现代炼钢工艺

现代炼钢工艺主要是对钢水进行炉外精炼，钢水炉外精炼通常在钢包内进行。出钢

时挡渣，往钢包内加精炼渣。精炼渣的颗粒、成分和往钢包内加入的程序应保证最快形成
液态流动渣，因为在批量浇铸时炉外精炼时间受连铸机限制。渣应该有良好的脱硫性和
对钢中非金属夹杂物的粘附性，不会侵蚀钢包衬，有相对低的熔点和热容性。一般情况
使用碱性渣具有很好的透气性，因为，渣层的厚度可调节包内钢水气体的饱和度。
　　许多使用钢包炉的钢铁公司精炼渣是由石灰和萤石(CaO，70～75％：CaF225～
30％)组成。这些固体合成渣在 70 年代被广泛使用。出钢时使用固体合成渣可保证钢水
脱硫率达 30～40％。
　　出钢通常持续 5～15min(这与炼钢设备的类型和容积有关)，固体合成渣在钢水液
面达到钢包高度的 1／4～1／3 时加入，这样钢水和渣的相互作用时间为 3～10min，
在这段时间里渣应该完全被熔化。在钢包炉中精炼渣与钢包衬接触时间长达 40～
50min，并且因电弧加热使渣升温，使热量传给钢水。
　　在这种条件下用固体合成渣作为精炼渣是不合理的。在炼钢温度下 CaO 活度的提高
和 CaO 快速溶解，且在电弧的作用下渣中氟化钙快速挥发分解成有毒的氟化氢。除此之
外还严重侵蚀钢包衬，特别是在渣线区削弱包衬的强度，从包衬角度考虑，在钢包炉使
用固体合成渣是不经济的。另外，以氟化钙为主的固体合成渣影响氢的去除。萤石相对于
固体合成渣中的其它成分成本较高，这样就提高了精炼费用，固体合成渣通常在出钢时
用，而对于钢包炉来说使用固体合成渣在经济和环保方面不合理。
　　在钢包炉出现的初期，通常使用 CaO—SiO2—A1203—MeO 系渣作为精炼渣，其
中渣的成分视所处理的钢种来确定。
　　为在流动性最佳时进行脱硫反应，必须使渣中 CaO 活度高，同时，渣与钢水的氧
活度最低。
　　渣和钢水间硫的分布系数如下列方程：
　　lgL π=

сп

－2.78+0.86 [(CaO)+0.05(MgO) ]/ [(SiO2+0.6(Al2O3)]－lg 0 π

α сп ＋

lgfs π

сп

　　式中(GaO) ——

等

渣中相应氧化物的重量百分比； o——

α

钢中氧活度，％;f——硫

活度系数。
　　列出了渣和钢水之间硫 L 分布系数与渣中 FeO 含量的关系。渣中氧化铁最佳浓度应
为 0.5％左右，可保证硫的分布系数最大。
　　众所周知，渣中氧化镁含量达 5％时碱性渣较稀，而达 8％时渣变稠。因钢包内衬
屑碱性，渣中 MgO 有利于保护包衬，实际上渣中 MgO 含量少时可添加镁粉保证其达
到 6—8％，因此，为了提高渣线区的强度建议出钢时添加镁粉。
　　图 2(略)说明了渣中氧化钙对脱硫反应平衡的影响。只有当渣中的 CaO 达到一定值
时，渣中硫化物的含量最大。从上述可知，在 GaO 为 58％～62％时，渣拥有最大的脱
硫率。
　　精炼渣中 MnO 含量是由锰脱氧形成的氧化物的量来确定。在完全去掉炉渣的情况下，
对于普通晶种的钢来说渣中氧化锰的量为 0．13％～0．15％，对于用锰合金化的钢来
说为 0．16％～0．20％。
　　在钢水温度条件下为了去除固体硅酸盐，应该在成品钢化学成分范围内使 Mn／
Si≥3。可保证形成液体硅酸锰，防止浇铸水口堵塞和抑制钢坯表面缺陷的形成。
　　在额定 MgO 和 CaO 含量情况下，精炼渣中 si02 的合理含量是由碱度曲线来确定。