鋼液合成渣處理操作舉例

1、出鋼時(shí)隨鋼流加入合成渣6kg /噸鋼，精煉石灰5kg/噸鋼和螢石0.2kg/噸鋼在鋼包中沖混。出鋼時(shí)嚴(yán)格擋渣工藝，盡量減少下渣量。同時(shí)，鋼包配以大氣量進(jìn)行攪拌。

2、爐后步料器處加入鋁粉0.3kg/噸鋼。

3、取鋼包鋼樣兩個(gè)，送一鋼樣分析成份。

4、鋼包到精煉站再加入石灰5kg/噸鋼；螢石0.2kg/噸鋼，測(cè)溫，定氧。

5、下電極通電化渣，升溫5分鐘后視情加入鋁粉0.3kg/噸鋼；螢石0.3kg/噸鋼。促使形成白渣。

6、取鋼樣分析成份，并取渣樣。 7、按0.2kg/噸鋼加入矽鐵，并喂Si--Ca合金線4.5—7米/噸鋼，加入量由終點(diǎn)鋼水含碳量而定，一般按1.0—1.5kg/噸鋼配加。

所謂渣洗，就是用合成渣或預(yù)熔渣來(lái)處理鋼液的一種爐外處理方法，是獲得潔凈鋼的最簡(jiǎn)便的精煉手段。

世界上最早的渣洗料為法國(guó)人Perirn1933年開(kāi)發(fā)出來(lái)的。其工作原理是把預(yù)先在化渣爐中熔化好的一定組分的爐渣倒入盛鋼桶內(nèi)，吊運(yùn)至轉(zhuǎn)爐出鋼位，然后正常操作出鋼，利用出鋼過(guò)程鋼液的沖擊，使鋼渣乳化，創(chuàng)造良好的條件，使鋼中非金屬夾雜物及硫的脫除達(dá)到最好的效果，同時(shí)改善鋼中夾雜物的形態(tài)。

至20世紀(jì)50年代，渣洗精煉在前蘇聯(lián)得到了廣泛的應(yīng)用及發(fā)展，當(dāng)時(shí)渣中主要組分及其含量為CaO：50-60%，Al2O3：30-40%，F(xiàn)e2O3≤0.5%，SiO2≤3.0%，但是由于該渣系在反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的點(diǎn)狀?yuàn)A雜物，這種夾雜物容易滯留在鋼液中從而影響鋼的潔凈度，所以發(fā)展比較緩慢。

到了60年代，中國(guó)上鋼五廠采用渣洗工藝對(duì)軸承鋼的冶煉開(kāi)啟了中國(guó)渣洗精煉工藝的發(fā)展歷程。

隨著后來(lái)低硫鋼，超低硫鋼以及耐HIC管線鋼等鋼種需求量的增加，如何冶煉出含硫量更低的鋼種逐漸引起的冶金工作者的重視，發(fā)現(xiàn)采用罐內(nèi)合成渣洗,尤其是固體渣在罐內(nèi)精煉鋼液是適應(yīng)范圍廣、簡(jiǎn)單易行、經(jīng)濟(jì)有效 。

渣洗料的組分通常包括：基礎(chǔ)渣料，脫硫劑，發(fā)泡劑，還原劑和助熔劑。

生產(chǎn)中采用的渣洗料主要有石灰-高鋁熟料（主要成分為CaO-Al2O3）渣系、石灰-氟化鈣（主要成分為CaO-CaF2）渣系和石灰-高鋁熟料-氟化鈣（CaO-Al2O3-CaF2）渣系。

石灰-氟化鈣渣系成渣速度快且有良好的脫硫效果，但是對(duì)于包襯侵蝕嚴(yán)重，會(huì)造成鋼包使用壽命的降低。其次，石灰-氟化鈣渣系埋弧效果差，也會(huì)造成一定的環(huán)境污染；石灰-高鋁熟料渣系使用Al2O3部分或者全部代替氟化鈣后，既能達(dá)到良好的脫硫效果，又降低了對(duì)環(huán)境的污染，另外此渣系雖在防止包襯的侵蝕方面及埋弧操作方面有所改進(jìn)，但是其成渣速度及精煉效果受到了一定的影響，所以發(fā)展前景也不是很好。

國(guó)際比較流行的渣系為CaO-Al2O3-CaF2渣系，該渣系通過(guò)將活性石灰、高鋁熟料及螢石按照一定的比例配置，可滿足大部分鋼種的冶煉要求。

根據(jù)煉鋼工藝分，國(guó)際上比較常用的渣洗方法主要有三種，即同爐渣洗、異爐渣洗和混合煉鋼三種。

（1）同爐渣洗精煉法：就是在電爐冶煉快到達(dá)終點(diǎn)時(shí)把渣洗料加入電爐內(nèi)熔化，待其完全熔化后把渣洗料和鋼液同時(shí)倒入鋼包中進(jìn)行一系列反應(yīng)的渣洗精煉方法。

山東萊鋼在20世紀(jì)90年代曾使用此法進(jìn)行電爐煉鋼，實(shí)踐表明，采用同爐渣洗進(jìn)行碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼的生產(chǎn)時(shí)，平均冶煉時(shí)間可減少30min，噸鋼平均電耗下降10kW·h，爐襯壽命提高20%。

（2）異爐渣洗精煉法：是最有代表性的一種渣洗精煉法，其具體做法為在選擇一座容量較小的電爐改裝成化渣爐，先用該化渣爐把渣洗料完全熔化混勻后倒出冷卻，然后粉碎成需要的粒度，待煉鋼爐出鋼時(shí)，隨著鋼流一起加入到鋼包中進(jìn)行渣洗精煉的一種精煉方法。實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用異爐渣洗較多，通常所說(shuō)的渣洗也指異爐渣洗。

（3）混合煉鋼法：就是先在大容量的煉鋼爐中按普碳鋼的標(biāo)準(zhǔn)把冶煉鋼種冶煉成半成品鋼液，然后根據(jù)鋼中需要和煉鋼爐中鋼液量來(lái)計(jì)算所需要的鐵合金量和渣洗料用量，然后把所需要的鐵合金和渣洗料加入到另一座容量較小的電弧爐中熔化，待其完全熔化混勻后倒入到鋼包中，然后大容量的煉鋼爐出鋼把鋼水倒入到盛有熔融鐵合金和渣洗料的鋼包中，使鋼液和熔渣及合金完全碰撞、混沖及反應(yīng)，最終得到目標(biāo)鋼種所需要的成分。

利用合成渣與鋼水在鋼包內(nèi)混合，去除雜質(zhì)提高鋼質(zhì)量的一種爐外精煉方法，亦簡(jiǎn)稱(chēng)為“渣洗”特殊設(shè)備。1925年蘇聯(lián)工程師托欽斯基(A．C．ToиHCKи

合成渣的組成及類(lèi)別 一般合成渣由3部分組成：(1)基本氧化物，如CaO、SiO2、Al2O3；(2)熔劑，如CaF2、MgO、CaCl2、AlF3 ,Na3AlF6 、Na2CO3等；(3)混雜成分：如MnO，F(xiàn)eO，TiO2等。

在各種合成渣成分中，Al2O3是兩性氧化物，它與CaO結(jié)合成一系列化合物，當(dāng)Al2O3為40%～45%時(shí)，CaO-Al2O3的熔點(diǎn)最低(1396～1525℃)且aCaO最大。Al2O3與鋼液間具有高的界面能力，容易從鋼水中析出。含Al2O3高的渣甚至以固體形式使用也能清除鋼中夾雜物。

渣洗原理利用氧和硫在渣鋼間的分配比，將鋼中的氧和硫脫出到渣中，高爐渣為基料配制的合成渣對(duì)鋼液脫氮的效果較好 ：

合成渣中a (FeO) 、a(s)很小，處理過(guò)程中進(jìn)行重新分配使之達(dá)到較高值，從而達(dá)到去除鋼中氧和硫的目的。合成還原渣中CaO、。Al2O3、SiO2等還能夠與Si、Al的脫氧產(chǎn)物結(jié)合成低熔點(diǎn)的化合物，從而降低了脫氧產(chǎn)物的活度，強(qiáng)化脫氧反應(yīng)。根據(jù)脫氧反應(yīng)一般式：

式中E為脫氧元素；EmOn為脫氧產(chǎn)物；aEmOn 為脫氧產(chǎn)物的活度；f (E) 、F(O) ，為活度系數(shù)。在其他條件不變時(shí)，降低脫氧產(chǎn)物活度就能夠減少平衡的[O]。當(dāng)合成渣液滴與非金屬夾雜物界面張力σ 渣-夾 比鋼水和非金屬夾雜物界面張力 σ 鋼-夾 小時(shí)，即σ 渣-夾 <σ 鋼-夾時(shí)，合成渣與夾雜物融合并去除到鋼水表面，使鋼水純凈。合成渣含有氟離子，有利于降低σ 渣-夾，也即有利于去除夾雜物。鋼中非金屬夾雜物總濃度約可降低50%。

假設(shè)乳化渣滴呈小球狀顆粒，則

式中R為渣滴半徑，若將半徑減小n倍(即為R/n)，則F單位將增加n倍。渣滴乳化程度愈高，渣滴數(shù)量愈多，F(xiàn)單位值愈大，則反應(yīng)速度愈快，反應(yīng)程度愈高。

渣滴半徑r最小與鋼流落下高度H和界面張力σ 金-渣 的關(guān)系可用下式計(jì)算：

式中γ金為金屬密度，kg/m3；c為金屬液中渣滴流線系數(shù)。起重要作用的是沖擊攪拌功(A1 )，它取決于鋼流落下高度、出鋼量和鋼流流量?？捎孟率接?jì)算攪拌功和攪拌功率：

式中m為鋼流重量，kg；m’為鋼流流量，kg/s；Hc鋼流落下高度，m；9.81為重力加速度，m/s2；τ為出鋼時(shí)間，s。Hc值與鋼包深度和流鋼槽口到包底的高度有關(guān)。出鋼中期，300t爐子攪拌功為25t爐的20倍。顯然，鋼流量大時(shí)，鋼流攪拌功足以保證包內(nèi)合成渣對(duì)金屬的快速渣洗精煉。但鋼水量少時(shí)則無(wú)此保證。

合成渣的制備和用法(見(jiàn)表2)一般都是將渣在出鋼前或出鋼過(guò)程中加入鋼包內(nèi)。將一種煉制好的液體渣出到鋼包中或?qū)⒐腆w合成渣裝入鋼包中，然后去接鋼水，利用鋼流落下高度與渣混合(即進(jìn)行渣洗)達(dá)到去除雜質(zhì)的目的。采用這種方法防止冶煉爐氧化性爐渣落入鋼包是十分有效的。圖1為用中間罐防止氧化渣進(jìn)入鋼包的處理方法。另一種方法是混合處理法，由化渣爐熔化好的合成渣出在渣包中，在熔煉爐出鋼時(shí)將渣包中的合成渣同時(shí)兌入鋼包中進(jìn)行混合。

《鋼渣處理與綜合利用》是冶金工業(yè)出版社出版的一本圖書(shū)。

圖書(shū)簡(jiǎn)介：鋼渣是煉鋼工藝過(guò)程中產(chǎn)生的功能性副產(chǎn)品，是煉鋼工藝過(guò)程中的必然產(chǎn)物。本書(shū)結(jié)合寶鋼、鞍鋼等鋼渣處理與綜合利用的研究成果和生產(chǎn)實(shí)踐，系統(tǒng)闡述了轉(zhuǎn)爐鋼渣、電爐鋼渣、鐵水脫硫渣、精煉爐鋼渣、廢舊耐火材料等的處理工藝和應(yīng)用實(shí)例，涵蓋了鋼渣處理和綜合利用的基本原理、工藝操作和安全技術(shù)等內(nèi)容，對(duì)鋼渣處理關(guān)鍵崗位提出了詳細(xì)的安全操作規(guī)程，鋼渣重構(gòu)改質(zhì)和煉鋼除塵灰的處理與綜合利用等新理念、新技術(shù)代表了鋼渣處理與綜合利用的前沿水平。本書(shū)可供鋼渣處理與綜合利用領(lǐng)域相關(guān)工程技術(shù)人員、設(shè)計(jì)人員、管理人員和教學(xué)人員閱讀參考。 2100433B

目前國(guó)內(nèi)鋼渣主要處理工藝有：熱潑法、風(fēng)淬法、滾筒法、粒化輪法、熱悶法。其中熱潑法、滾筒法、熱悶法最為常用，在此對(duì)其工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

熱潑法

（1）渣線熱潑法

將鋼渣傾翻，噴水冷卻3～4天后使鋼渣大部分自解破碎，運(yùn)至磁選線處理。此工藝的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)渣的物理狀態(tài)無(wú)特殊要求、操作簡(jiǎn)單、處理量大。

其缺點(diǎn)為占地面積大、澆水時(shí)間長(zhǎng)、耗水量大，處理后渣鐵分離不好、回收的渣鋼含鐵品位低、污染環(huán)境、鋼渣穩(wěn)定性不好、不利于尾渣的綜合利用。

（2）渣跨內(nèi)箱式熱潑法

該工藝的翻渣場(chǎng)地為三面砌筑并鑲有鋼坯的儲(chǔ)渣槽，鋼渣罐直接從煉鋼車(chē)間吊運(yùn)至渣跨內(nèi)，翻入槽式箱中，然后澆水冷卻。　此工藝的優(yōu)點(diǎn)在于占地面積比渣線熱潑小、對(duì)渣的物理狀態(tài)無(wú)特殊要求、處理量大、操作簡(jiǎn)單、建設(shè)費(fèi)用比熱悶裝置少。

其缺點(diǎn)為澆水時(shí)間24h以上、耗水量大、污染渣跨和煉鋼作業(yè)區(qū)、廠房?jī)?nèi)蒸汽大、影響作業(yè)安全。鋼渣穩(wěn)定性不好、不利于尾渣綜合利用。

滾筒法

高溫液態(tài)鋼渣從溜槽流淌下降時(shí)，被高壓空氣擊碎，噴至周?chē)匿摀醢搴舐淙胂旅嫠刂?。此工藝的?yōu)點(diǎn)在于流程短、設(shè)備體積小、占地少、鋼渣穩(wěn)定性好、渣呈顆粒狀、渣鐵分離好、渣中f－CaO含量小于4%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）、便于尾渣在建材行業(yè)的應(yīng)用。

其缺點(diǎn)為對(duì)渣的流動(dòng)性要求較高、必須是液態(tài)稀渣、渣處理率較低、仍有大量的干渣排放、處理時(shí)操作不當(dāng)易產(chǎn)生爆炸現(xiàn)象。

熱悶法

待熔渣溫度自然冷卻至300～800℃時(shí)，將熱態(tài)鋼渣傾翻至熱悶罐中，蓋上罐蓋密封，待其均熱半小時(shí)后對(duì)鋼渣進(jìn)行間歇式噴水。急冷產(chǎn)生的熱應(yīng)力使鋼渣龜裂破碎，同時(shí)大量的飽和蒸汽滲入渣中與f－CaO、f－MgO發(fā)生水化反應(yīng)使鋼渣局部體積增大從而令其自解粉化。

此工藝的優(yōu)點(diǎn)在于渣平均溫度大于300℃均適用，處理時(shí)間 短（10～12h），粉化率高（粒 徑20mm以下者達(dá)85%），渣鐵分離好，渣性能穩(wěn)定，f－CaO、f－MgO含量小于2%，可用于建材和道路基層材料。

其缺點(diǎn)為需要建固定的封閉式內(nèi)嵌鋼坯的熱悶箱及天車(chē)廠房、建設(shè)投入大、操作程序要求較嚴(yán)格、冬季廠房?jī)?nèi)會(huì)產(chǎn)生少量蒸汽。