炉渣碱度与渣中FeO关系
含碱高炉渣的氧化铁活度
含碱高炉渣的氧化铁活度李建朝;孔延厂;李福民;吕庆【摘要】为了研究高炉渣化学成分与FetO活度、钾容量、硫容量间的规律,采用氧化锆固体电解质电池测定了气-渣-金平衡时的含碱高炉渣中FetO活度.结果表明:二元碱度增加,FetO活度增加,钾容量减小,硫容量增大；MgO,Al2O3含量增加,FetO活度降低,钾容量增大,硫容量先增大后减小；当高炉的碱负荷较高时,控制炉渣的化学成分,使FetO活度保持在0.074 ～0.078之间,可以使炉渣具有适宜的脱硫能力和较大的排碱能力,有助于降低碱金属的危害.【期刊名称】《东北大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(034)002【总页数】4页(P240-243)【关键词】含碱高炉渣;FetO活度;钾容量;硫容量;化学成分【作者】李建朝;孔延厂;李福民;吕庆【作者单位】东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110819;河北联合大学冶金与能源学院,河北唐山063009;河北联合大学冶金与能源学院,河北唐山063009;河北联合大学冶金与能源学院,河北唐山063009【正文语种】中文【中图分类】TF534随着资源供应日益紧张，我国高炉大量使用碱金属含量较高的铁矿石.高炉的碱负荷升高，同时富氧率的增加和焦比的降低，使理论燃烧温度升高，煤气量减少，有利于碱金属硅酸盐在高炉内还原.炉渣是高炉排碱、脱硫的主要介质，但排碱和脱硫的热力学条件相互矛盾.高炉的硫负荷增加，生产中通过提高炉渣碱度确保铁水合格，导致炉渣的排碱率大幅降低；渣量下降到300 kg/t左右，单位炉渣排碱、脱硫负担加重，排碱、脱硫间的矛盾更加尖锐.以上情况加剧了碱金属在高炉内的循环富集，碱金属危害又成为影响高炉正常生产的主要问题之一.用钾容量、硫容量可以准确地评价炉渣的排碱、脱硫能力，得到适宜的热力学条件.由钾容量、硫容量定义可知，渣中的O2-活度(即FetO活度，以aFetO表示，下同)与炉渣的排碱、脱硫能力密切相关[1-2].研究炉渣aFetO可以揭示高炉渣的排碱、脱硫性质，使高炉在保证铁水合格的条件下最大程度地排碱，对于解决碱金属的危害问题具有重要的理论意义.前人测定了一些炼钢渣系或熔融还原渣系的aFetO变化规律[3-7]，而对于高炉渣aFetO的研究成果尚未见报道.1 试验方法及步骤试验炉渣由CaO，SiO2，Al2O3，MgO，TiO2分析纯试剂在1 500 ℃预熔制成，FetO由Fe2O3经CO还原制得后加入[7]，炉渣的基准成分见表1.采用纯Ag(质量分数为99.99%)作金属浴，通过毛细流量计按照100∶100∶10∶190(mL/min)的比例通入CO，CO2，SO2，Ar混合气体，控制体系的pO2=2.3×10-3 Pa，pS2=2.127×103 Pa.将盛有60 g K2CO3的刚玉坩埚放入炉内1 350 ℃处，K2CO3分解出的K(g)通过透气砖向上扩散，提供所需的pK=20.17 Pa.表1 炉渣的基准成分(质量分数)Table 1 Base composition of slag used in experiment (mass fraction)元素CaOSiO2MgOAl2O3TiO2FeOFe2O3w/%38.2034.4010.8215.440.680.070.39二元碱度w(CaO)/w(SiO2)=1.11;三元碱度[w(CaO)+w(MgO)]/w(SiO2)=1.43图1 氧化铁活度测试装置布置图Fig.1 Schematic device for testing iron oxideactivity试验在二硅化钼高温炉内进行，测试装置如图1所示.采用底部相通的双孔纯铁坩埚盛放炉渣和金属银.将15 g纯银放入双孔坩埚的底部和一侧，15 g渣样放入另一侧，再将铁坩埚放入炉内1 500 ℃恒温段内.温度升至600 ℃时从刚玉管底部通入氩气，温度达到1 500 ℃时通入混合气体，保持恒温并计时，不断搅拌渣样使气-渣-金充分反应.通过预试验测得反应达到平衡的时间为6 h.采用快速定氧型ZrO2(MgO)固体电解质电池测量渣中的平衡电动势.先将电池预热后伸入双孔坩埚的纯银侧，参比电极(钼丝)伸入双孔坩埚的待测渣侧(如图1 所示)，避免因电池直接伸入渣中裹渣而造成误差.通过毫伏记录仪记录电动势E，按下式计算出渣中FetO活度[6]：式中：R=8.314，为气体常数；T为体系温度，K；F=96.5，为法拉第常数.2 试验结果与分析试验测得的aFetO随炉渣成分的变化规律与采用炉渣结构共存理论的计算结果[8]相符，结合前期炉渣钾容量、硫容量的研究结果[9]，分析它们之间的影响规律，为制定合理的造渣制度提供理论依据.2.1 碱度的影响由图2a可知，炉渣的aFetO随w(CaO)/w(SiO2)的增加而增大.当w(CaO)/w(SiO2)从0.71增加到1.31时，w(CaO)从29.99%增加至41.04%.因为CaO的碱性强于FeO，渣中CaO增多，一方面可以从2FeO·SiO2中取代FeO，使渣中FeO含量增大，导致炉渣aFetO增加；另一方面，CaO增多也会带入较多的O2-，使渣中O2-数量增加，aFetO增加[10].由图2b可知，随着aFetO增加，钾容量CK减小，硫容量CS增大.aFetO增加，对炉渣的脱硫有利，但不利于排碱.当高炉碱负荷较高时，应适当降低炉渣碱度，使其保持在0.80～1.00；aFetO低于0.09，炉渣具有较大的排碱能力，能够有效降低碱金属的危害.2.2 MgO含量的影响由图3a知，炉渣的aFetO随着MgO含量的增加而减小.高炉渣中Al3+和Si2+都以和Si—Al—O复合阴离子团形式存在.MgO是碱性氧化物，MgO质量分数在6%～10%之间变化时，MgO分子增多，可以减少Al—O，Si—O阴离子团的作用，使渣中简单的单、双四面体结构增多；MgO能与SiO2，Al2O3，硅酸盐(如CaO·SiO2)形成一系列低熔点化合物，使渣中自由FeO含量减少，导致FetO活度降低[10].由图3b可知，随着aFetO的减小，钾容量增大，硫容量先增大后减小.FetO活度降低，有利于炉渣排碱，但不利于脱硫；MgO质量分数在10%～11%，即aFetO在0.078左右时，炉渣的排碱、脱硫能力均较强.图2 炉渣aFetO，CK，CS与w(CaO)/w(SiO2)的关系Fig.2 Relationship between aFetO，CK，CS and w(CaO)/w(SiO2) of BF slag(a)—aFetO 与二元碱度的关系； (b)—CK，CS与二元碱度的关系.图3 炉渣aFetO，CK，CS与MgO含量的关系Fig.3 Relationship between aFetO，CK，CS and MgO content of BF slag(a)—aFetO与MgO含量的关系；(b)—CK，CS与MgO含量的关系.2.3 三元碱度不变时MgO含量的影响由图4a可知，当[w(CaO)+w(MgO)]/w(SiO2)=1.43时，炉渣的aFetO随着MgO含量的增加而减小.由于CaO和MgO都属于碱性氧化物，其在炉渣中都可以离解出自由氧离子.Ca2+的静电势为1.89，Mg2+的静电势为3.08，Mg2+与O2-的结合能力要远大于Ca2+与O2-的结合能力，渣中CaO含量直接影响着自由O2-数目[10].在[w(CaO)+w(MgO)]/w(SiO2)不变时，增加MgO含量，意味着降低CaO含量，渣中自由O2-数目减少，导致aO2-变小，aFetO降低.由图4b可知，随着aFetO的减小，钾容量增大，硫容量减小.aFetO减小对于炉渣的排碱有利，但不利于脱硫；MgO质量分数保持10%～11%，即aFetO在0.076左右时较为适宜.图4 三元碱度固定条件下aFetO，CK，CS与MgO含量的关系Fig.4 Relationship between aFetO，CK，CS and MgO content with the fixed ternary basicity(a)—aFetO与MgO含量的关系； (b)—CK，CS与MgO含量的关系.2.4 Al2O3含量的影响由图5a可知，aFetO随着Al2O3含量的增加而减小.试验条件下，二元碱度和三元碱度分别为1.11和1.43，炉渣呈碱性，渣中Al2O3显酸性，其与渣中O2-发生反应(Al2O3+O2-=2AlO2-)形成阴离子团[10].Al2O3含量增加，有利于消耗O2-生成复杂铝酸根离子，使渣中自由O2-数目减少，aO2-减小，导致aFetO降低.由图5b可知，随着aFetO的降低，钾容量上升，硫容量先增加后减小.炉渣aFetO降低有利于炉渣的排碱，但不利于脱硫.当高炉碱负荷较高时，Al2O3含量保持在15%～17%之间，即aFetO在0.075～0.078之间时，炉渣的排碱脱硫能力均较好，有助于降低碱金属的危害.图5 炉渣aFetO，CK，CS与Al2O3含量的关系Fig.5 Relationship between aFetO，CK，CS and Al2O3 content of BF slag(a)—aFetO 与Al2O3含量的关系； (b)—CK，CS与Al2O3含量的关系.3 结论1)炉渣的二元碱度增加，aFetO增大，钾容量减小，硫容量增大.2)炉渣的MgO含量增加，aFetO减小，钾容量增大，硫容量先增大后减小；三元碱度不变时，MgO含量增加，aFetO降低，钾容量增大，硫容量减小.3)炉渣的Al2O3含量增加，aFetO减小，钾容量增大，硫容量先增加后减小.4)综合考虑，当高炉碱负荷较高时，炉渣的二元碱度控制在0.81～1.01，MgO质量分数控制在10%～11%，Al2O3质量分数控制在15%～17%，使aFetO保持在0.074～0.078，炉渣具有适宜的脱硫能力和较大的排碱能力，有助于降低碱金属的危害.参考文献：[1] 王成立，吕庆，马明鑫，等.高炉渣钾容量的试验研究[J].钢铁，2006，41(12)：15-18.(Wang Cheng-li，Lü Qing，Ma Ming-xin，et al.Potassium capacity of BF slag[J].Iron and Steel，2006，41(12)：15-18.)[2] Wang C L，Lü Q，Zhang S H，et al.Study on sulphide capacity of CaO-SiO-Al2O3-MgO-FeO slags [J].Journal of University of Science and Technology Beijing，2006，13(3)：213-217.[3] 张淑会.CaO+SiO2+Al2O3+MgO+FeO五元渣系的热力学性能的研究[D].唐山：河北理工大学，2003.(Zhang Shu-hui.Study on thermodynamics property ofCaO+SiO2+Al2O3+MgO+FeO slags [D].Tangshan：Hebei Polytechnic University，2003.)[4] Mamdouh M E，Kamal A E，Wafia T，et al.Ferrous oxide activity inFeO-TiO2-CaO-Al2O3 system [J].ISIJ International，1996，36(5)：512-516.[5] Kenji M，Yasutoshi H，Kenta K，et al.Activity measurement of FetO-SiO2-TiO2-(CaO，MgO，Al2O3) melts in equilibrium with solid iron[J].ISIJ International，1998，38(10)：1147-1149.[6] Yoshinori T，Kazuki M，Nobuo S.Activities of FeO in CaO-Al2O3-SiO2-FeO and CaO-Al2O3-CaF2-FeO slags [J].ISIJ International，1997，37(10)：956-961.[7] Seo J D，Kim S H.The sulphide capacity of CaO-SiO2-Al2O3-MgO(-FeO) smelting reduction slags [J].Steel Research，1999，70(6)：203-214.[8] Li J C，Kong Y C，Lü Q，et al.Calculating model of FetO activity in BF slag containing alkali metals oxides[J].Advanced Materials Research，2012，402：28-34.[9] 欧阳坤.含碱高炉渣硫化钾容量的研究[D].唐山：河北联合大学，2011. (Ouyang Kun.Study on potassium sulphide capacity of BF slag containing alkali metals [D].Tangshan：Hebei United University，2011.)[10] 黄希祜.钢铁冶金原理[M].北京：冶金工业出版社，1997.(Huang Xi-hu.The principle of ferrous metallurgy [M].Beijing：Metallurgical Industry Press，1997.)。
FeO和Al_2O_3质量分数对高炉初渣粘度的影响
增至 15%，活化能变化不大，炉渣中简单的 Fe2+和 O2-离子的比例增大，流体阻力降低，粘度减小。另 外，炉渣活化能随 Al2O3 质量分数的增大而减小， 与图 3 的粘度曲线有很好的一致性；Al2O3 表现为 酸性，提供了炉渣简单的［AlO6］5-八面体结构，从而 降低炉渣粘度。
表 2 各成分炉渣的活化能 Tab.2 Activation energy of slag with different composition
图 2 三种 w( FeO）的炉渣粘度与温度的关系 Fig.2 Influence of FeO content on tviscosity of slag
图 3 为 FeO 质量分数为 5%、二元碱度为 2.0、 Al2O3的质量分数分别为 6%、9%、12%、15%的初渣 粘度-温度图。随 Al2O3的质量分数增大，粘度呈现 减小趋势。Al2O3 在炉渣中存在两性：一方面，破坏 了部分硅酸根离子所形成的网络结构［8］；另一方 面 ，生 成 一 些 相 对 简 单 的［AlO6］5- 八 面 体 结 构［9］。 对于高炉终渣来说，由于碱度较低，随着 Al2O3 质 量 分 数 的 增 加 ，炉 渣 粘 度 也 随 之 增 大 ，流 动 性 变 差。但是，在本研究中，初渣碱度为 2.0，可以认为 Al2O3 在初渣中主要以简单的［AlO6］5-八面体结构 存在，间接地降低了初渣的碱度，使初渣中由于高 碱度而引起的固相组分比例降低，进而降低了初 渣的粘度。
较低，其质量分数的增大直接导致炉渣粘度和结 晶温度的降低；另外，FeO 在 Si-O 网络结构中提供 自由移动的 Fe2+和 O2-，而 Fe2+和 O2-与 Si-O 网络结 构相比较小，使炉渣粘度降低［7］。
氧化亚铁和碱度对高炉渣皮稳定性影响试验研究
变 R 系列
变 ω(FeO) 和 R 系列
No ω(FeO)/% R No ω(FeO)/% R No ω(FeO)/% R
1-1
5 1.0 2-1 15 0.5 3-1
5
1.3
1-2 10 1.0 2-2 15 0.7 3-2 10 1.1
1-3 15 1.0 2-3 15 0.9 3-3 15 0.9
同时可以得出，当 ω(FeO) 为 5% 时，模拟渣 的软化温度，半球温度和流动温度最高，分别为 1326℃，1329℃和 1340℃，当 ω(FeO) 为 25% 时， 模拟渣的软化温度、半球温度和流动温度最低， 分别为 1263℃，1271℃，1284℃。试验结果表明， 随着 增加，流动温度出现波动，高炉渣的稳定性 降低。与此同时，高炉渣的软化温度和半球温度 会一直降低，使高炉渣更容易熔化，不利于在铜 冷却壁热面凝固，从而不利于挂渣 [5]。
渣皮稳定性下降或者脱落都会给高炉冶炼带 来极大的危害，影响煤气分布破坏冶炼进程 [4]。 因此，本文通过在试验室配置济钢高炉模拟渣， 在分析模拟渣的软熔性及流动性的基础上，找出 高炉渣在高炉冶炼过程对铜冷却壁带来的影响， 为高炉冷却制度的调整、渣皮传热的数值分析和 延长高炉使用寿命提供理论依据。
1 试验原料及方案
收稿日期：2017-11-14；改回日期：2018-09-13 基金项目：河南省自然科学基金资助项目（17B450002） 作者简介：郭江 (1979-1), 男 , 副教授 , 硕士 , 主要研究方向为冶金技术。
第2期 2019 年 4 月
郭江：氧化亚铁和碱度对高炉渣皮稳定性影响试验研究
·95·
本 试 验 以 FeO 试 剂（ 含 MFe23.14%, FeO 72.34%，Fe2O3 2.56%）、CaO 纯 试 剂（98%）、 SiO2 纯试剂（99%）、济钢高炉终渣（见表 1）为 原料，通过调整 和 来模拟不同氧化性、碱度的高 炉渣，具体方案见表 2。通过改变 、碱度和温度 来研究炉渣的软熔性和流动性。熔化性温度测定 结束后，将三组模拟渣放入刚玉坩埚，刚玉坩埚
炉渣性质
1）掌握熔渣的以下化学特性将炉渣中的氧化物分为三类：（1）酸性氧化物：2SiO 、25P O 、25V O 、23Fe O 等；（2）碱性氧化物：CaO 、MgO 、FeO 、MnO 、23V O 等；（3）两性氧化物：23Al O 、2TiO 、23Cr O 等。
碱度的三种定义（1）过剩碱 根据分子理论，假设炉渣中有22RO SiO ⋅，254RO P O ⋅，23RO Fe O ⋅，233RO Al O ⋅等复杂化合物存在。
炉渣中碱性氧化物的浓度就要降低。
实际的碱性氧化物数B n 叫超额碱或过剩碱，其中CaO CaO MgO FeO MnO n n n n n =++++∑（2）碱度223%%%CaO SiO Al O +，223%%%%CaO MgO SiO Al O ++，225%%%CaO SiO P O +（3）光学碱度i N －氧化物i 中阳离子的当量分数。
具体计算i i i i i m x N m x =∑ ，其中 i m －氧化物i 中的氧原子数；i x －氧化物i 在熔渣中的摩尔分数。
熔渣的氧化还原能力 定义%FeO ∑表示渣的氧化性。
认为渣中只有FeO 提供的氧才能进入钢液，对钢液中的元素进行氧化。
渣中23Fe O 和FeO 的量是不断变化的，所以讨论渣的氧化性，有必要将23Fe O 也折算成FeO ，就有两种算法：（1）全氧法23%% 1.35%FeO FeO Fe O =+∑（2）全铁法 23%%0.9%FeO FeO Fe O =+∑ 注：决定炉渣向钢液传氧的反应是[]%FeOO K a ∅=或[]0%FeOO L a = 实验测得：6320lg 2.734KT ∅=-+ T ＝1873K ，K ∅或00.23L =。
令[]0%FeOO L a '=－代表实际熔渣中的值。
当00L L '>时，0000ln ln ln 0L G RT L RT L RT L ''∆=-+=>，反应逆向进行，钢液中的氧向熔渣传递；当00L L '<时，00ln 0L G RT L '∆=<，反应正向进行，熔渣中的氧向钢液传递。
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工业炉渣酸碱性怎么判断
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本文概述：工业炉渣酸碱性怎么判断？工业炉渣酸碱性判断法要多加了解，小编给大家详细的讲解一下。
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炉渣的要成分是SiO240-50%、Al2O330-35%、Fe2O34-20%、CaO1-5%及少量镁、硫、碳等。
所以应是中性或偏碱性。
炉渣的碱度就是氧化钙与二氧化硅的比值，有的时候也把氧化镁放到分子项，把三氧化二铝放到分母项。
炉渣的碱度越大，脱硫脱磷能力越强，也就是炼钢炉内多加石灰。
但是，钢渣的流动性越差，钢渣与钢水接触面越小，钢渣对炉衬的侵蚀越厉害。
所以，在冶炼制度上要合理造渣。
炉渣成分可分为碱性氧化物和酸性氧化物两大类。
现代炉渣结构理论认为熔融炉渣是由离子组成的。
熔融炉渣中能提供氧离子02-的氧化物称为碱性氧化物，反之，能吸收氧离子的氧化物称为酸性氧化物，有些既能提供又能吸收氧离子的氧化物则称为中性氧化物或两性氧化物。
组成炉渣的各种氧化物按其碱性的强弱排列如下：。
电炉炼钢过程渣线镁碳砖侵蚀机理
电炉炼钢过程渣线镁碳砖侵蚀机理
电炉炼钢过程中渣线镁碳砖侵蚀机理如下：
1.碱度的影响。
炉渣的碱度越低，对镁碳砖的侵蚀越有利。
若炉渣
碱度升高，使渣中SiO2的活度降低，可以降低对碳的氧化，同时随着碱度的升高，炉渣中的FeO的活度下降，相对减缓了熔渣对镁碳砖的侵蚀行为。
2.MgO的影响。
挂渣层中MgO的含量越高，镁碳砖侵蚀越慢。
3.Al2O3的影响。
炉渣中的Al2O3会降低炉渣的熔点和粘度，增大
炉渣与耐火材料的润湿性，使炉渣更容易从镁砂晶界处渗透，使方镁石脱离镁碳砖基体。
4.FeO的影响。
渣中FeO在高温下很容易与镁碳砖中石墨发生氧化
反应，并且产生亮白色铁珠，形成脱碳层。
炉渣碱度的波动原因
炉渣碱度的波动原因
1. 原料成分变化：炉渣主要由矿石、焦炭和燃料等原料组成，原料成分的变化会直接影响炉渣碱度。
例如，矿石中含有不同的铁、硅、钙等元素，不同元素的含量变化会导致炉渣碱度的波动。
2. 炉渣配方调整：为了满足炼钢过程中的要求，钢铁企业会根据不同的工艺要求对炉渣配方进行调整。
炉渣配方的变化会直接影响炉渣碱度的变化。
3. 操作温度的变化：在不同的炉温下，炉渣的化学反应速率和平衡状态会发生变化。
因此，炉渣在不同的温度下碱度也会发生波动。
4. 渣铁质量的变化：渣铁是炉渣中含有铁的成分，其质量的变化会影响炉渣碱度的变化。
例如，渣铁含碳量的增加会导致炉渣碱度的下降。
5. 外部条件的影响：诸如气候、环境等外部条件的变化也可能对炉渣碱度造成一定的影响。
例如，湿度的变化会影响炉渣中水分的含量，而水分的变化会导致炉渣碱度的波动。
总之，炉渣碱度的波动是由多种因素的综合作用所导致的，钢铁企业需要通过合理的原料选择、炉渣配方调整和操作控制等手段来稳定炉渣碱度，以保证炼钢工艺的正常进行。
高炉炉渣性质及理论1
高炉炉渣性质及理论（判断题）1．提高炉渣碱度，较低炉温及适当增加渣量有利于排碱。
( )答案：×2．FeO能降低炉渣粘度。
( )答案：√3．炉渣理论分为分子理论和电子理论。
( )答案：×4．熔化温度高于熔化性温度。
( )答案：×5．提高碱度可提高渣中（SiO2）的活度。
( )答案：×6．炉渣组分中属于酸性氧化物的有SiO2、Al2O3、P2O5。
（）答案：√7．炉渣Al2O3/CaO大于1时，随着Al2O3含量的增加，粘度也随之增大。
（）答案：×8．炉渣的熔化性温度是炉渣的液相线温度。
( )答案：×9．利用萤石矿洗炉时应提高渣碱度，保证生铁质量。
( )答案：×10．减少渣中带铁的主要条件是物理热充足。
( )答案：√11．渣中MgO主要作用是降低炉渣黏度，改善脱硫效果，改善流动性。
( )答案：×12．炉渣的稳定性是指炉渣的性质不随其成分改变而变化的性质。
( )答案：×13．炉渣表面张力小、粘度高容易泡沫化。
( )答案：√14．降低炉温和炉渣碱度有利于排碱。
( )答案：√15．由于炉腰部位有炉渣形成粘稠的初生炉渣使这里的炉料透气性恶化。
( )答案：√16．炉渣氧势越高，对炉渣脱硫反应越有利。
( )答案：×17．表面张力的物理意义可以理解为生成单位面积的液相与气相的新的交界面所消耗的能量。
( )答案：√18．MnO对炉渣流动性的影响和FeO完全不一样。
( )答案：×19．成渣带的高低厚薄与沿高炉高度上的温度分布无关。
( )答案：×20．初渣偏流是恶化焦炭透气性的重要因素。
( )答案：√21．从渣的用途来看，可用作绝热材料的是干渣。
( )答案：×22．从渣口和铁口出渣的情况看，渣液的流动不是三维的非稳定态流。
( )答案：×23．高炉生产的产品是生铁，副产品是炉渣、煤气和炉尘。
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转炉终渣成分的研究
胡文华，冒建忠
(马钢第二钢轧总厂炼钢分厂马鞍山243000)
摘要：转炉炼钢过程中终渣的碱度(R)、MgO及FeO含量是炉渣成分最重要的指标参数，合理的炉渣成分是保证冶炼过程脱P、脱S，溅渣护炉等冶金性能的基本前提，通过对马钢第二钢轧总厂炼钢分厂的大量现场终渣成分数据的分析研究，总结出FeO与R、MgO的关系，摸索出适合的终渣成分参数，为控制合理的炉型和提高冶金效果提供巨大帮助。
关键词：转炉终渣成分
0 引言
在整个转炉炼钢过程中炉渣起着十分重要的作用，其参与脱S、脱P等一系列反应，同时在冶炼过程中减缓氧气流对炉衬的冲刷，而且覆盖在钢水表面的炉渣能有效地阻止钢水氧化和有害气体进入钢液。
通过对终渣指标的研究可直接反映过程炉渣的控制合理与否，并且终渣成分将直接影响溅渣护炉效果，因此终渣研究在转炉炼钢生产中具有重要意义。
l 主要工艺条件及参数
公称容量：4×40t氧气顶底复吹转炉。
出钢量：平均出钢量为36~40t／炉。
出钢温度：1650~1700℃。
氧枪：拉瓦尔型三孔喷头。
氧气工作压力：0．65～0．85MPa。
冶炼周期：20～25min。
生产主要钢种为普通碳素结构钢、低合金钢，小方坯全连铸。
连铸比为100％。
铁水条件见表1。
2 转炉炉渣概述
2．1 炉渣的来源[1]
1)冶炼过程中根据铁水条件有目的地加入的造渣料，如石灰、轻烧镁球、白云石等；
2)铁水，废钢以及加人的矿石等材料中的Si、Mn、P、S和Fe等元素氧化产物；
3)吹炼过程中侵蚀的炉衬和溅渣层。
2．2 不同冶炼时期炉渣的矿物组成
1)吹炼前期，此时炉膛内铁水温度不高，加入的石灰、轻烧镁球等造渣料并未完全融化，由于Si、Mn与氧的亲和力强，所以其氧化速度比C快，同时Fe也被氧化，温度升高，石灰部分融化形成炉渣，生成的SiO2、MnO、FeO等氧化物进入渣中，此时碱度约为1．3～1．7，渣中的矿物组成主要是橄榄石(铁、表1铁水主要物化指标锰、镁、钙)SiO4和玻璃体SiO2。
2)吹炼中期，前期将铁水中的Si、Mn氧化，熔池温度升高，炉渣中石灰溶解，炉渣基本化好，由于CaO与SiO2的亲和力比其他氧化物强，CaO逐渐取代橄榄石中的其他氧化物，形成CaO·SiO2，3CaO·2SiO2，并且随着石灰不断溶解，炉渣碱度不断升高约为2．0～2．5，同时由于激烈的C一O反应消耗了炉渣中FeO，使ω(FeO)降低，渣中矿物形成了2CaO·SiO2，3CaO·SiO2等高熔点化合物(见表2)，此时易导致“返干”。
3)吹炼后期，C-O反应减弱，RO相急剧增加，生成的3CaO·SiO2分解为2CaO·SiO2和CaO，石灰进一步溶解，碱度上升为2．8～3．5，渣中产生低熔点Ca0·Fe2O3和2CaO·Fe2O3。
3 炉渣主要成分及相互关系
转炉终渣成分复杂，但通过国内外多年探索，目前认为影响其冶金性能主要指标为碱度R、FeO和MgO，三者之间的关系相辅相成。
3．1 全R与FeO关系
炉渣中的碱性氧化物浓度总和与酸性氧化物浓度总和之比称之为炉渣碱度，其中碱性氧化物主要为CaO与MgO，酸性氧化物为SiO2和P2O5，如计算公式1。
(1)
对大量终渣数据分析，将终点C和MgO在规定范围内的渣样的R与FeO进行对比，并根据散点图进行相应拟合，拟合曲线如图l所示。
由图1看出，在不考虑终点C、MgO等因素的影响时，终渣ω(FeO)随R升高呈递增趋势。
原因是在不同碱度的条件下，由于共晶物的差别(如表3)，使固化温度发生了巨大变化，
随着碱度的升高，相对应的固化温度也随之升高。
根据公式1看出，R上升主要是提高碱性氧化物或降低酸性氧化物，冶炼反应中酸性氧化物主要来自于铁水和废钢，在反应前期已氧化完毕，故对于整个中后期为定值，MgO在数据分析时已筛选为较小范围，所以导致R上升主要是CaO的提高，炉渣中形成了2CaO·SiO2等高熔点矿物，使炉渣黏度增加，冶炼中必须提高枪位增加渣中ω(FeO)，以保证炉渣的流动性，所以提高炉渣R间接促使ω(FeO)升高。
3．2 MgO与FeO关系
由表3可知，在吹炼初期，MgO在低碱度高FeO渣系中以MgO·SiO2、FeO·SiO2形式存在，此时MgO可有效降低炉渣熔点，有利于初期成渣，故我厂要求在吹炼开始便将轻烧镁球全部加入，促进表3碱度、相组合及对应固化温度闭化渣并提高过程炉渣ω(MgO)，减缓吹炼时对炉衬的侵蚀，同时为溅渣护炉提供合理炉渣，但在生产实践中发现，终渣ω(MgO)的不同影响着ω(FeO)，在R、终点C等因素一定的情况下，ω(FeO)与ω(MgO)相互关系如图2所示。
由图2看出，通过大量现场数据分析，随着ω(MgO)上升，ω(FeO)随之升高，拟合曲线当ω(MgO)由3．6％～10．7％变化时，ω(FeO)由16．0％上升为26．3％，其原因是：
在一定R和ω(FeO)的条件下，当ω(MgO)≥8．0时，增加渣中。
MgO含量，可以提高炉渣的熔点(如图3)，导致化渣困难，冶炼中为保证脱P、脱S效果被迫提枪增加渣中ω(FeO)，使形成熔点较低的FeO·SiO2等矿物。
3．3 炉渣参数控制
通过以上R与ω(MgO)对ω(FeO)影响的分析，在转炉冶炼造渣过程中，必须控制合理的R与ω(MgO)，理论上考虑钢水收得率炉渣中ω(FeO)应越低越好，将一年500个终渣渣样成分与一倒P，一倒温度进行分析，结果如表4所示。
从表4中看出，当一倒温度在1610—1680℃、炉渣R大于2．8时，一倒P在不同范围的炉次其一倒温度和碱度并没有很大差异，而终渣ω(FeO)波动较大，根据脱磷反应式：
可以看出，提高ω(FeO)有利于脱磷，同时为确保炉渣的合理流动性，顶底复吹转炉应
将渣中ω(FeO)控制在15．0％～20．0％。
4 炉渣主要成分与溅渣护炉效果
为了提高溅渣护炉效果炉渣中ω(FeO)、碱度R、ω(MgO)应控制在一定的范围内，ω(FeO)过高炉渣熔点降低溅渣护炉效果不好；ω(FeO)过低炉渣流动性变差溅渣护炉效果也不好，同时影响冶炼效果。
实践证明，每个厂的原材料条件、冶炼钢种、终点状况不同炉渣中ω(FeO)、碱度R、ω(MgO)的控制范围应该有所区别；根据我厂的实际情况ω(FeO)应控制在15．0％～20．0％，ω(MgO)：6．0％～8．0％，碱度R：2．8～3．5。
生产过程中在一定的范围内通过调整炉渣碱度R和ω(MgO)含量，改变溅渣护炉效果，从而达到控制合理炉型的目的效果较好。
5 结论
1)终渣ω(FeO)不但受终点状况的影响，同时与R和ω (MgO)有密切的关系，并且呈递增趋势。
2)根据研究可在一定的范围内通过控制炉渣R和ω(MgO)含量来改变终渣ω(FeO)，改变溅渣护炉效果，从而达到控制合理炉型的目的。
3)实践证明每个厂的原材料条件、冶炼钢种、终点状况不同炉渣中ω(FeO)、碱度R、ω(MgO)的控制范围应该有所区别。
参考文献
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