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转炉炼钢中,钢水的合金化大都在钢包中进行。而转炉内的高氧化性炉渣流入钢包会导致钢液与炉渣发生氧化反应,造成合金元素收得率降低,并使钢水产生回磷和夹杂物增多。同时,炉渣也对钢包内衬产生侵蚀。特别在钢水进行吹氩等精炼处理时,要求钢包中炉渣(FeO)含量低于2%时才有利提高精炼效果。
挡渣出钢的目的是为了准确地控制钢水成分,有效地减少回磷,提高合金元素的吸收率,减少合金消耗;对于采用钢包作为炉外精炼容器来说,它利于降低钢包耐火材料的侵蚀,明显地提高钢包寿命;也可提高转炉出钢口耐火材料的寿命。
挡渣的方法有挡渣球法、挡渣棒法、挡渣塞法、挡渣帽法、挡渣料法、气动挡渣器法等多种方法。
A 挡渣球
挡渣球法是日本新日铁公司研制成功的挡渣方法。球的密度介于钢水与熔渣的密度之间,临近出钢结束时投到炉内出钢口附近,随钢水液面的降低,挡渣球下沉而堵住出钢口,避免了随之而出的熔渣进入钢包。
挡渣球合理的密度一般为4.2~4.5g/cm3。挡渣球的形状为球形,其中心一般用铸铁块、生铁屑压合块、小废钢坯等材料做骨架,外部包砌耐火泥料,可采用高铝质耐火混凝土、耐火砖粉为掺和料的高铝钒土耐火混凝土或镁质耐火泥料。只要满足挡渣的工艺要求,应力求结构简单,成本低廉。
考虑到出钢口受侵蚀变大的问题,挡渣球直径应较出钢口直径稍大,以起到挡渣作用。
挡渣球一般在出钢量达1/2~2/3时投入,挡渣命中率高。熔渣过粘,可能影响挡渣球挡渣效果。熔渣粘度大,适当提前投入挡渣球,可提高挡渣命中率。
挡渣塞、挡渣棒的结构和作用与挡渣球一致,只不过外形不同而已。
B 挡渣帽
在出钢口外堵以薄钢板制成的锥形挡渣帽,挡住出钢开始时的一次渣。武钢、邯钢均使用这种方法。
C 气动挡渣器
气动挡渣器的原理是在出钢将近结束时,用机械装置从转炉外部用挡渣塞堵住出钢口,并向炉内吹气,防止熔渣流出。此法西欧奥钢联等厂使用,上钢五厂和首钢也已采用。
D 使用覆盖渣
挡渣出钢后,为了钢水保温和有效处理钢水,应根据需要配制钢包覆盖渣,在出完钢后加入钢包中。钢包覆盖渣应具有保温性能良好、含磷、硫量低的特点。如某厂使用的覆盖渣由铝渣粉30~35%,处理木屑15~20%,膨胀石墨、珍珠岩、萤石粉10~20%组成,使用量为1kg/t左右。这种渣在浇完钢后仍呈液体状态,易于倒入渣罐。目前,在生产中广泛使用碳化稻壳作为覆盖渣,碳化稻壳保温性能好,密度小重量轻,浇完钢后不粘挂在钢包上,因而在使用中受到欢迎。
E 挡渣出钢及使用覆盖渣的效果
转炉采用挡渣出钢工艺及覆盖渣后,取得了良好的效果:
(1)减少了钢包中的炉渣量和钢水回磷量。 国内外生产厂家的使用结果表明,挡渣出钢后,进入钢包的炉渣量减少,钢水回磷量降低。不挡渣出钢时,炉渣进入钢包的渣层厚度一般为100~150mm,钢水回磷量0.004~0.006%;采用挡渣出钢后,进入钢包的渣层厚度减少为40~80mm,钢水回磷量0.002~0.0035%。
(2)提高了合金收得率。 挡渣出钢,使高氧化性炉渣进入钢包的数量减少,从而使加入的合金在钢包中的氧化损失降低。特别是对于中、低碳钢种,合金收得率将大大提高。不挡渣出钢时,锰的收得率为80~85%,硅的收得率为70~80%;采用挡渣出钢后,锰的收得率提高到85~90%,硅的收得率提高到80~90%。
(3)降低了钢水中的夹杂物含量。 钢水中的夹杂物,大多来自脱氧产物,特别是对于转炉炼钢在钢包中进行合金化操作时更是如此。攀钢对钢包渣中(TFe)量与夹杂废品情况进行了调查,其结果是:不挡渣出钢时,钢包渣中(TFe)为14.50%,经吹氩处理后渣中(TFe)为2.60%,这说明渣中11.90%(TFe)的氧将合金元素氧化生成了大量氧化物夹杂,使废品率达2.3%。采用挡渣出钢后,钢包中加入覆盖渣的(TFe)为3.61%,吹氩处理后渣中(TFe)为4.01%,基本无多大变化,其废品率仅为0.059%。由此可见,防止高氧化性炉渣进入包内,可有效地减少钢水中的合金元素氧化,降低钢水中的夹杂物含量。
(4)提高钢包使用寿命。 目前我国的钢包内衬多采用粘土砖和铝镁材料,由于转炉终渣的高碱度和高氧化性,将侵蚀钢包内衬,钢包使用寿命降低。采用挡渣出钢后,减少了炉渣进入钢包的数量,同时还加入了低氧化性、低碱度的覆盖渣,这样便减少了炉渣对钢包的侵蚀,提高了钢包的使用寿命
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