LF精炼渣低氟化研究进展_封波
LF炉外精炼
LF炉外精炼随着现代科学技术的发展和工农业对钢材质量要求的提高,钢厂普遍采用了炉外精炼工艺流程,它已成为现代炼钢工艺中不可缺少的重要环节。
由于这种技术可以提高炼钢设备的生产能力,改善钢材质量,降低能耗,减少耐材、能源和铁合金消耗,因此,炉外精炼技术已成为当今世界钢铁冶金发展的方向。
对于炉外精炼技术存在的问题及发展方向有必要进行探讨。
随着炼钢技术的不断进步,炉外精炼在现代钢铁生产中已经占有重要地位,传统的生产流程(高炉→炼钢炉(电炉或转炉)→铸锭),已逐步被新的流程(高炉→铁水预处理→炼钢炉→炉外精炼→VD→连铸)所代替。
已成为国内外大型钢铁企业生产的主要工艺流程,尤其在特殊钢领域,精炼和连铸技术发展得日趋成熟。
精炼工序在整个流程中起到至关重要的作用,一方面通过这道工序可以提高钢的纯净度、去除有害夹杂、进行微合金化和夹杂物变性处理；另一方面,精炼又是一个缓冲环节,有利于连铸生产均衡地进行。
炉外精炼技术在生产中的应用目前得到公认并被广泛应用的炉外精炼方法有：LF法、RH法、VOD法。
而石钢采用的是LF炉外精炼。
LF是1971年由日本大同钢公司发明的,用电弧加热,包底吹氩搅拌。
一、LF炉的主体设备包括：1、变压器及二次回路；2、电极、电极提升柱及电极臂；3、炉盖及抽气罩；4、吹氩搅拌系统；5、钢包及钢包运输车；6、渣料、合金加入及称量系统。
二、炉外精炼技术的特点与功能炉外精炼是指在钢包中进行冶炼的过程,是将真空处理、吹氩搅拌、加热控温、喂线喷粉、微合金化等技术以不同形式组合起来,出钢前尽量除去氧化渣,在钢包内重新造还原渣,保持包内还原性气氛。
炉外精炼的目的是降低钢中的P、S、O、H、N、等元素在钢中的含量,以免产生偏析、白点、大颗粒夹杂物,降低钢的抗拉强度、韧性、疲劳强度、抗裂性等性能。
这些工作只有在精炼炉上进行,。
LF炉有如下独特的精炼功能：1、埋弧加热。
LF炉有3根石墨电极，加热时电极插入渣层中进行埋弧加热，因而辐射热小，减少对包衬的损坏，可减少电弧的热辐射损失,提高热效率，终点温度的精确度≤±5℃。
冷轧用低硅低硫铝镇静钢的LF精炼工艺改进
Ｋｅ ｏ ｄ ｙ Ｗ ｒ ｓ：ｃ ｌ ｏｌ ｎ ｏ ｓｒ ｌ ｇ；ｌ ｗ ｉ ｃ ｎ； ｌｗ ｕｆ ； ａｕ ｉ ｉ ｍ ｌｅ ｔｅ ；ＬＦ ｅ ｎｉ ｉ ｏ ｓｌ ｏ ｉ ｏ ｓ ｌｕ ｒ ｌｍ ｎ ｕ ｋｉ ｄ ｓｅ ｌ ｒ ｆ ｎｇ ｉ
１
序 言
Байду номын сангаас
大 经济 效益 。
２ 工 艺 流 程
邯 钢冷 轧项 目投 产后 ，为邯钢带 来 巨大 的经 济 效益 的 同时也 面临许 多技 术 问题 。就炼 钢来 讲 ，采 用Ｌ Ｆ精 炼 工 艺 生 产 低 硅 、低 硫 铝 镇 静 钢 ，脱 氧 、 脱硫 的 同时带 来 了 “ 硅 ” 问 题 非 常 明显 ，使 供 增 冷轧用 料 的钢水 合格 率很低 。通过摸 索 ，本 文找 出
邯 钢冷 轧用 低 硅 低 硫 铝镇 静 钢 的工 艺 流 程 为 ： 高炉 铁 水 一转 炉 冶 炼 一钢 包 合 成 渣 洗 一Ｌ Ｆ精 炼
（ 自渣 、钙 处理 ） 一Ｃ Ｐ连铸 连 轧 一冷轧 ，本 文 主 Ｓ
要 探讨 为满 足供 冷轧 用料 的钢 水 ，即邯 钢三 炼钢 采 用 的新 Ｌ Ｆ精 炼工 艺 。
（．邯 郸 钢铁 公 司 三 炼 钢 厂 ，河 北 邯 郸 １ ０６ １ ；３ ５ ０ ５ ．邯 钢集 团 公 司 ，河 北 邯郸 ０ ６ １ ；２ ５ ０ ５ ．邯 郸 钢 铁 公 司 技 术 中 心 ，河 北 邯 郸
０６ １ ） ５ ０ ５
摘 要 ：针 对 邯 钢 三 炼 钢 厂 冷 轧用 低 硅 低硫 铝 镇 静 钢 Ｌ Ｆ炉 精 炼 生 产 增 硅 严 重 的 问 题 ，对 其 限 制 性 环 节
浅析国内外氟化铝的生产工艺
浅析国内外氟化铝的生产工艺摘要氟化铝是电解铝的必须辅料，铝用氟化盐的发展趋势是氟化铝，氟化铝的需求将逐步扩大，成为铝用无机氟化盐用量最大的品种。
本文对当前国内外几种氟化铝的生产工艺进行，简单整理，浅要分析，为国内氟化铝的生产提供一些参考资料。
关键词氟化铝干法湿法氢氟酸氟硅酸氢氧化铝1 前言根据国内外的报道，国外先进国家在90年代中期电解铝用氟化盐就以氟化铝为主，冰晶石几乎不用，这主要是其先进的工艺和设备水平和不同的原料所决定的。
国内由于工艺和设备水平的落后，在九十年代之前，电解铝用氟化盐以冰晶石为主，冰晶石的用量大于氟化铝几乎一倍，九十年代之后，借鉴和引进了先进的技术和设备，电解铝的工艺和设备水平得到了提高和进步，氟化盐的使用品种和用量发生了改变，到九十年代后期后本世纪初，氟化铝的用量渐渐的超过冰晶石，现在，电解铝生产氟化铝的用量反而是冰晶石的一倍，并且氟化铝用量仍然在增加，冰晶石用量逐渐萎缩，并且最终在电解铝的正常生产中消失。
据预测，在未来五到十年之间，除电解槽启动外，电解铝正常生产将停止使用冰晶石，只使用氟化铝作为主要电解液的调整添加剂。
氟化铝是电解铝的必须辅料，铝用氟化盐的发展趋势是氟化铝，氟化铝的需求将逐步扩大，成为铝用无机氟化盐用量最大的品种。
所以，国内氟化盐企业，纷纷加大氟化铝产量，并投资较大新建各种氟化铝生产线，未来两年内，氟化铝产能将增加数倍，氟化盐企业看到了氟化铝的前景，但其中也隐藏着供求失衡的危机。
本文对当前国内外几种氟化铝的生产工艺进行，简单整理，浅要分析，为国内氟化铝的生产提供一些参考资料。
2 综述目前，国内外各种氟化铝生产工艺可按工艺、原料的不同进行分类（见图1）。
按工艺可分为干法工艺和湿法工艺两大类，干法工艺主要是萤石生产的氟化氢（无水氢氟酸）为原料和氢氧化铝进行气固反应生产氟化铝产品的氢氟酸—干法工艺，湿法工艺中按原料分为氢氟酸—湿法工艺和氟硅酸—湿法工艺两大类，氢氟酸工艺主要是以萤石生产的有水氢氟酸为原料和氢氧化铝进行液固反应，氟硅酸工艺主要以磷肥副产的氟硅酸为原料和氢氧化铝进行液固反应生产氟化铝产品。
BOF-LF-CC生产特殊钢连铸坯的质量控制-蔡开科
图7 铸坯针孔与[O]关系
硅镇静钢，不加铝脱氧，钢中酸溶铝[Al]s 几乎为零（<0.002%）。水口堵塞不是 AMln2OO3·而SiO是2S液iO态2夹夹杂杂所（致图。5）为，此应应控生制成Mn/Si： • M可n能/S性i低时形成SiO2夹杂，增加了水口堵塞 • Mn/Si高时生成典型的液态MnO. S容iO易2上(M浮nO 54.1%，SiO2 45.9%)，夹杂物
图16 Mn与Si平衡关系
(3)控制Al2O3夹杂形 成
如图17所示，增加[Si]会形成 液态MnO·SiO2夹杂。但对于 高碳Si-K钢，如Si=0.2%则钢 中[Al]s>0.003%，可能有固 态Al2O3析出堵水口。为保持 [Al]s＝0.003%水平，则可提 高Si含量以得到液态夹杂。 然而增加[Si]加入SiFe也多， 带入的残余Al也多，成本增 加，也降低了Mn/Si比，促进 了固态SiO2夹杂形成。
有效手段 结语
前言
特殊钢的特点： l 特殊用途。轴承、齿轮、弹簧、硬线、结构件、重轨等
l 中高碳的碳锰钢 l 大部分为棒线材的长材产品（小方坯、大方坯） l 生产流程 ： BOF(EAF)—精炼（吹Ar、LF、LF+VD）—
CC。
• 我国采用BOF(EAF)—LF（VD）—CC流程。 下面仅就生产中几个问题进行讨论。
0.66～0.70 193～203 0.01～0.01 1622～1635 7.47～7.54
0.68
198
0.01
1628
7.51
0.29
130
0.04
25
1.89
2. 脱氧：用铝还是不用铝？
用Al脱氧的好处：
LF炉精炼快速造白渣工艺研究与实践
LF炉精炼快速造白渣工艺研究与实践摘要：根据钢厂LF炉精炼造渣工艺的特点，利用炉渣组元CaO、SiO2、Al2O3、CaF2进行分析研究，制定出合理的渣系配比和快速造白渣制度，尽快形成炉内还原性气氛。
通过实践取得了稳定的脱硫、脱氧效果，成分和温度控制精度较高，充分发挥了LF炉精炼的效果。
关键词：LF炉精炼白渣1 前言随着用户对钢材质量的要求越来越高，LF炉精炼作为提升钢材质量的手段得到了迅速的发展。
在LF炉精炼过程中，通过合理快速的造白渣，尽快营造出炉内稳定的还原性气氛，可以达到脱硫、脱氧的目的，可以吸收钢中的夹杂物以及控制夹杂物的形态，可以精确控制成分；通过形成的白泡沫渣，埋弧效果好，热效率高，减少了耐火材料侵蚀。
我厂在原有造渣工艺的基础上，制定出如何快速造白泡沫渣，控制好埋弧、脱硫、脱氧、精确控制成分和温度等主要精炼环节，充分发挥LF炉精炼效果尤为重要。
2 主要设备基本参数钢包运输车：行走速度2～20m/min，最大载重量180t。
加热装置：电极直径Φ400mm，电极最大行程2700mm，电极分布圆直径680mm，升温速度4～6℃/min。
电炉变压器：额定容量18000KVA，一次电压35KV，二次电压335-295-235V，二次额定电流35.23KA。
氩气系统：供气压力 1.2MPa，工作压力0.25～1.0MPa。
冷却水系统：工作压力0.4～0.6MPa，回水压力0.2～0.3MPa，进/回水温度≤32/55℃。
3 精炼快速造白渣工艺制定3.1 转炉渣对精炼造渣的影响3.1.1 渣中碳粒对精炼造渣及钢中碳含量的影响冶炼中、高碳钢时，在转炉出钢合金化的过程中，由于加入增碳剂，有部分碳粒混入钢渣中，且加入顶渣后温降较大，使熔渣变稠甚至硬化结壳。
其结果导致就位成分碳含量不准确，并且熔渣中的碳粒参与脱氧，由于熔渣中的碳粒难以量化，使得造渣过程中脱氧程度难以控制。
为了解决这一问题，采用钢包在线吹氩，增加碳粉的回收率，钢包进入LF位后增加供氩气强度，确保混入熔渣中的碳粒完全熔化。
CAS-OB与LF在炉外精炼中应用的比较
CAS-OB与LF在炉外精炼中应用的比较丁鹏飞（中冶京诚工程技术有限公司炼钢工程技术所，北京 100176）摘 要从设备冶金功能、炉外精炼效果、升温效果、运行成本及对流程的影响等方面，对CAS-OB和LF这两种精炼处理方法进行了全面的比较和分析，结果表明，转炉炼钢厂若生产的主要产品为对硫含量或氧含量要求相对宽松的钢种，则炉外精炼装置应选择成本低、效率高的CAS-OB。
关键词炉外精炼CAS-OB LF炉应用比较Comparison of Application of CAS-OB with that ofLF in Secondary RefiningDing Pengfei(Capital Engineering & Research Incorporation Limited, Steelmaking and Continuous-casting Division, Beijing,100176)Abstract Two different secondary refining methods，namely the CAS-OB method and LF method have been compared comprehensively with each other in the aspects of metallurgical function of equipments，secondary refining effect，heating up effect，running cost and effect on the operating flow．Results show that for BOF steelmaking plants if sulphur and oxygen content of the main products don’t need to be very low, refining device should choose CAS-OB which is low-cost and high efficiency.Key words secondary refining, CAS-OB, LF furnace, comparison of application近40年来炉外精炼技术迅速发展，现已有十几种处理方法，其中非真空炉外精炼技术中应用最广且最具代表性的主要是LF钢包精炼技术和CAS-OB加热精炼技术。
LF精炼工艺和效果的研究
LF精炼工艺和效果的研究摘要：炉外精炼技术能使传统炼钢法难以生产的许多高质量钢种、各种特殊用途钢都可以以非常经济的方法大量生产, 并使钢内气体含量、夹杂物含量与形态、成分偏差等影响质量的因素均达到前所未有的水平, 进而大大改善了钢的化学与机械性能, 取得巨大的经济效益, 发展极为迅速。
炼钢生产过程中，LF 炉精炼后的钢渣具有自由CaO 含量大、碱度高和还原性强的特点，回收LF 炉热态余渣用于脱硫，渣中硫含量会有所升高，说明LF 炉精炼后的热态钢渣硫含量仍可提高，仍具有一定硫容量。
本文分析了LF精炼工艺和效果。
关键词：LF；精炼工艺；效果；LF 炉由于工艺流程简便, 精炼成本相对较低,已成为开发品种、提高质量的主要精炼设备之一。
国内大量厂家采用转炉-LF 炉-连铸的生产工艺路线, 但发挥LF 炉精炼作用的却不多, 仅用其均匀成分和升温。
某钢厂结合自身生产工艺实际, 采用合理控制精炼周期、快速造白渣、精确调整成份等手段, 在较短的时间内使LF 炉充分发挥其精炼效果, 钢材实物质量达到国内先进水平, 有效的实现了转炉-LF 炉-连铸低成本生产优质钢的新生产模式。
一、LF 炉精炼工艺流程及周期控制1.工艺流程。
到精炼站、加第一批渣料、脱氧剂、送电7min 、取样、测温、加第二批渣料、脱氧剂、送电10～15 min 、取样、测温、调整成分、升温至合格温度、氧含量、出站钙处理、连铸。
2.LF 炉处理周期。
LF 炉的处理周期是指钢包进入加热位至精炼完毕钢包离站所用的全部时间。
处理周期不仅受钢水条件的影响, 同时也受上下工序的制约。
LF 炉的处理周期包括处理时间和缓冲时间目前, 国内LF 炉处理周期一般在40～60min 。
我厂由于LF 炉布局问题, 辅助时间较长,且连铸能力远远大于LF 炉, LF 炉周期必须控制在25～35min 以内, 才能使连铸拉速维持在正常水平。
因此, 为保证与连铸匹配和精炼钢水质量,就得采取各种措施来缩短LF处理周期:一是进站钢水的条件稳定, 温度和带渣量符合标准;二是控制好处理时间, 其关键是统筹兼顾、合理安排。
氧化镧氟化过程物料与废液的快速分离研究
增高和废液处理难度增大等问题 。而 HF 用量过
少 ,又会使碳酸稀土不能完全转化为氟化稀土 ,而
影响稀土氟化物的收率 ,同时对生成大颗粒沉淀
不利 ,实验结果表明 ,选择 Ⅱ法生产氟化镧 ,每克
La2O3 加 0. 9 毫升 40 %HF ,反应终点 pH 值为 1. 0
～1. 5 时 ,稀土收率较高 ,沉淀颗粒较大 。
↓
↓
产品
130 ℃烘干
↓
产品
Ⅰ法反应方程 : La2O3 + HCl + (3 - x) H2O →2LaCl3 ·x H2O
LaCl3 ·x H2O + HF →LaF3 ·x′1 H2O + 3HCl + n1H2O
Ξ 收稿日期 :2000204224 ;修回日期 :2000207228 基金项目 :内蒙古工业大学校基金资助项目 (A97008)
Ⅱ法制得的样品经 850 ℃高温灼烧后 ,经 X 射线荧光光谱分析结果如表 3 所示 :
表 3 X 射线荧光光谱分析结果 Table 3 Analysis result of X2ray fluorescence
成份
含量 ( %)
成份
含量 ( %)
LaF3
98. 35
CeF3
0. 16
PrF3
0. 12
21212 X 射线衍射分析 图 2 为用 Ⅰ、Ⅱ两法制备的 LaF3 X 射线衍射
图 ,由图可知 Ⅱ法比 Ⅰ法的峰形尖锐 ,低角度的衍 射峰强度明显增强 ,说明用 Ⅱ法制备 LaF3 可增大 结晶度 。此外整个图谱中的特征反射峰 d 值与 LaF3 标准卡主峰相吻合 ,表明所制备的氟化镧产 品纯度较高 。 21213 差热2热重分析
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第２４卷第６期 ２０１４年６月中国冶金Ｃｈｉｎａ ＭｅｔａｌｌｕｒｇｙＶｏｌ．２４，Ｎｏ．６ Ｊｕｎｅ ２０１４ ＬＦ精炼渣低氟化研究进展封 波， 徐 昊， 高 卫， 吴六顺， 董元篪（安徽工业大学冶金与资源学院，安徽马鞍山２４３００２）摘 要：萤石对环境的污染日益受到重视，为了减少在精炼过程中ＣａＦ２的使用量，达到精炼渣低氟、无氟化的目的，开展了相关研究。
综述了铝酸钙基精炼渣的性能以及Ｂ２Ｏ３，Ｌｉ２Ｏ，ＢａＯ等替代物对精炼渣熔化温度、黏度以及脱硫能力、耐火材料侵蚀的影响。
已有研究表明，使用铝酸钙基精炼渣能够有效降低ＣａＦ２的使用量，并具有良好的熔化性、发泡性以及脱硫性能；Ｂ２Ｏ３，Ｌｉ２Ｏ，ＢａＯ等替代物都能够降低精炼渣的熔化温度和黏度，Ｌｉ２Ｏ和ＢａＯ的加入增加了渣中Ｏ２－的活度，有利于提高精炼渣的脱硫能力。
此外，精炼渣黏度的降低也促进了渣金界面反应的发生以及钢液中夹杂物的吸收。
关键词：低氟；精炼渣；黏度；脱硫文献标志码：Ａ 文章编号：１００６－９３５６（２０１４）０６－０００１－０５Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ ＬＦ Ｒｅｆｉｎｉｎｇ Ｓｌａｇ Ｗｉｔｈ Ｌｏｗ－ＦｌｕｏｒｉｔｅＦＥＮＧ Ｂｏ， ＸＵ Ｈａｏ， ＧＡＯ Ｗｅｉ， ＷＵ Ｌｉｕ－ｓｈｕｎ， ＤＯＮＧ Ｙｕａｎ－ｃｈｉ（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ ａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ａｎｈｕｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍａ’ａｎｓｈａｎ ２４３００２，Ａｎｈｕｉ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｌｕｏｒｉｔｅ ｈａｓ ａ ｓｅｒｉｏｕｓ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ＣａＦ２ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｇｏａｌ ｏｆ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｓｌａｇ ｗｉｔｈ ｌｏｗ－ｆｌｕｏｒｉｎｅ ｏｒ ｆｌｕｏｒｉｎｅ－ｆｒｅｅ，ｒｅｌａｔｅｄ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｄｅｃａｄｅｓ．Ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｓｌａｇ ｏｆ ｃａｌｃｉｕｍ ａｌｕｍｉｎａｔｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｓ，ｓｕｃｈ ａｓ Ｂ２Ｏ３，Ｌｉ２Ｏ，ＢａＯ，ｏｎｍｅｌｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ａｎｄ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ，ｃｏｒｒｏｓｉｖｉｔｙ ｏｆ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｓｌａｇ ｗｅｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｒｅｓｅａｒ－ｃｈｅｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｃａｌｃｉｕｍ ａｌｕｍｉｎａｔｅ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｓｌａｇ ｈａｓ ｇｏｏｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｉｎ ｍｅｌｔｉｎｇ，ｆｏａｍａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｌｅａｄｓ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ＣａＦ２．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ Ｂ２Ｏ３，Ｌｉ２Ｏ，ＢａＯ ｒｅｄｕｃｅｓｍｅｌｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｏｆ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｓｌａｇ．Ｔｈｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ Ｏ２－ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ Ｌｉ２Ｏ ａｎｄ ＢａＯ ｉｎ ｓｌａｇ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ ｔｏ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ＬＦ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｓｌａｇ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｌｏｗ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ａｌｓｏ ｐｒｏｍｏｔｅｓ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｏｎｍｅｔａｌ－ｓｌａｇ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｍｏｖａｌ ｏｆ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｆｒｏｍ ｍｏｌｔｅｎ ｓｔｅｅｌ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｏｗ ｆｌｕｏｒｉｔｅ；ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｓｌａｇ；ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ；ｄｅｓｕｌｐｈｕｒｉｚａｔｉｏｎ基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１１７４００１）作者简介：封 波（１９８７—），男，硕士生； Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｅｎｇｂｏ＿ｐａｕｌ＠１６３．ｃｏｍ； 收稿日期：２０１３－０５－２３ 在钢包炉外精炼过程中，萤石（主要成分为ＣａＦ２）常被用作助熔剂，以促进高碱度炉渣快速熔化，提高熔渣的流动性，改善渣－金界面脱硫动力学条件，目前常用的含氟渣系有ＣａＯ－ＣａＦ２和ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＣａＦ２等。
然而，萤石的使用有很大的局限性，ＣａＦ２易与ＳｉＯ２和Ｈ２Ｏ反应生成ＳｉＦ４和ＨＦ等气体逸出炉外，冷凝在设备上腐蚀设备，排放到大气中造成大气污染；废渣中的氟离子溶解在水中，对生态环境造成破坏［１－２］。
另外，萤石在使用过程中对炉衬的侵蚀严重，导致炉衬寿命降低，增大生产成本。
随着矿藏的日益开发，优质萤石资源日益减少。
因此，为克服萤石的使用带来的环境、资源等问题，炉外精炼渣低氟无氟化势在必行。
１ 常用的精炼渣组成一般对精炼渣的要求为高碱度、熔化温度低、流动性好、环境污染少。
常用的精炼渣系主要有ＣａＯ－ＣａＦ２，ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３，ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＣａＦ２系等。
由于转炉下渣，原材料带入等原因，渣中含有少量的ＳｉＯ２；为保护炉衬而添加的ＭｇＯ（质量分数为７％～１０％），以及其他添加物，因此实际渣系成分比较复杂。
ＣａＯ是碱性氧化物，精炼渣的脱硫作用主要通过（ＣａＯ）＋［Ｓ］＝（ＣａＳ）＋［Ｏ］反应来实现，但ＣａＯ的熔点较高（２ ５８０℃），一般当ｗ（ＣａＯ）＞６０％后精炼渣的脱硫效果会降低，这是由于精炼渣处固液两相区，脱硫动力学条件恶化的原因。
Ａｌ２Ｏ３在碱性渣中呈酸性，与ＣａＯ形成低熔点的复合化合物，从而降低精炼渣的熔化温度。
但渣中Ａｌ２Ｏ３会形成类似硅－氧络离子的ＡｌｘＯｚ－ｙ大分子结构，导致渣的流动性能变差。
ＳｉＯ２是酸性氧化物，在精炼渣中起助熔的作用，ＳｉＯ２还是表面活性物质，适量增加有利于炉渣泡沫化［３］；在碱度较低、ＳｉＯ２含量较高的精中国冶金第２４卷炼渣中，存在硅－氧络离子大分子结构，它是熔渣中主要的黏滞流动单元，它的聚合和解聚直接影响熔渣的黏度。
ＭｇＯ与硫结合能力不如ＣａＯ，主要作用是降低渣中ＳｉＯ２活度、提高Ｏ２－活度。
此外，由于ＬＦ炉渣线部位耐火材料一般采用ＭｇＯ－Ｃ砖，在精炼渣中加入ＭｇＯ能起到减少镁质包衬侵蚀的目的。
ＣａＦ２是一种惰性稀释剂，本身不改变熔渣的化学活性［４］，在高温下降低熔渣黏度的作用不及低温下明显。
ＣａＦ２降低渣黏度的原因是Ｆ－半径（０．１２５ｎｍ）与Ｏ２－半径（０．１３２ｎｍ）接近，取代硅－氧络离子或ＡｌｘＯｚ－ｙ大分子结构中的Ｏ２－从而使链状或网络状的结构解聚［５－６］。
２ 精炼渣低氟／无氟化研究进展为了减少或避免萤石对环境和设备的不利影响，冶金工作者进行了相关研究，从而设计出高碱度条件下熔化温度低、流动性好、环境污染小的低氟／无氟精炼渣。
通过调整精炼渣成分或者使用替代物（如Ｂ２Ｏ３，Ｌｉ２Ｏ，ＢａＯ等）来达到精炼渣低氟／无氟化的效果。
下文将对这些研究作一下全面的回顾。
２．１ 铝酸钙基精炼渣ＣａＯ与Ａｌ２Ｏ３在质量比约为１∶１时，形成低熔点的复合化合物１２ＣａＯ·７Ａｌ２Ｏ３（熔点为１ ４３０℃），有利于降低精炼渣的熔化温度，在精炼温度下提高成渣速度。
曹余良等［７］将ＣａＯ∶Ａｌ２Ｏ３按分子比１２∶７配制了铝酸钙预熔精炼渣，并研究了铝酸钙预熔精炼渣的脱硫能力，在实验室条件下渣量为钢水３％时实现了较好的脱硫效果。
潘贻芳等［８］对主矿相为Ｃ１２Ａ７的ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２－ＭｇＯ四元渣系进行了工业探索，开发了适合天津钢铁的生产工艺、精炼初期成渣快、熔化及发泡性好（图１）、对炉衬侵蚀轻的无氟精炼渣。
在冶炼过程中ＬＦ工位炉渣中ｗ（Ｓ）达到０．９３％，实际渣－钢硫分配系数达１４６的精炼渣，完全能够满足石油套管钢（３７Ｍｎ５，３４Ｍｎ５）等钢种的生产需要。
李宗强等人［９］研究了ＣａＦ２对铝酸钙预熔渣系的影响，认为向铝酸钙基预熔渣中添加ＣａＦ２的过程是生成３ＣａＯ·Ａｌ２Ｏ３特别是生成１１ＣａＯ·７Ａｌ２Ｏ３·ＣａＦ２的过程，由于其在高温下分解缓慢，对脱硫反应不利（图２），因此，在铝酸钙基精炼渣中可减少或避免加入ＣａＦ２，推荐无氟渣系的配比为ｗ（ＣａＯ）＝５５％，ｗ（Ａｌ２Ｏ３）＝４０％，ｗ（ＳｉＯ２）＝３％，ｗ（ＭｇＯ）＝２％，从而有利于实现精炼渣低氟化的目的。
李文平等人［１０］在比较了铝酸钙系（ＣＡ）、铝镁图１ 预熔无氟精炼渣与常规渣的发泡效果对比Ｆｉｇ．１ Ｓｌａｇ Ｆｏａｍｉｎｇ ｏｆ ｐｒｅｍｅｌｔｅｄ Ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｓｌａｇｗｉｔｈｏｕｔ ＣａＦ２ａｎｄ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｓｌａｇ图２ 铝酸钙预熔渣脱硫率Ｆｉｇ．２ Ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ Ｃａｌｃｉｕｍａｌｕｍｉｎａｔｅ ｐｒｅｍｏｌｔｅｎ ｓｌａｇ酸钙系（ＣＭＡ）和ＣａＦ２助熔剂对ＭｇＯ－Ｃ质耐火材料的侵蚀后，认为ＣＡ精炼渣向镁碳砖内部渗透时，随着镁砂细粉的熔入，ＣＡ渣的成分变为ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＭｇＯ三元系，随着ＭｇＯ含量增加，熔渣黏度升高，最终以高黏度、高熔点物相存留在镁碳砖内部，使镁碳砖变得致密。
ＣＭＡ精炼渣中含有饱和ＭｇＯ，减缓了镁碳砖中ＭｇＯ向ＣＭＡ渣中的溶解，从而减少了对镁碳砖的侵蚀。
而ＣａＦ２对镁碳砖的侵蚀最为严重。
可见，铝酸钙基精炼渣比ＣａＦ２对耐火材料侵蚀低，这有利于降低精炼阶段的生产成本。
综上所述，预熔型铝酸钙精炼渣应用于ＬＦ炉精炼，能够快速成渣，既能缩短精炼时间，又能延长钢包的使用寿命，有利于减少精炼渣中ＣａＦ２的使用量，达到具有低熔点、高硫容量、组分均匀、运输和使用过程中不破碎不粉化的要求。
但是，有研究认为［１１－１３］精炼渣中的Ａｌ２Ｏ３对渣黏度影响较大，对熔２第６期封 波等：ＬＦ精炼渣低氟化研究进展渣流动性产生不利影响，不利于脱氧与夹杂物的吸收。
因此，铝酸钙基精炼渣的使用受到一定限制。
２．２ 含Ｂ２Ｏ３的精炼渣为降低精炼渣中氟含量，有学者在研究中将Ｂ２Ｏ３作为ＣａＦ２的替代物加入到精炼渣中。
但Ｂ２Ｏ３是酸性氧化物（熔点为４５０℃），加入会降低精炼渣的碱度。
Ｂ２Ｏ３与渣中其他的氧化物形成低熔点的复杂化合物，如ＭｇＯ·Ｂ２Ｏ３（熔点为９８８℃）、ＣａＯ·Ｂ２Ｏ３（熔点为１ １００℃）等，精炼渣中低熔点化合物的存在会促使渣熔点降低。