LF精煉工藝技術(shù)

1、LF精煉工藝技術(shù)精煉工藝技術(shù)姜周華姜周華東北大學(xué)鋼鐵冶金研究所東北大學(xué)鋼鐵冶金研究所20052005年年2 2月月主要內(nèi)容主要內(nèi)容n1.1.概述概述LFLF爐的主要功能爐的主要功能n2.LF2.LF爐的設(shè)備和特點(diǎn)爐的設(shè)備和特點(diǎn) n3.LF3.LF爐精煉工藝制度爐精煉工藝制度n4.LF4.LF爐熱效率的理論分析爐熱效率的理論分析n5.5.電極消耗研究電極消耗研究n6.LF6.LF精煉與鋼種精煉與鋼種LF（Ladle Furnace）鋼包精煉法鋼包精煉法開發(fā)：開發(fā)：1971年日本大同制鋼的大森廠開發(fā)的年日本大同制鋼的大森廠開發(fā)的我國：我國：1981年上鋼五廠第一臺(tái)年上鋼五廠第一臺(tái)LF爐投產(chǎn)爐投產(chǎn)1

2、、概述、概述LF鋼包精煉爐設(shè)備示意圖鋼包精煉爐設(shè)備示意圖 Ar電源電源鐵合金鐵合金渣料渣料LFLF爐作用：爐作用：電弧加熱電弧加熱造渣：脫硫、脫氧、吸造渣：脫硫、脫氧、吸收夾雜物收夾雜物吹氬攪拌吹氬攪拌合金化和成分調(diào)整合金化和成分調(diào)整喂線和夾雜物變性處理喂線和夾雜物變性處理LF實(shí)物照片實(shí)物照片LF爐的主要功能爐的主要功能 （1）還原氣氛）還原氣氛 LF爐本身不具備真空系統(tǒng)，但由于鋼包與爐蓋密封，爐本身不具備真空系統(tǒng)，但由于鋼包與爐蓋密封，隔離空氣，加熱時(shí)石墨電極與渣中隔離空氣，加熱時(shí)石墨電極與渣中FeO、MnO、Cr2O3等等反應(yīng)生成反應(yīng)生成CO氣體，使氣體，使LF爐內(nèi)氣氛中氧含量減少。爐內(nèi)氣

3、氛中氧含量減少。 精煉過程通過擴(kuò)散脫氧和沉淀脫氧造成鋼液的還原條精煉過程通過擴(kuò)散脫氧和沉淀脫氧造成鋼液的還原條件件,可以進(jìn)一步脫氧、脫硫及去除非金屬夾雜?？梢赃M(jìn)一步脫氧、脫硫及去除非金屬夾雜。 （2）氬氣攪拌）氬氣攪拌 氬氣攪拌加速鋼氬氣攪拌加速鋼渣之間物質(zhì)傳遞，有利于鋼液脫渣之間物質(zhì)傳遞，有利于鋼液脫氧、脫硫反應(yīng)。氧、脫硫反應(yīng)。 吹氬可以加速吹氬可以加速Al2O3夾雜物上浮速度，在密封的夾雜物上浮速度，在密封的LF爐，吹氬爐，吹氬15min后，可使鋼中大于后，可使鋼中大于20m的的Al2O3夾雜基本夾雜基本清除。清除。 （3）埋弧加熱）埋弧加熱 LF爐三根電極插入渣層中進(jìn)行埋弧加熱，這種方爐

4、三根電極插入渣層中進(jìn)行埋弧加熱，這種方法輻射熱小，對爐襯有保護(hù)作用，熱效率高，浸入渣中法輻射熱小，對爐襯有保護(hù)作用，熱效率高，浸入渣中石墨與渣中氧化物反應(yīng)為：石墨與渣中氧化物反應(yīng)為： C+FeO=Fe+CO C+MnO=Mn+CO 2C+WO2=W+2CO 5C+V2O5=2V+5CO 上述反應(yīng)不僅提高了渣的還原性，而且還提高合金上述反應(yīng)不僅提高了渣的還原性，而且還提高合金回收率，生成回收率，生成CO使使LF爐內(nèi)氣氛更具還原性。爐內(nèi)氣氛更具還原性。 （4）白渣精煉）白渣精煉 LF爐操作中通過對爐渣強(qiáng)化脫氧形成白爐操作中通過對爐渣強(qiáng)化脫氧形成白渣，由于渣對鋼液中氧化物的吸附和溶解，渣，由于渣對鋼

5、液中氧化物的吸附和溶解，達(dá)到鋼液脫氧效果。達(dá)到鋼液脫氧效果。(無污染脫氧方法無污染脫氧方法) LF爐由于有溫度補(bǔ)償，吹氬強(qiáng)烈攪拌，爐由于有溫度補(bǔ)償，吹氬強(qiáng)烈攪拌，隨渣中堿度提高，硫的分配比增大，可煉出隨渣中堿度提高，硫的分配比增大，可煉出低硫鋼或超低硫鋼。低硫鋼或超低硫鋼。 目前國內(nèi)外冶煉低硫鋼和超低硫鋼時(shí)渣目前國內(nèi)外冶煉低硫鋼和超低硫鋼時(shí)渣中（中（FeO+MnO）的理想控制范圍是小于）的理想控制范圍是小于0.5%。2、LF爐的設(shè)備和特點(diǎn)爐的設(shè)備和特點(diǎn) A 爐體爐體 LF爐的爐體是一個(gè)鋼包，但與普通的鋼包有所不爐的爐體是一個(gè)鋼包，但與普通的鋼包有所不同。同。 這種鋼包的上口有水冷法蘭盤，通過密

6、封橡皮圈這種鋼包的上口有水冷法蘭盤，通過密封橡皮圈與爐蓋密封，以防止空氣的侵入。與爐蓋密封，以防止空氣的侵入。 當(dāng)鋼包用于真空處理時(shí)，還要求其外殼用鋼板按當(dāng)鋼包用于真空處理時(shí)，還要求其外殼用鋼板按氣密焊接條件焊成。氣密焊接條件焊成。 鋼包底部有出鋼用的滑動(dòng)水口及吹惰性氣體的鋼包底部有出鋼用的滑動(dòng)水口及吹惰性氣體的透氣磚。透氣磚。 LF爐鋼包內(nèi)熔池深度爐鋼包內(nèi)熔池深度H與熔池直徑與熔池直徑D之比是鋼包設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮的因素。之比是鋼包設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮的因素。 一般精煉爐的熔池深度一般精煉爐的熔池深度H都比較大。都比較大。 從鋼液面至鋼包口的距離稱為從鋼液面至鋼包口的距離稱為鋼包爐鋼包爐的自由空間

7、的自由空間，對非真空處理用的鋼包，自，對非真空處理用的鋼包，自由空間的高度小一些，一般為由空間的高度小一些，一般為500600mm；在真空處理時(shí)必須達(dá)到在真空處理時(shí)必須達(dá)到10001200mm。 鋼包爐的鋼包爐的H/D比值影響鋼液攪拌效率、比值影響鋼液攪拌效率、鋼渣接觸面積、包壁渣線帶的熱負(fù)荷、包鋼渣接觸面積、包壁渣線帶的熱負(fù)荷、包襯壽命及熱損失等。襯壽命及熱損失等。 日本不同容量日本不同容量LF爐的爐的H/D值值 LF爐容量爐容量/t20305060150實(shí)際裝入量實(shí)際裝入量/t13/2318/3345/5060100/150鋼包尺寸鋼包尺寸外徑外徑/mm內(nèi)徑內(nèi)徑D/mm總高總高/mm內(nèi)高內(nèi)

8、高/mm 2200167623001995 2400194825002195 2924243030402770 2600207031502740 3900316443304000熔池深度熔池深度H/mm12601402134823402754H/D0.750.720.491.130.87B LF爐爐蓋爐爐蓋 LF爐爐蓋是水冷的。這是為了保持鋼包內(nèi)的強(qiáng)爐爐蓋是水冷的。這是為了保持鋼包內(nèi)的強(qiáng)還原性氣氛；防止鋼包散熱及提高加熱效率而設(shè)置還原性氣氛；防止鋼包散熱及提高加熱效率而設(shè)置的。的。 爐蓋內(nèi)層襯有耐火材料。為了防止鋼液噴濺而引爐蓋內(nèi)層襯有耐火材料。為了防止鋼液噴濺而引起的爐蓋與鋼包包體的粘連，在

9、爐蓋下還吊掛一個(gè)起的爐蓋與鋼包包體的粘連，在爐蓋下還吊掛一個(gè)防濺擋板。防濺擋板。 整個(gè)水冷爐蓋在四個(gè)點(diǎn)上，用可調(diào)節(jié)的鏈鉤懸掛整個(gè)水冷爐蓋在四個(gè)點(diǎn)上，用可調(diào)節(jié)的鏈鉤懸掛在門形吊架上，吊架上有升降機(jī)構(gòu)，可根據(jù)需要，在門形吊架上，吊架上有升降機(jī)構(gòu)，可根據(jù)需要，調(diào)整爐蓋的位置。調(diào)整爐蓋的位置。 在爐蓋上還設(shè)有合金加料口、渣料加料裝置及測在爐蓋上還設(shè)有合金加料口、渣料加料裝置及測溫或取樣裝置。溫或取樣裝置。C 電弧加熱裝置電弧加熱裝置 LF爐所用的電弧加熱系統(tǒng)，與煉鋼電爐所用的電弧加熱系統(tǒng)，與煉鋼電弧爐相同?；t相同。 由三根石墨電極與鋼液間產(chǎn)生的電弧由三根石墨電極與鋼液間產(chǎn)生的電弧作為熱源。作為熱源。

10、 故加熱設(shè)備也與電爐基本相同，其不故加熱設(shè)備也與電爐基本相同，其不同之處是同之處是LF爐內(nèi)無熔化過程，而且采用的爐內(nèi)無熔化過程，而且采用的是埋弧加熱方法，所以與電爐相比，可采是埋弧加熱方法，所以與電爐相比，可采用更低的二次電壓。用更低的二次電壓。 D 加料裝置加料裝置 LF爐一般在加熱工位的爐蓋上設(shè)合金及爐一般在加熱工位的爐蓋上設(shè)合金及渣料料斗，通過每個(gè)料斗下的導(dǎo)向閥，定量渣料料斗，通過每個(gè)料斗下的導(dǎo)向閥，定量地加入所需的合金或渣料。地加入所需的合金或渣料。 在有真空系統(tǒng)的在有真空系統(tǒng)的LF爐，一般在真空蓋上爐，一般在真空蓋上設(shè)合金及渣料的加料裝置。設(shè)合金及渣料的加料裝置。 其結(jié)構(gòu)基本上同加熱

11、時(shí)所用的，只是在其結(jié)構(gòu)基本上同加熱時(shí)所用的，只是在各接頭處均需加上真空密封閥。各接頭處均需加上真空密封閥。E 除渣裝置除渣裝置 LF爐精煉功能之一，是靠還原性白渣精煉。為爐精煉功能之一，是靠還原性白渣精煉。為此，在此，在LF爐精煉之前，將氧化性爐渣必須除掉。因爐精煉之前，將氧化性爐渣必須除掉。因此，此，LF爐必具備除渣的功能。爐必具備除渣的功能。除渣的方式除渣的方式有兩種：有兩種： 1）當(dāng)當(dāng)LF爐采用多工位操作時(shí)，可在放鋼包的鋼爐采用多工位操作時(shí)，可在放鋼包的鋼包車上設(shè)置傾動(dòng)、扒渣裝置。當(dāng)鋼包車開到扒渣工包車上設(shè)置傾動(dòng)、扒渣裝置。當(dāng)鋼包車開到扒渣工位時(shí)，即可進(jìn)行扒渣操作。位時(shí)，即可進(jìn)行扒渣操作

12、。 2）如果如果LF爐采用固定位置，爐蓋移動(dòng)形式時(shí)，爐采用固定位置，爐蓋移動(dòng)形式時(shí)，則需把鋼包傾動(dòng)裝置設(shè)在則需把鋼包傾動(dòng)裝置設(shè)在LF爐底座上，在精煉前先爐底座上，在精煉前先扒渣，加新渣料，再加熱精煉。扒渣，加新渣料，再加熱精煉。 F 噴粉裝置噴粉裝置 LF爐精煉時(shí)常采用噴粉設(shè)備對鋼液進(jìn)行脫硫、爐精煉時(shí)常采用噴粉設(shè)備對鋼液進(jìn)行脫硫、凈化及微合金化等操作。凈化及微合金化等操作。 噴粉設(shè)備包括鋼包蓋、一支噴粉用的噴槍和滑噴粉設(shè)備包括鋼包蓋、一支噴粉用的噴槍和滑動(dòng)行程為動(dòng)行程為4m的粉料分配器。分配器接的粉料分配器。分配器接4個(gè)容量為個(gè)容量為500kg的粉料料倉。噴粉時(shí)對粉料先自動(dòng)稱重及混的粉料料倉。

13、噴粉時(shí)對粉料先自動(dòng)稱重及混合，然后通過螺旋給料器送至粉料分配器。合，然后通過螺旋給料器送至粉料分配器。 對于對于50t的的LF而言，噴槍總長為而言，噴槍總長為4500mm，其中，其中2 5 0 0 m m 為 可 更 換 部 分 ， 噴 槍 插 入 距 包 底為 可 更 換 部 分 ， 噴 槍 插 入 距 包 底100150mm處進(jìn)行噴粉處理。處進(jìn)行噴粉處理。 噴 粉 時(shí) 采 用 高 純 氬 氣 作 載 氣 流 ， 流 量 為噴 粉 時(shí) 采 用 高 純 氬 氣 作 載 氣 流 ， 流 量 為200400L/min。通常處理時(shí)間為。通常處理時(shí)間為510min。 1）LF鋼包爐的容量鋼包爐的容量

14、應(yīng)根據(jù)初煉爐最大容量來選擇。應(yīng)根據(jù)初煉爐最大容量來選擇。 LF鋼包爐的鋼包爐的大小，還應(yīng)根據(jù)真空、吹氧與否及留有一定的自由大小，還應(yīng)根據(jù)真空、吹氧與否及留有一定的自由空間；空間； 2）變壓器額定容量變壓器額定容量 變壓器額定容量的大小主要取決于所要求的升溫變壓器額定容量的大小主要取決于所要求的升溫速度及設(shè)備的水準(zhǔn)（效率的高低）。速度及設(shè)備的水準(zhǔn)（效率的高低）。 根據(jù)根據(jù)LF鋼包精煉爐的工作特點(diǎn)，由焦?fàn)栦摪珶挔t的工作特點(diǎn)，由焦?fàn)柪愦卫愦味?，推?dǎo)出定律，推導(dǎo)出LF鋼包精煉爐變壓器額定容量與鋼水鋼包精煉爐變壓器額定容量與鋼水的升溫速度的關(guān)系如下：的升溫速度的關(guān)系如下：LF鋼包爐幾個(gè)參數(shù)的選擇鋼包

15、爐幾個(gè)參數(shù)的選擇 henCOSCGP60，kVA 式中：式中： 變壓器額定功率，變壓器額定功率，kVA ； 要求（設(shè)計(jì)）鋼液的平均升溫速度，要求（設(shè)計(jì)）鋼液的平均升溫速度， /min，一般要求，一般要求35/min； 加熱升溫時(shí)間，加熱升溫時(shí)間，min； 鋼液的比熱，鋼液的比熱，kJ/（kg），一般為），一般為0.820.84kJ/ （kg）或）或820840 kJ/（t）；）； 6060s/min； nP12TT C變壓器額定容量變壓器額定容量式中：式中： 功率因素，功率因素， ，一般為，一般為0.750.85 LF裝置的電效率，裝置的電效率， ，一般為，一般為0.80.9 LF裝置的熱效率

16、，一般為裝置的熱效率，一般為0.3.5。COSnaPPCOSeaarcePPh最大升溫能力最大升溫能力： CGCOSPhen2 .1*602 .1max式中：式中：1.2變壓器允許過負(fù)荷系數(shù)變壓器允許過負(fù)荷系數(shù) 國內(nèi)國內(nèi)LF鋼包爐的變壓器一般按每公稱噸鋼包爐的變壓器一般按每公稱噸150200kVA選擇，在紅包出鋼的情況下，升溫速度為選擇，在紅包出鋼的情況下，升溫速度為35/min；國外有的達(dá)到；國外有的達(dá)到400kVA/t。 項(xiàng)目項(xiàng)目40tLF60tLF90tLF100tLF150tLF鋼包容量鋼包容量/t354555658010080120130170鋼包直徑鋼包直徑/mm290031503

17、30035003900鋼包高度鋼包高度/mm23003000430048004850極心圓直徑極心圓直徑/mm650650710750750電極直徑電極直徑/mm350350350400450變壓器容量變壓器容量/kVA600010000150001600025000加熱速度加熱速度/min343434343.54.5鋼包自由空間鋼包自由空間/mm6007008001000800100080010008001000處理周期處理周期/min40904090409040904070LF鋼包精煉爐主要技術(shù)參數(shù)鋼包精煉爐主要技術(shù)參數(shù) LF爐操作的基本工藝爐操作的基本工藝3 LF的工藝操作制度的工藝操作

18、制度 座包座包吹氬吹氬測溫測溫取樣取樣通電通電造渣造渣停電停電測溫測溫取樣取樣合金化合金化微調(diào)成微調(diào)成分分通電通電停電停電測溫測溫取樣取樣停氬停氬吊包吊包鋼包準(zhǔn)備鋼包準(zhǔn)備初煉爐初煉爐出鋼出鋼鋼包運(yùn)輸鋼包運(yùn)輸3.1鋼包準(zhǔn)備鋼包準(zhǔn)備 （1）檢查透氣磚的透氣性，清理鋼包，保證鋼包安全；檢查透氣磚的透氣性，清理鋼包，保證鋼包安全；（2）鋼包烘烤至鋼包烘烤至1200；（3）將鋼包移至出鋼工位，向鋼包內(nèi)加入合成渣料；將鋼包移至出鋼工位，向鋼包內(nèi)加入合成渣料；（4）按照初煉爐最后一個(gè)鋼樣向鋼包內(nèi)加入合金及脫按照初煉爐最后一個(gè)鋼樣向鋼包內(nèi)加入合金及脫氧劑，以便進(jìn)行初步合金化并使鋼水初步脫氧；氧劑，以便進(jìn)行初步

19、合金化并使鋼水初步脫氧；（5）準(zhǔn)備擋渣或無渣出鋼。準(zhǔn)備擋渣或無渣出鋼。 3.2 初煉爐出鋼初煉爐出鋼 （1）根據(jù)不同鋼種、加入的渣料量和合金量確定出鋼溫度。根據(jù)不同鋼種、加入的渣料量和合金量確定出鋼溫度。 出鋼溫度應(yīng)當(dāng)在液相線溫度基礎(chǔ)上考慮渣料、合金料的出鋼溫度應(yīng)當(dāng)在液相線溫度基礎(chǔ)上考慮渣料、合金料的加入引起的溫降和加入引起的溫降和LF的升溫能力，再根據(jù)爐容的大小適當(dāng)增的升溫能力，再根據(jù)爐容的大小適當(dāng)增加一定的溫度，以備運(yùn)輸過程的溫降；加一定的溫度，以備運(yùn)輸過程的溫降；（2）注意要盡可能完全擋渣；注意要盡可能完全擋渣；（3）需要深脫硫的鋼種在出鋼過程中可以向出鋼鋼流中加入需要深脫硫的鋼種在出鋼

20、過程中可以向出鋼鋼流中加入合成渣料；合成渣料；（4）當(dāng)鋼水出至三分之一時(shí)，開始吹氬攪拌。當(dāng)鋼水出至三分之一時(shí)，開始吹氬攪拌。 一般一般50t以上的鋼包的氬氣流量可以控制在以上的鋼包的氬氣流量可以控制在200L/min左右，左右，使鋼水合成渣、合金充分混合；使鋼水合成渣、合金充分混合；（5）當(dāng)鋼水出至四分之三時(shí)將氬氣流量降至當(dāng)鋼水出至四分之三時(shí)將氬氣流量降至100L/min左右，左右，以防過度降溫。以防過度降溫。 3.3 造渣造渣 在爐外精煉過程中，通過合理地造渣，在爐外精煉過程中，通過合理地造渣，1）可以達(dá)到脫硫、脫氧、脫磷甚至脫氮的目的；可以達(dá)到脫硫、脫氧、脫磷甚至脫氮的目的；2）可以吸收鋼

21、中的夾雜物；可以吸收鋼中的夾雜物；3）可以控制夾雜物的形態(tài)；可以控制夾雜物的形態(tài)；4）可形成泡沫渣（或稱為埋弧渣）淹沒電弧，提高熱效率，減可形成泡沫渣（或稱為埋弧渣）淹沒電弧，提高熱效率，減少耐火材料侵蝕。少耐火材料侵蝕。 因此，在精煉工藝中，要特別重視造渣。因此，在精煉工藝中，要特別重視造渣。 鋼包進(jìn)站后，應(yīng)盡快造渣、通電升溫，促進(jìn)盡快成渣。以鋼包進(jìn)站后，應(yīng)盡快造渣、通電升溫，促進(jìn)盡快成渣。以加強(qiáng)精煉效果。加強(qiáng)精煉效果。 3.3.1埋弧渣埋弧渣 泡沫渣的作用：泡沫渣的作用： 1）提高功率因素，降低噸鋼提高功率因素，降低噸鋼電耗電耗； 2）減少熱損失，提高減少熱損失，提高熱效率熱效率（從（從3

22、0%提高到提高到60%）；）； 3）減少電弧對減少電弧對爐襯爐襯的侵蝕，提高爐襯使用的侵蝕，提高爐襯使用壽命；壽命； 4）泡沫渣操作能改善冶煉條件，提高鋼液泡沫渣操作能改善冶煉條件，提高鋼液潔凈度潔凈度。LF埋弧精煉有兩種方式：埋弧精煉有兩種方式： 1） 靠增大渣量、提高渣厚達(dá)到埋靠增大渣量、提高渣厚達(dá)到埋弧精煉的目的；弧精煉的目的； 2）通過加入發(fā)泡劑，使基礎(chǔ)渣體通過加入發(fā)泡劑，使基礎(chǔ)渣體積膨脹、厚度增加，達(dá)到埋弧精煉的積膨脹、厚度增加，達(dá)到埋弧精煉的目的。目的。影響影響LF爐埋弧渣操作的因素爐埋弧渣操作的因素n電弧長度n爐渣氣泡性能（氣泡指數(shù)：氣體在渣中的停留時(shí)間）n氣源：化學(xué)反應(yīng)，發(fā)泡劑

23、LF的弧長與弧電壓有關(guān)的弧長與弧電壓有關(guān) ,可由下式估算可由下式估算: Larc=(Uarc-)/ 式中式中: 電弧陰極區(qū)和陽極區(qū)電壓降的和，實(shí)測值是電弧陰極區(qū)和陽極區(qū)電壓降的和，實(shí)測值是1020V，該值隨電極和爐渣的不同而改變；，該值隨電極和爐渣的不同而改變； 弧柱中的電位梯度，弧柱中的電位梯度，V/mm，對，對LF精煉期可取精煉期可取1.1。 還有人提出還有人提出1600時(shí)堿性渣情況下電弧長度可通過下式時(shí)堿性渣情況下電弧長度可通過下式進(jìn)行計(jì)算：進(jìn)行計(jì)算： Larc=(Uarc-9)/8.4 (1) 弧長弧長 正常情況下，渣層厚度為弧長的正常情況下，渣層厚度為弧長的兩倍時(shí)，兩倍時(shí)，熱效率較好

24、熱效率較好。 LF的渣厚應(yīng)保持一定的厚度，通的渣厚應(yīng)保持一定的厚度，通常渣厚達(dá)到電弧長的兩倍時(shí)可常渣厚達(dá)到電弧長的兩倍時(shí)可實(shí)現(xiàn)埋實(shí)現(xiàn)埋弧弧。 (2) 衡量爐渣泡沫化的指標(biāo)衡量爐渣泡沫化的指標(biāo)爐渣泡沫化指數(shù)（爐渣泡沫化指數(shù)（foaming Index): ggsggvLvLvhAQh/,s爐渣總高度減去未吹氣時(shí)爐渣的高度，爐渣總高度減去未吹氣時(shí)爐渣的高度，cm；所吹氣體流量，所吹氣體流量，cm3/s；容器截面積，容器截面積，cm2；氣體在爐渣中的表觀速度，氣體在爐渣中的表觀速度， cm/s；氣體在爐渣中的實(shí)際速度，氣體在爐渣中的實(shí)際速度，cm/s；泡沫化爐渣的高度，泡沫化爐渣的高度，cm；爐渣中

25、起泡率爐渣中起泡率 。式中：式中：hQgAvgsvgLvQAvgsgg,hL可見，可見，爐渣泡沫化指數(shù)為氣體穿過泡沫層的平均停留時(shí)間。爐渣泡沫化指數(shù)為氣體穿過泡沫層的平均停留時(shí)間。 4681012140.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.0 / s圖 爐渣起泡指數(shù)與爐渣物性值之間的實(shí)驗(yàn)關(guān)系206310/038. 065.205=0.98634 要使?fàn)t渣泡沫化：要使?fàn)t渣泡沫化： 1）是要保證精煉基礎(chǔ)渣有適宜的物理性質(zhì)，是要保證精煉基礎(chǔ)渣有適宜的物理性質(zhì)，即較大的粘度，較小的表面張力，適宜的堿度。即較大的粘度，較小的表面張力，適宜的堿度。 2）要有足夠的氣源要有足夠

26、的氣源 A、電極與爐渣反應(yīng)電極與爐渣反應(yīng), 氬氣攪拌提供一部分氬氣攪拌提供一部分氣源；氣源； B、可通過外加發(fā)泡劑產(chǎn)生氣體。可通過外加發(fā)泡劑產(chǎn)生氣體。(3)發(fā)泡劑的選擇：發(fā)泡劑的選擇： 發(fā)泡劑的選擇考慮要有良好氣源，同時(shí)發(fā)泡劑的選擇考慮要有良好氣源，同時(shí)又能促進(jìn)精煉操作。又能促進(jìn)精煉操作。發(fā)泡劑的種類發(fā)泡劑的種類： 1）碳酸鹽：）碳酸鹽：常用的有石灰石、白云石和常用的有石灰石、白云石和工業(yè)堿，在高溫下主要發(fā)生以下反應(yīng)：工業(yè)堿，在高溫下主要發(fā)生以下反應(yīng)： CaCO3=CaO+CO2 MgCO3=MgO+CO2 Na2CO3=Na2O+CO2 2）碳及含碳化合物：）碳及含碳化合物： 常見的有焦碳、

27、碳化硅和電石。由于常見的有焦碳、碳化硅和電石。由于LF爐開始階段鋼中氧和渣中（爐開始階段鋼中氧和渣中（FeO）均較高，）均較高，這些物質(zhì)將與爐渣起反應(yīng)：這些物質(zhì)將與爐渣起反應(yīng)： C+(FeO)=Fe+CO SiC+3(FeO)=3Fe+(SiO2)+CO CaC2+3(FeO)=3Fe+(CaO)+2CO 化合物化合物CaCO3MgCO3Na2CO3SiCCaC2C體積體積20.426.721發(fā)泡劑產(chǎn)生的氣體體積比較發(fā)泡劑產(chǎn)生的氣體體積比較 /NL 從實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果看，碳酸鹽在高溫下的分解從實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果看，碳酸鹽在高溫下的分解速度快，反應(yīng)時(shí)間短，且產(chǎn)生的氣體體積也較少。

28、速度快，反應(yīng)時(shí)間短，且產(chǎn)生的氣體體積也較少。 采用以采用以SiC和和CaC2為主的發(fā)泡劑發(fā)泡效果較好。為主的發(fā)泡劑發(fā)泡效果較好。但相對比較但相對比較CaC2發(fā)泡效果更好。發(fā)泡效果更好。 以以SiC和和CaC2混合型的發(fā)泡劑具有最好的發(fā)泡混合型的發(fā)泡劑具有最好的發(fā)泡效果。效果。值得說明的是：值得說明的是： 盡管盡管CaC2具有良好的發(fā)泡效果，但運(yùn)輸具有良好的發(fā)泡效果，但運(yùn)輸和保存比較困難。和保存比較困難。 且且SiC和和CaC2型的發(fā)泡劑在渣中氧化鐵含型的發(fā)泡劑在渣中氧化鐵含量較高時(shí)（量較高時(shí)（LF通電造渣前期）發(fā)泡效果顯著，通電造渣前期）發(fā)泡效果顯著，而當(dāng)鋼、渣中氧含量較低（而當(dāng)鋼、渣中氧含量

29、較低（LF后期）即到脫后期）即到脫氧后期其發(fā)泡能力將受到明顯限制。氧后期其發(fā)泡能力將受到明顯限制。 對于低硅鋼還要注意發(fā)泡劑中對于低硅鋼還要注意發(fā)泡劑中SiC及渣中及渣中SiO2被還原造成的被還原造成的鋼水增硅鋼水增硅問題。問題。渣厚隨時(shí)間的變化曲線渣厚隨時(shí)間的變化曲線 統(tǒng)計(jì)表明，某廠統(tǒng)計(jì)表明，某廠LF實(shí)現(xiàn)全程埋弧操作后，可使實(shí)現(xiàn)全程埋弧操作后，可使 LF處理處理的噸鋼電耗和電極消耗分別下降的噸鋼電耗和電極消耗分別下降12.5%和和26.6%，而鋼包的平，而鋼包的平均使用壽命可提高均使用壽命可提高26.8%。 3.3.2 爐渣脫硫爐渣脫硫 脫硫的問題就目前水平而言已經(jīng)解決。脫硫的問題就目前水平

30、而言已經(jīng)解決。 日本某廠通過爐外精煉的有關(guān)操作已可將鋼中日本某廠通過爐外精煉的有關(guān)操作已可將鋼中的硫降到的硫降到2ppm的水平。的水平。 脫硫應(yīng)保證爐渣的脫硫應(yīng)保證爐渣的高堿度高堿度、強(qiáng)還原性強(qiáng)還原性即渣中自即渣中自由由CaO含量要高；渣中（含量要高；渣中（FeO+MnO）%要充分低，要充分低，一般小于一般小于0.5%是十分必要的。是十分必要的。 從熱力學(xué)的角度講，從熱力學(xué)的角度講，溫度高溫度高有利于脫硫反應(yīng)的。有利于脫硫反應(yīng)的。而且較高的溫度可以造成更好的動(dòng)力學(xué)條件而加快而且較高的溫度可以造成更好的動(dòng)力學(xué)條件而加快脫硫反應(yīng)。脫硫反應(yīng)。 要使鋼水脫硫，首先必須使鋼水要使鋼水脫硫，首先必須使鋼水

31、充分脫氧充分脫氧。 此時(shí)鋼中的鋁含量應(yīng)當(dāng)高于此時(shí)鋼中的鋁含量應(yīng)當(dāng)高于0.02%。這時(shí)可以。這時(shí)可以保證不高于保證不高于24ppm。 經(jīng)常使用的脫硫合成渣是經(jīng)常使用的脫硫合成渣是4550%CaO，1020%CaF2，515%Al，05%SiO2。 過多的過多的SiO2會(huì)降低爐渣的脫硫能力，但是它卻會(huì)降低爐渣的脫硫能力，但是它卻可以降低爐渣的熔點(diǎn)，使?fàn)t渣盡快參加反應(yīng)，起到可以降低爐渣的熔點(diǎn)，使?fàn)t渣盡快參加反應(yīng)，起到對脫硫有利的作用。只要不超過對脫硫有利的作用。只要不超過5%就不會(huì)對脫硫造就不會(huì)對脫硫造成不利影響。成不利影響。 LF爐脫硫的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析爐脫硫的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析 LF爐渣金脫硫

32、反應(yīng)熱力學(xué)計(jì)算公式的導(dǎo)出 熱力學(xué)計(jì)算對應(yīng)的基本工藝條件 精煉終點(diǎn)渣金硫的平衡分配比及鋼水硫含量的計(jì)算與分析 LF精煉過程脫硫的動(dòng)力學(xué)分析渣金脫硫反應(yīng)方程渣金脫硫反應(yīng)方程分 子 理 論 (CaO)+S=(CaS)+O (8-1)平 衡 常 數(shù) 34. 15170loglog1TaaaaKsCaOoCaS (8-2)離 子 理 論 (O2-)+S=(S2-)+O (8-3)平 衡 常 數(shù) 322lglogsoosaaaaK (8-4)對于CaO基的精煉渣:爐渣的硫容量（CS）的定義：222221)()(21OSOS （8-5） 21)(%22sOsPPSC （8-6）Sosinsky 和Somme

33、rville根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸統(tǒng)計(jì)分析：25.2-6 .43)5464022690(logTCs （8-7）爐渣的硫容量及其與光學(xué)堿度的關(guān)系爐渣的硫容量及其與光學(xué)堿度的關(guān)系LF爐鋼水硫含量計(jì)算爐鋼水硫含量計(jì)算 若忽略氣相脫硫的作用，根據(jù)硫的質(zhì)量守恒可以導(dǎo)出： SmSomsoLWWSWWSS1%)(% （8-19）式中，%S鋼水的硫含量，%； (%S)0，%S0分別為反應(yīng)前渣中和鋼中的原始硫含量，%； WS，Wm分別為熔渣和鋼水的重量，kg。渣金硫的平衡分配比與硫容量的關(guān)系渣金硫的平衡分配比與硫容量的關(guān)系9 .23lglg6 .435464021920lgOssafTL （ 8-16） iii

34、iinxnx （ 8-17）式 中 ， xi 組 元 的 摩 爾 分 數(shù) ； ni 氧 化 物 分 子 中 氧 的 原 子 數(shù) ； i 組 元 的 光 學(xué) 堿 度 。%lgiefisS 可見，影響渣金硫的平衡分配比的因素包括可見，影響渣金硫的平衡分配比的因素包括爐渣堿度爐渣堿度（）、）、鋼水中的活度系數(shù)鋼水中的活度系數(shù)（fS）、）、鋼水的平衡氧活度鋼水的平衡氧活度（ao）和）和溫度溫度（T/K）。）。 其中爐渣光學(xué)堿度可根據(jù)爐渣成分計(jì)算得到，而活度系數(shù)（其中爐渣光學(xué)堿度可根據(jù)爐渣成分計(jì)算得到，而活度系數(shù)（fS）可由鋼水成分計(jì)）可由鋼水成分計(jì)算得到（在低硫含量下算得到（在低硫含量下fS1）。）。

35、 鋼水的平衡氧活度鋼水的平衡氧活度可由下面兩種途徑來計(jì)算：可由下面兩種途徑來計(jì)算：（A）由與鋼水氧活度平衡的爐渣中（由與鋼水氧活度平衡的爐渣中（FeO）含量來計(jì)算，根）含量來計(jì)算，根據(jù)渣金氧平衡可得據(jù)渣金氧平衡可得 ： 60. 2T6150 xlglgalgFeOFeOO047. 0)CaO(%0214. 0SiO07.19)OAl(%267. 0)MgO(%676. 0lg232FeO 1873K下，下，CaO-SiO2-Al2O3-MgO四元精煉渣系中氧化鐵的四元精煉渣系中氧化鐵的活度系數(shù)活度系數(shù)(FeO)的實(shí)驗(yàn)回歸方程為的實(shí)驗(yàn)回歸方程為 ： 1873K下，下，CaO-SiO2-Al2O3

36、-MgO四元精煉渣系中四元精煉渣系中Al2O3的活度由以下回歸方程表示的活度由以下回歸方程表示 ：（B）對于鋁鎮(zhèn)靜鋼，鋼液中氧活度主要由鋁含量控制。對于鋁鎮(zhèn)靜鋼，鋼液中氧活度主要由鋁含量控制。由由Al-O平衡反應(yīng)可得：平衡反應(yīng)可得： 63.20T6490031alg32alg31algAlOAlO32560. 1)OAl(033. 0)SiO(%)MgO(%167. 0)CaO(%275. 0alg322OAl320.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0050100150200250aO/10-4250200150100500aOLS T=1873K =0.769 f

37、S=1.12LS實(shí) 測 值LS(FeO)/%渣中（渣中（FeO）含量對渣金間硫的平衡分配比的影響）含量對渣金間硫的平衡分配比的影響 0.0000.0050.0100.0150.0200100200300400500Ls(aAl2O3=7.31 10-3)aOLs(aAl2O3=1)T=1873K=0.769fS=1.12L s實(shí) 測 值aO /10-4 03530252015105分配 比 L sAl / %鋼中溶解鋁含量對鋼水平衡氧活度及渣金硫的鋼中溶解鋁含量對鋼水平衡氧活度及渣金硫的平衡分配比的影響平衡分配比的影響 爐渣成分對光學(xué)堿度和硫的平衡分配比的影響爐渣成分對光學(xué)堿度和硫的平衡分配比

38、的影響 51015202530050100150200250(CaO)/%354045505560LS0.850.800.750.700.650.60Al2O3=27%MgO=8%T=1873KaO=10-3;fS=1LS(SiO2)/%渣量對渣量對LF精煉終點(diǎn)鋼水硫含量的影響精煉終點(diǎn)鋼水硫含量的影響 0.500.751.001.251.501.752.002.252.500.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.0100.011300200LS=100WS/Wm /%S / %(S)0=0.1%S0=0.014%鋼水原始硫含量對精煉終點(diǎn)鋼水硫含量的影

39、響鋼水原始硫含量對精煉終點(diǎn)鋼水硫含量的影響 0.00250.00500.00750.01000.01250.01500.01750.02000.0000.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.008300200LS=100S0 / %S /%WS/Wm=1.5%(S)0=0.1%渣中原始硫含量對精煉終點(diǎn)鋼水硫含量的影響渣中原始硫含量對精煉終點(diǎn)鋼水硫含量的影響 0.00.10.20.30.40.50.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.010300200LS=100(S)0/%S / %Ws/Wm=1.5%S0=0.01

40、4%（1）控制爐渣成分，提高爐渣堿度。控制爐渣成分，提高爐渣堿度。 為此，爐渣中為此，爐渣中SiO2的含量要控制在的含量要控制在10%以下，最以下，最好達(dá)到好達(dá)到5%的水平。的水平。 為了對于特殊場合，可以添加為了對于特殊場合，可以添加BaO，Na2O，Li2O等堿度更高的組元。等堿度更高的組元。（2）強(qiáng)化對爐渣和鋼水的脫氧。強(qiáng)化對爐渣和鋼水的脫氧。 向 爐 渣 中 加 入 擴(kuò) 散 脫 氧 劑 ， 使 渣 中向 爐 渣 中 加 入 擴(kuò) 散 脫 氧 劑 ， 使 渣 中（FeO+MnO）含量達(dá)到）含量達(dá)到1%甚至甚至0.5%以下。以下。 控制鋼中酸溶鋁含量，使鋼水中氧活度控制在控制鋼中酸溶鋁含量，

41、使鋼水中氧活度控制在1.010-3以下。以下。LF爐冶煉超低硫鋼的工藝條件爐冶煉超低硫鋼的工藝條件 （3）較高的精煉溫度較高的精煉溫度和和良好的底吹氬攪拌良好的底吹氬攪拌工工藝也是重要脫硫工藝條件。藝也是重要脫硫工藝條件。（4）對爐渣和鋼水的原始硫含量進(jìn)行限制對爐渣和鋼水的原始硫含量進(jìn)行限制，同時(shí)也同時(shí)也保證相應(yīng)的渣量保證相應(yīng)的渣量，必要時(shí)可進(jìn)行換渣，必要時(shí)可進(jìn)行換渣操作。操作。 LF爐冶煉超低硫鋼的工藝條件爐冶煉超低硫鋼的工藝條件 )(%*sssmsmsmmLSSLkkLkVAdtSd （8-43） 式中， （%S） ，%S熔渣和鋼水中硫的本體濃度，%； ks，km硫在渣和鋼水中的傳質(zhì)系數(shù)，

42、m/s; s,m熔渣和鋼水的密度，kg/m3; Vm鋼水的體積，m3 L*s渣金界面上渣金間硫的平衡分配比。Ss mS*(S)(S)*熔渣鋼水圖 8-14 硫在渣和鋼液中的濃度分布渣金間脫硫反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程LF精煉過程脫硫的動(dòng)力學(xué)分析精煉過程脫硫的動(dòng)力學(xué)分析提高提高 LF精煉過程脫硫速度的措施精煉過程脫硫速度的措施 提高精煉溫度 加強(qiáng)底吹A(chǔ)r攪拌 提高渣金界面硫的平衡分配比 高堿度爐渣高堿度爐渣 加強(qiáng)爐渣和鋼水的脫氧加強(qiáng)爐渣和鋼水的脫氧3.3.3 LF爐內(nèi)脫氧爐內(nèi)脫氧 LF LF爐過程中爐過程中AlAl、SiSi、MnMn等金屬脫氧等金屬脫氧劑與鋼液中氧作用，使鋼中氧含量減少。劑與鋼液中氧作用

43、，使鋼中氧含量減少。此反應(yīng)進(jìn)行得越徹底，則鋼的質(zhì)量越高。此反應(yīng)進(jìn)行得越徹底，則鋼的質(zhì)量越高。脫氧劑脫氧劑: :AlAl、SiSi、MnMn、CaCa、BaBa等元素及復(fù)等元素及復(fù)合脫氧劑；合脫氧劑；脫氧方法：脫氧方法：擴(kuò)散脫氧、沉淀脫氧（塊狀、擴(kuò)散脫氧、沉淀脫氧（塊狀、線狀或包芯線）線狀或包芯線） 可見：在高鋁磚鋼包中，用鋁脫氧可使鋼中的氧含量降可見：在高鋁磚鋼包中，用鋁脫氧可使鋼中的氧含量降到到12ppm；加入鋁；加入鋁30min、加入硅、加入硅50min可以達(dá)到鋁可以達(dá)到鋁-氧與硅氧與硅-氧表觀平衡；從氧表觀平衡；從100ppm到表觀平衡、用鋁脫氧的速度為到表觀平衡、用鋁脫氧的速度為2.8

44、ppm/min，高于硅的脫氧速度，高于硅的脫氧速度1.6ppm/min。 1高鋁磚 2氧化鋯磚 可見：鋼可見：鋼中總氧由中總氧由45減減至至15ppm時(shí)鋼時(shí)鋼中氧化物夾雜中氧化物夾雜的尺寸數(shù)量及的尺寸數(shù)量及評級都降低，評級都降低，當(dāng)氧含量低于當(dāng)氧含量低于20ppm時(shí)，有時(shí)，有希望可以完全希望可以完全去除大于去除大于12.5m的夾雜的夾雜物。物。 夾雜物變形處理n處理方法：喂CaSi線, 改善夾雜狀態(tài)12Ca+11Al2O3(s)=12CaO.7Al2O3+8Aln處理時(shí)間:精煉結(jié)束,上連鑄前n控制參數(shù):Ca/Al 比n新的處理劑: FeCa線; CaBaSi; MgAl線渣系與脫氧和鋼中夾雜物

45、的關(guān)系渣系與脫氧和鋼中夾雜物的關(guān)系爐渣與脫氧及其夾雜物的關(guān)系夾雜物的變形能力與其成分的關(guān)系爐渣與鋼液的平衡反應(yīng)鋼液與夾雜物的平衡反應(yīng)爐渣吸收夾雜物的能力爐渣與脫氧及其夾雜物的關(guān)系 轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水低氧位控制技術(shù) 檔渣出鋼技術(shù) l 轉(zhuǎn)爐：檔渣帽，檔渣球，氣動(dòng)檔渣，多棱錐檔渣 爐渣改性技術(shù) l 降低渣中（FeO）+(MnO)含量 l 提高爐渣吸收Al2O3夾雜物的能力 優(yōu)化脫氧工藝 l 碳脫氧技術(shù)，真空碳脫氧技術(shù) l 復(fù)合脫氧劑 l 優(yōu)化脫氧劑的加入順序 鈣處理夾雜物變性技術(shù) 鋼包、中間包和結(jié)晶器控流技術(shù) 鋼包、中間包和結(jié)晶器惰性氣體保護(hù)澆注 低氧位耐火材料的應(yīng)用 對于 MnO-Al2O3-SiO2

46、三元系夾雜物 ,具有良好變形能力的夾雜物組成分布在錳鋁榴石 (3MnOAl2O33SiO2 )及其周圍的低熔點(diǎn)區(qū) ,在該區(qū)域內(nèi) Al2O3/(Al2O3+SiO2 +MnO)變化在 15%30 %。 在CaO-Al2O3-SiO2三元系夾雜物中 ,鈣斜長石 (CaOAl2O3 2SiO2)與鱗石英和假硅灰石 (CaOSiO2)相鄰的周邊低熔點(diǎn)區(qū)有良好的變形能力。具有良好變形能力的夾雜物組成具有良好變形能力的夾雜物組成爐渣與鋼液的平衡反應(yīng)爐渣與鋼液的平衡反應(yīng)n(CaO)=Ca+On(Al2O3)=2Al+3On(SiO2)=Si+2On(MnO)=Mn+On(MgO)=Mg+O0.740.760

47、.780.800.820.841216202428323640 全氧含量/ppm光學(xué) 堿度光學(xué)堿度與全氧含量的關(guān)系光學(xué)堿度與全氧含量的關(guān)系 鋼液與夾雜物的平衡反應(yīng)鋼液與夾雜物的平衡反應(yīng)n3Ca+2Al+3O=3CaOAl2O3 (l)n12Ca+14Al+33O=12CaO7Al2O3 (l)n6Al+2 Si+13O=3Al2O32SiO2(S)nCa+Si+3O=CaOSiO2 (S)nCa+2Al+2Si+8O=CaOAl2O32SiO2(S)n2Ca+2Al+Si+7O=2CaOAl2O3SiO2(S)CaO-Al2O3相圖相圖 0.000.010.020.030.040.050.06

48、0.01.0 x10-72.0 x10-73.0 x10-74.0 x10-75.0 x10-76.0 x10-7 Ca, %Al, %鋼液中鋼液中Ca、Al含量與夾雜物組成的平衡關(guān)系含量與夾雜物組成的平衡關(guān)系3CaOAl2O3生成區(qū)12CaO7Al2O3生成區(qū)固態(tài)脫氧產(chǎn)物生成區(qū) 爐渣與夾雜物之間的相互作用爐渣與夾雜物之間的相互作用 熔渣吸收夾雜物的能力熔渣吸收夾雜物的能力鋼液熔渣夾雜物s-im-im-s熔渣吸收夾雜物的能力熔渣吸收夾雜物的能力n取決于熔渣、鋼液和夾雜物三者之間的界面張力的大小n鋼液和夾雜物之間的界面張力越大，熔渣和夾雜物之間的界面張力越小，則夾雜物越容易從鋼液中分離被熔渣所吸

49、收n Al2O3夾雜物容易被鋁酸鈣熔渣所吸收，因?yàn)閮烧咧g的界面張力很小全氧含量隨全氧含量隨Al2O3含量的變化情況含量的變化情況0102030400.0000.0020.0040.0060.0080.0800.0850.090 Al2O3=5% Al2O3=10% Al2O3=15% Al2O3=20% 鈣斜長石全氧含量/%時(shí)間/min舉例：重軌鋼Al2O3含量對夾雜物的總數(shù)的影響含量對夾雜物的總數(shù)的影響05101520253035400200400600800100012001400160018002000 夾雜物總數(shù)/個(gè)Al2O3 /%舉例：重軌鋼圖圖5.7 Al2O3含量對夾雜物的總面

50、積的影響含量對夾雜物的總面積的影響0510152025303540100002000030000400005000060000700008000090000 夾雜物總面積 / m2Al2O3 /%舉例：重軌鋼不同不同Al2O3含量下夾雜物的尺寸分布情況含量下夾雜物的尺寸分布情況0510152025303540020406080100r 10.0r 5.0r 2.0 夾雜物半徑分布 /%Al2O3 /%舉例：重軌鋼 精煉渣對夾雜物成分的影響精煉渣對夾雜物成分的影響0.51.01.52.02.53.03.54.00510152025 夾雜物中SiO2, mol% 精煉渣堿度 舉例：重軌鋼05101

51、52025681012 夾雜物中Al2O3含量, mol% 精煉渣中Al2O3含量， 精煉渣對夾雜物成分的影響精煉渣對夾雜物成分的影響舉例：重軌鋼3.3.4 LF爐快速成渣和高效精煉爐快速成渣和高效精煉 LF爐存在的主要缺點(diǎn)是精煉時(shí)間長，特別在BOF-LF-CC流程中，LF 爐已成為實(shí)現(xiàn)多爐連澆的瓶頸原因：原因：n出鋼時(shí)爐渣改質(zhì)或同時(shí)隨鋼流加入精煉渣，實(shí)現(xiàn)LF爐造渣和脫氧前移n采用低熔點(diǎn)的預(yù)熔渣實(shí)現(xiàn)快速造渣n高的鋼包溫度、良好的保溫和大功率供電措施：措施：3.3.5 精煉渣成分設(shè)計(jì)與生產(chǎn)精煉渣成分設(shè)計(jì)與生產(chǎn) 精煉渣的成分和理化指標(biāo)設(shè)計(jì)精煉渣的成分和理化指標(biāo)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原則：設(shè)計(jì)原則：n精煉設(shè)備和功

52、能要求n鋼種及其質(zhì)量要求n流程時(shí)間節(jié)奏要求n成本要求n環(huán)境要求LF精煉基本渣系及生產(chǎn)方法精煉基本渣系及生產(chǎn)方法化學(xué)成分化學(xué)成分：nCaO-CaF2基nCaO-Al2O3基nCaO-Al2O3-SiO2基物理狀態(tài)物理狀態(tài)：n機(jī)械混合n燒結(jié)n預(yù)熔型（豎爐法、電熔法）電熔法生產(chǎn)精煉渣設(shè)備國內(nèi)外幾種精煉渣的組成（%）序號 CaO SiO2 Al2O3 MgO CaF2 1 60 10 30 2 42-57 22-30 8-14 7-12 3 46 47 2 5 4 CaO/Al2O3=3.4 SiO2 15 5 5 62 18 20 6 51 18 11 16 7 40-60 10-20 15-30

53、5-15 8 46.72 21.03 15.09 10.10 4.56 9 52.5 17.5 10 10 10 10 51.8 13.67 15.57 6.81 11 55-66 8-12 8-12 8-12 0.59則取E=0.59）；在周轉(zhuǎn)包中，在周轉(zhuǎn)包中，A=2.569，B=0.3755，C=10.84， E=-4.3481+0.0027T初始（若E0.59則取E=0.59）。TCtBEAGcQdtdTpFearc)(（ 4 6 ）不同鋼包狀態(tài)及通電級數(shù)下的平均升溫速率：不同鋼包狀態(tài)及通電級數(shù)下的平均升溫速率：影響鋼水升溫的主要因素影響鋼水升溫的主要因素表表 實(shí)測鋼水溫升速度與計(jì)算鋼水

54、溫升速度的比較實(shí)測鋼水溫升速度與計(jì)算鋼水溫升速度的比較編號爐次工作點(diǎn)運(yùn)行電流(kA)鋼包熱狀態(tài)鋼水起始溫度()升溫時(shí)間(mim)實(shí)測鋼水最大平均升溫速度(/mim)計(jì)算鋼水平均升溫速度(/mim)計(jì)算值與實(shí)測值比較18164096(3)2711A154752.6230.3828164109(3)3111A152322.512.42-0.0938164889(6)3712A159973.453.42-0.03471648410(6)39.511A159093.513.770.26581648911(6)4112A1579103.733.770.04681648912(6)41.512A15536

55、3.653.52-03)35.511A1560104.124.140.02881668813(3)35.511A1523103.543.42-0.12981650713(3)35.514A155793.713.64-0.071081649113(6)40.511A1527103.783.73-0.051171631713(6)40.511A1560104.34.410.111281632313(6)40.514A1561103.874.010.14提高提高LF爐熱效率的主要技術(shù)措施爐熱效率的主要技術(shù)措施 （1）優(yōu)化供電制度，提高電效率和電）優(yōu)化供電制度，提高電效率和電

56、弧的傳熱效率弧的傳熱效率 （2）加強(qiáng)鋼包烘烤和實(shí)施鋼包周轉(zhuǎn)的）加強(qiáng)鋼包烘烤和實(shí)施鋼包周轉(zhuǎn)的優(yōu)化優(yōu)化 （3） 減少熱停時(shí)間，縮短精煉周期減少熱停時(shí)間，縮短精煉周期5 電極消耗研究電極消耗研究LF爐電極消耗機(jī)理及模型研究爐電極消耗機(jī)理及模型研究1. 研究的目的和意義研究的目的和意義2. LF爐精煉過程電極消耗機(jī)理及模型研究爐精煉過程電極消耗機(jī)理及模型研究3. LF爐電極消耗的計(jì)算爐電極消耗的計(jì)算4. 降低電極消耗的措施降低電極消耗的措施電極消耗分類電極消耗分類原 因電 弧 行 為 （ 蒸 發(fā) ）鋼 、 渣 液 侵 蝕 沖 刷端 部 消 耗氧 化側(cè) 面 消 耗電 極 正 常 消 耗接 孔 頂 端 斷

57、 裂電 磁 應(yīng) 力高 溫 熱 沖 擊操 作 不 當(dāng)電 極 本 身 的 物 理 性 能 差銷 子 中 心 斷 裂接 孔 底 端 斷 裂電 極 意 外 事 故 （ 折 斷 ）電極消耗機(jī)理電極消耗機(jī)理端部消耗 折斷消耗電極端部消耗示意圖電極端部消耗示意圖A1電弧行為電弧行為引起端部消引起端部消耗主要區(qū)域耗主要區(qū)域A2電弧行電弧行為引起端部為引起端部消耗的次要消耗的次要區(qū)域區(qū)域E鋼、渣侵鋼、渣侵蝕區(qū)域蝕區(qū)域 端部消耗端部消耗由于由于電弧的高溫使前端部石墨升華即蒸發(fā)電弧的高溫使前端部石墨升華即蒸發(fā)因熱應(yīng)力使其崩裂即熱剝落因熱應(yīng)力使其崩裂即熱剝落由于鋼水和爐渣的侵蝕使石墨溶解或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)由于鋼水和爐渣的

58、侵蝕使石墨溶解或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)C +（FeO）= CO + Fe C +（MnO）=CO + Mn2C + （SiO2）= 2CO + Si 3C +（CaO）=CO + CaC2 )(027. 0)/(5 . 1kAIsgQt)(0194. 0)/(2kAIhkgQt側(cè)面消耗側(cè)面消耗 石墨電極表面將與爐氣發(fā)生以下反應(yīng)石墨電極表面將與爐氣發(fā)生以下反應(yīng) TG03.173225754TG467.177172130 2C + O2 = 2CO C + CO2 = 2CO 大氣中石墨氧化消耗速度與溫度的關(guān)系大氣中石墨氧化消耗速度與溫度的關(guān)系 681 01 21 41 61 82 0051 01 52 0

59、2 5化學(xué)反應(yīng)控制擴(kuò)散控制高 溫 氧化 區(qū)過 渡 區(qū)氧化 區(qū)低 溫注 ： 水平、 通 電 加熱 氧 化消 耗速 度 /mg cm -2 min-1溫 度 /1 0 0 電極側(cè)面消耗影響因素電極側(cè)面消耗影響因素 電極周圍的爐氣組成（特別是電極周圍的爐氣組成（特別是O2濃度）濃度）電極周圍的氣體流速電極周圍的氣體流速電極表面溫度電極表面溫度電極材質(zhì)（特別是密度）電極材質(zhì)（特別是密度）折斷消耗折斷消耗 電極斷裂是電極斷裂是LF爐操作中突然發(fā)生的爐操作中突然發(fā)生的事故，可分為高位斷裂和低位斷裂兩種事故，可分為高位斷裂和低位斷裂兩種情況。高位斷裂通常發(fā)生在電極柱的最情況。高位斷裂通常發(fā)生在電極柱的最高接

60、頭或接頭座處，也就是電極把持器高接頭或接頭座處，也就是電極把持器的接續(xù)部位。低位斷裂是電極下端尤其的接續(xù)部位。低位斷裂是電極下端尤其在接頭處常由于局部氧化而變細(xì)，在外在接頭處常由于局部氧化而變細(xì)，在外力作用下發(fā)生斷裂。在這種情況下，為力作用下發(fā)生斷裂。在這種情況下，為了避免電極端頭無意中掉進(jìn)熔池而增碳，了避免電極端頭無意中掉進(jìn)熔池而增碳，通常先被人工打掉。通常先被人工打掉。 同一電壓等級下電流大小對電極消耗的影響同一電壓等級下電流大小對電極消耗的影響303234363840420.00.51.01.52.0 CT,CE/kg.t-1, CT/CE, VT/kg.h-1I/kA CT CE CT