冶煉無氟造渣的研究與應用
螢石在煉鋼過程中用作造渣劑。 該過程中產生的轉爐渣中的氟化鈣會嚴重腐蝕爐襯和包襯，螢石產生的大量氟離子會污染生態環境。
長期以來，所用礦石和螢石質量不穩定，難以出渣，大量添加增加了消耗，也加劇了爐襯和包襯的侵蝕和對爐襯的污染。環境。 因此，無氟煉鋼技術的研發具有明顯的社會效益。 本文針對首鋼京唐鋼鐵聯合有限公司（以下簡稱首鋼京唐）採用轉爐雙相工藝冶煉優質鋼時無氟化半鋼煉鋼工藝的研究與應用。 巨大的經濟效益。
1 試驗條件和方法
首鋼京唐轉爐5 300t，採用頂底複合吹煉技術，其中脫磷轉爐2座，脫碳轉爐3座。 隨著半鋼冶煉產量的穩步提高，所有優質鋼基本都是半鋼冶煉時，脫碳轉爐冶煉超低碳鋼，以高檔汽車板為例，需要出鋼ω(C )=0.03%～0.06%，ω(P)＜0.01%，ω(S)＜0.01%，出鋼溫度1675～1705℃。 入爐半鋼成分及溫度見表1。為優化生產結構和生產成本，充分利用脫碳爐渣的脫磷能力，部分脫磷任務已轉移到脫碳爐，現在脫磷爐生產半鋼由目標ω(P)≤0.030%調整到ω(P)≤0.035%。 此外，首鋼京唐高爐鐵水磷含量相對穩定，為現有雙轉爐工藝條件下無氟煉鋼穩定生產提供了前提條件。
2 冶煉工藝優化
2.1 造渣路線及留渣作業研究
根據造渣所需條件，對首鋼京唐無氟造渣工藝從擋渣操作、槍位控制、渣輔助材料、脫碳速度等方面進行了工業試驗。
在半鋼冶煉初期，加入石灰、輕燒白雲石等造渣原料。 當冷石灰與剩餘的爐渣接觸時，爐渣和石灰相互滲透，爐渣會滲入石灰表面的孔隙和裂縫中。 Fe2+在爐渣中的擴散速度大於SiO44-，因此Fe2+會沿著孔隙和裂縫進入石灰塊，形成FeO含量低的CaO-FeO固溶體和FeO含量高的CaO-FeO液相內容。 該液相與初級爐渣相互作用。 混合使爐渣中CaO的含量增加，石灰開始在爐渣中熔化。 同時，未能進入石灰的SiO44-與CaO相互作用形成高熔點矽酸二鈣（C2S）覆蓋層，使石灰塊與爐渣分離，大大減慢了石灰的熔化速度。酸橙。 C2S 覆蓋層的形成是由於靠近石灰表面的爐渣進入（C2S-L）兩相區。 改變爐渣成分使兩相區收縮可能會延遲石灰面渣進入兩相區並使C2S塗層變薄。 提高熔池溫度，在爐渣中加入MgO、MnO、B2O3等成分，可以加速石灰的熔化。 此外，由於石灰顆粒與C2S覆蓋層之間存在富FeO和貧SiO2液體浸潤層，有利於Ca2+向外擴散，也會造成C2S覆蓋層剝落，可能還會引起石灰塊的開裂，有利於加速石灰的熔化。 可見，爐渣中的FeO對加速石灰的熔化起重要作用，因此採用擋渣操作有利於提高石灰的熔化速度。
SiO2-CaO-FeO的三元相圖如圖2所示。圖1中的小圓圈代表三元相圖中實際半鋼冶煉結束時最終渣成分的分佈。 顯然，最終渣達到這種成分可能有幾種形成路線，但每一種造渣路線所帶來的造渣速度和影響都大不相同。 從初渣到終渣可有3條路線，大致為圖1中的ACB、ADB和AEB路線。 根據造渣過程中渣中FeO含量的變化，AEB可稱為高氧化鐵造渣途徑，而 ACB 可稱為低氧化鐵結渣途徑。 高氧化鐵造渣路線，渣流動性好，石灰熔化快，出渣快。 爐渣在轉化過程中不易返幹。 爐渣快速具有良好的脫磷、脫硫能力； 低氧化鐵造渣路線熔點高，石灰熔化慢，爐渣粘稠，爐渣在轉化過程中易乾返，爐渣脫磷脫硫能力弱。
如果轉爐冶煉初期結渣速度快，則冶煉前和冶煉中期脫磷率較高，保證了最終轉爐的脫磷效果。 首鋼京唐採用擋渣作業，保證轉爐前期造渣效果，在減少渣輔料添加量的同時，穩定和提高轉爐脫磷效果。 將前一爐氧化鐵含量高的脫碳轉爐煉鋼渣留在爐內（3～5t），使前一熱轉爐終渣中的高FeO直接參與下一爐的前期轉換器。 在渣中，由於初渣中(FeO)的存在，加快了石灰的熔化速度。 此外，剩餘爐渣帶入大量物理熱，在轉爐初期溫度迅速上升，也有利於石灰的熔化，促進爐渣的形成。
2.2 餵料方式
在半鋼冶煉初期，留渣時會加入助渣劑助渣。 除了盡可能高的槍位生成FeO助渣外，轉爐初期在渣劑中加入Al2O3可以降低初渣中的2CaO•SiO2熔點，快速形成初始渣。
2.3 槍位控制與碳氧反應速度
轉爐中熔融金屬中的碳主要通過兩種方式被氧化。 一種是熔融金屬中的碳直接與吹入的氧氣發生反應，另一種是與爐渣中的FeOx發生反應。 從圖1的造渣路線可以看出，氧與碳的直接反應會降低FeO含量，不利於造渣，碳的直接氧化反應會放出大量熱量，會增加鋼水溫度升高，會促使碳氧化速度進一步加劇，碳會消耗爐渣中的FeO，爐渣中的FeO會迅速減少，爐渣幹退，碳反應增加容易造成鋼水飛濺。 碳氧反應過快，鋼水溫度上升快，不利於造渣，降低渣的脫磷效果。 在圖 1 中，ACB 和 AEB 之間的 ADB 排渣路徑最短。 它要求冶煉過程快速升溫，容易引起劇烈的化學反應和造渣不協調，進而導致爐渣脫磷率低，應盡量避免。
採用高噴槍操作，減弱了氧氣射流對鋼水錶面的衝擊，減少了氧氣與鋼水錶面的直接接觸，同時對爐渣的衝擊表面會增加，使鋼水的溫度升高。鋼水會變慢，碳氧反應不會劇烈。 同時，渣中的液滴被氧化，渣中FeO含量增加，促進造渣。
3個測試結果
3.1 結渣效果
採用擋渣操作、槍位控制、擋渣輔料、脫碳速度調節。 其中，半鋼冶煉渣量為3~5t，槍位控制高，保證渣中FeO含量，控製鋼中碳的氧化速度。 ，在轉化初期加入碳化矽和造渣劑，以調整早期渣的成分，使早期渣盡快形成。 以汽車板鋼冶煉為例，採用半鋼和無氟造渣後，螢石消耗量從1.78Kg/t增加到目前停止使用。
3.2 脫磷效果
以汽車板鋼冶煉為例，無氟化操作前後轉爐最終鋼水對比見圖2。脫磷轉爐實現無氟化工藝操作後，轉爐爐渣為受低溫條件的限制，液相速率會發生變化。 相對下降導致半鋼磷含量逐漸升高，進而導致脫碳爐尾磷含量呈上升趨勢（見圖2a）。 但脫碳轉爐終點脫磷率變化不大，可穩定在72%左右（見圖2b），說明無氟化渣情況較好。 在無氟化半鋼冶煉初期，轉爐最終磷分配比下降。 穩定生產後，磷分配比恢復到氟操作水平，逐漸趨於穩定。 無氟作業技術正在慢慢成熟。
3.3 非氟化工藝的經濟效益
首鋼京唐脫碳轉爐作業區2014年前兩個月共建爐4,077台，採用常規和半鋼工藝冶煉鋼水1,538,800萬噸。 螢石消費量從0.7年的平均2013Kg/t降為零，並單獨取消。 螢石消耗方面，煉鋼成本平均降低1.24元/噸，兩個月內降低成本1.8079萬元。 預計全年降本增效10.85萬元。
4結論
- 1）轉爐採用擋渣操作、高槍位控制、助熔劑添加、脫碳速度控制相結合，可替代螢石造渣作用。
- 2）工業應用表明，無氟造渣工藝優化技術可行，可穩定控制所需鋼的磷含量。
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