LF精炼炉白渣工艺操作
LF精炼炉造白渣操作实践
李军辉赵文勇沈桂根
（杭州钢铁集团公司转炉炼钢厂杭州310022）
摘要：本文主要介绍杭钢转炉厂在LF精炼炉生产过程中的白渣操作方法，总结适合本厂转炉LF精炼炉的白渣冶炼工艺。
关键词：炼钢LF精炼、白渣、操作
前言
杭钢转炉炼钢厂现有2座600吨混铁炉，4座40吨顶吹转炉，4座40吨LF精炼炉，部分钢水经LF精炼脱氧、脱硫、去夹杂、喂钙线对钢水进行钙处理。主要精炼钢种为40Cr、ML40Cr、SWRCH35K、、50#系列、U71Mn、HML10、QD08、1008、T07A、440QZ、10#、20#等，要求每炉钢精炼均为白渣化操作。1、白渣冶炼操作分析
本厂精炼炉白渣冶炼操作方法主要可以归纳为以下三点：一分（对转炉厂现有的钢种进行分类，不同类别分别对待）；二调（调整精炼吹氩参数，不同精炼时期采用不同的吹氩控制）；三稳（稳定精炼的通电参数）。1.1一分
对转炉目前所冶炼的钢种进行简单分类，主要分成三大类：第一类主要是以HML10、1008、T07A为代表的低碳低硅钢系列；第二类是以QD08、10#、20#、1018、1012等为代表的优质普碳钢系列；第三类主要是以40Cr、50#、SWRCH35K、U71Mn为代表的中高碳钢系列。根据不同的类别制定一个基本的加料制度（见表1）。
１表1不同类别造渣料的加入量
造渣料第一类第二类第三类石灰7kg/t6kg/t5kg/t萤石适量适量适量高性能精炼剂1.5～2.5kg/t1.5kg/t1kg/t合成渣2.5kg/t2kg/t2kg/t碳化硅适量0.25~0.5kg/t0.25~0.5kg/t含铝合金1.5～2kg/t1～1.5kg/t1～1.5kg/t同时根据出钢下渣情况，对加料顺序进行合理安排。如不管钢水的下渣情况，渣子的干稀状况，只是将已经准备好的造渣料一次性加入钢包进行通电精炼。往往造成精炼结束后造渣料不能化开，不能发挥精炼的脱硫、脱氧、去夹杂的功能。通过现场摸索，首先将准备好的合成渣提前加入到正在等待工位的钢包中；根据炉前下渣量多少、粘稀等情况，先加入适量的萤石再加入石灰；石灰分两批加，保证所有加入的石灰可以完全化开。分批加入石灰的步骤如下：在通电开始1~2分钟后加入石灰总量的2/3；待第一次加入的造渣料完全化开后，再加入其余的造渣料；脱氧剂（包括碳化硅、高性能精炼剂、硅钙粉等）在石灰化开后根据炉渣的脱氧程度依次适量加入，保证白渣的形成及维持。1.2二调
通过优化吹氩控制来达到快速造白渣、并加强白渣的精炼效果。炉外精炼过程中钢液的搅拌是重要的单元操作，在精炼过程中起着均
２匀钢液温度与成分、促进钢渣之间反应、加快夹杂物上浮的作用，而且直接关系着其它精炼手段的实现[1]。精炼过程中搅拌是必不可少的手段，合理的搅拌可以提高钢液的质量，但是不合理的搅拌可能恶化钢液质量[2]。
泡沫渣是液体炉渣和一定成分的炉气的混合相，当气泡在炉渣中溢出速度较慢，炉渣与气体形成蜂窝状结构，增大渣钢反应界面，发挥精炼效果。而气泡来源主要是C、O反应生成的CO、CO2及吹氩过程的氩气泡，当吹氩过大会造成炉内的气泡迅速逸出，达不到造白渣的要求。如从精炼开始到结束都保持一定的吹氩压力和流量，前期吹氩过小对化渣不利，后期吹氩过大易卷渣、吸气，既不能有效保证快速化渣，也不能避免夹杂物的卷入。为此我们制定了一个较为合适的吹氩制度如图所示。图中的吹氩流量数值只代表大与小的概念，实际数值以现场操作为准。
吹氩流量（M/L）
10050
通电时间（min）0525
图LF精炼过程吹氩制度示意图
3在精炼前期由于要加入大量的造渣料，必须有较大的吹氩压力才能保证所加入的料在钢包表面完全铺开，保证造渣料不在加料孔边堆
３积，为造出白渣提供有利条件。当造渣料化开后，要达到发泡的效果，必须减小吹氩压力，便于维持发泡埋弧，增强钢渣反应及脱硫的效果。通电结束后，再减小吹氩压力和流量，保证钢水一定的弱吹时间，使得各类夹杂物充分上浮，从而提高钢水纯净度，达到钢水精炼的目的。1.3三稳
稳定供电制度来保证白渣的造出和维持。通过实践操作，提出了一个较为合理的供电制度如图所示。通电开始采用小电流起弧，防止因突然大电流起弧电极晃动厉害造成断电极。起弧稳定一定时间后，进入加料阶段，此时为了保证造渣料完全化开需增大电流，用高电能转化的热量融化造渣料。当造渣料完全化开后考虑浇注温度要求进行调温处理，逐步降低通电电流，维持精炼功效。
电压（V）225213
01510通电时间（min）
图LF精炼过程电压调整图
电流（KA）20
15105
011020通电时间（min）
图LF精炼过程电流调整图
４2、冶炼操作效果
1）、取得较高的精炼脱硫率。中高碳钢脱硫率达到50%；低碳低硅钢脱硫率大达到30%。
2）、该工艺操作降低了钢水的氧含量。中高碳钢的平均钢水氧活度达到了10ppm以下，低碳低硅钢平均氧含量达到20ppm以下。3）、该操作法提高钢水的纯净度。45#钢大颗粒的硫化物夹杂达到0.5级，硅酸盐夹杂达到2.5级，球状氧化物大颗粒夹杂也有较大幅度地下降。
５
扩展阅读：LF精炼炉工艺技术操作规程
LF精炼炉工艺技术操作规程A/0
一、原辅材料技术（质量）要求
1、石墨电极材质要求
1）电极直径：φ350mm或φ400mm2）电极长度：1800mm3）体积密度：1.74g/cm34）单重：301kg或393kg5）电阻率：4.42、埋弧渣
1）主要理化指标
SiO2≤8.0%CaO44+8%Fe2O3≤3.0%MgO210%烧失＞35%水份≤1.5%粒度220mm2）使用方法：
a、质量要求较高的钢种应采用无渣工艺，或扒去初炼炉渣重新造精炼渣。
b、出钢过程中应向钢包内加入脱氧剂，使钢中溶解氧含量≤10ppm，TFeO＜1.0%。
c、到LF工位，加精炼渣料后给电，加热熔化后再加入埋弧渣。按35kg/t钢（交流钢包炉）或58kg/t钢（直流钢包炉）加入，具体根据发泡高度确定。
d、加入埋弧渣后，要有氩气搅拌，氩气流量控制在35NL/min。3、合金包芯线
1）钙铁包芯线主要理化指标（使用量0.5kg1.0kg/t钢）
规格单重铁粉比CaFe合金粒度第1页共10页LF精炼炉工艺技术操作规程A/0
φ13mm≥380g/m1:1.36≥25%≥65%＜1mm2）铝线和金属钙线等主要技术条件
名称硅钙钡线硅钙线金属钙线碳线铝线线型（mm）φ13φ13φ13φ13φ816钢带厚度（mm）0.4X550.4X550.4X550.4X55芯粉重（g/m）≥230≥195≥200≥140线重主要成份（%）（g/m）≥410Si≥45Ca≥16Ba≥9≥350Si≥55Ca≥24≥350Ca≥27≥300C≥98≥220Al≥973）硅钙线成份要求：
Ca2431%Si5060%Al≤3.0%C≤1.2%p≤0.04%S≤0.04%4、预熔型精炼合成渣的作用及主要理化指标
1）主要理化指标
CaO4854%Al2O34347%MgOFe2O3SiO23≤3%≤4%6%熔点≤1300℃水份≤0.5%粒度130mm2）使用方法：
加入量为57kg/t钢左右，出钢前全部加入钢包底部。也可分两次加入，先包底加入50%，剩余部份随钢流加入，LF炉视情况进行少量调整，具体加入量根据现场工艺条件决定。
二、LF炉主体设备
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
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三、LF炉工艺流程
80吨顶底转炉挡渣出钢（全程吹氩）吹氩站吹氩测温、定氧、取样喂铝线测温、定氧、取样钢包吊运到LF炉精炼站钢包车上进准备位测温预吹氩钢包入加热位加热、造渣调成份取样、测温定氧喂线、软吹氩（喂钙铁线或硅钙线）加保温剂连铸
四、白渣精炼工艺要点
1、主要化学反应
1）石墨电极与渣中氧化物反应：C+(FeO)=【Fe】+｛CO｝C+(MnO)=【Mn】+｛CO｝
上述反应不仅提高了熔渣的还原性，而且还提高合金吸收率，生成CO使LF炉内气氛更具还原性。2）脱硫反应式为：
【FeS】+(CaO)=(CaS)+(FeO)脱硫能力用分配系数Ls表示：Ls=(S)%/【S】%
当溶解氧不变时，硫的分配系数随(CaO)的增大而增大，随(FeO)、（SiO2）的增加而减少。
2、白渣精炼工艺要点
1）挡渣出钢，控制吨钢水下渣量不大于5kg/t。
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2）钢包渣改质，控制钢包渣碱度R≥2.5，渣中(FeO+MnO)%＜4%。3）白渣精炼，处理周期有限，白渣形成越早，精炼时间越长，精炼效果就越好，一般采用CaOAl2O3SiO2系渣，保持熔渣良好的流动性和较高的渣温，钢包的最终控制成份见下表。高碱度、低熔点、低氧化铁的精炼渣能有效脱硫，吸收夹杂物，降低钢中T【O】。
LF炉钢包渣最终控制成分
处理钢水CaO（%）MgO(%)Al2O3（%）SiO（(FeO+MnO)%2%）硅镇静钢铝镇静钢5060556571045152520301520510＜1＜0.54）控制LF炉内为还原性气氛。
5）良好的底吹氩搅拌，保证炉内具有较高的传质速度。3、LF炉精炼对钢包净空的要求
LF炉精炼采用适当的钢渣混合和有效的氩气搅拌，通过大功率进行埋弧加热，依赖惰性气体强搅拌以加大钢渣的界面反应，此时，往往会有翻溅产生。所以，钢包顶部应有一定的自由空间，要求钢包液面至包缘有不小于500mm的距离，同时设置水冷防溅包盖。
五、LF炉底吹氩操作
1、钢包在钢包车上座稳后，立即插上快速接头，打开阀门，接通氩气，调整氩气流量。
2、氩气流量调整。根据处理阶段、处理手段和处理目的不同适当调整吹氩流量。
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3、如钢包内炉渣结壳或结块，通电化渣前可适当增加氩气流量，冲开渣面。
4、合金成分调整时，适当加大吹氩流量，一是吹开渣面，提高合金收得率；二是可加速合金熔化，均匀成分。
5、精炼白渣脱硫处理时，适当加大吹氩流量。
6、喂线时，根据喂线种类调整氩气流量；铝线应提高脱硫速度，适当加大吹氩流量；钙线（硅钙线）要减小吹氩流量，流量大小以渣面涌动，钢水面不裸露为宜。
7、新包、大修包、小修、凉包、有包底钢包精炼过程要适当加大吹氩流量。
8、等待吊包时，要减少吹氩流量。
9、吹氩压力在0.2-0.8MPa、流量在100-300L/min之间调整。开吹破顶压力为1.3-1.6MPa，破顶时间5秒左右。
10、钢包精炼炉在整个冶炼过程中，均必须进行吹氩搅拌。如果发生氩气中断情况，则精炼过程停止进行。因为精炼钢水上部受三相电极的加热，上部钢水温度高，只有通过吹氩搅拌，使包内钢水产生对流，从而均匀包内温度，加速成夹杂物的上浮，以及达到均匀成分的目的。
六、LF炉精炼工艺技术操作要点
1、配电工精炼前的检查与准备1.1
按设备操作规程认真检查各选择开关是否正确。
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1.2检查各指示信号，仪表显示是否正常，发现问题及时通知
有关人员处理。
1.3
高压电系统是否正常，如有异常时，报告调度室，并及时
通知电气有关人员处理。
1.4
检查无误后，报告精炼炉炉长。
2、精炼工精炼前的检查与准备
2.1确认电极升降系统正常，三相电极长度能满足精炼需要，特别是转炉开新炉及回炉钢水；检查电极接头处有无缝隙，如有缝隙，则吊至电极接长装置拧紧；检查电极头有无松动，松动时把电极头打掉；检查备用电极是否接长，数量是否充足。
2.2确认测温、定氧、取样装置工作正常，测温头、定氧头、取样器数量充足。
2.3检查渣料、合金料、脱氧剂、增碳剂等是否充足，并确认合金成分。
2.4确认炉盖升降正常，炉盖水冷系统、导电铜臂、电极夹钳等无漏水现象。
2.5检查炉盖耐材能否继续使用，特别是电极孔周围耐材料能否继续使用。
2.6确认喂丝机工作正常，各类线数量充足，成分明确，安装到位。
2.7检查底吹气管网有无漏气，总管压力1.5MPa以上。2.8确认钢包车行走正常，停位准确，轨道内无障碍物。
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2.9平台准备好大包保温剂。3、座包工位
3.1钢包吊到精炼工位后，专人指挥行车把钢包平稳座正。检查机架有无变形，检查包壁是否发红。
3.2检查钢包上沿有无残钢、残渣、异物等，防止钢包沿超高，确保钢包与炉盖平整接触。
3.3接通吹氩管，调整吹氩流量。4、加渣料工位
4.1精炼钢包车运行至加渣料工位停稳后，检查工位是否准确。4.2向钢包内加入造渣材料，渣料比为石灰：萤石=3:1～5:1，视渣况调整配比，渣料加入量为4～7kg/t钢。
5、钢包精炼炉工艺流程示意图：
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指挥座包检查钢包电极准备设备确认原材料准备接吹氩管吹氩操作钢包车在座包工位加萤石操作加石灰操作加渣料位吹氩操作钢包车在处理位炉盖下降降电极测温取样取渣样渣料加入供电操作白渣操作吹氩操作合金成分微调温度控制温度调整喂线操作净吹操作调整步骤测温取样提升电极提升炉盖钢包车开出卸吹氩管吊包精炼处理结束
6、钢水包放上座包工位，接通底吹Ar气，进行吹气搅拌。吹Ar常用流量：130-150NL/min，压力：0.20.4MPa。
7、精炼钢包放上座包工位，在合适位置取样全分析、测温。8、开动座包车，使精炼包进入加热工位，下降加热盖。
9、根据测定温度及所炼钢种要求，调节好输入电压和电流，下降三
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相电极进行通电加热。
10、停电，升起三相电极，升炉盖，测温，要求钢水温度、成分合格。
11、加料造渣：钢水在加热工位，首先向钢包加入适量的合成埋弧渣，厚度为75mm左右。然后，降下电极并起弧。调节电流，对钢水进行升温和调温操作。视情况分批加入石灰3~6Kg/t钢，预熔渣或调渣剂（造渣脱氧剂）2~4Kg/t钢，用较大功率送电约5分钟。每根石墨电极电流设定：3201*A，电压设定：200V。电流可在270003201*A之间调整。电压可在120380V之间分档调整。
12、造还原渣：炉渣化好后，停电测温、取样，调整吹Ar强度。往钢包中加铝粒或铝块，按0.2~0.5Kg/t钢分批加入。根据渣样、钢样加石灰或调渣剂、合金后送电。铝粒要求：Al＞99.0%，粒度为：0.51.0mm。
13、精炼时间的控制：保证精炼时间32分钟以上，钙处理后必须保证软吹Ar时间5分种以上，钙样必须喂完钙线后软吹氩3分钟才取样。钙铁线或硅钙线喂线速度控制在3.5-4.5m/s左右。
14、精炼过程中，原则上禁止开高压吹Ar精炼，若因异常情况确需要开高压搅拌，时间不能超过2分钟。
15、加入渣料和合金后，必须保证15分钟精炼时间。16、白渣出钢，保证(FeO+MnO)≤1.0%
17、精炼应根据生产节奏、钢包状况控制好上台钢水温度，确保中包过热度在20~35℃。
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18、喂丝前温度、成份必须符合要求。
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