LF精煉爐白渣工藝操作

LF精煉爐造白渣操作實(shí)踐

李軍輝趙文勇沈桂根

（杭州鋼鐵集團(tuán)公司轉(zhuǎn)爐煉鋼廠杭州310022）

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

關(guān)鍵詞：煉鋼LF精煉、白渣、操作

前言

杭鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼廠現(xiàn)有2座600噸混鐵爐，4座40噸頂吹轉(zhuǎn)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(duì)鋼水進(jìn)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(diǎn)：一分（對(duì)轉(zhuǎn)爐廠現(xiàn)有的鋼種進(jìn)行分類(lèi)，不同類(lèi)別分別對(duì)待）；二調(diào)（調(diào)整精煉吹氬參數(shù)，不同精煉時(shí)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(duì)轉(zhuǎn)爐目前所冶煉的鋼種進(jìn)行簡(jiǎn)單分類(lèi)，主要分成三大類(lèi)：第一類(lèi)主要是以HML10、1008、T07A為代表的低碳低硅鋼系列；第二類(lèi)是以QD08、10#、20#、1018、1012等為代表的優(yōu)質(zhì)普碳鋼系列；第三類(lèi)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(lèi)別制定一個(gè)基本的加料制度（見(jiàn)表1）。

１表1不同類(lèi)別造渣料的加入量

造渣料第一類(lèi)第二類(lèi)第三類(lèi)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(shí)根據(jù)出鋼下渣情況，對(duì)加料順序進(jìn)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(zhǔn)備好的造渣料一次性加入鋼包進(jìn)行通電精煉。往往造成精煉結(jié)束后造渣料不能化開(kāi)，不能發(fā)揮精煉的脫硫、脫氧、去夾雜的功能。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)摸索，首先將準(zhǔn)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(kāi)。分批加入石灰的步驟如下：在通電開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(guò)優(yōu)化吹氬控制來(lái)達(dá)到快速造白渣、并加強(qiáng)白渣的精煉效果。爐外精煉過(guò)程中鋼液的攪拌是重要的單元操作，在精煉過(guò)程中起著均

２勻鋼液溫度與成分、促進(jìn)鋼渣之間反應(yīng)、加快夾雜物上浮的作用，而且直接關(guān)系著其它精煉手段的實(shí)現(xiàn)[1]。精煉過(guò)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(zhì)量，但是不合理的攪拌可能惡化鋼液質(zhì)量[2]。

泡沫渣是液體爐渣和一定成分的爐氣的混合相，當(dāng)氣泡在爐渣中溢出速度較慢，爐渣與氣體形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)，增大渣鋼反應(yīng)界面，發(fā)揮精煉效果。而氣泡來(lái)源主要是C、O反應(yīng)生成的CO、CO2及吹氬過(guò)程的氬氣泡，當(dāng)吹氬過(guò)大會(huì)造成爐內(nèi)的氣泡迅速逸出，達(dá)不到造白渣的要求。如從精煉開(kāi)始到結(jié)束都保持一定的吹氬壓力和流量，前期吹氬過(guò)小對(duì)化渣不利，后期吹氬過(guò)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(gè)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(shí)際數(shù)值以現(xiàn)場(chǎng)操作為準(zhǔn)。

吹氬流量（M/L）

10050

通電時(shí)間（min）0525

圖LF精煉過(guò)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(kāi)，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(dāng)造渣料化開(kāi)后，要達(dá)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(qiáng)鋼渣反應(yīng)及脫硫的效果。通電結(jié)束后，再減小吹氬壓力和流量，保證鋼水一定的弱吹時(shí)間，使得各類(lèi)夾雜物充分上浮，從而提高鋼水純凈度，達(dá)到鋼水精煉的目的。1.3三穩(wěn)

穩(wěn)定供電制度來(lái)保證白渣的造出和維持。通過(guò)實(shí)踐操作，提出了一個(gè)較為合理的供電制度如圖所示。通電開(kāi)始采用小電流起弧，防止因突然大電流起弧電極晃動(dòng)厲害造成斷電極。起弧穩(wěn)定一定時(shí)間后，進(jìn)入加料階段，此時(shí)為了保證造渣料完全化開(kāi)需增大電流，用高電能轉(zhuǎn)化的熱量融化造渣料。當(dāng)造渣料完全化開(kāi)后考慮澆注溫度要求進(jìn)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(shí)間（min）

圖LF精煉過(guò)程電壓調(diào)整圖

電流（KA）20

15105

011020通電時(shí)間（min）

圖LF精煉過(guò)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(dá)到50%；低碳低硅鋼脫硫率大達(dá)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(dá)到了10ppm以下，低碳低硅鋼平均氧含量達(dá)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(dá)到0.5級(jí)，硅酸鹽夾雜達(dá)到2.5級(jí)，球狀氧化物大顆粒夾雜也有較大幅度地下降。

５

擴(kuò)展閱讀：LF精煉爐工藝技術(shù)操作規(guī)程

LF精煉爐工藝技術(shù)操作規(guī)程A/0

一、原輔材料技術(shù)（質(zhì)量）要求

1、石墨電極材質(zhì)要求

1）電極直徑：φ350mm或φ400mm2）電極長(zhǎng)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(biāo)

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(zhì)量要求較高的鋼種應(yīng)采用無(wú)渣工藝，或扒去初煉爐渣重新造精煉渣。

b、出鋼過(guò)程中應(yīng)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(biāo)（使用量0.5kg1.0kg/t鋼）

規(guī)格單重鐵粉比CaFe合金粒度第1頁(yè)共10頁(yè)LF精煉爐工藝技術(shù)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(shù)條件

名稱(chēng)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(yù)熔型精煉合成渣的作用及主要理化指標(biāo)

1）主要理化指標(biāo)

CaO4854%Al2O34347%MgOFe2O3SiO23≤3%≤4%6%熔點(diǎn)≤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(jìn)行少量調(diào)整，具體加入量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝條件決定。

二、LF爐主體設(shè)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(yùn)輸車(chē)6、渣料、合金加入及稱(chēng)量系統(tǒng)

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三、LF爐工藝流程

80噸頂?shù)邹D(zhuǎn)爐擋渣出鋼（全程吹氬）吹氬站吹氬測(cè)溫、定氧、取樣喂鋁線測(cè)溫、定氧、取樣鋼包吊運(yùn)到LF爐精煉站鋼包車(chē)上進(jìn)準(zhǔn)備位測(cè)溫預(yù)吹氬鋼包入加熱位加熱、造渣調(diào)成份取樣、測(cè)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(diǎn)

1、主要化學(xué)反應(yīng)

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

上述反應(yīng)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(yīng)式為：

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

當(dāng)溶解氧不變時(shí)，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(diǎn)

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(zhì)，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(shí)間越長(zhǎng)，精煉效果就越好，一般采用CaOAl2O3SiO2系渣，保持熔渣良好的流動(dòng)性和較高的渣溫，鋼包的最終控制成份見(jiàn)下表。高堿度、低熔點(diǎn)、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(zhì)速度。3、LF爐精煉對(duì)鋼包凈空的要求

LF爐精煉采用適當(dāng)?shù)匿撛�混合和有效的氬氣攪拌，通過(guò)大功率進(jìn)行埋弧加熱，依賴(lài)惰性氣體強(qiáng)攪拌以加大鋼渣的界面反應(yīng)，此時(shí)，往往會(huì)有翻濺產(chǎn)生。所以，鋼包頂部應(yīng)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(shí)設(shè)置水冷防濺包蓋。

五、LF爐底吹氬操作

1、鋼包在鋼包車(chē)上座穩(wěn)后，立即插上快速接頭，打開(kāi)閥門(mén)，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(dāng)調(diào)整吹氬流量。

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3、如鋼包內(nèi)爐渣結(jié)殼或結(jié)塊，通電化渣前可適當(dāng)增加氬氣流量，沖開(kāi)渣面。

4、合金成分調(diào)整時(shí)，適當(dāng)加大吹氬流量，一是吹開(kāi)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(shí)，適當(dāng)加大吹氬流量。

6、喂線時(shí)，根據(jù)喂線種類(lèi)調(diào)整氬氣流量；鋁線應(yīng)提高脫硫速度，適當(dāng)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(dòng)，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(guò)程要適當(dāng)加大吹氬流量。

8、等待吊包時(shí)，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(kāi)吹破頂壓力為1.3-1.6MPa，破頂時(shí)間5秒左右。

10、鋼包精煉爐在整個(gè)冶煉過(guò)程中，均必須進(jìn)行吹氬攪拌。如果發(fā)生氬氣中斷情況，則精煉過(guò)程停止進(jìn)行。因?yàn)榫珶掍撍�上部受三相電極的加熱，上部鋼水溫度高，只有通過(guò)吹氬攪拌，使包內(nèi)鋼水產(chǎn)生對(duì)流，從而均勻包內(nèi)溫度，加速成夾雜物的上浮，以及達(dá)到均勻成分的目的。

六、LF爐精煉工藝技術(shù)操作要點(diǎn)

1、配電工精煉前的檢查與準(zhǔn)備1.1

按設(shè)備操作規(guī)程認(rèn)真檢查各選擇開(kāi)關(guān)是否正確。

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

有關(guān)人員處理。

1.3

高壓電系統(tǒng)是否正常，如有異常時(shí)，報(bào)告調(diào)度室，并及時(shí)

通知電氣有關(guān)人員處理。

1.4

檢查無(wú)誤后，報(bào)告精煉爐爐長(zhǎng)。

2、精煉工精煉前的檢查與準(zhǔn)備

2.1確認(rèn)電極升降系統(tǒng)正常，三相電極長(zhǎng)度能滿(mǎn)足精煉需要，特別是轉(zhuǎn)爐開(kāi)新?tīng)t及回爐鋼水；檢查電極接頭處有無(wú)縫隙，如有縫隙，則吊至電極接長(zhǎng)裝置擰緊；檢查電極頭有無(wú)松動(dòng)，松動(dòng)時(shí)把電極頭打掉；檢查備用電極是否接長(zhǎng)，數(shù)量是否充足。

2.2確認(rèn)測(cè)溫、定氧、取樣裝置工作正常，測(cè)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(rèn)合金成分。

2.4確認(rèn)爐蓋升降正常，爐蓋水冷系統(tǒng)、導(dǎo)電銅臂、電極夾鉗等無(wú)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?chē)�耐材料能否繼續(xù)使用。

2.6確認(rèn)喂絲機(jī)工作正常，各類(lèi)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(wú)漏氣，總管壓力1.5MPa以上。2.8確認(rèn)鋼包車(chē)行走正常，停位準(zhǔn)確，軌道內(nèi)無(wú)障礙物。

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2.9平臺(tái)準(zhǔn)備好大包保溫劑。3、座包工位

3.1鋼包吊到精煉工位后，專(zhuān)人指揮行車(chē)把鋼包平穩(wěn)座正。檢查機(jī)架有無(wú)變形，檢查包壁是否發(fā)紅。

3.2檢查鋼包上沿有無(wú)殘鋼、殘?jiān)�、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(chē)運(yùn)行至加渣料工位停穩(wěn)后，檢查工位是否準(zhǔn)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(zhǔn)備設(shè)備確認(rèn)原材料準(zhǔn)備接吹氬管吹氬操作鋼包車(chē)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(chē)在處理位爐蓋下降降電極測(cè)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(cè)溫取樣提升電極提升爐蓋鋼包車(chē)開(kāi)出卸吹氬管吊包精煉處理結(jié)束

6、鋼水包放上座包工位，接通底吹A(chǔ)r氣，進(jìn)行吹氣攪拌。吹A(chǔ)r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(cè)溫。8、開(kāi)動(dòng)座包車(chē)，使精煉包進(jìn)入加熱工位，下降加熱蓋。

9、根據(jù)測(cè)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(jìn)行通電加熱。

10、停電，升起三相電極，升爐蓋，測(cè)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(duì)鋼水進(jìn)行升溫和調(diào)溫操作。視情況分批加入石灰3~6Kg/t鋼，預(yù)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(shè)定：3201*A，電壓設(shè)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(cè)溫、取樣，調(diào)整吹A(chǔ)r強(qiáng)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(shí)間的控制：保證精煉時(shí)間32分鐘以上，鈣處理后必須保證軟吹A(chǔ)r時(shí)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(guò)程中，原則上禁止開(kāi)高壓吹A(chǔ)r精煉，若因異常情況確需要開(kāi)高壓攪拌，時(shí)間不能超過(guò)2分鐘。

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

17、精煉應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)節(jié)奏、鋼包狀況控制好上臺(tái)鋼水溫度，確保中包過(guò)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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