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1、2 2 炉外精炼的理论与技术基础炉外精炼的理论与技术基础2.1 2.1 顶渣控制顶渣控制本节课内容n顶渣控制n渣洗的概念n合成渣的物理化学性能n渣洗的精炼作用n合成渣洗的优缺点（补充）2.1 顶渣控制n2.1.1 挡渣技术n在出钢过程后期，当炉内钢水降低至一定深度时，出钢口上方的钢水内部会产生漩涡，它能将表面的炉渣抽引至钢包中。此外，在出钢临近结束时，也会有炉渣随着钢水流进钢包内，这个过程被称为出钢带渣或下渣。2.1.1 挡渣技术n做好出钢时的挡渣操作，尽可能地减少初炼炉的氧化渣进入钢包内是发挥精炼渣精炼做用的前提。2.1.1 挡渣技术为消除或把带入钢包内的渣量降至最低，目前用于工业生产的挡渣
2、技术有： ( l ）挡渣球。( 2 ）浮动塞挡渣。( 3 ）气动吹气挡渣塞。( 4 ）虹吸出钢口挡渣。( 5 ）偏心炉底出钢2.1.2 顶渣改质n钢包顶渣（覆盖渣）主要由转炉出钢过程中流入钢包的渣和铁合金脱氧产物所形成的渣层组成，渣的氧化性高，碱度低。n钢包顶渣改质是当前普遍应用的一种钢包顶渣调质工艺。2.1.2 顶渣改质n顶渣改质的目的：n1 适当提高覆盖渣的碱度n2 降低覆盖渣的氧化性n3 改善覆盖渣的流动性n4 适当提高夹杂物去除率2.1.2 顶渣改质n 顶渣改质的方法：主要是在转炉出钢过程中向钢包内加入改质剂（或称脱硫剂、脱氧剂）。n顶渣改质剂的种类：通常采用CaO-CaF2、CaO-
3、Al2O3-Al、 CaO-CaC2-CaF2n合成渣洗：由炼钢炉初炼的钢水再在钢包内通过钢液对合成渣的冲洗进一步提高钢水质量的一种炉外精炼方法。2.2 渣洗n合成渣有液态渣和固态渣，多数为液态渣。n合成渣洗的主要目的是降低钢中的氧，硫和非金属夹杂物含量，它可以把O降至0.002%、S降至0.005%甚至0.003%。n合成渣洗过程：在一个专门容器内(一般使用电弧炉)熔炼合成渣(液态)，炉渣温度控制在16801750C,出钢前将熔炼好的合成渣倒入钢包内并移至炉下，在出钢过程中钢液流冲击包内的合成渣，充分搅拌，钢液与合成渣充分接触，使钢液得到渣洗。为了使钢渣充分搅拌接触，需大出钢口、深坑出钢，即
4、钢水有一定的冲击力，钢流有一定的高度和速度，使钢水尽快出净。混冲高度一般为34米，出钢时间要短，如10t炉子3555秒，20t炉子4550秒，合成渣用量一般为钢水量的56%，进行渣洗的钢液出钢前应扒除炉渣，然后再出钢。2.2.12.2.1 合成渣的物理化学性能合成渣的物理化学性能2.2.1.1成分为了取得最佳的精炼效果，要求合成渣具备相应的物理化学性质，而炉渣的成分是炉渣物理化学性质的决定性因素。合成渣主要有CaO-Al2O3系，CaO-SiO2-Al2O3系，CaO-SiO2-CaF2系等。其中CaO含量大都波动在45 60的范围，MgO波动在610%, Al2O3波动在1216%。SiO2
5、波动在1620%。 碱度Rn石灰粘土渣： n石灰氧化铝渣： n自熔性化合物： n有效氧化钙： 2.2.1.2 熔点在钢包内用合成渣精炼钢液时，一般都应用液态渣，因此合成渣的熔点应当低于被渣洗钢液的熔点。钢的熔点可按下式近似地计算。 Tf=1538Tjj 各种合成渣的熔点可根据合成渣的成分，利用相应的相图来确定。 2.2.1.3 流动性合成渣要求有较好的流动性，流动性是影响渣在钢液中的乳化程度的重要因素之一。在炼钢温度下(混冲时钢液温度一般都大于1600，合成渣的温度可按要求在炼渣炉中调整控制，一般也都在1650以上)，其粘度小于0.2Pas。2.2.1.4 表面张力表面张力也是影响渣洗效果的一
6、个较为重要的参数。当用CaO-Al2O3系合成渣洗一般钢种时，其表面张力7001200 dyn/cm。2.2.1.5 还原性由渣洗完成的精炼任务决定了渣洗所用的熔渣都是还原性的，渣中(FeO)含量都很低。一般都低于0.3。2.2.22.2.2 渣洗的精炼作用渣洗的精炼作用常用的合成渣洗工艺流程是在专门的炼渣炉中冶炼合成渣，按要求的成分、温度、渣量先倒入钢包内，然后吊到电弧炉或转炉出钢位置，靠出钢钢流的冲击使合成渣乳化，渣和钢充分接触混合，然后乳化的渣滴上浮至钢液面，完成钢液的脱硫、脱氧、去除非金属夹杂、防止吸气、减少钢水温度散失等精炼任务。2.2.2.1 合成渣的乳化和上浮 倒入钢包内的合成渣
7、在钢流的冲击下，被分裂成细小的渣滴并弥散于钢液中，粒径越小，与钢液接触的表面积越大，渣洗作用越强。乳化的渣滴随钢流紊乱搅动的同时不断碰撞合并长大上浮。2.2.1.2合成渣脱氧 在渣洗过程中，随着钢液温度的下降，脱氧反应的平衡向脱氧方向移动，有可能与钢中溶解的氧反应而进行沉淀脱氧。还有一部分氧通过扩散进入渣中从而使钢液脱氧。 扩散脱氧 当还原性合成渣与未脱氧(或脱氧不充分)的钢液接触时，钢中溶解的氧能通过扩散进入渣中，从而使钢液脱氧。LO=钢液中的氧 /渣中氧2.2.1.3 夹杂物的去除 渣洗过程中夹杂物的去除靠两方面的作用一方面钢液内的夹杂物与乳化渣滴碰撞，被渣滴吸附、同化而随渣滴上浮排除。 一方面促进了二次脱氧反应产物的排出，从而使钢中的夹杂减少。 2.2.1.4 合成渣脱硫在渣洗过程中，钢液中的S与合成渣中的CaO作用生成CaS而去除。 合成渣洗的优缺点合成渣洗的优缺点有利的方面：n脱硫操作比较简单；n不需要大型设备；n投资省。不利的方面：n效果不稳定；n不能去除气体，而且当渣料不干燥时还可能造成吸气，使H增加。n不能控制硫化物形态，要想控制硫化物形态，渣洗后再注入钙线；n温降大 ；n耐火材料的侵蚀。 n必须把合成渣加热到液态使用，这样就需要增加一套专门熔化合成渣的设备，一般使用电弧炉熔化。 作业nP99 1、 2
