劉旺平

（伊犁鋼鐵股份有限公司  新疆伊犁  835000）

摘  要：新疆伊犁鋼鐵股份有限公司65t轉爐采用吹煉結束直接倒爐出鋼的工藝，為了減少倒爐出鋼過程中，轉爐鋼渣進入鋼包，伊鋼開發了新型轉爐壓渣劑，在出鋼時從爐口人工加入，減少了轉爐泡沫渣進入鋼包的事故，本文予以介紹，供同行參考。

關鍵詞：轉爐泡沫渣；壓渣劑；鋼渣改質

0  前言

新疆伊犁鋼鐵股份有限公司65t轉爐，主要生產建筑用鋼，轉爐為了提高產能，采用轉爐吹煉結束直接倒爐出鋼的工藝，這種工藝最大的優點是節約了轉爐倒爐測溫取樣和倒渣的時間，但是這種操作工藝，會導致轉爐泡沫渣在出鋼過程中，從爐口倒入鋼包中，引起轉爐脫氧合金化工藝受影響。為了解決這種工藝短板，伊鋼轉爐在出鋼過程中，人工從爐口向渣面加入壓渣劑消泡，部分的爐次向轉爐爐渣表面吹入氮氣消泡。由于沒有專業的壓渣劑，轉爐先后使用過冷態鋼渣、轉爐鎂質噴補料等材料，壓渣效果和壓渣成本是困擾伊鋼轉爐操作的關鍵因素。另外一方面，使用鎂質噴補料，增加了轉爐鋼渣中f～MgO的含量，對于轉爐鋼渣的資源化利用產生了負面影響。

為解決伊鋼轉爐壓渣消泡的功能性材料，伊鋼轉爐作業區開展了技術攻關，針對轉爐鋼渣泡沫渣的消泡原理進行了系統的分析，開發了富含SiO₂、Al₂O₃、Na、F的壓渣消泡劑，在轉爐生產中應用后取得了良好的試驗效果，并且對于消除轉爐鋼渣中的f-CaO和f-MgO也有積極的意義，本文在此予以淺述，供同行參考。

1  65t轉爐的工藝特點和泡沫渣原理

1.1 轉爐的工藝參數

轉爐的公稱容量：65噸

造渣的主要材料：石灰、菱鎂礦

轉爐的渣量kg/噸鋼：115

轉爐鋼渣的主要成分見下表1

表1：轉爐鋼渣的成分

Table 1: composition of converter steel slag

1.2 轉爐泡沫渣的形成和壓渣消泡的方法

轉爐煉鋼過程中，造渣加入的石灰和菱鎂礦被熔解成為渣液后,轉爐鋼渣成為具有一定粘度的液態流體。轉爐在冶煉過程中，轉爐氧槍向熔池吹入高速的氧氣射流，轉爐熔池內的金屬鐵液受沖擊后，部分鐵液與爐渣、爐氣三相乳化，爐渣中彌散有大量小鐵液顆粒。

脫碳反應開始后產生的CO/CO₂氣體在穿透渣層逸出過程中，熔解的渣液成為氣體的液膜,由2CaO·SiO₂，3CaO·P₂O₅^[1、2、3]，MgO，MgO·SiO₂等懸浮物質點分割開,隨著氣體的不斷逸出進入渣液的液膜, 形成一個個氣泡,氣泡壓力的增大，熔解的渣液體積隨著氣體的膨脹變大到幾十,甚至上百倍,這是轉爐泡沫渣形成的原理，其基本原理圖見下圖1^[1]_。

Figure 1: the basic principle of foaming slag

圖1：泡沫渣的基本原理圖

轉爐冶煉過程中良好的泡沫渣對于轉爐的冶煉有利，主要體現在泡沫渣能夠擴大脫磷和脫碳等冶金物理化學反應的界面，提高反應能力，并且良好的泡沫渣能夠覆蓋熔池，減少吹煉過程中的金屬飛濺損失。

隨著轉爐吹煉終點結束，熔池內劇烈的碳氧反應趨于結束，泡沫渣的高度隨著脫碳反應減緩大幅度降低，但是鋼液-爐渣之間的平衡還沒有達到，仍然有脫碳反應產生的氣體進入爐渣，爐渣仍然呈現泡沫化的狀態，并且彌散在爐渣中的小鐵液顆粒，與鋼渣中的氧反應，產生CO/CO₂氣泡，也是冶煉終點爐渣呈現泡沫化狀態的一個輔助原因。

轉爐冶煉過程中，熔池內不斷的有CO/CO₂氣體產生，逸出過程中進入泡沫渣中一個個小氣泡中，小氣泡中氣體壓力增加，造成小氣泡破裂，轉爐冶煉過程中的泡沫渣，是一個泡沫渣不斷形成，又不斷被破壞的循環。轉爐冶煉終點，熔池內產生CO/CO₂氣體的量較少，故冶煉終點的泡沫渣能夠穩定維持一段時間，此時要破壞泡沫渣的結構，采用壓渣劑消泡是轉爐煉鋼的一種工藝方法。

從原理上講通常有物理消泡和化學消泡兩種工藝模式。通過向爐內加入原料，擊碎爐渣泡沫、提高爐渣黏度快速降低爐渣溫度、達到消泡目的的，這種壓渣消泡劑側重于物理作用；另外一方面，加入碳質材料，對爐渣進行脫氧以降低渣中FeO，提高爐渣熔點及黏度，這種消泡劑側重于化學作用。中國寶武集團某轉爐廠使用的壓渣劑，其成分如下表2：

表2:壓渣劑的主要成分

Table 2: the main component of slag agent

2   新型壓渣劑的消泡機理與應用

2.1 壓渣劑研制的工藝原理與思路

通過轉爐冶煉終點泡沫渣的特點分析，我們發現轉爐冶煉終點爐渣中FeO+MnO含量高，爐渣的粘度小，我們認為如果在此基礎上，進一步降低爐渣的粘度，爐渣的泡沫就容易破泡，降低爐渣泡沫化高度。

考慮到伊鋼轉爐壓渣消泡的特點，即倒爐出鋼過程中，壓渣消泡要在5～10s左右的時間內完成消泡壓渣，我們選擇了富含SiO₂和Al₂O₃酸性物質的材料生產壓渣劑，新型壓渣劑的主要成分見下表3：

以上壓渣劑有以下的幾方面的功能：

(1) SiO₂、Al₂O₃、Na、F均是降低爐渣粘度的物質，加入后爐渣中，能夠在5s左右迅速降低爐渣的粘度，促進爐渣破泡；

(2) 新型壓渣劑的比重控制在2.5～3.5t/m³之間，即比重大于液態爐渣的比重，便于加入到爐渣中后，迅速穿透爐渣，具有物理消泡的基本功能；

(3) 新型壓渣劑中提高Al₂O₃的含量，在壓渣消泡后，能夠與爐渣中的f-MgO反應，形成鎂鋁尖晶石相，對于濺渣護爐工藝有利；

(4) 新型壓渣劑拉運到現場后，向材料中加入適量的水，材料中的水分控制在15%以內，利用材料中的水分，在爐渣中汽化逸出過程中形成的水蒸氣，進入氣泡中達到消泡的工藝目的。

2.2壓渣劑的制作工藝

新型壓渣劑利用廢棄剛玉質耐火材料生產（Al₂O₃含量大于65%）為主原料生產，將廢棄剛玉質耐火材料拉運到生產廠區，首先挑揀出其中的工業垃圾和含鐵的原料以后，使用顎式破碎機，破碎成為50mm以下的顆粒，然后再在雷蒙磨內，加工成3mm以下的粉末，然后添加粘土粉末等材料，混合均勻后拉運到轉爐生產線待用。

2.3 使用效果

在65噸轉爐使用新型壓渣劑，實驗1噸，在轉爐出鋼過程中，人工從爐口加入以上壓渣劑，每次使用15～40kg，其余冶煉工藝按照傳統的工藝進行。使用的結果表明，這種新型壓渣效果明顯，消泡時間控制在5s～10s，轉爐加入壓渣劑后，轉爐泡沫渣能夠迅速的達到消泡壓渣的工藝目的，加入量少，減輕了煉鋼工壓渣消泡的勞動強度。

3   結論

1）65t轉爐采用富含SiO₂、Al₂O₃、Na、F元素的壓渣劑，能夠滿足轉爐出鋼時壓渣消泡的工藝要求，防止了出鋼過程中鋼渣從爐口進入鋼包的事故。

2）新型的轉爐壓渣劑加入富含Al₂O₃的材料，對于轉爐后續濺渣護爐工藝有益，并且能夠減輕轉爐鋼渣中f-MgO在資源化利用過程中的危害。

3）新型壓渣劑中添加適量的水，利用水蒸氣逸出達到消泡的工藝方法，是一種實用的工藝技術。

參考文獻：

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[2]  樂可襄，熔渣泡沫化與熔渣性質的關系，煉鋼[J] 1999（3）：15

[3]  F.奧特斯，鋼冶金學，冶金工業出版社[M]  1998：68～424