21 炉外精炼的理论基础(渣洗)

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1、第二章炉外精炼的理论基础钢铁冶金研究所12.1渣洗2主要内容渣洗技术简介炼钢炉渣的分类、熔渣组成的主要来源、炉渣化学组成、炼钢生产中熔渣的主要作用合成渣的考核指标成分、熔点、流动性、表面张力、还原性渣洗的精炼作用合成渣的乳化和上浮、合成渣对钢中元素脱氧能力的影响、扩散脱氧、夹杂的去除、脱硫3合成渣洗根据要求将各种渣料配置成满足某种冶金功能的合成炉渣；通过在专门的炼渣炉中熔炼，出钢时钢液与炉渣混合，实现脱硫及脱氧去夹杂功能；不能去除钢中气体；必须将原炉渣去除；同炉渣洗、异炉渣洗。2.1.1渣洗技术简介4同炉

2、渣洗：冶炼炉炼出的钢液和炉渣在同一炉内炼出，渣钢混出，以增加渣钢接触面积，达到清洗夹杂物、脱硫等目的。异炉渣洗法：先在专用化渣炉内熔化渣，然后倾入钢包，将钢包吊至待出钢的电炉下，然后出钢，钢渣乳化，增加钢渣接触面积，达到清洗夹杂物、脱硫等目的。缺点：易吸气、造成钢液二次氧化渣洗5炼钢炉渣分类根据炼钢过程目的的不同，炼钢炉渣可分为4类：1）以脱硫为目的的还原渣。2）精炼粗金属，其中元素氧化形成的氧化物组成的炉渣，称为氧化渣，主要指转炉、电炉炼钢渣。3）将原料中的某些有用成分富集于炉渣中，以利于下道工序将它回

3、收的炉渣，称为富集渣，例如吹炼含钒、铌生铁得到的钒渣、铌渣等。4）采用各种造渣材料预先配制的炉渣，称为合成渣。如连铸用保护渣。炼钢工艺的发展对熔渣提出了新要求，应选择、采用合适的渣系以满足冶金生产的需要。6熔渣组成的主要来源（1）生铁或废钢中所含元素（铝、锰、磷、硫、钒、铬、铁等）氧化时形成的氧化物；（2）作为氧化剂或冷却剂使用的矿石和烧结矿等；（3）金属材料带入的泥沙或铁锈；（4）加入的造渣材料（石灰、石灰石、萤石、铁钒土、粘土砖块等）；（5）由炉衬浸蚀熔于炉渣的耐火材料；（6）脱氧剂、合金的脱氧产物，

4、熔渣的脱硫产物。7炉渣化学组成不同冶炼方法对熔渣的要求不一样，其成分也不同；同一冶炼方法的不同阶段熔渣成分是不断变化的。按照氧化物对氧离子的行为，把组成炉渣的氧化物分为三大类。酸性氧化物：SiO2、P2O5、V2O5、Fe2O3碱性氧化物：FeO、CaO、MgO、MnO、TiO两性氧化物：Al2O3、TiO2利用氧化物酸性或碱性的相对大小，可以确定简单氧化物与复杂氧化物之间化学反应的方向。即碱性强的氧化物能从复杂化合物中将碱性弱的氧化物取代出来，成为自由氧化物。8炼钢生产过程中熔渣的主要作用（1）通过调整

5、熔渣成分氧化还原钢液，使钢液中硅、锰、铬等元素氧化或还原的硫、磷、氧等元素；（2）吸收钢液中的非金属夹杂物；（3）防止炉衬的过分侵蚀；（4）覆盖钢液，减少散热和防止二次氧化和吸氢。92.1.2合成渣的考核指标选用渣洗用的合成渣时，通常要考虑以下指标。（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。成分、熔点、流动性、表面张力、密度、还原性10渣洗用的合成渣成分111）碱度碱度：它主要对炼钢过程中的脱硫和脱磷有重要作用。因为硫和磷的氧化物均呈酸

6、性，所以要保证去除磷硫，熔渣必须有足够多的碱性氧化物。熔渣中碱性氧化物浓度总和与酸性氧化物浓度总和之比称为熔渣碱度。常用符号R表示。碱度是判断熔渣碱性强弱的指标。去磷、去硫以及防止金属液吸收气体等都和熔渣的碱度有关，它还决定着熔渣中许多组元的活度，因此碱度是影响渣钢反应的重要因素。用于石灰—粘土渣：用于石灰—氧化铝渣：用于自熔性混合物：12除用碱度表示合成渣的成分特点外，还可用游离氧化钙量(CaO)U来表示能参与冶金反应的氧化钙的数量，其计算式如下：2）游离氧化钙量3）渣指数：MI=（%CaO）/（%Si

7、O2）/（%Al2O3）通常认为MI=0.25~0.35时炉渣性能较好。134）光学碱度：Duffy等人用频率为S0-3P1的光谱谱线，测定某些氧化物中氧释放电子的能力，与CaO中氧释放电子的能力相比，比值称为某些氧化物的光学碱度。CaO的光学碱度为1。炉渣的光学碱度可由下式求出：式中，i为氧化物AXOi或氟化物AYFi中氧原子或氟原子个数；X分别是AXOi和AYFi的摩尔分数。14氧化物Λi氧化物Λi氧化物ΛiK2O1.40MgO0.78CaF20.67Na2O1.15Al2O30.61TiO20.61

8、BaO1.15SiO20.48FeO0.51Li2O1.00B2O30.42Fe2O30.48CaO1.00P2O50.40MnO0.59部分氧化物的光学碱度15(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。Ti=1538+∑△Tj[j%]16合成渣的熔点，可根据渣的成分利用相应的相图来确定。1718CaO-Al2O3相图19Al2O3含量为5%的Ca