1、合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生2022/7/16合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生合成渣的歷史在電弧爐煉鋼工藝問世以后,為了提高鋼的質(zhì)量和性能,冶金工作者就開發(fā)并應(yīng)用了爐外合成渣精練工藝。在沒有任何精煉裝置的當年，利用合成渣爐外精煉工藝實現(xiàn)了對鋼水進一步脫氧、脫硫、改變夾雜物形態(tài)、去除鋼中夾雜等改善和提高鋼性能的作用，為開發(fā)大量航空、航天、軍工等領(lǐng)域的高科技鋼做出了巨大的貢獻。合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生應(yīng)用合成渣的優(yōu)越性操作簡單、適用性廣、無需專用設(shè)施、不占工序時間，與其它精煉工藝（LF、RH、VD）相比顯著降低生產(chǎn)成本及節(jié)約工序時間。在生產(chǎn)某些鋼種時完全可以利用合成渣

2、渣洗（頂渣改質(zhì)）等工藝手段部分或全部替代其它精煉裝置來實現(xiàn)脫硫、脫氧、改變鋼中夾雜物的形態(tài)、去除鋼中夾雜等工藝目的，提高鋼的潔凈度，改善鋼的質(zhì)量，減少了其他精煉裝置的負擔，降低鋼的生產(chǎn)成本。合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生合成渣應(yīng)用的前景隨著CAS-OB、LF爐、RH、VD等一系列爐外精煉設(shè)施的應(yīng)用，人們在鋼的生產(chǎn)過程中淡忘，甚至拋棄了合成渣爐外精煉技術(shù)。隨著高效低成本生產(chǎn)潔凈鋼概念的提出，人們又開始重視合成渣爐外精煉技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。替代或減輕精煉爐的負擔。降低成本節(jié)約工序時間促進煉鋼廠循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生LF精煉爐的選擇性應(yīng)用功能的發(fā)揮（成分、溫度、活

3、套、氧、硫）深脫氧深脫硫鋼水升溫調(diào)整成分活套普通長材：吹氬、頂渣改質(zhì)、CAS-OB、LT熱軋帶鋼：S 0.006%,吹氬（或CAS）RH（或VD）工藝； S 0.003%，LFRH（或VD）工藝；中厚板： LFVD（或RH）冷軋帶鋼： ELC和ULC鋼類， RH；LCAK： LF爐不宜用于生產(chǎn)冷軋鋼類；特殊鋼棒線材：LF+RH（VD）合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生合成精煉渣的種類1.預(yù)置脫磷合成渣2.鋼包沖洗精煉渣3.頂渣改質(zhì)劑4.緩釋脫氧劑合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生合成精煉渣的制造分類 成本 熔點 反應(yīng)性1.液態(tài)渣2.電弧爐預(yù)熔渣3.沖天爐預(yù)熔渣4.燒結(jié)合成渣5.壓密機制

4、合成渣6.機混合成渣合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生合成渣的理化性能要求用途決定性能要求氧化性 還原性熔點粘度流動性堿度合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生脫磷鐵水預(yù)處理脫磷 先脫硅、后脫磷復(fù)吹轉(zhuǎn)爐脫磷 脫磷條件（FeO、T、R)前后脫磷轉(zhuǎn)爐脫磷 投資、能源、時間、工序預(yù)置脫磷劑脫磷合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生轉(zhuǎn)爐脫磷的困難由于脫磷反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度、爐渣中（CaO）和（FeO）含量對脫磷率有著直接的影響。在轉(zhuǎn)（電）爐煉鋼過程中，只有當渣中（SiO2）和(FeO)含量達到一定的程度是石灰才能融化，一般認為良好脫磷的條件是，溫度為12901320左右；堿度（CaO / SiO

5、2）2.0；渣中(FeO)含量13%。在煉鋼爐中，當熔池中爐渣堿度和渣中（FeO）含量都增加到滿足脫磷要求的時候，熔池溫度就可能超過最佳脫磷溫度，冶煉前期的脫磷效率就低。如果煉鋼爐前期脫磷不好，等到冶煉后期高溫脫磷的話，必須是高溫、高堿度、高氧化性脫磷。冶煉終點的三高狀態(tài)，將會對煉鋼成本和質(zhì)量造成惡劣的影響，因此都追求冶煉前期脫磷。合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生脫磷劑成分 CaO Fe2O3 FeO SiO2 Al2O3 MgO P2O5含量/% 35-45 33-43 11-20 5 5 3 0.5 12501280按CaO：Fe2O3（FeO）為2:1進行配制加入量為1520kg/

6、t。 合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生轉(zhuǎn)爐加入量：1422/18.5 鐵水磷：0.080.15/0.09 終點磷：0.0040.012/0.01 終點碳：0.080.53/0.35 終點溫度：15901620/1613 電爐 加入量：1520/17.5鐵水磷： 0.080.15/0.09終點磷： 0.0040.010/0.009終點碳： 0.080.50/0.33 終點溫度：15851620/1610 合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生鋼包合成精煉渣功能功能設(shè)計：1.稀釋型改變鋼包渣成分（SiO2、FeO、Al2O3)2.輔助脫氧、脫硫型-（脫氧劑、脫硫劑）3.促進脫氧產(chǎn)物上浮型-（

7、熔點、粘度、成分）合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生合成渣基本原料的選擇合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生7Al2O312CaO的獲取電爐熔融燒結(jié)鈣渣加密機制合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生原料選擇低熔點低氧化性低SiO2含量發(fā)泡功能改善流動性還原功能有害元素的控制（鋼種要求）合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生合成精煉渣的脫氧一種是在合成渣中加入一定量的具有脫氧能力的物質(zhì)，使其與鋼中的氧直接反應(yīng)進行脫氧，如CaC2、Al等。另一種脫氧作用是通過加入合成渣后，破壞鋼中原來Mn、Si、Al、C等脫氧反應(yīng)的平衡，促進了Mn、Si、Al、C等脫氧反應(yīng)的進一步進行。隨著出鋼過程合成渣的

8、加入，鋼液溫度下降，降低了渣中（SiO2）、（MnO）、(Al2O3)、(CO)等的濃度，使反應(yīng)平衡向右移動，脫氧反應(yīng)繼續(xù)進行。由此也可以斷定，如果合成渣的堿度越大，其脫氧的效果就越好。合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生合成渣脫硫渣的成分對硫的分配系數(shù)有很大的影響。爐渣中（FeO）值增加，LS值降低。當(CaO)/(FeO)的比值增加時，LS值提高。渣中的MgO在含量不高時，能起到與CaO類似的脫硫作用，但是當(MgO)達到10%時，隨(MgO) 含量增加，LS值下降。在鋼包中用合成渣精煉鋼液時，也存在著類似的關(guān)系。渣中（SiO2+Al2O3）的總量對LS也有明顯的影響。有資料認為：當（S

9、iO2+Al2O3）=30%34%，(FeO)0.5%，(MgO)12%時，可達到較高的LS值。表3-33說明在CaO-Al2O3渣中，不同（CaO%）對應(yīng)的LS值。電石的脫硫合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生鋼包合成渣精煉的動力學條件鋼流沖擊攪拌發(fā)泡劑作用 炸裂熔化 強化攪拌合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生Al2O3的危害鋁脫氧鋼的特點脫氧劑與夾雜物的關(guān)系(終點C、帶渣量）結(jié)瘤IF軸承鋼管線簾線合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生鋼包合成精煉渣的去除夾雜物作用出鋼過程中加入的合成精煉渣在鋼流的巨大動力沖擊下，與鋼水迅速混合并進行充分的熱交換而熔化，特別是以“鈣渣”（7Al2O31

10、2CaO）為主體的合成渣熔點低，熔化更快。這些熔化了的合成渣是含有大量Al2O3的鋁酸鈣，對固相的脫氧產(chǎn)物Al2O3有較好的吸附能力，像母液一樣將出鋼時加入的石灰和產(chǎn)生的固相脫氧產(chǎn)物Al2O3吸附進來轉(zhuǎn)變?yōu)橐合嗟匿X酸鈣凝聚在一起長大，迅速上浮。合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生解決鋁脫氧鋼絮水口大量的生產(chǎn)實踐表明，在生產(chǎn)鋁脫氧鎮(zhèn)靜鋼出鋼時加入上述合成精煉渣，對于解決連鑄水口結(jié)瘤問題效果十分顯著，這反過來證明了：出鋼時合成精煉渣渣洗工藝可以促進鋼中一次脫氧產(chǎn)物(Al2O3)的去除。合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生 鋼包精煉渣改變鋼包頂渣成分作用出鋼時加入合成渣可以對煉鋼爐進入鋼包的爐渣

11、有稀釋作用，降低頂渣中（FeO）、(MnO)、(P2O5)、(CaS)和(SiO2)的含量，增加了(CaO)和( Al2O3)的含量，從而降低了爐渣的氧化性，減少了鋼水回磷的幾率，有利于提高出鋼時的脫硫效率，增加了頂渣的堿度，強化了頂渣吸附Al2O3夾雜的能力，為LF爐精煉創(chuàng)造了良好的條件。合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生 稀釋法頂渣改質(zhì)劑成分指標 成分CaOAl2O3 MgOCaF2 SiO2 P、S水分含量（%） 3040 2030 79 46 8 0.05 0.5合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生鋁脫氧鎮(zhèn)靜鋼鋼包渣洗用合成精煉渣理化指標成份 CaO Al2O3 MgO SiO2

12、 CaF2 燒減 金屬Al含量/% 4060 1520 58 6 46 68 010合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生簾線鋼類合成精煉渣典型組成組成 CaO SiO2 Al2O3 MgO CaF2 燒減含量/% 3040 3040 8 68 46 68合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生頂渣改質(zhì)劑稀釋煉鋼爐渣改變頂渣成分吸附夾雜物能力、堿度、氧化性。與鋼包精煉渣組合：替代LF爐，減輕LF爐負擔提高鋼包的使用壽命合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生稀釋法頂渣改質(zhì)劑成分指標 成分 CaOAl2O3 MgO CaF2 SiO2 P、S水分含量（%） 3040 2030 79 46 6 0.0

13、5 0.5合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生脫氧、脫硫型頂渣改質(zhì)劑成分成份 CaO Al2O3 MgO SiO2 CaF2 C 燒減 Al含量（%） 20-60 15-20 5-8 6 4-6 0-10 8-10 15-50合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生 利用鋁灰進行頂渣改質(zhì)的探討在煉鋼過程中，可適量加入作為輔助脫氧和改變渣的成分使用。但是由于鋁灰中的鹽渣含有易燃物（H3）、刺激物（h4）、有害物（H5）、可浸出物（H13），由于其可浸出性，與水反應(yīng)產(chǎn)生有毒、有害氣體，嚴重污染環(huán)境，氧化鋁又是高熔點（2050）物質(zhì)，氮化鋁反應(yīng)后也會生產(chǎn)氮氣，污染鋼液，故在使用過程中應(yīng)綜合考慮，認真

14、對待。合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生 改前 改后CaO 48/（43-51） 43/(36-53)SiO2 14/（11-16） 9.7/(3.0-18)Al2O3 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)合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生出鋼脫硫率及降低脫氧鋁用量應(yīng)用出鋼沖洗合成精煉渣和頂渣改質(zhì)工藝，在不配加電石脫氧時，渣洗脫硫率為0%58%，平均為17%；配加電石脫氧時渣洗脫硫率

15、15%80%，平均為37%。 應(yīng)用出鋼沖洗合成精煉渣和頂渣改質(zhì)工藝可減少出鋼時沉淀脫氧用鋁量10%左右；可減少精煉時擴散脫氧用鋁量30%以上。合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生減少了水口結(jié)瘤現(xiàn)象 某150噸轉(zhuǎn)爐大型煉鋼廠在應(yīng)用渣洗和頂渣改質(zhì)工藝之前，經(jīng)常生因塞棒被浸蝕嚴重和水口結(jié)瘤而發(fā)生的斷澆事故。應(yīng)用該工藝后，鈣處理消耗鈣線的量降低了1030%，涮塞棒的事故減少了80%，水口結(jié)瘤的現(xiàn)象急劇減少，因水口結(jié)瘤而斷澆返爐的事故基本杜絕。大量的生產(chǎn)實踐表明，只要各工序認真操作，特別是認真執(zhí)行鋼包合成渣渣洗和頂渣改質(zhì)工藝，就能從根本上解決水口結(jié)瘤問題。合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生提高鋼材

16、潔凈度某40噸電爐廠應(yīng)用渣洗和頂渣改質(zhì)工藝后，生產(chǎn)的高檔軸承鋼A、B、C、D、DS夾雜物檢查不合格率降低了76%。某100噸轉(zhuǎn)爐特殊鋼廠應(yīng)用上述工藝生產(chǎn)100Cr6、SKF等高檔次軸承鋼，鋼材夾雜物檢查的合格率也有很大提高。夾雜物檢驗中單點超標率減少了50%、B粗單點超標率減少了42%，D粗單點超標率減少了30%。合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生緩釋脫氧劑的開發(fā)和應(yīng)用LF爐精煉功能有脫氧、脫硫、精煉、去除夾雜等。為了滿足脫氧的要求需要向爐渣投放脫氧材料；為了吸附夾雜需要熔渣有合適的粘度、流動性和組成；為了對鋼液進行保溫并與大氣有效隔絕要求熔渣有連續(xù)發(fā)泡的功能。因此，在LF爐精煉過程中往往

17、要不斷地加入脫氧劑及精煉渣、發(fā)泡渣、脫硫渣、脫氧劑等多種材料。合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生LF爐粉狀脫氧劑加入的脫氧劑多為粉狀，如碳粉、硅鐵粉、金屬鋁粉等。當這些脫氧劑直接加入LF爐內(nèi)時脫氧劑的利用率低下，一是由于除塵系統(tǒng)巨大抽力作用，部分粉狀脫氧劑將會被抽走；二是加入的粉狀脫氧劑部分在電弧的高溫區(qū)與進入LF爐系統(tǒng)的空氣中的氧進行了氧化反應(yīng)；三是加入的粉狀脫氧劑落到渣面上時分別不均勻，成堆成塊，反應(yīng)集中、不徹底、不均衡，漂浮在渣表面的脫氧劑也易被進入LF爐系統(tǒng)的空氣中的氧氧化。總之，粉狀脫氧劑的利用率低。合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生緩釋脫氧劑的理化性能指標種類 金屬Al CaO Al2O3 SiO2 CaF2 MgO C 燒減強緩（%） 2030 2327 121 6 35 68 05 610弱緩（%） 510 1825 2025 6 35 68 015 610 合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生緩釋脫氧效果合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生LF爐精煉造渣成本對比合成渣在低成本生產(chǎn)潔凈鋼中的應(yīng)用馬春生中間包覆蓋劑的優(yōu)化中間包覆蓋劑的冶金功能有保溫、隔絕空氣（防止大氣與鋼水接觸而增氧、增氮）、不污染鋼水（回硫、回硅等）吸附鋼水中上浮夾雜物。實際上，中間包覆蓋劑已經(jīng)擔負起精煉功能，因此，人們也把中間包覆蓋