单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2015/11/17,#,合成渣在低成本生产洁净钢中的应用,马春生,成都会议,合成渣在低成本生产洁净钢中的应用马春生,1,合成渣的历史,在电弧炉炼钢工艺问世以后,为了提高钢的质量和性能,冶金工作者就开发并应用了炉外合成渣精练工艺。在没有任何精炼装置的当年，利用合成渣炉外精炼工艺实现了对钢水进一步脱氧、脱硫、改变夹杂物形态、去除钢中夹杂等改善和提高钢性能的作用，为开发大量航空、航天、军工等领域的高科技钢做出了巨大的贡献。,合成渣的历史在电弧炉炼钢工艺问世以后,为了提高钢的质量和性能,2,应用合成渣的优越性,操作简单、适用性广、无需专用设施、不占工序时间，与其它精炼工艺（,LF,、,RH,、,VD,）相比显著降低生产成本及节约工序时间。在生产某些钢种时完全可以利用合成渣渣洗（顶渣改质）等工艺手段部分或全部替代其它精炼装置来实现脱硫、脱氧、改变钢中夹杂物的形态、去除钢中夹杂等工艺目的，提高钢的洁净度，改善钢的质量，减少了其他精炼装置的负担，降低钢的生产成本。,应用合成渣的优越性操作简单、适用性广、无需专用设施、不占工序,3,合成渣应用的前景,随着,CAS-OB,、,LF,炉、,RH,、,VD,等一系列炉外精炼设施的应用，人们在钢的生产过程中淡忘，甚至抛弃了合成渣炉外精炼技术。随着高效低成本生产洁净钢概念的提出，人们又开始重视合成渣炉外精炼技术的开发与应用,。,替代或减轻精炼炉的负担。,降低成本,节约工序时间,促进炼钢厂循环经济的发展,合成渣应用的前景随着CAS-OB、LF炉、RH、VD等一系列,4,LF,精炼炉的选择性应用,功能的发挥（成分、温度、活套、氧、硫）,深脱氧,深脱硫,钢水升温,调整成分,活套,普通长,材,：吹氩、顶渣改质、,CAS-OB,、,LT,热轧,带钢,：,S 0.006%,吹氩（,或,CAS,）,RH,（或,VD,）工艺,；,S 0.003%,，,LF,RH,（或,VD,）,工艺,；,中厚板,：,LF,VD,（或,RH,）,冷轧带钢,：,ELC,和,ULC,钢,类,，,RH,；,LCAK,：,LF,炉不宜用于生产冷轧钢,类,；,特殊钢棒,线材,：,LF+RH,（,VD,）,LF精炼炉的选择性应用功能的发挥（成分、温度、活套、氧、硫）,5,合成精炼渣的种类,1.,预置脱磷合成渣,2.,钢包,冲洗,精炼渣,3.,顶,渣改质,剂,4.,缓,释脱氧剂,合成精炼渣的种类1.预置脱磷合成渣,6,合成精炼渣的制造分类,成本 熔点 反应性,1.,液态,渣,2,.,电弧炉预熔渣,3,.,冲天炉预熔渣,4.,烧结合成渣,5,.,压密机制合成渣,6,.,机混合成渣,合成精炼渣的制造分类,7,合成渣的理化性能要求,用途决定性能要求,氧,化性 还原性,熔点,粘度,流动性,碱度,合成渣的理化性能要求用途决定性能要求,8,脱磷,铁水预处理,脱磷,先脱硅、后脱磷,复吹,转炉脱磷 脱磷条件（,FeO,、,T,、,R),前后,脱磷转炉脱磷 投资、能源、时间、工序,预置脱磷剂脱磷,脱磷铁水预处理脱磷 先脱硅、后脱磷,9,转炉脱磷的困难,由于脱磷反应是放热反应，温度、炉渣中（,CaO,）和（,FeO,）含量对脱磷率有着直接的影响。在转（电）炉炼钢过程中，只有当渣中（,SiO,2,）和,(FeO),含量达到一定的程度是石灰才能融化，一般认为良好脱磷的条件是，温度为,1290,1320,左右；碱度（,CaO/SiO,2,）,2.0,；渣中,(FeO),含量,13%,。,在炼钢炉中，当熔池中炉渣碱度和渣中（,FeO,）含量都增加到满足脱磷要求的时候，熔池温度就可能超过最佳脱磷温度，冶炼前期的脱磷效率就低。如果炼钢炉前期脱磷不好，等到冶炼后期高温脱磷的话，必须是高温、高碱度、高氧化性脱磷。冶炼终点的三高状态，将会对炼钢成本和质量造成恶劣的影响，因此都追求冶炼前期脱磷。,转炉脱磷的困难由于脱磷反应是放热反应，温度、炉渣中（CaO）,10,脱磷剂,成分,CaO Fe,2,O,3,FeO SiO,2,Al,2,O,3,MgO P,2,O,5,含量,/%35-45,33-43 11-20,5,5,3,0.5,1250,1280,按,CaO,：,Fe,2,O,3,（,FeO,）为,2:1,进行,配制,加入量为,15,20kg/t,。,脱磷剂成分 CaO Fe2O3 FeO,11,转炉,加入量：,14,22/18.5,铁水磷：,0.08,0.15/0.09,终点磷：,0.004,0.012/0.01,终点碳：,0.08,0.53/0.35,终点温度：,1590,1620/1613,电炉,加入量：,15,20/17.5,铁水磷：,0.08,0.15/0.09,终点磷：,0.004,0.010/0.009,终点碳：,0.08,0.50/0.33,终点温度：,1585,1620/1610,转炉,12,钢包合成精炼渣功能,功能设计：,1.,稀释型,改变钢包渣成分（,SiO,2,、,FeO,、,Al,2,O,3,),2.,辅助脱氧、脱硫型,-,（脱氧剂、脱硫剂）,3.,促进脱氧产物上浮型,-,（熔点、粘度、成分）,钢包合成精炼渣功能功能设计：,13,合成渣基本原料的选择,合成渣基本原料的选择,14,7Al,2,O,3,12CaO,的获取,电炉熔融,烧结,钙渣,加密机制,7Al2O312CaO的获取电炉熔融,15,原料选择,低熔点,低氧化性,低,SiO,2,含量,发泡功能,改善流动性,还原功能,有害元素的控制（钢种要求）,原料选择低熔点,16,合成精炼渣的脱氧,一种是在合成渣中加入一定量的具有脱氧能力的物质，使其与钢中的氧直接反应进行脱氧，如,CaC,2,、,Al,等。,另一种脱氧作用是通过加入合成渣后，破坏钢中原来,Mn,、,Si,、,Al,、,C,等脱氧反应的平衡，促进了,Mn,、,Si,、,Al,、,C,等脱氧反应的进一步进行。,随着出钢过程合成渣的加入，钢液温度下降，降低了渣中（,SiO,2,）、（,MnO,）、,(Al,2,O,3,),、,(CO),等的浓度，使反应平衡向右移动，脱氧反应继续进行。由此也可以断定，如果合成渣的碱度越大，其脱氧的效果就越好。,合成精炼渣的脱氧一种是在合成渣中加入一定量的具有脱氧能力的物,17,合成渣脱硫,渣的成分对硫的分配系数有很大的影响。炉渣中（,FeO,）值增加，,L,S,值降低。当,(CaO)/(FeO),的比值增加时，,L,S,值提高。渣中的,MgO,在含量不高时，能起到与,CaO,类似的脱硫作用，但是当,(MgO),达到,10%,时，随,(MgO),含量增加，,L,S,值下降。,在钢包中用合成渣精炼钢液时，也存在着类似的关系。渣中（,SiO,2,+Al,2,O,3,）的总量对,L,S,也有明显的影响。,有资料认为：,当（,SiO,2,+Al,2,O,3,）,=30%,34%,，,(FeO)0.5%,，,(MgO)12%,时，可达到较高的,L,S,值。表,3-33,说明在,CaO-Al,2,O,3,渣中，不同（,CaO%,）对应的,L,S,值。,电石的脱硫,合成渣脱硫渣的成分对硫的分配系数有很大的影响。炉渣中（FeO,18,钢包合成渣精炼的动力学条件,钢流冲击搅拌,发泡剂作用,炸裂熔化,强化搅拌,钢包合成渣精炼的动力学条件钢流冲击搅拌,19,Al,2,O,3,的危害,铝脱氧钢的特点,脱氧剂与夹杂物的关系,(,终点,C,、带渣量）,结瘤,IF,轴承钢,管线,帘线,Al2O3的危害铝脱氧钢的特点,20,钢包合成精炼渣的去除夹杂物作用,出钢过程中加入的合成精炼渣在钢流的巨大动力冲击下，与钢水迅速混合并进行充分的热交换而熔化，特别是以“钙渣”（,7Al,2,O,3,12CaO,）为主体的合成渣熔点低，熔化更快。这些熔化了的合成渣是含有大量,Al,2,O,3,的铝酸钙，对固相的脱氧产物,Al,2,O,3,有较好的吸附能力，像母液一样将出钢时加入的石灰和产生的固相脱氧产物,Al,2,O,3,吸附进来转变为液相的铝酸钙凝聚在一起长大，迅速上浮。,钢包合成精炼渣的去除夹杂物作用出钢过程中加入的合成精炼渣在,21,解决铝脱氧钢絮水口,大量的生产实践表明，在生产铝脱氧镇静钢出钢时加入上述合成精炼渣，对于解决连铸水口结瘤问题效果十分显著，这反过来证明了：出钢时合成精炼渣渣洗工艺可以促进钢中一次脱氧产物,(Al,2,O,3,),的去除。,解决铝脱氧钢絮水口大量的生产实践表明，在生产铝脱氧镇静钢出钢,22,钢包精炼渣,改变钢包顶渣成分作用,出钢时加入合成渣可以对炼钢炉进入钢包的炉渣有稀释作用，降低顶渣中（,FeO,）、,(MnO),、,(P,2,O,5,),、,(CaS),和,(SiO,2,),的含量，增加了,(CaO),和,(Al,2,O,3,),的含量，从而降低了炉渣的氧化性，减少了钢水回磷的几率，有利于提高出钢时的脱硫效率，增加了顶渣的碱度，强化了顶渣吸附,Al,2,O,3,夹杂的能力，为,LF,炉精炼创造了良好的条件。,钢包精炼渣改变钢包顶渣成分作用出钢时加入合成渣可以对炼钢,23,稀释法顶渣改质剂成分指标,成分,CaO,Al,2,O,3,MgO,CaF,2,SiO,2,P,、,S,水分,含量（,%,）,30,40,20,30,7,9,4,6,8,0.05,0.5,稀释法顶渣改质剂成分指标 成分CaO,24,铝脱氧镇静钢钢包渣洗用合成精炼渣理化指标,成份,CaO Al,2,O,3,MgO SiO,2,CaF,2,烧减,金属,Al,含量,/%,40,60,15,20,5,8,6,4,6,6,8,0,10,铝脱氧镇静钢钢包渣洗用合成精炼渣理化指标成份 CaO,25,帘线钢类合成精炼渣典型组成,组成,CaO SiO2 Al2O3 MgO CaF2,烧减,含量,/%,30,40,30,40,8,6,8,4,6,6,8,帘线钢类合成精炼渣典型组成组成 CaO SiO,26,顶渣改质剂,稀释炼钢炉渣,改变顶渣成分,吸附夹杂物能力、碱度、氧化性。,与钢包精炼渣组合：替代,LF,炉，减轻,LF,炉负担,提高钢包的使用寿命,顶渣改质剂稀释炼钢炉渣,27,稀释法顶渣改质剂成分指标,成分,CaO,Al,2,O,3,MgO CaF,2,SiO,2,P,、,S,水分,含量（,%,）,30,40,20,30,7,9,4,6,6,0.05,0.5,稀释法顶渣改质剂成分指标 成分 Ca,28,脱氧、脱硫型顶渣改质剂成分,成份,CaO Al,2,O,3,MgO SiO,2,CaF,2,C,烧减,Al,含量（,%,）,20-60,15-20,5-8,6,4-6,0-10,8-10,15-50,脱氧、脱硫型顶渣改质剂成分,29,利用铝灰进行顶渣改质的探讨,在炼钢过程中，可适量加入作为辅助脱氧和改变渣的成分使用。但是由于铝灰中的盐渣含有易燃物（,H3,）、刺激物（,h4,）、有害物（,H5,）、可浸出物（,H13,），由于其可浸出性，与水反应产生有毒、有害气体，严重污染环境，氧化铝又是高熔点（,2050,）物质，氮化铝反应后也会生产氮气，污染钢液，故在使用过程中应综合考虑，认真对待。,利用铝灰进行顶渣改质的探讨在炼钢过程中，可适量加入作为辅,30,改前,改后,CaO 48/,（,43-51,）,43/(36-53),SiO,2,14/,（,11-16,）,9.7/(3.0-18),Al,2,O,3,1.1/(0.7-1.4),31.5/(18.7-38.8,),MgO 10/(9-12)8.6/(5.7-13),FeO 19/(15-26),1.47/(0.49-2.75),MnO 2.0/(1.4-3.7)1.05/(0.15-2.67),改,31,出钢脱硫率,及,降低脱氧铝用量,应用出钢冲洗合成精炼渣和顶渣改质工艺，在不配加电石脱氧时，渣洗脱硫率为,0%,58%,，平均为,17%,；,配加电石脱氧时渣洗脱硫率,15%,80%,，,平均为,37%,。,应用出钢冲洗合成精炼渣和顶渣改质工艺可减