脱硫精炼渣熔点的实验研究

２００７年８月第３５卷第４期钢铁研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＩｒｏｎ＆ＳｔｅｅｌＡｕｇ．Ｖ０１．３５２００７Ｎｏ．４・９・

脱硫精炼渣熔点的实验研究齐江华，薛正良，高俊波（钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室武汉科技大学，湖北武汉，４３００８１）

摘要：在实验室条件下进行了精炼渣熔化特性测定及钢水深脱硫的实验研究，实验表明预熔精炼渣的熔化温度明显低于机械混合渣，ＣａＦ２和ＭｇＯ对精炼渣的熔点的影响与其加入量有很大关系。在其它条件基本相同的情况下，熔点低的脱硫率高。关键词：脱硫；预熔精炼渣；熔点；ＣａＦｚ中圈分类号：ＴＦ７３４．３３文献标识码：Ａ文章编号：１００１—１４４７（２００７）０４一Ｏ００９一０３

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由于高质量的管线钢、容器钢、钢轨钢等钢种对钢中硫含量的要求日益严格，选择具有良好冶金性能的精炼渣是这些钢种冶炼技术的关键环节。预熔精炼渣以其熔点低、成分均匀、冶金效果好等优点正逐步取代传统的固体合成渣。近年来，国内外冶金工作者对精炼渣进行了大量不问断的研究工作口￣５］。炉外精炼的基本渣系为ＣａＯ—ＳｉＯ。一Ａｌ：Ｏ。，为提高流动性可配一部分ＣａＦ。，为提高炉衬寿命可适当加入一部分ＭｇＯ等等。本文选取了３种精炼渣组成，对其熔点和脱硫率进行了研究，并对ＣａＦ：和ＭｇＯ的含量进行了一些探讨。１预熔精炼渣与机械混合渣的熔点比较１．１实验方案选取３种不同成分的渣料，分别测定其预熔精炼渣和机械混合渣的熔点。精炼渣的主要成分见表１。表１精炼渣的主要成分（训ｅ）

１．２实验结果及数据分析渣的熔化特性采用ＬＺ２Ⅲ型炉渣熔化特性测定仪测定，分别测定其变形点、半球点和流动点。实验结果如下表２所示。从表２中可以看出，对相同成分的渣料，经预熔后，预熔精炼渣的熔化温度明显低于机械混合渣，最大降温４３℃。预熔精炼渣之所以表现出这种熔化特性，是由于经预熔后，预熔精炼渣的成分更趋于均匀，且在预熔过程中预熔精炼渣中

作者简介：齐江华（１９８０一），男，湖北荆州人，博士研究生，主要从事洁净钢研究工作　万方数据・１０・钢铁研究第３５卷预先生成一些低熔点化合物，其在熔化过程中仅仅是被加热和熔化，但混合渣则更复杂。混合渣从固相到液相的熔化过程必须经历以下４个阶段‘６｜：（ａ）低温下的固相反应；（ｂ）烧结反应；（ｃ）液固两相反应；（ｄ）液相中的反应。

表２精炼渣特殊点熔点的比较℃渣样蒜

机械混合渣流动点变形点半球点流动点

对于本次实验的３种渣样来说，成分基本相同，与１号渣相比，２号渣含有６％ＣａＦ：（质量分数），３号渣含有６％ＭｇＯ（质量分数）。通常来说ＣａＦ２本身能降低渣的熔点，改善渣的流动性，但实验结果表明含有６％ＣａＦ。（质量分数）的２号渣熔点却最高，笔者认为主要是２个方面的原因，其一是渣的碱度很高，流动性差，而高纯氟化钙熔点１４０３℃，叫（ｃａＦ２）高会在精炼渣预熔和冷却过程中由于选分结晶的作用导致ＣａＦｚ产生偏析，过多的加入ＣａＦ。反而增加了或者局部增加精炼渣的熔点；其二是ＣａＦ２的加入。图１是在Ｃａ０一Ａ１。Ｏ。渣系中加入７％（质量分数）的ＣａＦ：的Ｘ衍射图，Ｘ衍射结果表明，铝酸钙系渣中加入ＣａＦ：后生成了熔点更高的氟铝酸钙，导致渣的熔点升高。而ＭｇＯ通常因为本身熔点高而增加精炼渣的熔点，实际上从本实验看来，３号渣的熔点反而最低，这可能与其它组元形成复杂的低熔点的化合物有关系。文献［７１认为，向精炼渣中加入ＭｇＯ代替部分Ｃａｏ，硼（ＭｇＯ）控制在５％～１０％，能降低渣系熔点。也有实验表明［８］，在精炼渣中加入Ｍ９０，提高了精炼渣的熔点，但可以起到保护镁质炉衬的作用，减少了炉衬向熔渣的溶解过程，其合适∞（ＭｇＯ）为４．ｏ％～６．ｏ％。所以对于加入ＣａＦ：能降低精炼渣的熔点，加入ＭｇＯ提高精炼渣的熔点的说法不能绝对化，ＣａＦ。和ＭｇＯ对渣熔点的影响并没有确定的标准，这与熔渣其它组成、碱度以及冶炼条件等等都有关系，有关它们加入量说法不一，但总的说来都应该考虑在渣系熔点、脱硫能力、流动性以及耐材消耗的前提下进行添加。

图１在Ｃａ０一Ａｌ：０。渣系中加入７％（质量分数）的ＣａＦｚ的Ｘ衍射图

２预熔精炼渣碳管炉脱硫实验用１、２、３号预熔精炼渣，在１６００℃进行脱硫实验。实验装置为２５ｋＶＡ立式高温碳管炉。采用刚玉坩埚，外套石墨坩埚。将称量好的金属料放入刚玉坩埚，再放入石墨坩埚，置于高温炉中加热，炉内使用氮气保护坩埚。待金属料完全熔化后，石英管取原始金属料，然后加入渣料，每隔１０ｍｉｎ取样一次，３０ｍｉｎ后取出坩埚。在实验条

件基本相同的情况下比较３种渣系的脱硫能力。实验具体方案见表３。预熔精炼渣碳管炉脱硫实验结果如表４。

表３预熔精炼渣脱硫实验方案

钢样成分：ｗ（Ｃ）ｏ．０８８％，∞（ｓ）ｏ．０１５％，＂（Ｐ）ｏ．０３４％，ｗ（Ｓｉ）Ｏ．００３％

表４预熔精炼渣碳管炉脱硫实验结果

注：Ａ、Ｂ、ｃ、Ｄ分别对应的冶炼时间为ｏ、１０、２０、３０ｍｉｎ．上表中可以看出，３号渣熔点最低，脱硫率最高，可见预熔精炼渣的熔点对脱硫有很大的影响，熔点越低对脱硫愈有利。当然其中含有的ＭｇＯ本身有一定的脱硫能力，能够提高ｃａ０的

２ＯＯ鲳勰弘１１ｌＣｕ１１弛明弱１１ｌ４８Ｏ弛弱娼１１１１２９弛弧约１１ｌ３９８驵药嬲１１ｌｌ７７驵弧嬲１１１号号号１２３

　万方数据第４期齐江华，等：脱硫精炼渣熔点的实验研究活度。２号渣在１０ｍｉｎ后，刚玉坩埚破裂，主要原因还是硼（ＣａＦ：）过高，对坩埚侵蚀过大，虽然ＣａＦ。的加入对脱硫有一定的作用［９］，但在冶炼过程中不能为了单纯地追求脱硫率而加大ｃａＦ。的用量。根据Ｄｕｆｆｙ等人给出的光学碱度的计算方法，分别算出了３种渣的光学碱度分别为：＾。一Ｏ．７７，八２一ｏ．７６，＾。一Ｏ．７６。显然，在光学碱度比较接近的情况下，从本实验的条件看，渣的熔点对脱硫率的影响很大，熔点低的脱硫率高。３预熔精炼渣感应炉脱硫实验本次实验的主要设备是２５ｋｇ真空感应炉。实验采用表ｌ中的１号和２号渣，具体方案见表５。表５感应炉钢水深脱硫的实验方案实验中钢锭在真空下熔清后，加适量铝脱除钢液和渣中的部分氧。然后加入渣料，待渣料熔化后开始记时，实验过程中每１０ｍｉｎ取样一次，测定钢液的硫含量变化，４０ｍｉｎ后浇注出钢。实验结果见表６。表６感应炉钢水深脱硫的实验结果注：Ａ、Ｂ、ｃ、Ｄ、Ｅ分别对应的冶炼时间为ｏ、１０、２０、３０、４０ｍｉｎ．编号ｌ、２对应钢水初始＂（ｓ）分别为ｏ．００９％、ｏ．００８％．感应炉的脱硫实验也同样证明，在两种渣料的光学碱度相近的情况下，１号渣熔点低于２号渣，在１号钢锭初始硫含量高于２号钢锭的情况下，用熔点不同的渣料脱硫的最终叫（Ｓ）相近。１号渣脱硫率为３０％，２号渣脱硫率为２５％，即渣系熔点低对脱硫更有利。通过碳管炉和感应炉的脱硫实验发现，钢水中硫含量的下降主要集中在前１０ｍｉｎ，也就是说精炼渣脱硫的前期非常重要，低熔点的精炼渣可以提高脱硫效果，缩短精炼时间。在追求速度和效率的今天，炉渣的快速熔解将成为钢水脱硫的一个关键因素，寻求低熔点、高效率的脱硫剂将成为一个重要课题。

４结论（１）预熔精炼渣的熔点要低于机械混合渣的熔点。（２）ＣａＦ。和ＭｇＯ对渣的熔点的影响不能绝对化，这与其加入量有很大的关系。ＣａＦ。加入量过多反而会增加其熔点；对锄（ＭｇＯ）控制在合适的范围内，不仅对保护炉衬起了作用，而且能降低渣系熔点。（３）分别通过碳管炉和感应炉的脱硫实验证明，在渣的光学碱度相近的情况下，渣的熔点对脱硫率的影响很大，熔点低的脱硫率高。

［参考文献］厂１１ＭａｒｋｓＳ．Ｆｅｎｔｏｎ，ＲｏｎＨ．Ｍｅｒｋ，ＢｌａｉｒＡ．Ｏｔｔｅｒｍａｎ．Ｐｒｏ—ｄｕｃｔｉｏｎｏｆｌｏｗｓｕｌｆｕｒｓｔｅｅｌａｔＳｔｅｌｃｏ—ｌａｋｅＥａｉｒＷｏｒｋｓｒＡ］．

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ＴａｐｐｉｎｇａｎｄＲｅｆｉｎｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ｓｔｅｅｌＲｅｓｅａｒｃｈ，２００２，（４）：１０７．［４］战东平，姜周华，王文忠，等．预熔精炼渣钢水深脱硫的实验研究［Ｊ］．材料与冶金学报，２００２，（１）：６５—６８．［５］温良英，陈登福，白晨光，等．钢包炉（ＬＦ）预熔精炼渣的研究［Ｊ］．特殊钢，２００３，（２）：１３—１５．［６］金山同，邹明金．预熔型保护渣“点”熔和“体”熔的行为［Ｊ］．北京科技大学学报，１９８９，（６）：５１５—５２４．［７］高伟．ＧＨｌ３６合金电渣重熔渣系的研究［Ｊ］．特钢技术，１９９７，（２）：５—１０．［８］乐可襄，董元篦，王世俊．ｃａ０一ｓｉ０２一Ａ１２０３一ＭｇＯ精炼渣的脱硫性能口］．特殊钢，１９９８，（３）：１５—１７．［９］ＳｉｍｅｏｎｏｖｓＲ．ｓｕｌｐｈｕｒＥｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍＤｉｓｔ“ｂｕｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｃａｏ—ｃａＦ２一Ｓｉ０２一Ａ１２０３ｓｌａｇｓａｎｄｃａｒｂｏｎ—ｓａｔｕｒａｔｅｄＩｒｏｎ［Ｊ］．