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LF爐精煉渣冶金性能的研究現(xiàn)狀
LF爐精煉渣冶金性能的研究現(xiàn)狀
【摘 要】在鋼材的鑄造領(lǐng)域中，連鑄技術(shù)自身的不斷完善發(fā)展及社會(huì)各界對(duì)鋼材質(zhì)量需求的提升，鋼包精煉爐受到的重視程度越來(lái)越大，在很多鋼鐵冶煉企業(yè)的鋼包精煉爐中除采用常規(guī)化的還原氛埋弧的加熱技術(shù)、透氣磚的吹氬攪拌技術(shù)及真空脫氣等較為成熟的技術(shù)外，合成渣的精煉技術(shù)也得到著較為廣泛的應(yīng)用。
文章就目前合成精煉渣所具有的作用及LF爐精煉渣冶金的熔化性能、脫硫性能及發(fā)泡性能等重點(diǎn)性能進(jìn)行研究分析，并就LF爐精煉渣冶金性能的發(fā)展趨勢(shì)等進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。
【關(guān)鍵字】LF爐;精煉渣;冶金性能
爐外精煉作為現(xiàn)代化鋼鐵冶煉流程中的主要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，因其高效的性能已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外的很多鋼鐵制造企業(yè)中廣泛的采用，并在連鑄技術(shù)、純凈鋼的生產(chǎn)技術(shù)的完善以及生產(chǎn)運(yùn)行成本降低等現(xiàn)實(shí)要求之下，與爐外精煉技術(shù)相匹配的工藝流程及生產(chǎn)設(shè)備逐步完善并迅速普及，精煉爐的種類相對(duì)較大，在我國(guó)的大部分鋼鐵冶煉企業(yè)中多以LF爐為主要的精煉爐，而與該精煉爐所生產(chǎn)的鋼種類別相匹配的精煉渣，需要具有較高的冶金性能。
一.LF爐精煉渣內(nèi)容概述
LF爐渣按照自身的制作形態(tài)可以劃分為混合型、燒結(jié)型、預(yù)熔型，其中混合型是由多種合成渣被均勻的混合制成的粒狀的混合物，燒結(jié)型是由多種合成渣被均勻的混合后被控制在低于熔點(diǎn)的溫度而燒結(jié)成的混合物，預(yù)熔型是由多種合成渣被混合均勻后再被控制在高于熔點(diǎn)的溫度下而熔融加工制成。
燒結(jié)型與預(yù)熔型LF爐渣因?yàn)槌杀镜戎T多原因，在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)有的相對(duì)較少，使用的較多的是混合精煉渣。
在LF爐精煉的過(guò)程中，向鋼包中注入被經(jīng)過(guò)特殊比例配制而成的混合渣料，可在電弧的加熱處理下熔化成為液態(tài)的渣體，從而達(dá)到精煉鋼液、絕熱保溫等目的，而精煉渣在具體的鋼鐵精煉過(guò)程中的冶金作用主要是：利用高還原性、合適堿強(qiáng)度的精煉渣料實(shí)現(xiàn)鋼中的硫及氧被進(jìn)一步脫除的目的。
以提高熱效率來(lái)實(shí)現(xiàn)爐襯的保護(hù);進(jìn)行鋼中所含有的非金屬夾雜的吸收，對(duì)夾雜實(shí)施變性處理，并對(duì)鋼液進(jìn)行凈化處理;進(jìn)行冶煉過(guò)程中的大氣的隔絕，以控制鋼水出現(xiàn)吸氣現(xiàn)象等。
依據(jù)LF爐精煉渣應(yīng)當(dāng)具備的以上冶金作用，在精煉渣的組成中必須要包含基本的渣料、脫硫劑、脫氧劑、助熔劑及發(fā)泡劑等主要的原料，而這些組成原料就已經(jīng)在很大程度上決定下LF爐精煉渣的冶金性能。
二.LF爐精煉渣的冶金性能現(xiàn)狀
1.LF爐精煉渣的熔化性能研究
在未混轉(zhuǎn)爐渣時(shí)的LF爐精煉渣的熔化性能，對(duì)其設(shè)計(jì)相關(guān)的熔化試驗(yàn)并就未混轉(zhuǎn)爐渣時(shí)的LF爐精煉渣的熔化試驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的精煉渣的樣號(hào)選定為控鋁鋼、含鋁鋼，對(duì)混合渣料進(jìn)行破碎至20-60目的破碎處理，將其混合均勻后放置在試驗(yàn)石墨坩堝內(nèi)，將其整體放置于二氧化鉬爐中升溫至1450℃，熔化試驗(yàn)的具體表現(xiàn)為：
對(duì)于未混轉(zhuǎn)爐渣時(shí)的LF爐精煉渣，其在1450℃的溫度狀態(tài)下，精煉渣中含有的碳酸鹽成分基本上已經(jīng)全部分解，但是精煉渣并未發(fā)生熔化，精煉渣在最后可能會(huì)出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象。
因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)時(shí)將精煉渣中的碳酸鹽成分看作氧化鈣、氧化硅、氧化鋁、氧化鎂，將其中的氧化鎂看作氧化鈣進(jìn)行的試驗(yàn)，精煉渣的熔點(diǎn)應(yīng)該在1550-1900℃，所以1450℃時(shí)精煉渣并未達(dá)到熔點(diǎn)而不會(huì)熔化。
2.LF爐精煉渣的脫硫性能研究
氧化鈣-氧化硅-氧化鋁-氧化鎂精煉渣的相關(guān)脫硫試驗(yàn)已經(jīng)表明，精煉渣的堿度對(duì)精煉渣的鋼硫分配比會(huì)有非常大的影響，當(dāng)堿度值小于3時(shí)，鋼硫分配比就會(huì)增大;而當(dāng)堿度值大于3且處于增長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)，鋼硫分配比會(huì)呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì)。
隨著精煉渣中的氧化鈣的含量增多，脫硫效果將會(huì)降低;而當(dāng)氧化鈣的含量超出60%且氧化鈣含量呈現(xiàn)逐漸增多的狀態(tài)時(shí)，精煉渣的脫硫效果會(huì)逐漸的降低，主要的原因是隨著氧化鈣含量的增多，精煉渣中就會(huì)有相應(yīng)的固相質(zhì)點(diǎn)被析出。
從而使精煉渣出現(xiàn)非均勻相，精煉渣的粘度就會(huì)隨之上升，而流動(dòng)性將會(huì)降低，進(jìn)而影響到精煉渣脫硫所應(yīng)當(dāng)具備的流動(dòng)性的動(dòng)力學(xué)條件，最終使精煉渣的脫硫效果明顯降低。
因此在精煉渣的具體使用中要確定好精煉渣的堿度。
3.LF爐精煉渣的發(fā)泡性能研究
精煉渣的氣泡現(xiàn)象在鋼鐵冶煉生產(chǎn)中是非常普遍的現(xiàn)象，當(dāng)精煉渣中含有的大量的氣體以多面體氣泡或者是球狀氣泡的形式存在，而各個(gè)氣泡間還具有隔離渣膜的情況時(shí)，便會(huì)造成精煉渣的泡沫化現(xiàn)象的出現(xiàn)。
由于精煉渣的氣泡現(xiàn)象會(huì)增加渣粒的表面能，這使得精煉渣體系自身就具備某種縮小表面積進(jìn)而消除起泡現(xiàn)象的趨勢(shì)，又由于隔離渣膜及氣泡存在界面現(xiàn)象，使得泡沫可以在一定的時(shí)間內(nèi)存在。
精煉渣的物理性質(zhì)對(duì)冶金中的發(fā)泡性能有較大的影響，因?yàn)榫珶捲霈F(xiàn)泡沫化現(xiàn)象勢(shì)必會(huì)使體系的表面積有所增加，從而使體系的表面能量增大。
因此，如果進(jìn)行精煉渣的界面張力的縮減，要想形成泡沫渣所需要的功也會(huì)相應(yīng)的減小，比較便于精煉渣出現(xiàn)泡沫化現(xiàn)象;因?yàn)榫珶捲呐菽彩怯删珶捲囊耗じ綦x氣泡所造成，在氣泡形成之后，氣泡與隔離氣泡膜之間的液膜能否長(zhǎng)時(shí)間的存在，是泡沫得以存在的重要影響原因。
精煉渣成分對(duì)發(fā)泡性能也有較大影響，當(dāng)精煉渣的堿度處于大于1.22的狀態(tài)時(shí)，發(fā)泡指數(shù)將隨著堿度的增加而增加，并在堿度達(dá)到2時(shí)達(dá)到氣泡峰值;而固相質(zhì)點(diǎn)的存在會(huì)提高精煉渣的粘度，使得液膜較難破裂，發(fā)泡指數(shù)也有所增加等。
總結(jié)
LF爐精煉渣的堿度、粘度、密度計(jì)表面張力等都會(huì)影響到精煉渣的熔化性能、脫硫性能及發(fā)泡性能等，因此在精煉渣的使用中，要依據(jù)具體的工程需求進(jìn)行精煉渣的合理選用。
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