电渣重熔渣系选择的工艺探索攀钢钢城企业总公司冶炼厂王宾陈涛李艳丽【摘要】通过大量的工艺实践探索 , 掌握了电渣重熔渣系对脱硫、脱磷和合金元素烧损和生产效率的关系 , 提出了根据不同钢种选择渣系的方法。

【关键词】电渣重熔渣系工艺1前言电渣重熔过程中 , 熔融渣池起着重要的作用 , 因此在整个重熔过程中 , 渣池成分、温度、深度、态下。

方法 , , 又、熔点、表面张力、粘度、氧化性等与重熔金属品种相适应的最佳条件下进行 , 因此对渣系进行适当的选择调整是十分必要的。

我厂有 250K VA 的电渣重熔炉 2座 , 主要生产电工纯铁、高速工具钢、模具钢电渣重熔锭。

长期以来一直选用 CaF 2∶ Al 2O 3=7∶ 3的渣系 , 生产实践表明, “三・七渣系” 对不同钢种在纯净度、合金元素的损耗、 P 、 S 等有害元素的去除、生产效率、产品质量、电耗等方面作用是不相同的。

为了摸索电渣重熔渣系选择的较好方案 , 我们对电渣重熔的渣系选择进行了一定的工艺探索。

2电渣重熔用渣系所要求的主要基本特性和成分电渣重熔用渣系的各种特性 , 取决于其主要成分 CaF 2、 Al 2O 3、 CaO 等 , 以及加入渣中的氧化物 , 碳酸盐等 , 渣中加入氧化物 , 会降低电导率和电耗 , 提高熔点和粘度。

熔点下降 , 会使电导率上升 , 使钢锭产生空洞、气孔、夹杂等缺陷 , 提高熔点将降低电导率 , 妨碍脱硫反应 ,100~200,, 。

(例如在 CaF 2量多 , 粘 0110~0115泊的渣子 , 和 Al 2O 3量多 , 粘度为0110~0115泊的 , 采用后者夹杂物有所增加。

为了防止熔渣卷入金属内 , 熔融金属和熔渣之间应具有足够大的表面张力以及对非金属夹杂物相适应的高吸附能力。

CaF 2含量少及 Al 2O 3、 CaO 含量高时 , 具有大的表面张力 , 因为 Ca +与F -结合能比 O -结合能力小的缘故 , 此外氧化物渣子对于刚玉、石英玻璃具有较好的吸附能力。

3电渣重熔锭质量和渣系成分关系工艺探讨为了探索电渣重熔过程中脱硫、脱氧和合金元素变化 , 杂质去除等行为 , 以及它们和渣料成分关系 , 我们采用高速钢 W9M o3Cr4V 、 W6M o5Cr4V (M2 、电工纯铁 (DT4、 DT3 、通过变换渣系 , 对电渣重熔、脱氧、脱硫等行为进行了生产实践工艺探索。

311电渣重熔脱硫机理。

脱硫是电渣重熔的重要特征之一 , 其按照下列反应进行 :①硫由金属向渣中转移的行为 :[S]金属 +(O 2- 渣 [[O]金属 +(S 2- 渣 ? ②转移进渣中的硫和大气中氧反应而逸出 :・ 3・四川冶金 S ichuan Metallurgy(S 2- 渣 +3{O2}[2{SO 2}大气 +2(O - ?在采用 CaF 2渣系中 , 可通过如下反应进行 : CaS +3CaF 2+4Fe 3O 4=4CaO +12FeO +SF 4↑ ?能使 SF 4等气体挥发掉。

312电渣重熔脱硫与渣系成分关系的工艺实践采用 CaF 2、 CaO 、 Al 2O 3为渣系原料变换其成分配比 , 冶炼电工纯铁 (DT3、 DT4 研究脱硫情况 , 见表 1。

表 1渣系对 DT 4重熔脱硫率的影响重熔电极 S 含量 (%渣系成分 (%Al 2O 3CaO CaF 2重熔锭S 含量 (%脱硫率(% 0. 0122010700. 0. 0100. 0132070. 007041. 60. 0120. 007240. 70. 01430700. 0042720. 01440600. 003973. 2(以上每组渣系试验三组 , 表中所列成分为三次试验数据平均值可见增加渣中 CaO 将提高碱度 , 提高脱硫率 , 在 CaO 含量达 40%时 , 脱硫率最高可达 75%, 当 CaO 含量达 20%时 , 其脱硫效果可提高 15%左右 , 脱硫效果随着 CaO 含量增加而提高 , 当含量超过 40%时 , 电渣重熔电气方面会出现问题。

增加 Al 2O 3, 脱硫率呈现出降低情况 , 然而熔融金属和渣子之间硫的分配系数降低不大 , 分配系数随 CaO/SiO 2增大而增大 , 当 Al 2O 3含量小于 15%, 即使 CaO/SiO 2一定 , 分配系数也还会急剧减少 ,可见采用 Al 2O 3渣料时 , 由于硫的活度增大 , 有利于硫的氧化。

在 250K VA 电渣炉 , 对高速工具钢进行电渣重熔 , 采用 Al 2O 3、 CaO 、 CaF 2渣系 , 固定 Al 2O 3、 CaF 2, 变换 CaO 调整碱度 , 其结果见图 1。

其次 , 在采用纯 CaF 2情况下 , 与以杂质形式存在的 SiO 2之间产生 2CaF 2+SiO 2=2CaO +SiF 4↑ 反应 , 产生 CaO , 这有助于脱硫。

图 1渣碱度对脱 S 可见 , 。

此外加入含有 2%— 4%FeO 、 FeS 和 CaS , 可抑制硫的氧化见表 2。

表 2渣系中抑制脱 S 剂的作用渣子成分重熔前含 S 重熔后含 S 脱硫率 (%CaF 2Al 2O 370%30%外配FeSFeO CaS5%3%5%-1. 5+2. 1-1. 1这对用电渣重熔生产需保持含 S 量的易切削钢是十分合适的。

从以上分析可以看出 , 在电渣重熔过程中 , 通过选择渣料成分和对不同钢种用户对 S 含量要求 , 可以有效地实现脱硫或对硫的保持 , 具体措施见表 3。

表 3电渣重熔中控制 S 的基本措施脱硫保持硫提高渣中 CaO 含量维持渣中和钢中硫化物[S](S 平衡清洁重熔电极使 S iO 2、 FeO 、 MnO 等氧化物尽量最低。

少量加 FeO 、 T iO 2等抑制硫氧化。

313电渣重熔脱磷与渣系成分关系工艺实践要想通过电渣重熔进行脱磷 , 一般要求同时满足 :・4・ 2001年第 5期(1 提供磷氧化用的高氧化渣 ;(2 高碱度渣以使转移进熔渣中磷结合成稳定的化合物 ;(3 防止从熔渣向金属中回磷 (包括低操作温度等。

高碱度渣料可通过添加 CaO 而获得 , 但是 , 造成电渣重熔操作温度较高 , 使磷向金属内转移 , 事实上 , 不可能同时满足上述三个条件 , 所以电渣重熔进行脱磷作用很小。

在实践中 , 我们用电工纯铁、碳素工具钢采用几种渣系 , 研究了电渣重熔的脱磷情况 , 见表 4和表 5。

表 4渣系对脱磷率的影响渣系重熔前 P 含量 (% 重熔后 P 含量 (P ( 70%CaF2+30%Al2O 30. 0100. +0. 20%CaO+20%Al2O 360%CaF20. -0. 0009100%CaF20. 0120. 012表 5 20%CaO+20%BaO+60%CaF2渣对高速钢脱磷情况钢号磷含量 (%电极钢锭脱磷率 (%W9M o3Cr4V 0. 0220. 0209W6M o9Cr4V20. 0250. 0238渣中加入 BaO 高氧化渣后 , 对脱磷有一定影响 , 但作用不是很大。

通过对各种渣脱磷的探索 , 几乎各种渣系在电渣重熔中对磷影响不大 , 甚至有回磷现象 , 即使加入 BaO 等高氧化渣后 , 对脱磷作用影响也不是十分明显 , 所以我们不能指望通过电渣重熔进行脱磷 , 因为无论选择那种渣系 , 在电渣重熔高温操作下 , 都会有回磷现象产生。

314电渣重熔渣系成分与合金元素关系电渣重熔中 ,T i 、 Al 、 Si 、 Mn 等易氧化元素会产生氧化 , 这是由空气中氧经过熔渣转移 , 以及由于自耗电极表面氧化而使氧向渣池内转移的缘故 , 其氧化程度决定于侵入氧量的多少 , 同时还取决于与氧亲和力高的元素变化量。

, , 见 66电渣重熔几种渣料对电工纯铁 C 、 S i 、 Mn 、Al 的影响渣系C (% S i (% Mn (% Al (% 70%CaF2+30%Al2O 320%CaO+ 20%Al 2O 3+60%CaF2100%CaF2电极0. 0150. 080. 040. 32熔后钢锭 0. 0160. 0940. 0390. 079变化值+0. 001+0. 014-0. 001-0. 24合金收率 120%98%26%电极0. 0210. 090. 0220. 417熔后钢锭0. 0200. 0100. 0210. 370变化值-0. 001+0. 001-0. 001-0. 047合金收率 101%96%89%电极 0. 210. 180. 0200. 40熔后钢锭0. 0190. 210. 0210. 21变化值 -0. 002+0. 03+0. 022-0. 207合金收率160%95%47. 5%在以 CaF 2为基础 , 变化 CaO 和 Al 2O 3对高速工具钢进行试验 , 观察 C 、Si 、 Mn 元素变化 , 见表 7。

表 7渣料成分对高渣钢 C 、 S i 、 Mn 的影响元素母材电极10%CaO+30%Al2O 320%CaO+20%Al2O 330%CaO+10%Al2O 340%CaO40%Al2O 3C 0. 740. 730. 740. 730. 730. 73S i 0. 2720. 170. 160. 120. 0100. 15Mn0. 540. 510. 530. 490. 510. 52备注渣料中含 CaF 260%, 其余为 CaO 和 Al 2O 3。

通过以上数据可以看出 , 在电渣重熔过程中 , 首先是与氧亲和力高的 Al 被氧化。

在几种渣系试验中 , 无论是冶炼电工纯铁 , 还是高速工具钢 , 碳的变化很小 , 电渣重・5・四川冶金 S ichuan Metallurgy熔高速钢碳几乎没有变化 , 重熔电工纯铁有极其微小的变化。

对于 Si 元素 , 在重熔含铝、钛较高钢种 (如电工纯铁时熔渣中转入金属内不稳定氧化物 SiO 2被铝、钛还原 , 出现了增硅 , 而电渣重熔中铝的烧损严重 , 三种渣系比较 , (70%CaF 2+30%+Al 2O 3 渣 :铝的烧损、 Si 的增加最大 ;(20%CaO+20%Al2O 3+60%CaF2 渣 :铝的烧损最小 , 增硅也最小。

所以在电渣重熔电工纯铁要注意铝、硅元素变化 , 否则可能因成分超标而报废。

在渣系选择中最好选用 (20%CaO+20%Al2O 3+60%CaF2 渣系 , 对铝影响较小 , 同时要注意调整重熔前自耗电极的化学成分 , 见表 8。

表 8渣系(SPS70%CaF230%Al2O 31. 41392. 161. 290. 0210. 035100%CaF21. 941. 680. 0230. 0232. 130. 670. 0200. 05620%CaO+20%Al 2O 3+60%CaF22. 451. 420. 0540. 0581. 980. 840. 0220. 058然而 , 对电渣重熔含铝、钛较低的钢种如重熔高速钢、模具钢等特殊钢种 , 硅出现了烧损 , 烧损的程度随 Al 2O 3变化。