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溅渣护炉工艺对转炉终渣的组成及性能的要求

发布日期: 2020-06-24 10:48:11    阅读量(135)    作者:

转炉的炉衬是由永久层、填充层和工作层耐火材料组成。其工作层在实际应用中是直接与氧化性钢渣、高温钢水以及炉气接触的,由于其持续在高温物理及化学作用下,会使其受到润湿和蚀损,而炉衬的质量决定着转炉炉衬的使用寿命。

在70年代初期,有厂家就开始向终点渣和初期渣中加入菱镁矿或白云石质石灰等,使改质渣中的氧化镁含量达到饱和状态,并通过摇动炉子的方法,使改质后的炉渣粘付在炉衬上,到达延长炉衬使用寿命的效果。而在60-80年代期间,日本研究出了在转炉炼钢过程中,加入白云石进行造渣的工艺技术。在接下来的90年代,美国的一家钢铁公司根据前面的经验,则第一个开发出了溅渣护炉技术并将其在实际应用中使用,使转炉炉龄与之前比,提高了3倍左右。到了1996年底,加拿大和美国共11家钢铁公司的大概20座转炉采用了该技术,平均的转炉使用次数达到了约7700次。溅渣护炉技术不仅降低了生产成本,还提高了转炉利用系数和转炉炉龄。

溅渣护炉工艺对转炉终渣的组成及性能的要求如下所示:

1、转炉终渣的基本组成

在转炉炼钢时,铁水中的元素被氧化后形成的氧化物以及侵蚀后融入的耐火材料等结合形成炉渣。而炉渣在炼钢时主要有防止钢液吸气,去除有害杂质,提高热效率及保温等作用。因此,转炉终渣的性能不仅应与溅渣护炉的条件相符,而且需要与冶炼过程要求相符,即:炉渣的粘度易于使其喷溅到炉衬上,且喷溅到炉壁上炉渣能较好的与炉衬结合,同时具有较好的抗高温侵蚀性能。

炉渣的成分由各种矿物的成分构成,各矿物共同影响炉渣的性能。一般初期渣主要由MnO、SiO2、FeO、MgO和CaO等组成,随着吹炼过程中石灰的加入,渣量逐渐增多,使得渣中MgO、CaO的比例增多,而MnO、SiO2的比例减少。常温下炉渣主要由铁酸盐、硅酸盐、磷酸盐、尖晶石、硫化物和铝酸盐等物相构成,且炉渣矿相相随冶炼时炉渣的成分的变化而变化。

而炉渣的成分则由终点钢水碳含量、钢水成分、造渣制度、供氧制度与冶炼工艺等决定。如在冶炼低碳钢过程中,随着碳含量地逐渐减少,炉渣氧化性能则逐渐提高,使渣中氧化铁含量达到30%左右;而在冶炼高碳钢过程中,因为钢渣反应已经达到平衡,而不能使渣中氧化亚铁含量增加。

2、转炉终渣的性能要求

(1)炉渣熔点的定义是指炉渣冷凝时开始析出固态相温度或当其完全熔化为均一液体温度。炉渣的熔化性能与溅渣层高温时的抗渣侵蚀性能有关系,假如溅渣层有较高的熔化性温度,其在吹炼后期温度较高时,不会熔化,此有利于使溅渣层使用寿命提高。而炉渣是由多种化合物构成的多元复杂体系,其熔点在波动范围较大。因此,较难准确地确定炉渣的熔点。

对较为复杂的熔渣体系,其熔点则由炉渣成分决定,因此某些厂家依据实验检测的结果回归得出的经验关系式,来大致估算其熔点。如欲准确测量其熔点,一般采用实验法测定炉渣的熔化特性,如差热分析法就可较为精确地确定熔渣完全熔化温度和开始熔化温度(即液相线和固相线)。而原料形态,如密度、岩相结构、升温速度和粒度大小等因素也会影响炉渣的熔点。

如欲使溅渣层不在高温下熔化,则希望炉渣的熔点超过出钢温度,但此种终渣满足不了炼钢工艺的要求,因为转炉终渣熔点一般在1450℃。且在此温度下,如果炉渣中的氧化铁含量越高,则其熔点就越低。

(2)炉渣过热度增加时,往往会使炉渣粘度减小,较稀的渣易喷溅挂在转炉上,使得挂渣的厚度较为均匀。如果在溅渣后,炉子的溅渣层较薄,则在摇炉时会出现挂渣掉落的现象,且使溅渣层的高温抗侵蚀性能降低。当炉渣粘度较大时,改质后的渣较稠而不易喷溅到炉壁上,这就会影响转炉下部、耳轴及渣线处的溅渣效果。并且往往会造成炉膛因溅渣不均而变形以及炉底留渣量过多而底部上涨,但粘稠的渣溅渣后,其高温抗侵蚀性能会有所提高。因此,需通过加入改质剂后,合理的控制好改质后渣的粘度及过热度。

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