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1敬请指导1转炉炼钢造渣剂陈守俊主讲2013.10.242转炉炼钢造渣剂转炉炼钢造渣剂一、转炉炉渣1、炉渣的来源炉渣又叫熔渣，是炼钢过程中产生的。炉渣的主要来源有：3转炉炼钢造渣剂一、转炉炉渣1、炉渣的来源1)由造渣材料或炉料带入的物质。如加入石灰、白云石、萤石等；金属材料中的泥沙或铁锈，也将使炉渣中含有（FeO）、（SiO2）等。这是炉渣的主要来源。4转炉炼钢造渣剂一、转炉炉渣1、炉渣的来源2)元素的氧化产物。含铁原料中的部分元素如Si、Mn、P、Fe等氧化后生成的氧化物，如Si02、Mn0、Fe0、P205等。5转炉炼钢造渣剂一、转炉炉渣1、炉渣的来源3)炉衬的侵蚀和剥落材料。由于高温、化学侵蚀、机械冲刷等方面原因使炉衬剥落，则耐火材料进入渣中。6转炉炼钢造渣剂一、转炉炉渣1、炉渣的来源4）合金元素脱氧产物及炉渣脱硫产物。如用Al脱氧化生成的（Al2O3），用Si脱氧生成的（SiO2），以及脱硫产物（CaS）等。7转炉炼钢造渣剂一、转炉炉渣2、炉渣的化学成份化学分析表明，炼钢炉渣的主要成分是：Ca0、Si02、Fe203、Fe0、Mg0、P205、Mn0、CaS等，这些物质在炉渣中能以多种形式存在，除了上面所说的简单分子化合物以外，还能形成复杂的复合化合物，如2Fe0·Si02、2Ca0·Si02、4Ca0·P205等。8转炉炼钢造渣剂一、转炉炉渣3、不同冶炼时期炉渣的矿物组成1)吹炼前期，此时炉膛内铁水温度不高，加入的石灰、轻烧镁球等造渣料并未完全融化，由于Si、Mn与氧的亲和力强，所以其氧化速度比C快，同时Fe也被氧化，温度升高，石灰部分融化形成炉渣，生成的SiO2、MnO、FeO等氧化物进入渣中，此时碱度约为1．3～1．7，渣中的矿物组成主要是橄榄石(铁、锰、镁、钙)SiO4和玻璃体SiO2。9转炉炼钢造渣剂一、转炉炉渣3、不同冶炼时期炉渣的矿物组成2)吹炼中期，前期将铁水中的Si、Mn氧化，熔池温度升高，炉渣中石灰溶解，炉渣基本化好，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·SiO2，3CaO·2SiO2，并且随着石灰不断溶解，炉渣碱度不断升高约为2.0～2.5。10转炉炼钢造渣剂一、转炉炉渣3、不同冶炼时期炉渣的矿物组成2)（续上页）同时由于激烈的C-O反应消耗了炉渣中FeO，使ω(FeO)降低，渣中矿物形成了2CaO·SiO2，3CaO·SiO2等高熔点化合物，此时易导致“返干”。11转炉炼钢造渣剂一、转炉炉渣4、炉渣的作用炼钢过程中熔渣的主要作用可归纳成如下几点：1)通过调整炉渣的成分、性质和数量，来控制钢液中各元素的氧化还原反应过程，如脱碳、脱磷、脱氧、脱硫等；12转炉炼钢造渣剂一、转炉炉渣4、炉渣的作用炼钢过程中熔渣的主要作用可归纳成如下几点：2)吸收金属液中的非金属夹杂物；3)覆盖在钢液上面，可减少热损失，防止钢液吸收气体；13转炉炼钢造渣剂一、转炉炉渣4、炉渣的作用炼钢过程中熔渣的主要作用可归纳成如下几点：4)能吸收铁的蒸发物，能吸收转炉氧流下的反射铁粒；5)冲刷和侵蚀炉衬，好的炉渣能减轻这种不良影响，延长炉衬寿命。14转炉炼钢造渣剂一、转炉炉渣4、炉渣的作用炼钢的造渣制度，就是调整炼钢生产过程中的熔渣成分、碱度、粘度和反应能力的操作；其目的是通过控制渣——金属的界面反应，冶炼出的钢水成分和温度达到所需要求。15转炉炼钢造渣剂一、转炉炉渣4、炉渣的作用而氧气顶吹转炉的造渣和吹氧操作不仅是为了生成有足够流动性和碱度的熔渣，以便把硫、磷含量降到计划钢种的要求以内，还要使吹氧时喷溅和溢渣的量减至最小；实现转炉生产的高效化和生产过程的清洁化。16转炉炼钢造渣剂一、转炉炉渣4、炉渣的作用转炉炼钢高效化的主要矛盾是造渣速度低于铁水的氧化反应速度，加快造渣速度，快速成渣，使其提高脱硫、脱磷率；而且在吹炼过程中不喷溅，不返干，不粘枪，且能适应快速冶炼的需要，就是转炉炼钢技术的核心。17转炉炼钢造渣剂一、转炉炉渣4、炉渣的作用综上所述可以看出：造好渣是实现炼钢生产优质、高产、低耗的重要保证，实际生产中就常讲：炼钢就是炼渣。要做好炼钢造渣，就是在转炉冶炼过程中，对炉渣的控制坚持遵循“初期早化渣，过程渣化透，终渣要做稠”。18转炉炼钢造渣剂二、常见造（化）渣剂的作用基理1、萤石的化渣机理萤石中的CaF2可使渣中CaO熔点降低。19转炉炼钢造渣剂二、常见造（化）渣剂的作用基理1、萤石的化渣机理转炉内氧气流股冲击区域火焰温度高达2000～2600℃的高温,不仅金属中各成份易产生挥发物,金属表面的炉渣各成份也不同程度的被挥发,加入萤石造渣时,其主要成份CaF2在炉内高温和炉渣的共同作用下,发生了如下的反应:20转炉炼钢造渣剂二、常见造（化）渣剂的作用基理1、萤石的化渣机理(CaF2)+{H2O}=(CaO)+2{HF}2(CaF2)+{SiO2}=2(CaO)+{SiF4}(CaF2)+(MgO)=(CaO)+{MgF2}21转炉炼钢造渣剂二、常见造（化）渣剂的作用基理1、萤石的化渣机理上述反应产物均为气相的氟化物,随着烟尘进入除尘系统。由此看来,萤石中CaF2虽然化渣能力很强,但在炉渣中不稳定,持续时间不长,因此炉渣很快恢复到返干状态,起不到进一步化渣的效果。22转炉炼钢造渣剂二、常见造（化）渣剂的作用基理1、萤石的化渣机理萤石的应用，就是在炉渣出现“返干”时加入萤石，其中的CaF2能够降低炉渣熔点，加速炉渣快速熔化。但控制不当会造成剧烈喷溅，而且会加剧对炉衬的侵蚀。23转炉炼钢造渣剂二、常见造（化）渣剂的作用基理2、返矿的化渣机理返矿的主要成份是Fe2O3或Fe3O4,可有效形成(CaO)一(SiO2)一(Fe2O3)三元渣系。炉渣中(TFe)在15～20％左右时，炉渣熔点在1300～1400℃范围。24转炉炼钢造渣剂二、常见造（化）渣剂的作用基理返矿在炉内熔化和分解时要吸收大量的热量,因此能起到降低熔池温度的作用。如果铁水温度低时,加入返矿就会造成热量不足,终点钢水过氧,导致钢水收得率下降、转炉耐材侵蚀。如果炉内热量比较富余,返矿一方面可降低熔池温度,一方面可以向熔池提供氧量,达到抑止返干的目的。25转炉炼钢造渣剂二、常见造（化）渣剂的作用基理2、返矿的化渣机理但返矿加入量过多或时机不对,就会使熔池局部的碳、氧反应加剧,CO气体过量,产生大量的烟尘,严重的会造成大的喷溅,给生产设备与人身安全带来极大的危害。26转炉炼钢造渣剂二、常见造（化）渣剂的作用基理3、锰矿的化渣机理锰矿化渣的主要成份为(MnO)，炉内反应如下：(MnO)+(SiO2)=(MnO·SiO2)(MnO·SiO2)+2CaO)=(2CaO·SiO2)+(MnO)27转炉炼钢造渣剂二、常见造（化）渣剂的作用基理3、锰矿的化渣机理(MnO)在炉渣中能很稳定的存在,并且能增加炉渣的流动性,对有效抑制炉渣返干有积极的作用。另外，(MnO)可以缩短酸性渣在炉内的反应时间,对前期氧化造渣提供了先决条件,也减缓了对炉衬的侵蚀。28转炉炼钢造渣剂二、常见造（化）渣剂的作用基理3、锰矿的化渣机理随着石灰的不断熔化,(MnO)在渣中以自由状态存在,促进了炉渣的流动性。造渣剂中同时含有大量的氧化铁,能减少石灰表面(2CaO·SiO2)的生成,并使生成的(2CaO·SiO2)变疏松,有利于石灰的熔解,避免了转炉冶炼中期的返干。29转炉炼钢造渣剂二、常见造（化）渣剂的作用基理4、铝矾土化渣机理铝矾土主要是以A12O3·SiO2形式结合的矿物存在，在950℃左右受热分解为γ-A1203，以及其他物质。其中γ-A1203是一种表面疏松、多细孔结构的比表面大的活性氧化铝。30转炉炼钢造渣剂二、常见造（化）渣剂的作用基理4、铝矾土化渣机理SiO2具有一定的化渣作用。铝矾土中另一个主要成分是Fe2O3，具有很强的化渣能力，并且增加了炉渣的氧化性。向炉渣中加入一定数量的铝矾土后，炉渣组成(CaO)一(A12O3)一(SiO2)和(CaO)一(SiO2)一(Fe2O3)两个主要的三元渣系。31转炉炼钢造渣剂二、常见造（化）渣剂的作用基理4、铝矾土化渣机理根据文献介绍，在1500℃时，前一个三元渣系中(CaO)约55％，(SiO2)38％，当(A12O3)5％～12％范围，炉渣粘度最低，约0.3Pa·s，此处三元渣系的熔点在1310～1400℃范围。32转炉炼钢造渣剂二、常见造（化）渣剂的作用基理4、铝矾土化渣机理后一个三元渣系，在保证与前者渣系的碱度不变，(TFe)在15～20％左右时炉渣熔点在1300～1400℃范围。该处三元渣系的粘度在0.2～0.25Pa·s程度。33转炉炼钢造渣剂二、常见造（化）渣剂的作用基理4、铝矾土化渣机理铝矾土基本在吹炼至5min时开始加入，此时炉内C一0反应激烈，炉口火焰强劲有力，炉口有渣片飞出，表明炉渣出现返干迹象。34转炉炼钢造渣剂二、常见造（化）渣剂的作用基理4、铝矾土化渣机理加入铝矾土后约20s～30s可以明显缓解，火焰重新变得柔和、稳定，倒炉后炉渣泡沫化和流动性良好，炉口和氧枪均无粘钢现象，表明化渣效果良好。35转炉炼钢造渣剂三、复合造渣剂复合造渣剂是根据炼钢造渣机理人为配制而成，其组成物为多种化合物。常见的有MnO基、B2O3基、CaO-Fe2O3基、Al2O3基、TiO2基等系列。36转炉炼钢造渣剂三、复合造渣剂CaO-Fe2O3基造渣剂具有较强的降低炉渣熔点和粘度的能力，即化渣造渣能力，同时避免了萤石中的CaF2变成气相氟化物的污染危害。37转炉炼钢造渣剂三、复合造渣剂鉴于CaO-Fe2O3基造渣材料资源价格优势以及良好的化渣速度并使炉渣流动性好，因此作为复合造渣剂首选基准料，如污泥球便是典型例子。38转炉炼钢造渣剂三、复合造渣剂本公司开发的一种在炼钢过程中取消萤石又能快速化渣、强化脱磷效果的复合造渣剂，就是适应转炉炼钢生产高效化的一种造渣材料。该材料中的A1203能够促使C2S的形态发生改变,形成CaO.Al2O3.SiO2,具有促进炉渣中CaO，2CaO.SiO2等快速熔化的作用,能有效形成具有一定流动性和碱度以及氧化性的炉渣，对脱[S]尤其是脱[P]有积极作用。39转炉炼钢造渣剂三、复合造渣剂加入本造渣剂后，炉渣中可以形成（CaO）-(Al2O3)-（Fe2O3）和（CaO）-(Al2O3)-（SiO2）三元渣系。（CaO）-(Al2O3)-（SiO2）三元渣系具有很强的脱硫能力,(CaO）-(Al2O3)-（Fe2O3）三元渣系脱[P]能力也很强，具有与萤石造渣剂的相同能力。40转炉炼钢造渣剂三、复合造渣剂另外，用含Al2O3的炉渣对镁质耐火材料湿润角很小，约在30º左右。Al2O3在炉渣中以“网络”形式，并且以“短渣”特征存在。因此，含有Al2O3的炉渣，在溅渣护炉时很容易牢固粘贴在炉衬上。41转炉炼钢造渣剂三、复合造渣剂一)产品特点复合造渣剂中有快速化渣的有效成分，可以促进炉渣尽快形成，而且产品不含CaF2。该产品含有TFe，可有效填充炉渣所需的TFe量，达到减少炼钢铁损的目的；同时，该产品含有CaO和MgO，具有石灰与轻烧白云石或镁球的造渣和护炉作用，可减少石灰与轻烧白云石的用量，有效降低渣料消耗。42转炉炼钢造渣剂三、复合造渣剂一)产品特点1.快速成渣复合造渣剂熔点低，加入转炉后即迅速形成渣液，同时该渣液与石灰接触并渗透,加速石灰的熔解,从而产生快速成渣效果。43转炉炼钢造渣剂三、复合造渣剂一)产品特点2.良好的助熔剂复合造渣剂可以代替萤石，减少萤石对炉衬的浸蚀和对环境的污染，而且对溅渣护炉后的高MgO熔渣,其稀释作用比萤石好而且经济。44转炉炼钢造渣剂三、复合造渣剂一)产品特点3.改善炉渣透气性复合造渣剂能明显改善炉渣的透气性，并使氧化渣形成泡沫而自动溢(流)出。45转炉炼钢造渣剂三、复合造渣剂一)产品特点4.吹炼平稳，减少喷溅由于炼钢全程化渣好，吹炼平稳，基本上不喷溅，不返干，不粘枪。有效降低铁损，提高氧枪使用次数,减少因喷溅而造成的设备事故。46转炉炼钢造渣剂