LF精煉爐白渣工藝操作

LF精煉爐造白渣操作實踐

李軍輝趙文勇沈桂根

（杭州鋼鐵集團公司轉爐煉鋼廠杭州310022）

摘要：本文主要介紹杭鋼轉爐廠在LF精煉爐生產(chǎn)過程中的白渣操作方法，總結適合本廠轉爐LF精煉爐的白渣冶煉工藝。

關鍵詞：煉鋼LF精煉、白渣、操作

前言

杭鋼轉爐煉鋼廠現(xiàn)有2座600噸混鐵爐，4座40噸頂吹轉爐，4座40噸LF精煉爐，部分鋼水經(jīng)LF精煉脫氧、脫硫、去夾雜、喂鈣線對鋼水進行鈣處理。主要精煉鋼種為40Cr、ML40Cr、SWRCH35K、、50#系列、U71Mn、HML10、QD08、1008、T07A、440QZ、10#、20#等，要求每爐鋼精煉均為白渣化操作。1、白渣冶煉操作分析

本廠精煉爐白渣冶煉操作方法主要可以歸納為以下三點：一分（對轉爐廠現(xiàn)有的鋼種進行分類，不同類別分別對待）；二調(diào)（調(diào)整精煉吹氬參數(shù)，不同精煉時期采用不同的吹氬控制）；三穩(wěn)（穩(wěn)定精煉的通電參數(shù)）。1.1一分

對轉爐目前所冶煉的鋼種進行簡單分類，主要分成三大類：第一類主要是以HML10、1008、T07A為代表的低碳低硅鋼系列；第二類是以QD08、10#、20#、1018、1012等為代表的優(yōu)質普碳鋼系列；第三類主要是以40Cr、50#、SWRCH35K、U71Mn為代表的中高碳鋼系列。根據(jù)不同的類別制定一個基本的加料制度（見表1）。

１表1不同類別造渣料的加入量

造渣料第一類第二類第三類石灰7kg/t6kg/t5kg/t螢石適量適量適量高性能精煉劑1.5～2.5kg/t1.5kg/t1kg/t合成渣2.5kg/t2kg/t2kg/t碳化硅適量0.25~0.5kg/t0.25~0.5kg/t含鋁合金1.5～2kg/t1～1.5kg/t1～1.5kg/t同時根據(jù)出鋼下渣情況，對加料順序進行合理安排。如不管鋼水的下渣情況，渣子的干稀狀況，只是將已經(jīng)準備好的造渣料一次性加入鋼包進行通電精煉。往往造成精煉結束后造渣料不能化開，不能發(fā)揮精煉的脫硫、脫氧、去夾雜的功能。通過現(xiàn)場摸索，首先將準備好的合成渣提前加入到正在等待工位的鋼包中；根據(jù)爐前下渣量多少、粘稀等情況，先加入適量的螢石再加入石灰；石灰分兩批加，保證所有加入的石灰可以完全化開。分批加入石灰的步驟如下：在通電開始1~2分鐘后加入石灰總量的2/3；待第一次加入的造渣料完全化開后，再加入其余的造渣料；脫氧劑（包括碳化硅、高性能精煉劑、硅鈣粉等）在石灰化開后根據(jù)爐渣的脫氧程度依次適量加入，保證白渣的形成及維持。1.2二調(diào)

通過優(yōu)化吹氬控制來達到快速造白渣、并加強白渣的精煉效果。爐外精煉過程中鋼液的攪拌是重要的單元操作，在精煉過程中起著均

２勻鋼液溫度與成分、促進鋼渣之間反應、加快夾雜物上浮的作用，而且直接關系著其它精煉手段的實現(xiàn)[1]。精煉過程中攪拌是必不可少的手段，合理的攪拌可以提高鋼液的質量，但是不合理的攪拌可能惡化鋼液質量[2]。

泡沫渣是液體爐渣和一定成分的爐氣的混合相，當氣泡在爐渣中溢出速度較慢，爐渣與氣體形成蜂窩狀結構，增大渣鋼反應界面，發(fā)揮精煉效果。而氣泡來源主要是C、O反應生成的CO、CO2及吹氬過程的氬氣泡，當吹氬過大會造成爐內(nèi)的氣泡迅速逸出，達不到造白渣的要求。如從精煉開始到結束都保持一定的吹氬壓力和流量，前期吹氬過小對化渣不利，后期吹氬過大易卷渣、吸氣，既不能有效保證快速化渣，也不能避免夾雜物的卷入。為此我們制定了一個較為合適的吹氬制度如圖所示。圖中的吹氬流量數(shù)值只代表大與小的概念，實際數(shù)值以現(xiàn)場操作為準。

吹氬流量（M/L）

10050

通電時間（min）0525

圖LF精煉過程吹氬制度示意圖

3

在精煉前期由于要加入大量的造渣料，必須有較大的吹氬壓力才能保證所加入的料在鋼包表面完全鋪開，保證造渣料不在加料孔邊堆

３積，為造出白渣提供有利條件。當造渣料化開后，要達到發(fā)泡的效果，必須減小吹氬壓力，便于維持發(fā)泡埋弧，增強鋼渣反應及脫硫的效果。通電結束后，再減小吹氬壓力和流量，保證鋼水一定的弱吹時間，使得各類夾雜物充分上浮，從而提高鋼水純凈度，達到鋼水精煉的目的。1.3三穩(wěn)

穩(wěn)定供電制度來保證白渣的造出和維持。通過實踐操作，提出了一個較為合理的供電制度如圖所示。通電開始采用小電流起弧，防止因突然大電流起弧電極晃動厲害造成斷電極。起弧穩(wěn)定一定時間后，進入加料階段，此時為了保證造渣料完全化開需增大電流，用高電能轉化的熱量融化造渣料。當造渣料完全化開后考慮澆注溫度要求進行調(diào)溫處理，逐步降低通電電流，維持精煉功效。

電壓（V）225213

01510通電時間（min）

圖LF精煉過程電壓調(diào)整圖

電流（KA）20

15105

011020通電時間（min）

圖LF精煉過程電流調(diào)整圖

４2、冶煉操作效果

1）、取得較高的精煉脫硫率。中高碳鋼脫硫率達到50%；低碳低硅鋼脫硫率大達到30%。

2）、該工藝操作降低了鋼水的氧含量。中高碳鋼的平均鋼水氧活度達到了10ppm以下，低碳低硅鋼平均氧含量達到20ppm以下。3）、該操作法提高鋼水的純凈度。45#鋼大顆粒的硫化物夾雜達到0.5級，硅酸鹽夾雜達到2.5級，球狀氧化物大顆粒夾雜也有較大幅度地下降。

５

擴展閱讀：LF精煉爐工藝技術操作規(guī)程

LF精煉爐工藝技術操作規(guī)程A/0

一、原輔材料技術（質量）要求

1、石墨電極材質要求

1）電極直徑：φ350mm或φ400mm2）電極長度：1800mm3）體積密度：1.74g/cm34）單重：301kg或393kg5）電阻率：4.42、埋弧渣

1）主要理化指標

SiO2≤8.0%CaO44+8%Fe2O3≤3.0%MgO210%燒失＞35%水份≤1.5%粒度220mm2）使用方法：

a、質量要求較高的鋼種應采用無渣工藝，或扒去初煉爐渣重新造精煉渣。

b、出鋼過程中應向鋼包內(nèi)加入脫氧劑，使鋼中溶解氧含量≤10ppm，TFeO＜1.0%。

c、到LF工位，加精煉渣料后給電，加熱熔化后再加入埋弧渣。按35kg/t鋼（交流鋼包爐）或58kg/t鋼（直流鋼包爐）加入，具體根據(jù)發(fā)泡高度確定。

d、加入埋弧渣后，要有氬氣攪拌，氬氣流量控制在35NL/min。3、合金包芯線

1）鈣鐵包芯線主要理化指標（使用量0.5kg1.0kg/t鋼）

規(guī)格單重鐵粉比CaFe合金粒度第1頁共10頁LF精煉爐工藝技術操作規(guī)程A/0

φ13mm≥380g/m1:1.36≥25%≥65%＜1mm2）鋁線和金屬鈣線等主要技術條件

名稱硅鈣鋇線硅鈣線金屬鈣線碳線鋁線線型（mm）φ13φ13φ13φ13φ816鋼帶厚度（mm）0.4X550.4X550.4X550.4X55芯粉重（g/m）≥230≥195≥200≥140線重主要成份（%）（g/m）≥410Si≥45Ca≥16Ba≥9≥350Si≥55Ca≥24≥350Ca≥27≥300C≥98≥220Al≥973）硅鈣線成份要求：

Ca2431%Si5060%Al≤3.0%C≤1.2%p≤0.04%S≤0.04%4、預熔型精煉合成渣的作用及主要理化指標

1）主要理化指標

CaO4854%Al2O34347%MgOFe2O3SiO23≤3%≤4%6%熔點≤1300℃水份≤0.5%粒度130mm2）使用方法：

加入量為57kg/t鋼左右，出鋼前全部加入鋼包底部。也可分兩次加入，先包底加入50%，剩余部份隨鋼流加入，LF爐視情況進行少量調(diào)整，具體加入量根據(jù)現(xiàn)場工藝條件決定。

二、LF爐主體設備

1、變壓器及二次回路2、電極、電極提升柱及電極臂3、爐蓋及抽氣罩4、吹氬攪拌系統(tǒng)5、鋼包及鋼包運輸車6、渣料、合金加入及稱量系統(tǒng)

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三、LF爐工藝流程

80噸頂?shù)邹D爐擋渣出鋼（全程吹氬）吹氬站吹氬測溫、定氧、取樣喂鋁線測溫、定氧、取樣鋼包吊運到LF爐精煉站鋼包車上進準備位測溫預吹氬鋼包入加熱位加熱、造渣調(diào)成份取樣、測溫定氧喂線、軟吹氬（喂鈣鐵線或硅鈣線）加保溫劑連鑄

四、白渣精煉工藝要點

1、主要化學反應

1）石墨電極與渣中氧化物反應：C+(FeO)=【Fe】+｛CO｝C+(MnO)=【Mn】+｛CO｝

上述反應不僅提高了熔渣的還原性，而且還提高合金吸收率，生成CO使LF爐內(nèi)氣氛更具還原性。2）脫硫反應式為：

【FeS】+(CaO)=(CaS)+(FeO)脫硫能力用分配系數(shù)Ls表示：Ls=(S)%/【S】%

當溶解氧不變時，硫的分配系數(shù)隨(CaO)的增大而增大，隨(FeO)、（SiO2）的增加而減少。

2、白渣精煉工藝要點

1）擋渣出鋼，控制噸鋼水下渣量不大于5kg/t。

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2）鋼包渣改質，控制鋼包渣堿度R≥2.5，渣中(FeO+MnO)%＜4%。3）白渣精煉，處理周期有限，白渣形成越早，精煉時間越長，精煉效果就越好，一般采用CaOAl2O3SiO2系渣，保持熔渣良好的流動性和較高的渣溫，鋼包的最終控制成份見下表。高堿度、低熔點、低氧化鐵的精煉渣能有效脫硫，吸收夾雜物，降低鋼中T【O】。

LF爐鋼包渣最終控制成分

處理鋼水CaO（%）MgO(%)Al2O3（%）SiO（(FeO+MnO)%2%）硅鎮(zhèn)靜鋼鋁鎮(zhèn)靜鋼5060556571045152520301520510＜1＜0.54）控制LF爐內(nèi)為還原性氣氛。

5）良好的底吹氬攪拌，保證爐內(nèi)具有較高的傳質速度。3、LF爐精煉對鋼包凈空的要求

LF爐精煉采用適當?shù)匿撛�混合和有效的氬氣攪拌，通過大功率進行埋弧加熱，依賴惰性氣體強攪拌以加大鋼渣的界面反應，此時，往往會有翻濺產(chǎn)生。所以，鋼包頂部應有一定的自由空間，要求鋼包液面至包緣有不小于500mm的距離，同時設置水冷防濺包蓋。

五、LF爐底吹氬操作

1、鋼包在鋼包車上座穩(wěn)后，立即插上快速接頭，打開閥門，接通氬氣，調(diào)整氬氣流量。

2、氬氣流量調(diào)整。根據(jù)處理階段、處理手段和處理目的不同適當調(diào)整吹氬流量。

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3、如鋼包內(nèi)爐渣結殼或結塊，通電化渣前可適當增加氬氣流量，沖開渣面。

4、合金成分調(diào)整時，適當加大吹氬流量，一是吹開渣面，提高合金收得率；二是可加速合金熔化，均勻成分。

5、精煉白渣脫硫處理時，適當加大吹氬流量。

6、喂線時，根據(jù)喂線種類調(diào)整氬氣流量；鋁線應提高脫硫速度，適當加大吹氬流量；鈣線（硅鈣線）要減小吹氬流量，流量大小以渣面涌動，鋼水面不裸露為宜。

7、新包、大修包、小修、涼包、有包底鋼包精煉過程要適當加大吹氬流量。

8、等待吊包時，要減少吹氬流量。

9、吹氬壓力在0.2-0.8MPa、流量在100-300L/min之間調(diào)整。開吹破頂壓力為1.3-1.6MPa，破頂時間5秒左右。

10、鋼包精煉爐在整個冶煉過程中，均必須進行吹氬攪拌。如果發(fā)生氬氣中斷情況，則精煉過程停止進行。因為精煉鋼水上部受三相電極的加熱，上部鋼水溫度高，只有通過吹氬攪拌，使包內(nèi)鋼水產(chǎn)生對流，從而均勻包內(nèi)溫度，加速成夾雜物的上浮，以及達到均勻成分的目的。

六、LF爐精煉工藝技術操作要點

1、配電工精煉前的檢查與準備1.1

按設備操作規(guī)程認真檢查各選擇開關是否正確。

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1.2檢查各指示信號，儀表顯示是否正常，發(fā)現(xiàn)問題及時通知

有關人員處理。

1.3

高壓電系統(tǒng)是否正常，如有異常時，報告調(diào)度室，并及時

通知電氣有關人員處理。

1.4

檢查無誤后，報告精煉爐爐長。

2、精煉工精煉前的檢查與準備

2.1確認電極升降系統(tǒng)正常，三相電極長度能滿足精煉需要，特別是轉爐開新爐及回爐鋼水；檢查電極接頭處有無縫隙，如有縫隙，則吊至電極接長裝置擰緊；檢查電極頭有無松動，松動時把電極頭打掉；檢查備用電極是否接長，數(shù)量是否充足。

2.2確認測溫、定氧、取樣裝置工作正常，測溫頭、定氧頭、取樣器數(shù)量充足。

2.3檢查渣料、合金料、脫氧劑、增碳劑等是否充足，并確認合金成分。

2.4確認爐蓋升降正常，爐蓋水冷系統(tǒng)、導電銅臂、電極夾鉗等無漏水現(xiàn)象。

2.5檢查爐蓋耐材能否繼續(xù)使用，特別是電極孔周圍耐材料能否繼續(xù)使用。

2.6確認喂絲機工作正常，各類線數(shù)量充足，成分明確，安裝到位。

2.7檢查底吹氣管網(wǎng)有無漏氣，總管壓力1.5MPa以上。2.8確認鋼包車行走正常，停位準確，軌道內(nèi)無障礙物。

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2.9平臺準備好大包保溫劑。3、座包工位

3.1鋼包吊到精煉工位后，專人指揮行車把鋼包平穩(wěn)座正。檢查機架有無變形，檢查包壁是否發(fā)紅。

3.2檢查鋼包上沿有無殘鋼、殘渣、異物等，防止鋼包沿超高，確保鋼包與爐蓋平整接觸。

3.3接通吹氬管，調(diào)整吹氬流量。4、加渣料工位

4.1精煉鋼包車運行至加渣料工位停穩(wěn)后，檢查工位是否準確。4.2向鋼包內(nèi)加入造渣材料，渣料比為石灰：螢石=3:1～5:1，視渣況調(diào)整配比，渣料加入量為4～7kg/t鋼。

5、鋼包精煉爐工藝流程示意圖：

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指揮座包檢查鋼包電極準備設備確認原材料準備接吹氬管吹氬操作鋼包車在座包工位加螢石操作加石灰操作加渣料位吹氬操作鋼包車在處理位爐蓋下降降電極測溫取樣取渣樣渣料加入供電操作白渣操作吹氬操作合金成分微調(diào)溫度控制溫度調(diào)整喂線操作凈吹操作調(diào)整步驟測溫取樣提升電極提升爐蓋鋼包車開出卸吹氬管吊包精煉處理結束

6、鋼水包放上座包工位，接通底吹Ar氣，進行吹氣攪拌。吹Ar常用流量：130-150NL/min，壓力：0.20.4MPa。

7、精煉鋼包放上座包工位，在合適位置取樣全分析、測溫。8、開動座包車，使精煉包進入加熱工位，下降加熱蓋。

9、根據(jù)測定溫度及所煉鋼種要求，調(diào)節(jié)好輸入電壓和電流，下降三

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相電極進行通電加熱。

10、停電，升起三相電極，升爐蓋，測溫，要求鋼水溫度、成分合格。

11、加料造渣：鋼水在加熱工位，首先向鋼包加入適量的合成埋弧渣，厚度為75mm左右。然后，降下電極并起弧。調(diào)節(jié)電流，對鋼水進行升溫和調(diào)溫操作。視情況分批加入石灰3~6Kg/t鋼，預熔渣或調(diào)渣劑（造渣脫氧劑）2~4Kg/t鋼，用較大功率送電約5分鐘。每根石墨電極電流設定：3201*A，電壓設定：200V。電流可在270003201*A之間調(diào)整。電壓可在120380V之間分檔調(diào)整。

12、造還原渣：爐渣化好后，停電測溫、取樣，調(diào)整吹Ar強度。往鋼包中加鋁�；蜾X塊，按0.2~0.5Kg/t鋼分批加入。根據(jù)渣樣、鋼樣加石灰或調(diào)渣劑、合金后送電。鋁粒要求：Al＞99.0%，粒度為：0.51.0mm。

13、精煉時間的控制：保證精煉時間32分鐘以上，鈣處理后必須保證軟吹Ar時間5分種以上，鈣樣必須喂完鈣線后軟吹氬3分鐘才取樣。鈣鐵線或硅鈣線喂線速度控制在3.5-4.5m/s左右。

14、精煉過程中，原則上禁止開高壓吹Ar精煉，若因異常情況確需要開高壓攪拌，時間不能超過2分鐘。

15、加入渣料和合金后，必須保證15分鐘精煉時間。16、白渣出鋼，保證(FeO+MnO)≤1.0%

17、精煉應根據(jù)生產(chǎn)節(jié)奏、鋼包狀況控制好上臺鋼水溫度，確保中包過熱度在20~35℃。

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18、喂絲前溫度、成份必須符合要求。

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