氧氣頂吹轉爐煉鋼的目的及方法
轉爐煉鋼中,鋼水的合金化大都在鋼包中進行。而轉爐內的高氧化性爐渣流入鋼包會導致鋼液與爐渣發生氧化反應,造成合金元素收得率降低,并使鋼水產生回磷和夾雜物增多。同時,爐渣也對鋼包內襯產生侵蝕。特別在鋼水進行吹氬等精煉處理時,要求鋼包中爐渣(FeO)含量低于2%時才有利提高精煉效果。
擋渣出鋼的目的是為了準確地控制鋼水成分,有效地減少回磷,提高合金元素的吸收率,減少合金消耗;對于采用鋼包作為爐外精煉容器來說,它利于降低鋼包耐火材料的侵蝕,明顯地提高鋼包壽命;也可提高轉爐出鋼口耐火材料的壽命。
擋渣的方法有擋渣球法、擋渣棒法、擋渣塞法、擋渣帽法、擋渣料法、氣動擋渣器法等多種方法。
A 擋渣球
擋渣球法是日本新日鐵公司研制成功的擋渣方法。球的密度介于鋼水與熔渣的密度之間,臨近出鋼結束時投到爐內出鋼口附近,隨鋼水液面的降低,擋渣球下沉而堵住出鋼口,避免了隨之而出的熔渣進入鋼包。
擋渣球合理的密度一般為4.2~4.5g/cm3。擋渣球的形狀為球形,其中心一般用鑄鐵塊、生鐵屑壓合塊、小廢鋼坯等材料做骨架,外部包砌耐火泥料,可采用高鋁質耐火混凝土、耐火磚粉為摻和料的高鋁釩土耐火混凝土或鎂質耐火泥料。只要滿足擋渣的工藝要求,應力求結構簡單,成本低廉。
考慮到出鋼口受侵蝕變大的問題,擋渣球直徑應較出鋼口直徑稍大,以起到擋渣作用。
擋渣球一般在出鋼量達1/2~2/3時投入,擋渣命中率高。熔渣過粘,可能影響擋渣球擋渣效果。熔渣粘度大,適當提前投入擋渣球,可提高擋渣命中率。
擋渣塞、擋渣棒的結構和作用與擋渣球一致,只不過外形不同而已。
B 擋渣帽
在出鋼口外堵以薄鋼板制成的錐形擋渣帽,擋住出鋼開始時的一次渣。武鋼、邯鋼均使用這種方法。
C 氣動擋渣器
氣動擋渣器的原理是在出鋼將近結束時,用機械裝置從轉爐外部用擋渣塞堵住出鋼口,并向爐內吹氣,防止熔渣流出。此法西歐奧鋼聯等廠使用,上鋼五廠和首鋼也已采用。
D 使用覆蓋渣
擋渣出鋼后,為了鋼水保溫和有效處理鋼水,應根據需要配制鋼包覆蓋渣,在出完鋼后加入鋼包中。鋼包覆蓋渣應具有保溫性能良好、含磷、硫量低的特點。如某廠使用的覆蓋渣由鋁渣粉30~35%,處理木屑15~20%,膨脹石墨、珍珠巖、螢石粉10~20%組成,使用量為1kg/t左右。這種渣在澆完鋼后仍呈液體狀態,易于倒入渣罐。目前,在生產中廣泛使用碳化稻殼作為覆蓋渣,碳化稻殼保溫性能好,密度小重量輕,澆完鋼后不粘掛在鋼包上,因而在使用中受到歡迎。
E 擋渣出鋼及使用覆蓋渣的效果
轉爐采用擋渣出鋼工藝及覆蓋渣后,取得了良好的效果:
(1)減少了鋼包中的爐渣量和鋼水回磷量。 國內外生產廠家的使用結果表明,擋渣出鋼后,進入鋼包的爐渣量減少,鋼水回磷量降低。不擋渣出鋼時,爐渣進入鋼包的渣層厚度一般為100~150mm,鋼水回磷量0.004~0.006%;采用擋渣出鋼后,進入鋼包的渣層厚度減少為40~80mm,鋼水回磷量0.002~0.0035%。
(2)提高了合金收得率。 擋渣出鋼,使高氧化性爐渣進入鋼包的數量減少,從而使加入的合金在鋼包中的氧化損失降低。特別是對于中、低碳鋼種,合金收得率將大大提高。不擋渣出鋼時,錳的收得率為80~85%,硅的收得率為70~80%;采用擋渣出鋼后,錳的收得率提高到85~90%,硅的收得率提高到80~90%。
(3)降低了鋼水中的夾雜物含量。 鋼水中的夾雜物,大多來自脫氧產物,特別是對于轉爐煉鋼在鋼包中進行合金化操作時更是如此。攀鋼對鋼包渣中(TFe)量與夾雜廢品情況進行了調查,其結果是:不擋渣出鋼時,鋼包渣中(TFe)為14.50%,經吹氬處理后渣中(TFe)為2.60%,這說明渣中11.90%(TFe)的氧將合金元素氧化生成了大量氧化物夾雜,使廢品率達2.3%。采用擋渣出鋼后,鋼包中加入覆蓋渣的(TFe)為3.61%,吹氬處理后渣中(TFe)為4.01%,基本無多大變化,其廢品率僅為0.059%。由此可見,防止高氧化性爐渣進入包內,可有效地減少鋼水中的合金元素氧化,降低鋼水中的夾雜物含量。
(4)提高鋼包使用壽命。 目前我國的鋼包內襯多采用粘土磚和鋁鎂材料,由于轉爐終渣的高堿度和高氧化性,將侵蝕鋼包內襯,鋼包使用壽命降低。采用擋渣出鋼后,減少了爐渣進入鋼包的數量,同時還加入了低氧化性、低堿度的覆蓋渣,這樣便減少了爐渣對鋼包的侵蝕,提高了鋼包的使用壽命。