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炼钢促进剂在炼钢生产中的应用分析
| 炼钢促进剂 AD粉球团 在炼钢中的应用 炼钢促进剂主要成份是经过熔炼过的三氧化二铝少量的氧化镁二氧化硅和少量的盐类物质。球团经高压压制而成比重约2.5g/cm3熔点1450℃左右。在转炉炼钢过程中该球团可以作为造渣剂、精炼剂和脱硫促进剂、改渣剂等使用。在转炉炼钢过程中绝大多数企业使用非低硅铁水作为主原料吹炼初期由于硅的先期氧化生成的二氧化硅首先和投入转炉的主要造渣剂石灰反应生成硅酸钙和硅酸二钙CaOSiO2、2CaOSiO2而硅酸钙和硅酸二钙的熔点分别是1540℃和2130℃在冶炼初期转炉熔池的温度很难熔化它们而石灰的熔点是2570℃为了熔化石灰迅速造渣需加入萤石及借助大量铁的氧化来实现这一目的其中萤石和石灰形成低共熔体熔点约1360℃氧化铁和石灰生成铁酸钙和铁酸二钙熔点分别是1216℃和1440℃虽然这样可以促使石灰熔化和成渣带来的副作用是萤石可以和炉衬氧化镁形成熔点为1356℃的低共熔体对炉衬寿命造成危害同时萤石熔点1424℃在炼钢温度下有一部分挥发和分解进入转炉循环水系统OG法系统污染了水质而萤石对人体的危害也是十分严重的因此萤石在某些发达已立法禁止使用。近几年我国一些大型钢铁厂也逐渐不用或少用萤石造渣。另一个副作用是大量的氧化铁生成以后当冶炼熔池温度升高到大于1530℃以后铁水中碳的氧化优先于硅、锰和铁的氧化激烈地碳氧反应常常造成转炉的喷溅。针对上述情况使用炼钢促进剂首先可以迅速造渣使转炉早形成高碱性熔渣因为促进剂中大量的三氧化铝Al2O3可与氧化钙CaO生成熔点较低的铝酸钙如12 CaO7 Al2O3熔点1365℃及CaOAl2O3、2CaOAl2O3等同分熔点化合物。铝酸钙渣系不仅熔点低于硅酸钙渣系其熔渣的流动性、表面张力等参数都有利于泡沫渣的形成和维持避免转炉初期返干现象的发生因此炼钢促进剂完全可以替代萤石造渣。由于促进剂中化学活性很强经过予熔在转炉吹炼过程中由于种种原因将要发生喷溅的瞬间往炉内加入熔剂球团可迅速还原渣中的氧化铁因此可以迅速抑制激烈的碳-氧反应避免喷溅发生或使喷溅停止。上述二种情况冶金熔剂球团的加入量13Kg/t视具体冶炼情况可适当增减加入量。在钢水二次精炼过程中使用上述熔剂球团它是一种有综合效果的精炼剂。其一它是一种的炉渣改质剂由于球团中含有大量的三氧化二铝配合小块活性石灰的加入可以生成熔点不高流动性适中又容易形成泡沫的以铝酸钙为主的渣系有利于提高LF升温速度及缩短精炼时间。同时也降低了炉渣的氧化性促进了钢水的脱硫。如果根据对冶炼钢种的要求通过调整石灰和球团加入量控制炉渣碱度和渣中三氧化二铝含量使渣系数MCaO/SiO2/Al2O30.150.25范围同时控制渣中FeOMnO小于1可以达到钢水深脱硫的目的。钢渣化学平衡时硫在钢和渣中的分配系数及渣的硫容量与渣系的组成及渣和钢中的氧位有关其中氧位或称氧活度占主要因素。由于铝是强脱氧剂在铁水脱硫过程中酸溶铝大于50ppm可以使硫的分配系数从500上升到1000以上。一般的炉渣硫的分配系数LsS/S700800左右而应用含铝冶金熔剂球团的CaO-Al2O3-SiO2-FeO渣系LS可达1800以上同时改善了脱硫的动力学条件。钢水脱硫的原理同铁水一样钢水精炼过程中渣中FeOMnO降到很低钢水中的硫才能降到100ppm以下但是考虑到渣的硫容量ImS×ms/S×Ms其中分子为渣中硫及渣量分母为金属中硫及金属量及硫的分配系数LsS/S添加更多的熔剂球团由于渣中Al2O3的升高Im会减小LS也会降低Al2O3属于酸性氧化物类。根据国内某钢厂转炉-LF炉试验的结果LF平均精炼13.9min球团熔剂用量平均3.29Kg/t脱氧率70.4脱硫率41.56底吹氩搅拌后钢中夹杂总量降低42.9效果十分明显。其二促进剂在使用时可以替代一部分脱氧剂或合金由于促进剂的加入降低了钢和渣的氧化性所以不论在转炉出钢时使用或LF工位使用都适当地提高了合金收得率及增碳时碳的收得率因此在脱氧及合金化时合金的加入量可控制在中下限范围。考虑到转炉出钢挡渣状况和下渣量及熔剂球团加入量通过试验和分析就能测算出合金及脱氧剂的控制范围。熔剂球团在应用时注意以下事项1、熔剂球团本身没有脱硫能力因此可按11配加小块活性石灰根据设定炉渣碱度及石灰质量再适当增减石灰加入量。2、铝酸钙渣系熔点低流动性好因此使用熔剂球团时不必再加萤石。3、加入方法可考虑在转炉出钢加完合金后随钢流加入1/31/2其余可在LF炉精炼时从高位料仓加入。对于普通钢种如不考虑经过LF精炼可以在转炉出钢时一次加入然后经底吹氩搅拌也可以达到一般精炼的效果。熔剂球团的加入量可根据钢种的要求及终点钢水硫含量、氧活度及渣的氧化性情况控制在24Kg/t对于较高级的钢种加入量可≥5Kg/t。4、本球团原料在生产流程中添加23的KCl、NaCl盐类因此球团在炼钢温度下使用时它们会以气体形式挥发会产生少量白色烟雾对人身无害。5、球团中铝化合物的形态除α-Al2O3外还有AlN存在通过仪器分析得知AlN有结晶体和非结晶体二种形态其中非结晶体占3040左右它是酸溶性的如遇潮气或水会发生如下反应AlN3H2ONH3↑AlOH3有刺激性氨味因此球团不能受潮。球团中AlN对钢含氮量的影响分析如下通过坩锅炉在1600℃温度下的小型试验球团和钢水在氩气气氛保护下达化学平衡后分析钢中的N为0.06ppm说明球团对钢水增氮量影响很少分析得知结晶体AIN熔点大于2000℃在炼钢温度下呈固体对钢水吸收氮没影响。而非结晶体AIN高温下有一部分会分解、挥发同时会被钢水吸收一部分根据日本大型钢铁企业多年应用的经验吸收量MAX为15。因此对于某些含氮量要求严格的钢种N≤40ppm在应用时要控制加入量或者慎用。根据国内外文献报导在转炉炼钢过程中钢中的N的平衡值与钢中O及C含量有关高碳钢冶炼时由于钢中平衡氧活度低在有氮气气氛的场合钢水易吸收氮低碳钢则相反而转炉冶炼过程中从出钢-精炼-浇注如果能阻断或降低氮的分压则钢水吸收的氮自然会很少包括加覆盖渣底吹氩搅拌等措施。钢中氮的存在形态是化合物不存在自由态氮。钢水中如果含有B、Ti、Al等元素并且在存在氮分压PN的气氛下氮化物则会进入钢中。因此对钢水进行渣洗或底吹氩搅拌可去除氮化物而真空处理则效果差。综上所述炼钢促进剂兼具熔剂、促进脱硫和改质炉渣的性能对炼钢有较好的综合冶金效果配合精炼过程中底吹氩搅拌可有效去除钢中非金属夹杂物使钢的洁净度得到提高因此提高了连铸坯的质量和轧钢的成材率。 |
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