转炉炉渣碱度和MgO控制研究

冒建忠

摘 要：炼钢转炉炉渣的参数指标控制是炼钢重要的环节之一，合理地设定炉渣成分能够有效提升炉渣冶金性能和溅渣护炉效果。本文通过对转炉炉渣的分析研究，结合实践，按照冶炼和溅渣护炉对炉渣的不同特性要求，摸索出分阶段控制炉渣R与MgO参数，对降低冶炼成本，指导现场操作提供了帮助。

关键词：转炉；炉渣；溅渣护炉

中图分类号： TF7 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）12-176-2

0 引言

在整个转炉炼钢过程中炉渣起着十分重要的作用，其参与脱S、脱P等一系列反应，同时在冶炼过程中减缓氧气流对炉衬的冲刷，而且覆盖在钢水表面的炉渣能有效阻止钢水氧化和有害气体进入钢液。通过对终渣指标的研究可直接反映过程炉渣的控制合理与否，并且终渣成分将直接影响溅渣护炉效果，所以对终渣的研究在转炉炼钢中具有重要意义。

1 转炉炉渣来源与组成

1.1 炉渣的来源

①冶炼过程中根据铁水条件有目的地加入造渣料，如石灰、轻烧镁球、白云石等；

②铁水，废钢以及加入的降温矿石等材料中的Si、Mn、P、S和Fe等元素氧化产物；

③吹炼过程中侵蚀的炉衬和溅渣层。

1.2 转炉炉渣的矿物组成

转炉按照冶炼时期分为前期、中期和后期，不同时期的造渣料加入以及熔化有所差别，吹炼前期，此时炉膛内铁水温度不高，加入的石灰、轻烧镁球、白云石等造渣料并未完全融化，由于Si、Mn与氧的亲和力强，前期主要以Si、Mn元素氧化为主，同时Fe也被氧化，此时温度升高，留余的炉渣以及加入的造渣料部分融化形成炉渣，生成的SiO2、MnO、FeO等氧化物进入渣中，此时碱度约为1.7～2.1，渣中的矿物组成主要是橄榄石（铁、锰、镁、钙）SiO4和玻璃体SiO2。吹炼中期，C-O反应开始，熔池温度继续升高，炉渣中石灰快速溶解，由于CaO与SiO2的亲和力比其他氧化物强，CaO逐渐取代橄榄石中的其他氧化物，形成CaO·SiO2，并且随着石灰不断溶解，炉渣碱度不断升高约为2.0～2.5，同时由于激烈的C-O反应消耗了FeO，使ω（FeO）降低，渣中矿物形成了3CaO·2SiO2，2CaO·SiO2，3CaO·SiO2等高熔点化合物（见表1），此时易导致“返干”。吹炼后期，C-O反应减弱，渣中ω（FeO）有所提高，石灰进一步溶解，碱度上升为2.8～3.5，渣中产生低熔点CaO·Fe2O3。

2 转炉炉渣控制

转炉炉渣成分组成非常复杂，在生产中，常常通过控制全碱度R，MgO和FeO来衡量炉渣的状态。

2.1 全R、MgO与FeO关系

炉渣中的碱性氧化物浓度总和与酸性氧化物浓度总和之比称之为炉渣碱度，其中碱性氧化物主要为CaO与MgO，酸性氧化物为SiO2和P2O5，如计算按公式1。

全R= （1）

该厂对终渣数据分析，分别将全碱度R，MgO与FeO进行散点拟合，如图1和图2。

从图1和图2看，在一定终点条件下，终渣ω（FeO）与R和MgO存在一定的递增趋势，主要是随着R和MgO的升高，炉渣中会形成高熔点2CaO·SiO2和MgO等物质，炉渣熔化困难，操作中必须通过控制枪位提高FeO，所以表现出终渣FeO升高。

2.2 渣参数控制

按照当前冶炼提倡低成本要求以及溅渣护炉需要，转炉终渣FeO需要控制在较低水平，这样可以极大提高金属收得率和溅渣层的耐侵蚀性，通过对图1与图2的分析，R控制为了减少总渣量，在冶炼中控制较低，溅渣护炉过程中进行调整。同样MgO在冶炼过程中为了降低FeO，减少渣中的高熔点物质，适当降低MgO，同时在溅渣护炉中调整，具体控制参数如下表：

通过对冶炼期和溅渣护炉不同阶段分别控制R与MgO，能够保证冶炼中总渣量较小，炉渣熔化好，冶金性能优越，同时在溅渣护炉时按照前期加料量进行调整，使炉渣形成高熔点物质，提升溅渣护炉效果，降低耐火材料用量，达到低成本生产的目的。

3 结论

①将炉渣根据冶炼和溅渣护炉不同阶段的性质要求，有针对性控制R与MgO，能够有效提高金属收得率与溅渣护炉效果。

②冶炼过程中必须保证一定的碱度，MgO和FeO，并非越低越好，适当的参数匹配能够有效提升冶炼效率。

参 考 文 献

[1] 朱苗勇.现代冶金学[M].北京：冶金工业出版社，2005.

[2] 冯捷，张红文.转炉炼钢生产[M].北京：冶金工业出版社，2006.

[3] 高泽平.转炉溅渣护炉技术的工艺参数优化[J].湖南冶金，2002（5）：31-34.

[4] 刘根来.炼钢原理与工艺[M].北京：冶金工业出版社，2004.

[5] 李俊，李建平，纪瑞东，勾新勇.转炉冶炼前期溢出渣循环利用技术开发[J].莱钢科技，2011（02）.

[6] 姚娜，兴超，李祥胜.KR法铁水预处理的脱硫效果[J].材料与冶金学报，2011（02）.

[7] 姜峰，陈保战.钙基脱硫剂盛钢桶内脱硫的应用[J].天津冶金，2008（06）.

[8] 姚娜，兴超，李祥胜.KR机械搅拌法铁水预处理脱硫的生产实践[J].特殊钢，2011（04）.