高洁净度铝镇静钢LF精炼渣成分优化.doc

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1、http://www.gtjia.com高洁净度铝镇静钢LF精炼渣成分优化赵东伟，包燕平，王敏，马文俊(北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083)摘要：采用Factsage热力学软件和KTH模型分别绘制了CaO-SiO2-Al2O3渣系等CaO、等Al2O3活度、等温度线图和等硫容量图，探讨了LF精炼渣碱度、ω(CaO)／ω(Al2O3)、曼内斯曼指数与渣系熔点、硫容量以及吸附Al2O3夹杂能力的关系，最终获得高洁净度铝镇静钢理论渣系目标成分：ω(CaO)=50%～55%，ω(Al2O3)=22%～26%，ω(SiO2

2、)=10%～12%，ω(MgO)=5%～8%。40Cr钢的现场试验证明应用该渣系铸坯ω(T．O)能够稳定控制在15×10-6以下，ω(S)平均达到90×10-6，洁净度达到了国内先进水平。关键词：洁净度；铝镇静钢；LF精炼渣用户对铝镇静钢洁净度水平要求越来越高，而精炼渣是影响钢液洁净度以及夹杂物性能的重要因素。良好的精炼渣主要表现在成渣快、流动性好、吸附夹杂和脱硫能力良好等方面。前人虽对精炼渣做了很多卓有成效的研究[1-3]，但其主要集中在精炼渣脱硫能力以及精炼渣化学性能上。为了提高国内某转炉厂铸坯洁净度水平，缩小与先进钢厂的

3、差距，于2011年5月开始着重开展了对LF精炼渣的研究工作。通过Factsage热力学软件和KTH模型绘制了CaO-SiO2-Al2O3渣系等CaO、等Al2O3活度、等温度线图和等硫容量图并在此基础上探讨了LF精炼渣碱度、ω(CaO)／ω(Al2O3)、曼内斯曼指数(MI)与渣系熔点、硫容量以及吸附Al2O3夹杂能力的关系，最终为获得高洁净度铝镇静钢的精炼渣系成分提供实际指导意义。1精炼渣系目标成分理论计算1．1LF精炼渣熔点采用Factsage热力学计算软件：Phase相图模块计算了CaO-SiO2-Al2O3三元渣系低熔

4、点区域，探讨了ω(CaO)／ω(SiO2)和ω(CaO)／ω(Al2O3)对渣系熔点的影响，如图1所示。考虑到低碱度渣系不利于脱氧以及脱硫，因此对于高洁净度铝镇静钢冶炼主要选用图1中B区域渣系(ω(CaO)=40%～60%，ω(SiO2)=0～20%，ω(Al2O3)=22%～50%)，并在此区域内探讨碱度、ω(CaO)／ω(Al2O3)、MI与渣系熔点、硫容量以及吸附Al2O3夹杂能力的关系。由图1a可知，在一定Al2O3含量条件下，B区域内随着渣系碱度的增加，渣系熔点逐渐降低，即高碱度有利于渣系熔点的降低。由图1b可知，在

5、液相区内ω(CaO)／ω(Al2O3)的变化对渣系熔点影响不大，当ω(CaO)／ω(Al2O3)=1～2时，能够得到低熔点的精炼渣系。1．2LF精炼渣硫容量采用KTH模型计算了CaO-SiO2-Al2O3渣系等硫容量图，并探讨了ω(CaO)／ω(SiO2)和ω(CaO)／ω(Al2O3)对渣系硫容量的影响。由图2a可知，随着渣系碱度的增加，渣系硫容量逐渐增加，ω(CaO)／ω(SiO2)=4～6时渣系有较强的脱硫能力。由图2b可知，在一定SiO2http://www.gtjia.com含量下，ω(CaO)／ω(Al2O3)对渣

6、系硫容量影响不大，当ω(CaO)／ω(Al2O3)=1～2时能够获得较高硫容量的渣系。1．3LF精炼渣吸附Al2O3夹杂能力精炼渣系吸附Al2O3能力主要与渣系Al2O3和CaO活度有较大关系。由铝氧平衡可知，Al2O3活度降低将有利于铝氧平衡正向进行，从而促进钢液中生成的Al2O3穿过渣钢界面进入渣中。而CaO能与Al2O3形成多种钙铝酸盐，CaO活度的增加将有利于渣系吸附Al2O3夹杂，提高渣系脱氧能力。1．3．1碱度对吸附Al2O3能力影响采用Factsage热力学计算软件计算了1600℃时CaO-SiO2-Al2O3-

7、5%MgO四元系等CaO和Al2O3活度线，并在此基础上探讨了ω(CaO)／ω(SiO2)对渣系吸附Al2O3能力的影响。由图3可知，在一定Al2O3含量下，随着精炼渣碱度的增加，Al2O3活度逐渐减小，CaO活度将逐渐增加。当碱度在4～6时Al2O3活度最小，CaO活度最大，最有利于精炼渣吸附Al2O3，从而有利于提高钢液洁净度水平。1．3．2ω(CaO)／ω(Al2O3)对吸附Al2O3能力影响Al2O3的含量在很大程度上影响了CaO-SiO2-Al2O3-5%MgO四元系的的熔化温度，因此，适当控制Al2O3含量能够得到

8、流动性良好的精炼渣，增强精炼渣对Al2O3的吸附能力，提高钢液洁净度水平。由图4可知，当ω(CaO)／ω(Al2O3)在1．5～2时，CaO-SiO2-Al2O3-5%MgO渣系CaO活度最大，Al2O3活度最小，此时最有利于渣系吸附Al2O3夹杂。http://www.gt