[科普中国]-钢包顶渣控制

研究意义

在转炉炼钢生产中，冶炼时炉内会产生大量熔融状态的炉渣，全部熔渣均浮在钢水上面，而熔渣中大量对钢水成分有害的杂质物尚处于不稳定的状态，随时还可能重新返回型溶解到钢水中而成为钢水中的杂质，从而导致钢水成分的偏离，并最终对钢材质量产生不良影响。同时大量的熔渣还以多种方式消耗合金，大大地降低了合金的收得率。因而，控制转炉高氧化性炉渣进入钢包或消除其氧化性是提高钢水质量的关键环节之一，尤其是超
低硫钢冶炼过程中炉渣改性处理更是必不可少的工艺环节。如果钢包中带人过多的FeO含量的炉渣，不仅会恶化操作条件，而且会造成许多纯净度和成本问题。尽管可用很多方法实现对（转炉或电炉）钢包下渣量的控制，但从目前各钢厂的操作条件看，无论是转炉还是电炉出钢，均不能完全消除下渣。在钢包内加入钢包顶渣改质剂，不仅可以缩短精炼炉造渣时间，对净化钢液、缩短钢包精炼炉冶炼时间、节约精炼炉电耗及电极消紊均有利，而且可以实现精炼前移，对解决转炉一钢包精炼一连铸炉机匹配问题和高效率生生产具有重要意义。2

控制方法钢包顶渣尽管有很多的负面作用，但钢包顶渣可以隔绝空气与钢水的接触，因此能防止钢水二次氧化并能减少钢水直接与空气接触式的降温幅度。由于正面作用远不能弥补上述的诸多缺点，生产实际中常采用钢包覆盖剂替代钢包顶渣或对钢包顶渣进行改性处理。由于钢包顶渣的绝大部分来自转炉终渣，因此控制转炉出钢的下渣量是减少钢包顶渣的最有效措施之一。在这方面国内外已发明了多种控制出钢下渣量的方法，如挡渣球法、挡渣塞法、挡渣料法、避渣罩法、电磁挡渣法、滑板法、气动挡渣法、挡渣棒法、渣罐挡渣法、出钢口吹气干扰涡流法等。已积累了许多减少出钢过程中转炉下渣量的成功经验，归结起来主要有下面几种：
（1）提高挡渣设备和方法的效率，如从材质和结构上对挡渣体进行改进和完善等；
（2）造好过程渣、控制好转炉终点渣，使终点炉渣具有一定的碱度、氧化性和较高的黏度等；

（3）加强出钢口维护管理，对偏大的出钢口要及时进行衬套维护或整体更换，保证出钢口符合出钢要求等。

除此之外，优化挡渣和转炉抬炉操作也是控制下渣的关键，若挡渣体加入过早会导致挡渣棒体浮于钢水面易沸腾翻出；加入过晚又会导致涡流卷渣较多以及挡渣棒在下落过程中直接堵住出钢口留钢较多，甚至出现正在挡渣操作时钢水已出净无法抬炉的现象。挡渣操作的成功与否还取决于能否准确掌握抬炉时机。当出钢口偏大时，抬炉时机掌握不好会造成抬炉下渣；出钢口偏小时，抬炉时机掌握不好会造成留钢过多的现象。因此，一方面不断提高炉长分辨钢渣的能力，另一方面要求炉长依据出钢量的多少和钢流变化情况及时抬炉，防止抬炉下渣。

脱硫为生产低硫钢采用钢包精炼加顶渣处理进行脱硫，可使硫从35×10-6降至7×10-6。若采用带加热的精炼设备，均可将硫含量降至10-6级。应用还原性顶渣脱硫时，要使渣中FeO的含量降至0.5%以下，以保证好的脱硫效果。生产实践表明，脱硫效果良好的渣系为CaO-Al2O3-SiO2。CaF2对脱硫也是有益的，但考虑到含CaF2渣对钢包衬的侵蚀较严重及CaF2的挥发易污染环境，所以CaF2的含量要严格控制。在CaO-Al2O3-SiO2渣系中，顶渣的组成对精炼效果和耐火材料包衬的侵蚀影响很大，效果最好的脱硫顶渣成分为：CaO60%、Al2O330%和SiO210%。吨钢渣料加入总量一般为10～15kg，依钢种对硫含量的要求而定。一般加入10kg/t的渣料，脱硫率≥60%；加入15kg/t的渣料，脱硫率≥80%。

脱磷根据脱磷反应的热力学条件，钢包脱磷顶渣要求高碱度、高氧化性及大渣量，再结合钢液的搅拌，就可得到良好的脱磷效果。一般脱磷的最佳顶渣成分是：CaO40%～55%，（FeO+MnO）35%～50%和（SiO2+P2OAl2O3）5%～15%。由于铁水脱磷技术的发展，可生产低磷（[P]≤0.01%）和超低磷（[P]≤0.002%）钢种。但生产磷低于10×10-6的钢种，除采用铁水预脱磷外，必须同时采用钢水脱磷技术，即利用合理的钢水顶渣，获得低磷钢。

脱氧通常钢水终脱氧用铝，再经吹氩搅拌去除Al2O3夹杂，但要达到[TO]