浅谈转炉炼钢造渣

【摘 要】生产实践证明，造好渣是炼好钢的重要前提，造渣是转炉炼钢的一项重要操作。所谓造渣，是指通过控制炉渣料的种类和数量，使炉渣具有某些性质，以满足熔池内有关炼钢反应需要的工艺操作。由于转炉冶炼时间短，必须快速成渣，才能满足冶炼进程和强化冶炼的要求。控制成渣过程的目的是：快速成渣，使炉渣具有一定的碱度，以便尽快将金属中硫、磷等杂质去除到所炼钢种规格要求的范围以内。并尽可能避免喷溅，减少金属损失和提高炉村寿命。

【关键词】造渣；去杂质；温度

一、造渣的目的及要求

氧气顶吹转炉和电弧炉的熔化期与氧化期的炉渣，均为氧化渣。炼钢中，造氧化渣的主要目的是为了去除钢中的硫、磷等杂质，通过氧化渣向熔池传氧，并减少炉渣对炉衬的侵蚀。炼钢过程对氧化渣的要求是：具有较高的碱度、较强的氧化性、适当的渣量、良好的流动性及适当泡沫化。

二、熔渣对钢液的作用

熔渣在精炼钢液的过程中发挥了巨大的作用。熔渣在炼钢过程中的有利作用主要表现在：（1）去除铁水和钢液中的磷、硫等有害元素，控制铁和其他有用元素的损失。（2）保护钢液不过度氧化，不吸收有害气体，保温，减少有益元素的烧损。（3）防止热散失，保证钢的冶炼温度。（4）吸收钢液中上浮的夹杂物及反应产物。但它也存在一些不利的作用：（1） 侵蚀耐火材料，降低炉衬的寿命。（2） 夹杂小颗粒金属及未被还原的金属氧化物，降低金属的回收率。

三、造渣材料及其用量

（一）造渣材料

造渣材料主要为石灰、萤石、生白云石、菱镁矿、合成造渣剂、锰矿石、石英砂等。

（1）石灰：石灰的主要成分为CaO，是炼钢主要的造渣材料，具有脱磷、脱硫能力，也是用量最多的造渣材料。其质量对冶炼工艺操作、产品质量和炉衬寿命等有着重要影响。特别是转炉冶炼时间短，要在很短的时间内造渣去除磷、硫，保证各种钢的质量，因而对石灰质量要求有：（1）有效CaO含量高。（2）硫含量低。（3）残余CO2少。（4）活性度高。（2）萤石：萤石的主要成分是CaF2。（3）生白云石：生白云石的主要成分是CaMg（CO3）2，应用白云石代替部分石灰造渣，其目的是保持渣中有一定的MgO含量，以减轻初期酸性渣对炉衬的侵蚀、提高炉衬寿命，实践证明其效果很好。

（4）菱镁矿：菱镁矿也是天然矿物，主要成分是MgCO3，焙烧后用作耐火材料，也是目前溅渣护炉的调渣（5）合成造渣剂：合成造渣剂是将石灰和溶剂预先在炉外制成的低熔点造渣材料，然后用于炉内造渣。

（二）造渣材料用量的计算

（1）石灰的加入量

计算石灰加入量的基本方法是，先根据金属炉料的硅含量计算出渣中SiO2的质量，再依据炉渣的碱度求得石灰的质量。

A 电弧炉炼钢及转炉吹炼磷含量小于0.3%的低磷铁水时的石灰加入量

电弧炉炼钢及转炉吹炼磷含量小于0.3%的低磷铁水时，炉渣的碱度R用ω（CaO）/ω（SiO2）表示，石灰加入量（Kg/t）的计算公式：

B 转炉吹炼中、高磷铁水时的石灰加入量

转炉吹炼中、高磷铁水时，应该用R=ω（CaO）/（ω（SiO2）+ω（P2O5））表示熔渣的碱度。此时，石灰加入量（Kg/t）的计算公式为：

四、转炉成渣的过程

吹炼初期，液态炉渣主要来自铁水中Si，Mn，Fe的氧化产物。加入炉内的大量石灰块，由于温度低表面形成冷凝外壳，造成熔化滞止期，对于块度为40mm左右的石灰，渣壳熔化约需数十秒（

吹炼中期，由于炉温升高，石灰进一步熔化，同时因为脱碳速度加快而导致渣中（FeO）逐渐降低，使石灰熔化速度有所减缓。随着脱碳反应进行，炉渣泡沫化程度迅速提高。由于脱碳反应大量消耗渣中（FeO），以及有时得不到超过渣系液相线的正常过热温度，使化渣条件恶化，引起炉渣异相化，并可能出现返干。

吹炼末期，脱碳速度下降，渣中（FeO）量再次增高，石灰继续熔化并加快了熔化速度。同时，熔池中乳化和泡沫现象趋于减弱和消失。

五、常用的造渣方法

（一）单渣法

单渣操作就是在吹炼过程中只造一次渣，中途不倒渣、不扒渣，直到吹炼终点出钢。单渣法操作一般脱磷效率在90%左右，脱硫效率约为30%～40%。单渣法适合于使用含磷、硫、硅较低的铁水或冶炼对硫、磷要求不高的一般碳素钢和低合金钢。

（二）双渣法

在吹炼中途倒出或扒除约1/2～2/3炉渣，然后加入渣料重新造渣为双渣操作。根据铁水成分和所炼钢种的要求，也可以多次倒渣造新渣。双渣操作脱磷效率可达95%以上，脱硫效率约60%左右。在铁水磷含量高且吹炼高碳钢、铁水硅含量高，为防止喷溅，或者在吹炼低锰钢种时，为防止回锰等均可采用双渣操作。

（三）双渣留渣法

双渣留渣法是指将上一炉的高碱度、高温度和较高FeO含量的终渣部分地留在炉内，以便加速下一炉钢初渣的形成，并在吹炼中途倒出，部分炉渣再造新渣的操作方法。倒渣时机及倒渣量与双渣法相似，但是由于留渣，初渣早成，而且前期的去硫及去磷效率高，总去硫率可达60%～70%，总去磷率更是高达95%左右。

小结

对于转炉炼钢工艺来说，造渣就是决定钢水质量的命脉，造好渣是炼好钢的重要前提，造渣是转炉炼钢的一项重要操作工艺。

参考文献：

[1]刘根来主编，炼钢原理与工艺，北京：冶金工业出版社，2008

[2]郑金星主编，转炉炼钢工，北京：化学工业出版社，2010