精鍊渣

燒結型精鍊渣的成分更均勻，穩定，熔化速度更快，但成本相對增加，且由於燒結渣密度小，氣孔多，易造成精鍊過程吸氣。

預熔型精鍊渣是指將原料按一定比例混合后，在專用設備中利用高溫在高於渣系熔點溫度的情況下將原料熔化成液態，再冷卻破碎後用於鍊鋼的精鍊渣。預熔型精鍊渣的純凈度高，化學成分均勻，物相穩定，熔點低，成渣速度快，可大幅度縮短精鍊時間且可直接用於轉爐鋼包出鋼過程渣洗，提高鋼水的潔凈度。並且不含氟或少量含氟，減少爐襯侵蝕，有效的減少了氟對環境的污染。由於預熔型精鍊渣的結構緻密，不吸水，便於儲運倉儲，不粉化，不揮發，可顯著減少鋼鐵廠粉塵污染，但生產成本較高。

在冶金過程中，爐渣成分對鋼水的潔凈度有著十分重要的影響。轉爐出鋼後進入到鋼包中的高氧化性爐渣由於FeO、MnO等不穩定氧化物含量較高，會持續不斷向鋼液傳氧，嚴重影響鋁的收得率和鋼液的潔凈度，最終導致水口堵塞和板材表面質量缺陷。精鍊渣控制技術在上世紀就已被Armco、Posco、NipponSteel等廠家應用於IF鋼的生產，通過合理地控制精鍊渣成分來有效降低鋼液中夾雜物和有害元素的含量從而得到高潔凈度鋼材。因此在盡量減少出鋼下渣量的基礎上應用精鍊渣控制技術尤為重要。國內某廠針對IF鋼的精鍊渣控制技術並對改質后精鍊渣的各項理化性能進行分析研究，為潔凈鋼生產過程中精鍊渣系的選擇提供依據。

國內某廠當前採用“頂底復吹轉爐→LF→RH→中薄板坯連鑄”工藝流程生產IF鋼。轉爐出鋼過程採用下渣檢測技術，控制鋼包渣層厚度在50～80mm。出鋼1/2時加入調節劑石灰和螢石來稀釋渣中的FeO、MnO不穩定氧化物，待出鋼完畢後向爐渣表層投入金屬鋁基還原劑，並向鋼中喂入鋁線。LF進行電極加熱升溫和爐渣還原改質，RH破空後補加部分還原劑來進行精鍊渣成分微調。

金屬鋁基還原劑可以降低渣中的不穩定氧化物含量。與含鈣化合物還原劑相比，金屬鋁基還原劑不會造成鋼水增碳或者增硅，因而廣泛應用於高品質冷軋板材的生產。

對正常生產過程中任意選擇2個爐次，對不同工序取渣樣進行化學成分分析。

轉爐出鋼后爐渣的氧化性很高，w(FeO+MnO)=25%～40%。爐渣還原處理后渣中w(FeO+MnO)急劇下降。改質完畢后，RH處理過程中爐渣w(FeO+MnO)=0.72%～5.38%，並且大部分情況可以控制在3%以下水平，為鋼液脫氧、脫硫創造了條件。

為了增強精鍊渣對夾雜物的吸收能力，首先必須控制好其成分使之位於低熔點區域。CaOAl2O3-SiO2渣系1300℃左右的低熔點區共有3個。其中Ⅱ、Ⅲ區具有較高的SiO2含量不能用於鋁脫氧鋼的精鍊處理，而Ⅰ區SiO2活度較低(約為10-4，以純固態為標準態)適宜用作精鍊渣系。RH處理過程中精鍊渣的成分基本控制在Ⅰ區附近，熔點約為1335℃，能夠很好保證精鍊渣良好的流動性。

黏度對爐渣與鋼液間的傳質及傳熱速率有著十分密切的關係，影響著冶金反應的速率。當渣中CaO含量過高時，渣中的固相質點析出會導致爐渣黏度上升流動性惡化。但是由於該精鍊渣中含有較多的Al2O3，有效解決了爐渣流動性的問題。從CaO-Al2O3-SiO2渣系等黏度圖可以看出，該廠精鍊渣的黏度可以控制在低黏度區(約1.5～2Pa·s)。

鋼中的夾雜物一旦上浮至渣鋼界面就應被爐渣牢牢吸附並快速溶解，如果爐渣對夾雜物的吸附能力不夠則夾雜物有可能被鋼流重新帶回到鋼液內部。從夾雜物去除的角度出發，爐渣應該既要保持與夾雜物的良好潤濕性又要具備快速溶解夾雜物的能力。Al2O3在CaO-Al2O3-SiO2系爐渣的溶解速率取決於很多因素。在溫度、攪拌條件等影響因素不變的條件下，只考慮爐渣成分對其影響。

在該精鍊渣成分範圍內，爐渣對Al2O3的相對溶解速率較高。Al2O3在CaO-Al2O3-SiO2渣系的相對溶解速率精鍊渣鹼度對鋼水脫氧有較大影響。研究表明，隨著鹼度提高和渣中SiO2含量的降低，精鍊渣的脫氧能力提高，這是由於渣中SiO2含量的降低使得其活度的下降從而減小或者避免渣中SiO2對脫氧鋼液的二次氧化。精鍊渣的二元鹼度很高，w(CaO)/w(SiO2)=5～11。鋼包渣吸收Al2O3夾雜的能力保持在較高的水平，同時防止了由SiO2引起的二次氧化，抑制了回硅、回硫。

除精鍊渣鹼度以外，渣中w(CaO)/w(SiO2)對脫氧有著不可忽視的作用。日本川崎水島廠生產超低碳鋼的試驗表明，當頂渣w(CaO)/w(SiO2)=1.4～1.8時，精鍊渣吸附Al2O3夾雜的能力達到最大。該廠精鍊渣基本滿足了上述要求。RH出站鋼包渣中的Al2O3含量明顯高於進站值，說明RH處理過程中夾雜物不斷上浮進入渣中。

RH加鋁脫氧后鋼中的自由氧含量很低，加上鋼液上方覆蓋有高鹼度、高還原性的精鍊渣，這就為鋼液脫硫提供了有利的熱力學條件。

爐渣的光學鹼度表示了渣中CaO提供氧離子(O2-)的能力，代表了其參與脫硫能力的強弱。

研究表明，爐渣光學鹼度在0.78～0.82時具有最強的脫硫能力。計算得出精鍊渣的光學鹼度為0.74～0.76，說明該精鍊渣具有較強的脫硫能力。

對於CaO-MgO-Al2O3-SiO2渣系，計算結果表明RH處理過程中精鍊渣可以控制在0.020～0.030的高硫容量區間。

對3個爐次連鑄坯進行大樣電解和總氧含量分析。鑄坯總氧含量都在30×10-6以下，10kg鑄坯中大型夾雜物平均含量3.38mg左右，大型夾雜物控制水平較高。中薄板坯連鑄機可連澆6爐以上，解決了Ti-IF鋼難澆性問題。

高鹼度高硫容量精鍊渣使得RH處理過程中鋼水硫含量發生一定程度的下降。某一爐次RH進站鋼水中的w(S)為70×10-6，出站時降至40×10-6，脫硫率達到42.8%。成品平均硫含量為38×10-6，這為RH生產低硫鋼提供一定的借鑒思路。

1)採用金屬鋁基還原劑對轉爐出鋼后高氧化性爐渣在LF進行還原改質處理，精鍊渣w(FeO+MnO)控制在3%以下，RH處理過程中能快速吸附去除夾雜物。鑄坯總氧質量分數小於30×10-6，大型夾雜物控制水平較高。

2)精鍊渣的黏度在1.5～2Pa·s，熔點在1335℃附近，爐渣流動性較好。

3)精鍊渣的光學鹼度為0.74～0.76，硫容量在0.0020～0.0030，具有較強的脫硫能力。