精炼渣理论分析与实践应用

杨福新，郑 伟，谭广雷，唐 丹，杨梅梅

（1.五矿营口中板有限责任公司，辽宁 营口 115000；2.营口理工学院，辽宁 营口 115000；3.冶金工业信息标准研究院，北京 100730）

通过取精炼渣样检验，根据检验结果对渣样进行分析，了解目前炉渣成分，查找操作中存在的问题，提出改善措施。对炉渣成分分析、调整，提升炉渣对夹杂物的吸附能力，提高钢水纯净度，以满足品种钢对钢水纯净度的要求[1]。

1 炉渣分析

炉渣分析中主要指标如下：

（1）硫分配系数（LS）：硫在炉渣中的质量百分含量（S）与在钢中的质量百分含量[S]之比，以LS表示，即LS=（S）/[S]。硫分配系数表示炉渣的脱硫能力，其值越高，钢中可能达到的硫量越低[2]。

（2）渣指数：渣中CaO/SiO2：Al2O3比值，反映了精炼渣在一定的碱度下，炉渣的流动性，渣指数为0.2～0.4时，硫的分配系数较高。

（3）C/A比：渣中CaO/Al2O3比值，用来衡量渣系吸附Al2O3夹杂能力强弱的指标，当渣中C/A=1.6-1.8时，炉渣吸附Al2O3的能力最强。

取精炼渣样送检分析，根据不同类型的钢种，精炼渣分为普碳钢、硅铝镇静钢、硅铝镇静钢（低碳低硫）进行分析。

1.1 普碳钢

普碳钢种精炼渣样成分见表1。

表1 普碳钢渣样主要成分

1.1.1 渣中FeO

普碳钢渣中FeO＞1.0%比例为26.2%，FeO含量偏高，平均在0.9%，脱氧稍差。硫分配比普遍较低，基本在100以下，影响脱硫，普碳钢脱硫率平均45%。硫分配比随FeO增加呈下降趋势，见图1。

图1 普碳钢硫分配系数随FeO变化趋势

1.1.2 碱度

不同碱度下硫分配系数的变化趋势见图2。

图2 不同碱度下硫分配系数的变化趋势

根据图2，当碱度在2.8以下时，随着碱度升高，渣中CaO含量增加，促进了钢渣界面的脱硫反应，LS逐渐增加；当碱度在2.8以上时，随着碱度升高，渣中CaO含量进一步增加，炉渣粘度增加，炉渣流动性变差，LS逐渐降低[3]。

根据不同碱度下硫分配系数的变化趋势，普碳钢碱度可控制在2.0～3.5。在2.0～3.5下，CaO含量在50%～60%，SiO2含量在20%～25%。

普碳钢精炼渣目标成分见表2。

表2 普碳钢精炼渣目标成分

1.2 硅铝镇静钢

硅铝镇静钢精炼渣样成分见表3。

表3 硅铝镇静钢精炼渣样成分

1.2.1 渣中FeO

渣中FeO含量较高，平均0.95%，其中FeO＞1.0%比例占24.14%。渣中FeO含量高的原因：

（1）检查精炼渣样，部分渣样内表面粘钢，造成FeO含量虚高。个别炉次FeO在1.0%左右，LS在100以上，炉渣脱硫效果良好，也说明存在FeO偏高情况；

（2）脱氧不良，渣中FeO含量高。当转炉出现终点低碳、点吹、出钢下渣等情况时，渣中FeO含量偏高，若加入正常脱氧剂量，可能造成脱氧不良，需根据过程脱氧程度确定是否补加脱氧剂。随渣中FeO升高，硫分配系数呈下降趋势，渣中FeO越高，钢水脱硫效果越差。

1.2.2 碱度

炉渣碱度在3.8以下时，随着碱度的增加，硫分配比呈上升趋势。

在低碱度时，随着石灰加入量的增加，渣中CaO含量增加，促进了钢渣界面的脱硫反应，LS升高；碱度在3.8以上时，随着碱度的增加，硫分配系数呈下降趋势。碱度较高时，随着石灰的进一步增加，炉渣粘度增加，流动性变差，传质速率降低，不利于脱硫反应，LS降低。考虑物料消耗，碱度可控制在2.5～4.0。

1.2.3 渣指数（CaO/SiO2：Al2O3）

根据实际检验数据计算渣指数在0.12～0.47，渣指数在0.25左右时，LS最高。渣指数降低或升高，Ls均降低。渣指数在0.30以上逐渐增加时，LS逐渐降低，变化明显。在渣指数较低时，炉渣粘度低，流动性良好，有利于钢渣间的界面反应，脱硫效果好[4]。若炉渣过稀，氩气搅拌时，界面渣与钢混合，且易造成钢水裸露，二次氧化，不利于夹杂物去除。渣指数较高时，炉渣粘度大，流动性降低，传质速率下降，脱硫效果差。

根据不同渣指数下硫分配系数的变化趋势，渣指数在0.15～0.30范围内时Ls较高。

1.2.4 CaO/Al2O3（C/A）

当渣中C/A在1.6～1.8时，炉渣吸收Al2O3的能力最强。根据渣样数据计算C/A在2.02～6.78，均在2.0以上，C/A普遍较高。

渣中CaO含量基本在50%～63%，Al2O3在10%～25%，为降低C/A，炉渣成分控制目标为：CaO含量在50%～55%，Al2O3在15%～25%。根据渣指数计算SiO2成分控制在10%～15%。根据上述分析，确定硅铝镇静钢精炼渣目标成分，见表4。

表4 硅铝镇静钢精炼渣目标成分

2 依据分析采取措施

（1）普碳钢、含铝钢均存在渣中FeO含量偏高情况，精炼处理过程根据渣样判断脱氧程度，尤其是低碳、点吹、下渣炉次，确定是否补加脱氧剂，控制熔渣脱氧良好，渣中FeO＜1.0%；

（2）根据渣样分析，为控制熔渣成分调整渣料加入量，见表5。

表5 渣料参考加入量

硅铝镇静钢可根据钢种需要加入约200Kg预熔渣。

3 结论

（1）根据炉渣分析，确定各钢种精炼渣目标成分，见表6。

表6 各钢种精炼渣目标成分

（2）对比目标渣样成分脱硫及夹杂物去除效果，目标渣样成分平均脱硫率提高4%～8%，T[O]降低3ppm～4ppm见表7。

表7 目标渣样成分下脱硫及夹杂物去除效果