鋼包精煉渣成分的最優(yōu)化

1、第3卷増刊上海大學學報(自然科學版)Vol 3. Suppl1997 年 11 月JOURNAL OF SHANGHA IUN 2ERSITY (NATURAL SCIENCE)Nou 1997鄭慶張曉兵蔣國昌徐匡迪(材料科學與工程學院)本文用正交設計方法對用于鋼包精煉的CiC-SDi-AlO .-MgO-CaFz渣系成分進行優(yōu) 化.試驗表明影響爐渣泡沫穩(wěn)定性能的因素依次為堿度,CaF.A IQ】和M gO的含量，最佳的精 煉渣組成為:CaO 39. 3%. SO2 19 7% , A IQ3 25% ,M gO 6%,CaF： 10%2).精煉渣;泡沫穩(wěn)定性:正交設計TF 748 4; TF

2、 769 20隨著連鑄的發(fā)展和對高品質(zhì)鋼材需求的增加，二次精煉過程變得越來越重要，鋼包爐作 為一種重要的爐外精煉設備在生產(chǎn)中得到廣泛的應用，使生產(chǎn)成本降低和鋼水質(zhì)量大幅度 提高，但同時也有鋼包爐耐火材料消耗量過高的問題，有時甚至可占總運行成本的一半以 上山，如何提髙爐壽命成為生產(chǎn)中廣為關注的問題以往在耐火材料成分優(yōu)化和鋼包爐結構設計上已取得了不少進展但由于鋼包爐耐火 材料實際上在近極限狀態(tài)下工作,故改善鋼包爐運行條件的途徑是提高耐火材料的使用壽 命人們注意到電爐采用泡沬渣埋弧操作可使耐火材料損耗大大降低于是試圖在鋼包爐 中引入泡沫渣操作，但鋼包爐采用還原性渣不具備穩(wěn)定的氣源條件要造泡沬渣則須引

3、入 氣體源 德國Krupp公司采用在初煉時殘留一部分碳，使之在鋼包中生成CO氣體形成泡 沫渣包裹電極巳德國SKW公司在Trostberg廠進行了用二酰氨石灰造泡沫渣的試驗巴 張鑒等人 收稿 0!： 1997-09-10鄭 慶男.1970年生，博士生:上海大學材料科學與工程學院.上海市鋼鐵冶金重點實驗室上海市延長路149號(200072)將鋼包渣分為精煉渣和發(fā)泡渣兩部分其中由氯化鹽和碳酸鹽組成的發(fā)泡渣在 精煉時分批加入，利用其分解所產(chǎn)生的氣體形成泡沫渣在鋼包爐中實現(xiàn)泡沫渣埋弧操作 后，渣線壽命有明顯的提高巴以上所列方法，均未在延長氣體在渣中的停留時間方面作研究，鋼包爐要達到高效經(jīng)濟1994-20

4、10 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 増刊鄭慶等:鋼包精煉渣成分的最優(yōu)化163運行的目的須了解渣金耐材三者的關系尤其是精煉渣的成分對于鋼水質(zhì)量和耐材消耗 有重要作用，為了形成穩(wěn)定的泡沬渣，精煉渣除滿足常見的冶金條件外，還應具備較好的儲 存氣泡的能力，即氣泡在渣中的穩(wěn)定性高本文正是從這一角度來進行研究的過去，對精煉渣所作的優(yōu)化只考慮以下性能：（I）隔熱：（2）防止鋼水氧化：（3）吸附雜 質(zhì)；（4）脫硫：（5）對爐襯的侵蝕力較低 本研究將以此為邊界條件對目前常用的為CaOSDz-AlO

5、a-MgO-CaF：系精煉渣的泡沬性能作優(yōu)化 首先給出邊界條件，如表L庁號因素范 a參考文獻1堿度B = C)/SD22 OWb W3 06,72A IOj w t%AldWIOOr20 VA 1Q3W307,83M gO w t%6MgO127,94CaF：w t%CaF：107. 10圖1實驗裝置示意圖有關熔渣泡沫性能的試驗，以往采用向熔渣中吹 氣來模擬泡沬渣的形成|小，用最大高度H和泡沫指數(shù)另衡量泡沬穩(wěn)定性（后者表征氣體在 渣中的平均停留時間）.本文采用向髙溫液態(tài)渣中噴吹CaCO3的方法試驗在管式鉗硅爐中 進行,X-TV在線觀察并錄象,試驗裝置如圖1所示CaCO3由氣動控制自動噴吹其粒度

6、為 400目，質(zhì)量為1 g （化學純），石墨堆坍內(nèi)徑為30 mm,高80 mm,所有合成渣都經(jīng)預熔單個 渣樣重50 g,試臉溫度為1550 C 2乜，并采用氮氣保護本試驗采取正交試驗的方法，需要優(yōu)化的參數(shù)為堿度和Al）3,MgO,CaF2共4個因 素,為了保證試驗優(yōu)化結果的可靠性,各因素取4個水平不考慮因素之間的相互作用，所 以，可用Li6（45）正交表，測定的指標為H和E安排試驗時作隨機化處理以減少偶然誤差 試驗的方案及結果如表2為同其他結果（11）相比較取泡沬指數(shù)E作為主因素作分析表3 為KRSI及有關數(shù)據(jù)，其中為第丿列中i水平的試驗指標之和.肌為第j列中各匕的極 差離差平方總和0- 口穴

7、Qe、其中Qt.QQe可按下列各式計算:Qt= 心左宀十刀JiQ-十左處乂左(X 1,2, 3,4),4Qe = Qt -刀5，試驗號B (CaO/SD)A1Q3McOCaFzH (mm)L(s)12 05642519 222 01086322L 532 0201084526 042 02512104224 552 5588322L 062 5106103822 172 520124352L 782 5251064024 093 0510103020 8103 0101283220 7113 020662519 0123 025842218 5133 551261516 7143 510104

8、1015 7153 520882017 0163 5256103020 53kiikij知RKIK 3jK1/9L 288 879 069 92L 3831744 7885 44624L 00 488601 27329 8877 78Q 08S 787. 59 8603729 6400 007005 69 765625 27099 238Q 878 086 583 68 5652864 6084 007482 25 698896 27083 8575 18L 284 787 912 8564001 6593 447174 09 772641 27133 95328 9,10817S 21,Qt

9、 = 6882 48 -108175 21/16 = 121. 53, 0丨=27329 88/1 108175 21/16= 71. 52,02= 13 86, 03 二 10 01, Qa = 22 53, Qe = Qt Qt 0 04= 3 61.上述結果表明，影響泡沫指數(shù)的因素中，堿度最為顯著以下依次為CaF,含量和M gO 含量 從Q,的排列來看.隨著堿度的増大,K”減小而CaF?和A lOs的影響則相反其中 CaF：的影響較A 1Q 3要大,而M gO含量改變對E的影響不明顯從以上分析可知在所確定的優(yōu)化范圍內(nèi)為了獲得最穩(wěn)定的泡沫渣，堿度應取2 0.并且渣的最佳成分為 CaO 39

10、. 3%, SO2 19 7%, A1jOs25%, CaFz 10%, MgO 6%.用于鋼包精煉的CciO-SOz-A 10 34 gQ-CaF：五元系熔渣的泡沫穩(wěn)定性與其成分有關, 其影響因素依次為堿度和CaF2,Al)3,MgO的含量而最佳的精煉渣成分為:CaO 39 3%, SDz 19 7%, A IO3 25%, M gO 6%,CaF2 10% (B = 2 0).1鈴木信雄 工業(yè)加熱LF法 乙(15):542 L itscher G W. Ladle M etallurgy of Steel for Continuous Casting and bigot Cast big

11、M an aster Symposium on Iron and SteeinakingM anasterU niversity Ham ilton Canada. 1986 : 1433 Slag Foim ing w ith D kun ide B rief Report ui Steel T mes, 1988, (11) : 554 張鑒 中國專利.NO9310659925任正德40i鋼包爐泡沫渣埋弧作業(yè) 特殊鋼.1995, (4) ：4i- 456 Schrader D M , Rankovic L L. The Effect of Ladle Furnace Sias on Car

12、bon-bonded Refractories Iron and Steeknaking. 1988, (6) : 23- 25C rani b A W, Byrne M. Chan ical In teract bn s ui L ad lc T undish and M old Slags Iron and Steeknaker. 1986. (5) : 2578藤本英明 取鍋加熱精煉法0)開發(fā) 鐵1988. (10) : 19629 Kohler U , Taake bit Con on SecM etallurgy A rchen Gernany Sep, 1987 : 522 538

13、10 Turkdogan F T Slags and Fluxes for Ferrous M etallurgy. Iron and Steeknakiiig, 1985, (2) : 6411 Ito K Study on the Foam ing of CaO*SO2*Fe)3 Slag： Parti Fonn ing Parameters and Ex- permental ResultsM etall Trans. 1989. (8) : 509Optm iziig of the Con position of Ref h hg SlagsUsed h LadleZheng Q ii

14、ig Zhang Xiaobiii J iang Guochang Xu Kuangdi(School ofM aterial Science and Engineering, ShanghaiU niversity)Abstract The op tin uin composition of CaO -SD 2*A 1)3-M gO CaFz system w hich is w idely used in ladle refining is detenu ined by ni ean s of orthogonal exp er in ent and theoretical analysis Factors influencing the stability of foam y slag have a de scending order of the basicity, the composition of CaF：, A IO 3 and M gO and the op t