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在钢铁行业,高质量、低成本、环保性将是先进钢铁材料发展的特征,LF炉(LadleFurnace)以其设备成本低、设备简单、操作灵活的优点和良好的精炼效果,具有较高的经济效益,作为一种重要的炉外精炼设备,在钢铁生产中扮演着越来越重要的角色。LF精炼炉在提高钢材质量、降低生产成本以及推动钢铁行业可持续发展方面发挥着越来越重要的作用。LF炉精炼主要是利用电极埋弧加热和合成渣,使炉内形成良好的还原气氛,以此达到脱硫、脱氧,合金化、温度调整以及去杂质改善钢水纯净度的精炼目的,快速而稳定的造白渣工艺控制是极为关键的。
LF精炼炉造渣工艺的优化,通过在出钢过程中实施合理的预造渣制度和连铸热液态浇余精炼渣回收制度,达到 LF精炼炉进站时快速形成还原渣,加速白渣的形成,提高脱硫效率,缩短精炼周期,减少渣料消耗,实现节能降耗,不仅提升了钢水质量,有助于协调炼钢与连铸的生产节奏,减少烟尘和有害物质的排放,降低送电过程中的噪音污染,符合低碳环保的生产理念,在节能减排、环境保护方面发挥积极作用,是钢铁行业追求可持续发展的重要技术方向。 操作要点:出钢前钢包开底吹氩气,转炉出钢1/5后顺序加入铝制品、合金和石灰,利用钢水热量和钢流的冲击搅拌使铝制品、石灰等完全融化,增加钢液和渣子的接触界面,使钢水深度脱氧,降低钢水的氧化性,形成还原性脱硫渣,使钢水的脱硫反应迅速形成,实现转炉出钢过程的合理预造渣制度。为确保LF炉进站还原渣,为精炼早成白渣提供条件,根据现在出钢过程中石灰加入量的不同进行分类:根据LF炉进站渣样成分分析,为确定最优转炉出钢过程预造渣工艺的石灰加入量,共试验241炉,转炉出钢过程中预造渣制度的石灰加入量在800～1500kg范围内,出钢过程的脱硫率随着石灰加入量的增加先增加后降低再增加,石灰加入量在1000kg和1500kg时脱硫率存在峰值,石灰加入量在1500kg时脱硫率最高,见表1。![]()
LF精炼炉冶炼过程的工艺指标见表2,转炉出钢过程中实施预造渣制度,石灰加入量800～1500kg时,随着石灰加入量的增加,精炼周期呈先降低后增加再降低的趋势,精炼周期存在低值,在石灰加入量为1500kg时精炼周期最短;随着石灰加入量的增加,铝耗呈先降低后增加再降低的趋势,铝耗存在低值,在石灰加入量为1500kg时铝耗最低;灰耗呈先降低后增加再降低的趋势,灰耗存在低值,在石灰加入量为1500kg时灰耗最低,灰耗与铝耗的规律一致;电耗呈先增加后降低的趋势,电耗存在低值,在石灰加入量为1500kg时电耗最低。![]()
试验不同回收位置对生产节奏和LF炉冶炼过程的影响,回收位置有:出钢前的空钢包内、出钢后的钢包内、LF炉进站前、LF炉冶炼中期;根据生产节奏、设备、钢包透气性等的影响,热回收到出钢前的空钢包容易导致钢包包底结冷钢影响钢包透气性,在LF炉进站前热回收容易导致包沿渣子掉落损坏钢包车电缆和底吹氩气长管等设备,LF炉冶炼中期热回收因生产节奏紧引起钢水成分偏差和夹杂上浮不充分降低钢水洁净度,确定最佳回收位置为出钢后的钢包内。![]()
LF炉进站后测量渣厚2次,进站测量一次渣厚,出站测量一次渣厚,通过数据分析回收浇余精炼渣渣厚和渣子成分,确定回收次数,液态浇余精炼渣和剩钢回收到出钢后的钢包内,跟踪观察进站造白渣效率和效果,测量精炼渣渣厚,其中未热回收27炉,热回收53炉,具体如表3。![]()
其中未热回收的钢水渣厚在200mm 左右;热回收一次的渣厚在275mm;热回收2次以上渣厚在310mm 以上,应该撇渣后热回收;3次以上渣层厚度增加,降低 LF炉冶炼过程中合金收得率,不建议热回收。LF炉工艺指标见表4。![]()
通过统计 LF炉工艺指标精炼周期、灰耗、铝耗、电耗等,分析热回收对 LF炉造渣工艺的优化,共统计289炉,其中热回收139炉,未回收150炉,具体工艺指标见表4。1.3 合理的预造渣制度和连铸浇余精炼渣和剩钢回收制度相结合 顶渣效果:热回收后精炼渣氧化性进一步降低,LF炉进站渣子成还原渣,渣子碱度升高,提高 LF炉造白渣速度,降低造渣料消耗,提高脱硫效率,如图2所示。未实施预造渣制度时,LF炉进站为a黑渣,渣子氧化性高;预造渣石灰加入量为1000kg时,LF炉进站为b玻璃绿渣,渣子具有一定氧化性;预造渣石灰加入量为1500kg时,LF炉进站为c透明绿渣,为还原渣,一次送电后加部分造渣料成白渣;预造渣石灰加入量为1500kg+热回收时,LF炉进站为d玻璃白渣,送电后直接成白渣。![]()
2.1 预造渣制度
LF炉冶炼过程关键点是快速稳定的造白渣工艺,转炉出钢过程中实施合理的预造渣制度,利用钢水的热量和出钢钢流的冲击搅拌加速铝制品和石灰的完全融化,达到钢水完全脱氧,成还原性渣,在钢包底吹搅拌下,钢水和渣充分接触,实现提前脱硫。 LF炉脱硫任务前置,减轻 LF炉的脱硫任务,预造渣过程脱硫率越高,顶渣的还原性越高。随着石灰加入量的增加,渣中CaO增加,使得渣子碱度增加,氧化性降低。石灰加入量持续增加,渣中Ca〇会与渣中 Al2〇3反应生成低熔点化合物,降低顶渣流动性,降低脱硫效率。再增加石灰的加入量,渣子碱度升高,顶渣氧化性进一步降低,脱硫效率提升。进LF炉后,冶炼过程造白渣速度越快,脱硫效率越高,同时在钢包底部吹氩搅拌的作用下,精炼白渣与钢液充分混合,增加了两者之间的接触面积,有助于钢液中的杂质物上浮聚集,提高钢液的纯净度。预造渣制度石灰加入量为1500kg时,预造渣脱硫率最高、精炼周期最短、灰耗、铝耗和电耗最低。确定合理的预造渣制度:转炉出钢过程中顺序加入铝制品、合金和1500kg石灰。![]()
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LF炉进站顶渣成分分析,顶渣氧化性表征Fe〇+Mn〇,氧化性越低说明顶渣还原性越高,LF炉造白渣工艺越快,脱硫效果越好。经理论研究和实践验证,LF精炼炉处理后的渣子具有高碱度、高还原低氧化性 、低熔点的特点。随着预造渣制度中石灰加入量的增加,钢包顶渣的氧化性降低,氧化性(Fe〇+Mn〇)<1%。转炉出钢过程中合理的预造渣制度和连铸浇注后精炼渣热回收制度相结合,达到了LF精炼炉造渣工艺的优化,顶渣氧化性进一步降低,减少LF炉过程造渣料的消耗,提高了造白渣的速度和稳定性,提高了脱硫效率,延长了白渣保持时间,促进了夹杂物的充分上浮,提高钢水的洁净度,同时,提高了 LF炉初期化渣效率,提高电极利用效率,降低电耗,热回收可回收部分余钢,提高钢水成批量,降低了钢铁料。 送电过程中电弧的稳定性取决于电流通过区的电阻和钢水液面的稳定性,电流通过区电阻和钢水液面越稳定,电弧越稳定,送电曲线波动幅度(三相电极功率差值)越小,电极升温效率越高。LF炉需加入渣料进行造渣,通过钢包底吹大气量搅拌和送电融化,造成电流通过区电阻变化和钢水液面波动,送电曲线波动幅度大,降低电极升温效率;热液态浇余精炼渣热回收后,LF炉前期不加造渣料,LF炉送电过程达到良好的埋弧效果。控制钢包底吹流量稳定钢水液面,如图7所示,达到稳定电弧和送电曲线波动幅度的目的,提高电极利用效率,提升LF炉电极升温效率,减少造渣过程烟尘和有害物质的排放量,降低送电过程的噪音污染,节省电耗,降低造渣料的加入量和造渣料融化时间,同时回收剩钢,降低钢铁料,降本增效,低碳环保。![]()
2.4 合理预造渣制度和连铸精炼渣浇余热回收制度相结合 通转炉出钢过程中实施合理的预造渣制度和连铸浇注后的热液态浇余精炼渣回收循环利用相结合,节能降耗和降低钢铁料,达到优化LF精炼炉造渣工艺[8],能够在短时间内形成优质的白渣提高精炼脱硫效率,稳定工艺操作。热回收+预造渣比预造渣制度进一步缩短精炼周期,降低灰耗、铝耗、电耗[9],降低生产成本,减少了钢水在处理过程中与空气接触的机会,从而减少了吸气和夹杂物的生成。 白渣的形成提高了对夹杂物的吸附能力,有助于提高钢水的洁净度,减少烟尘和有害物质的排放,降低噪音污染,满足连铸高效化生产。如图5所示,达到缩短精炼周期5mjn,灰耗降低2kg/吨,电耗降低2.2kwh/吨,铝耗降低0.6kg/吨。![]()
(1)确定了合理的预造渣制度:出钢中顺序加入铝制品、合金和1500kg石灰,提高 LF炉造白渣速度,提升脱硫效率。
(2)转炉出钢过程中实施合理的预造渣制度和连铸浇注后精炼渣热回收相结合,提高电极升温效率,降低LF精炼炉过程噪音污染、烟尘和有害物质的排放,节能减排,降低灰耗、铝耗、电耗。(3)预造渣制度和热回收制度相结合,达到了优化LF精炼炉造渣工艺的目的,提高造白渣速度、缩短精炼周期、提升生产效率、促进夹杂物充分上浮,提高了钢水洁净度。免责声明：本文系网络转载，版权归原作者所有。但因转载众多，或无法确认真正原始作者，故仅标明转载来源，如标错来源，涉及作品版权问题，请与我们联系，我们将在第一时间协商版权问题或删除内容！
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