目
渣的组成(w)Π%
FeO CaO SiO2Al2O3MgO
LFS
1.09
(±0.024)
58.35
(±1.23)
17.17
(±0.18)
8.56
(±0.23)
rc延时电路图
4.70
(±0.13)
标准
离差
摄像机三脚架
2.7 2.1 1.1 2.7 2.8
LFE
0.44
(±0.016)
56.50
(±1.04)
18.8
钢骨架塑料复合管(±0.20)
11.20
(±0.16)
5.11
(±0.074)
标准
离差
2.9 1.8 1.1 1.5 1.5
VDE
0.31
(±0.01)
50.93
(±0.49)
19.50
(±0.11)
13.38
(±0.27)
7.54
(±0.4)
标准
离差
3.20.940.57 2.1 5.8
从分析结果看,LF-VD过程渣中(FeO)逐渐降低,LF过程渣中(FeO)下降了60%，而在真空下渣中(FeO)下降12%，说明了渣中(FeO)的降低主要发生在LF造还原渣的过程中，这也是脱氧和去夹杂的关键阶段。LF过程(CaO)稍有下降，其主要原因是合金脱氧后渣子稀释造成的(其中包含了对渣线的侵蚀),VD过程(CaO)显著降低约5.5%左右。由于真空下降低Pco，将使碳与(CaO)发生还原反应，消耗和分解了渣中部分(CaO)。
(SiO
2
)、(Al2O3)在LF过程中增加，是因为在LF加热过程中要加入Al及Si沉淀脱氧，其脱氧产物在搅拌下不断上浮至渣中。在LF过程中硅
铁粉造渣也是造成渣中(SiO
2
)增加的一个原因。
在VD过程中(SiO
2
)略有增加，因为在LF过程中脱氧不彻底，在VD过程前期，真空度不高，碳的脱氧能力未超过硅[2]，硅与钢中的氧反应生成二
氧化硅。在VD过程中(Al
2
O3)明显增加。一方面
是因为脱氧产物Al
2
O3在真空的良好搅拌下从钢液中分离被渣吸附，研究表明，在真空下有44%的脱氧夹杂在真空处理过程中上浮。另一方面钢液中的[Al]s进一步在真空下发生二次氧化反应,
均造成渣中(Al
2
O3)的增加。
渣中(MgO)在冶炼过程中逐渐增加，因为渣线为镁碳转，受钢渣侵蚀逐渐剥落，进入渣中。当在渣料中加入一定量的镁砂，保证成渣时一定的(MgO)含量，可以有效抑制对渣线的侵蚀。从表1看出,LF过程(MgO)变化不大，但真空下增加了近50%，说明真空处理对渣线的侵蚀较为严重。
图1为LF—VD过程渣中的变化图，从图中可看出在LF过程渣中硫显著增加，而VD过程中硫几乎不变，
说明了LF过程脱硫显著,VD过程脱硫较少。根据试验统计，在LF过程中脱硫量占到总脱硫量的60%～70%。由于在LF过程渣的碱度、温度、好的还原气氛均有利于脱硫的条件，但在真空条件下，虽然有好的动力学条件，由于真空条件下温度明显降低，渣中(CaO)降低和(Al
2
O3)的增加，使渣的硫容量减小，造成真空下脱硫率减小。这意味着在真空开始时有较好的脱硫能力，随着真空的进行，脱硫能力下降
。
图1 LF—VD过程渣中硫的变化
3.2 精炼渣成分与精炼效果的关系
3.2.1 渣指数与硫分配比的关系
渣指数与硫分配比的关系如图2。由图2看出，渣指数越低，硫的分配比越高，当渣指数0.2
～0.4时，硫的分配比超过80。渣指数(CaOΠSiO
2
∶Al2O3)反映了保证精炼渣一定的碱度下，使炉渣有适宜的流动性。文献[3]中研究出硫的分配比关系式如下:
Log L s=-935ΠT+1.357+Log Cs+
Log fs-Log a(1) 由(1)式看出，在熔池中，提高硫容比和硫的活度系数，降低氧活度，有利于提高硫的分配比。而三者变化主要由渣的碱度、渣的流动性和渣的氧化性决定。降低氧化性，主要指降低渣
中(FeO +MnO)%的含量，一般要求小于1%。提高熔渣
·
3
·汤曙光:LFΠVD精炼渣组成对冶金效果的影响
的碱度，渣中自由氧化钙的有效浓度增加，使脱硫朝着降低硫的方向发展。试验中发现，碱度越高反而不易脱硫。一般碱度控制在2.5～3.5之间时，硫的分配比较高，精炼结束可达80以上。据文献[1]介绍渣的碱度控制在2.5～3.0时熔渣的脱硫能力最强，碱度过高会因渣中(CaO )
的增加使渣的流动性变坏，影响(CaS )在渣中的扩散，根据图2，最佳碱度控制在2.5～3.5时，则渣中(Al 2O 3)应控制在10%～15%，会有较高的硫分配比。
图2 渣指数与硫分配比的关系
3.2.2 LF —VD 过程渣对氧含量的影响
板端连接器表2为LF —VD 过程氧含量的变化。可见LF —VD 过程氧含量逐渐降低,LF 过程氧含量降
无镜框眼镜低达到57%，在LF 结束氧含量的基础上，真空过程氧含量降低约20%，说明在LF 过程的还原渣对脱氧极为重要。真空结束后到成品，此期间氧仍能降低5×10-6
左右，因真空后对氧化物夹杂的变性处理及净化搅拌，仍会对脱氧发生作用。
表2 LF —VD 过程氧含量
×10
-6
炉号
LF
开始LF 结束VD 结束成品
[O][O][O][O]0368A 50.321.118.012.00368B 62.528.219.514.10373B 40.621.516.711.90425A 49.118.317.312.10364A
66.8
26.9
19.8
17.6
由于氧和硫属同一族元素，对氧亲合力大的
元素对硫的亲和力也大，因而脱硫效果好的渣同样有利于脱氧和吸附氧化物夹杂。表3是氧含量与硫分配比的对应关系，可以看出硫的分配比越高，氧含量越低。在生产条件下,[S]Π[O ]约为3～5，知道了钢中的硫含量，也能大概估算出钢中
的氧含量。对脱硫有利渣系的碱度、(Al 2O 3)含量，同样对脱氧有利。
表3 氧含量与硫分配比的关系
炉号0359A 0368A 0368B 0373B 0425A 0364A 0364B 0365B
(S )Π[S]421359515012075105125[O]Π×10
-6
27.7
18.0
19.5
16.7
17.3
19.8
22.9
19.0
3.2.3 渣中氧化铁与钢中夹杂物的关系
一般渣中氧化铁含量为冶金反应进行状况的
量度，钢液与熔渣之间的氧平衡为一种动态平衡，渣中氧化铁的高低直接决定着与钢中平衡氧的高低。而氧含量的降低是降低氧化物夹杂的关键。
图3是渣中氧化铁对全氧和夹杂总量的影响。由
图3看出，当渣中w (FeO )<0.5%时，钢中全氧
均小于20×10-6
，夹杂总量也较低。渣中(FeO )的控制大于0.5%，钢中全氧和夹杂总量明显增加。因此降低渣中(FeO )是降低氧化物夹杂的关键。试验证明，还原渣剂小量多批次加入，还原气氛保持时间不小于15min ，可有效降低渣中(FeO )含量。
图3 渣中(FeO )对T.O 和夹杂总量的影响
4 结 论
(1)在LF -VD 处理过程中,w (FeO )、w
(CaO )逐渐降低,w (Al 2O 3)、w (SiO 2)、w (MgO )
逐渐增加。(下转第54页)
·13· 2001年第4期 炼 钢
独角架
当使用旋转式喷咀，低水量及600巴以上压力去除氧化铁皮可获得良好地效果。纽克公司热带产品晶粒尺寸平均直径在8～12μm 之间。热带机械性能如屈服点、抗张强度、延伸率均得到了良好性能。冷带表面质量可与常规工艺的冷带的05与03相近。
ISP 生产出的产品，内部质量如组织结构、机
械性能、表面质量、几何尺寸均优于传统工艺产
品。内部组织主要是借助于凝固过程中的铸轧和凝固后立即压缩，因此宏观偏析被抑制，并细化了晶粒，从而改变了薄板坯的内部质量，特别是改变了厚板钢和热轧带钢的韧性和材料性能。对生产冷轧带钢及深冲钢表面质量是十分重要的，按照DI N1016或E N10051非合金钢的尺寸公差均能满足要求，第一批用于高质量的st141深冲板已生产出来，按DI N1623最好的表面质量(05Π03)已达到95%，其余5%主要是氧化铁皮轧入钢的表面造
成缺陷。在铸坯连铸机后，进入轧机之前，立即进行最佳的去除氧化铁皮，这样会进一步改善轧材的表面质量。
据有关资料报导，奥钢联开发的C ONRO LL 1988～1992年在林茨厂3号连铸机及瑞典AVES 2T A 、SHFFIE LD 、AB 厂曾试验生产过奥氏体不锈钢(成分最高为w (Cr )20%、w (Ni )18%～25%、w (M o )4.5%～6.2%。
于1993年3月又进行了碳素钢的试验研究，重点是放在st14的研究上，因为它对表面质量要求十分严格。生产实践表明按DI N1623标准对带钢质量评估，质量等级05Π03,C ONRO LL 技术均可满足要求。
4 建设投资生产成本经济效益4.1 纽克公司
4.1.1 纽克公司克拉福兹维尔厂1号机投
资
土地、厂房、设备 2.75亿美元流动奖金 0.45亿美元
建设期利息 0.1亿美元开工费 0.7亿美元合 计 4亿美元
4.1.2 劳动生产率、动力、能源、成材率、
成本
常规
流程CSP CSP
比常规
生产每吨带材耗Π人·时·t
-1
2.40.8-67能耗ΠkW ·h ·t
-1
327.6
160.4-167.2其中炉子ΠkW ·h ·t -122492-132其中电能ΠkW ·h ·t
-
1
67.153.5-13.6成材率Π%94.6
96.4
+1.8降低生产成本Π美元·t
-1
-25
4.2 ISP 与常规流程的能耗比效
常规流程
ISP ISP 比常规能耗ΠkW ·h ·t
-1
400
180
-220
(收稿日期:2001-01-16)
(上接第31页)
(2)渣指数控制在0.2～0.4之间，硫的分配
比可达到80以上。
(3)LF -VD 过程的氧含量逐渐降低，脱硫效率好的渣同样对脱氧有利。
(4)渣中(FeO )的含量不大于0.5%，可充分降低钢中的全氧和夹杂总量。
参
考文献
1 陈襄武.炼钢过程的脱氧，北京：冶金工业出版社,1989:175～177
2 蒋国昌.纯净钢与二次精炼，上海：上海科学技术出版社,19963 M argareta A.T.ANDERSS ON.Application of the Sulphide Capacity
C oncept on High Basicity Ladle S lags Used in Bearing -S teel Produc 2tion ,ISI J ,International.V ol.39(1999),N o.11:1140～1149
(收稿日期:2001-03-28)
·
45· 炼 钢 2001年第4期
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