富 强 姚志龙
（北营钢铁（集团）股份有限公司炼钢厂，辽宁 本溪 117017）
摘 要：为解决LF冶炼钢水可浇性差，浇注水口结瘤以及连浇炉次少等问题，北营炼钢厂通过优化LF炉渣组分、降低熔点、提高流动性等方式，降低了钢水夹杂物含量，铸坯质量明显提高，提高了钢水纯净度以及连浇炉数，有效的降低了生产成本。
关键词：精炼渣；低熔点；流动性；夹杂物
1 前言
精炼渣的基本功能是对钢水进行脱氧脱硫、吸收钢水中的夹杂物以净化钢液、起泡埋弧以防止钢水吸气和保温等等。炼钢厂铝镇静钢生产传统工艺采用高碱度、大渣量炉渣以达到脱氧、脱硫、去夹杂的目的，生产过程存在以下几点问题：
（1）钢水可浇性差，时常出现水口结瘤甚至断浇现象，铸机连浇炉次少。平均连浇12炉次，更换2.5支水口。
（2）硅易超标，硅超标炉次达到5%。
（3）铸坯质量较差。
（4）合金物料使用量较大，生产成本较高。
根据精炼渣性能进行分析，高碱度、大渣量炉渣钢水流动性差，渣—钢界面反应差，动力学条件不足，并且熔点高，易形成高熔点CaO-6Al203、CaO-2Al203、CaO-6Al203（见图1），钢水夹杂物难于被吸附。因此，实际生产中，合理使用造渣料，促使早化渣、化好渣，改善炉渣的流动性和组元活性，促进渣一钢界面反应；并且降低炉渣熔点，使其形成低熔点的3CaO-Al203、7CaO-12Al203（见图1），提高熔渣脱氧、脱硫和吸收夹杂物的效果，是提高精炼渣吸附夹杂物能力的关键，CaO-Al203平衡相图如图1所示。
2 LF炉渣优化研究
炼钢厂结合精炼渣性能以及生产实际情况，通过优化炉渣组分、降低熔点以及提高炉渣流动性等方面开展工作，提高炉渣的吸附夹杂能力，对LF炉造渣工艺进行了优化。
2.1 造渣料使用优化
通过降低造渣物料使用量以及加入方式的优化，使其达到快速化渣，降低熔点以及提高炉渣流动性的目的，下面通过二种工艺进行对比分析。
原工艺：石灰一次性加入1000-1200kg，铝粒分批次加入60-80kg，观察化渣后渣色情况以及流动性情况。
优化工艺：石灰分批次加入300-600kg，铝粒随石灰每批次加入20-25kg，观察化渣后渣色情况以及脱硫情况。
通过两种不同工艺的对比试验可以看出，优化工艺炉次脱氧效果、炉渣流动性良好。两种工艺渣色对比如图2所示。
2.2 炉渣组分优化
通过造渣工艺不断优化，造渣料以及炉渣组分对比情况如表1所示。优化工艺炉次精炼渣组分较为合理，具备以下几点优势：
（1）快速化渣、化好渣。
（2）熔点适当，炉渣吸附能力提高。
（3）炉渣的流动性提高，改善动力学条件，表面张力小，提高了渣钢界面反应。
（4）脱氧程度适当，有利于硅元素控制。
表1 LF渣组分对比
阶段
熔炼号
LF渣样组分/%
石灰
萤石
电石
铝粒
SiO2
CaO
MgO
TFe
R
AL2O3
原工艺
5E31824
5.85
54.12
6.83
1.27
9.25
29.21
1159
85
20
144
5E21822
5.66
57.19
8.22
0.86
10.11
29.08
1169
85
20
137
优化
工艺
5E28324
7.56
56.5
16.57
1.61
7.47
25.85
667
0
40
104
5E18359
6.87
56.68
15.85
1.70
8.25
27.80
664
0
40
107
6E25153
8.61
44.95
10.57
2.01
5.22
22.76
325
0
40
71
6E25154
10.48
50.5
13.82
2.12
4.82
20.07
371
0
40
70
3 实际效果
通过LF炉造渣工艺研究，铝镇静钢钢水纯净度、钢水可浇性提高，并且铸坯实物夹杂物控制水平显著提高。
3.1 可浇性对比
通过分别收集SS400生产的2015年22个浇次226炉次以及2016年20个浇次361炉次的数据进行对比，优化工艺生产浇次连浇炉次平均增加6炉次，换水口降低0.5支，钢水可浇性明显提高，可浇性对比情况如表2所示。
表2 可浇性对比分析
阶段
统计
浇次
炉数
钢种
平均连浇炉数
平均更换水口
/支
水口结瘤次数
原工艺
22
266
SS400
最多
16
5
4.5
最少
6
2
2
平均
12
2.5
3.5
优化工艺
20
361
SS400
最多
20
3
1.5
最少
14
2
0
平均
18
2.0
0.8
3.2 非金属夹杂物对比
通过分别收集SS400生产原工艺以及优化后工艺7炉次铸坯夹杂物评级数据进行对比，优化工艺的铸坯非金属夹杂物评级较原工艺有明显降低，非金属夹杂物检测结果对比如表3所示。
表3 非金属夹杂物检验结果对比
生产日期
轧制号
显微组织
晶粒度（级）
非金属夹杂物（级）
A
B
C
D
DS
原工艺
H130712102
F+P
9.5
1.0
0
1.0
0.5
0
H13071996
F+P+B
9.5
0.5
0
1.0
0
0.5
H130713322
F+P
9.5
2.0
0
2.0 1.0e
0
0
H130712082
F+P
9.5
1.5
0
2.0 1.0e
0.5
0
H130712102
F+P
9.5
1.0
0.5
0.5
0.5
0
H13071996
F+P
9.5
0.5
0
2.5 2.0e
0.5
0.5
H130713322
F+P
9.5
1.0
0.5
2.0 2.0e
0.5
0
优化工艺
D140723632
F+P
9.5
0.5
0
0.5
0
0
D140806482
F+P
8.0
0.5
0.5
0.5
0
0.0
D140806541
F+P
8.0
0.5
0.0
0.5
0
0.0
D140813142
F+P
8.0
0.5
0.0
0.5
0.5
0.0
D140813152
F+P
8.0
0.5
0.0
0.0
0
0.0
D140813082
F+P
10.0
0.0
0.5
0.5
0.5
0.0
D140813102
F+P
10.0
0.0
0.5
0.5
0.0
0.5
3.3 效益测算
通过LF炉采用电石冶炼的工艺研究实践，铝质脱氧剂、钙铁线消耗量明显降低，连浇炉数明显提高，降低了生产成本，具体效益测算如表4所示。
表4 效益测算表
合金
单价/（元/t）
原工艺
优化工艺
成本增加/
(元/t)
单耗/(kg/t)
成本/(元/t)
单耗/(kg/t)
成本/(元/t)
石灰
278
6.76
1.88
2.36
0.66
-1.22
铝球
13260.11
0.92
12.20
0.56
7.43
-4.77
电石
4101.8
0
0.00
0.27
1.11
1.11
低硅钙铁线
10034.31
3.04
30.50
0
0
-3.41
板坯中间包
6325
1
3.56
1
2.67
-0.89
成本降低
-9.18
由表4可见，通过工艺优化可降低成本9.18元/吨，铝镇静钢年产量约150万吨，可降低成本约1377万元。
4 结论
（1）通过理论以及实践生产工艺的优化，确定了最优的LF炉渣组分、电熔点以及良好流动性的精炼渣。
（2）通过LF造渣工艺的优化，降低了钢中夹杂的含量，钢水纯净度得到了提高，连浇炉数平均达到18炉，更换2支水口。
（3）成分硅含量得到了有效控制，成分合格率达到100%。
（4）通过工艺的优化，降低了造渣物料的消耗，降低了生产成本约1377万元/年。
参考文献
[1] 俞海明.电炉钢水的炉外精炼技术.北京:冶金工业出版社.2010
[2] 陈家祥.钢铁冶金学[M].北京: 冶金工业出版社.1990
[3] 黄稀枯.钢铁冶金原理.重庆:重庆大学出版社,1990
[4] 李献忠，汪菊华. LF精炼渣系的分析与应用. 北京:冶金工业出版社.2010
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