河北钢铁集团承钢分公司 河北省 承德市 067000
摘要：随着钢铁工业的快速发展, 要求钢材向品质优越、多功能、高技术含量和高附加值方向发展,钢水炉外精炼处理技术迅速发展。LF精炼是转炉炼钢与连铸工艺之间的过渡环节，既要满足转炉炼钢的快节奏，又要为连铸提供合格的钢液。LF精炼能否在生产节奏要求时间内使钢水成分、温度、洁净度达到相应的技术要求，已成为炼钢厂生产的限制环节。因此在了解LF精炼工艺特点的基础上，强化其冶金功能，以满足生产的要求。本文分析了低成本高效率LF精炼工艺创新与应用。
关键词：低成本高效率；LF精炼工艺创新；应用
世界金融危机爆发后，西方国家对我国钢铁产品征收高额关税，导致国内钢材严重过剩。为占领更多市场份额，各钢铁企业纷纷降价销售，以致大多数钢铁企业亏损，买方市场观望气氛甚浓，对产品质量趋于苛刻。为适应市场发展趋势，提高产品竞争力，各公司在不断提高产品质量的同时，也在深入挖潜降耗。其中电耗是钢铁生产中的重要能耗指标，是衡量一个企业生产效率高低的指标之一，电耗受生产过程多种因素制约和影响，与工艺、设备、人员、生产前的准备工作等各因素密不可分。
一、LF 精炼工艺的特点
1.石墨电极埋弧加热。LF炉以石墨电极与钢水之间产生的高温电弧为热源,对钢水进行加热,升温速度为4～5℃/min。加热时将石墨电极插入泡沫渣层中，进行埋弧操作，高温电弧在渣层内产生。泡沫渣对高温电弧起到屏蔽作用，一方面减少了高温电弧对钢包的热辐射，保护了炉衬；另一方面钢水和炉渣可以有效的吸收电弧热，提高了热效率。
2.高碱度合成精炼渣。生产中要求LF精炼渣为高碱度、高还原性、低熔点的白渣，此外还要有良好的流动性、合适的扩散系数和表面张力等理化性能。炉渣的化学成分会影响LF的精炼效果。钢水中的硫可以脱到0.005%以下。理论上炉渣碱度越高，脱硫效果越好；但碱度过高，炉渣黏度将增大，流动性变差。实际生产中通常将SiO2降得很低，以提高炉渣碱度，通过调整炉渣中的Al2O3来改变炉渣的流动性，由于炉渣的流动性也比较好，炉渣的熔点也比较低，LF精炼渣通常具有较高的还原性。
3.底吹氩气搅拌。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在底吹氩气过程中，钢水内溶解的N、H等气体向氩气泡扩散，氩气泡内分压增大，氩气泡上浮膨胀至钢渣界面，N、H等气体随着氩气泡的逸出而排出钢液。氩气表面与非金属夹杂物的界面张力小，夹杂物易被氩气吸附并携带浮出钢液。底吹氩气前钢包内上、中、下部钢液存在温度梯度，成分也存在差异，通过底吹氩气搅拌，可以均匀钢液温度及成分。吹氩搅拌可加速钢中氧化物的还原，对回收铬、钼、钨等有价值的合金元素有利。此外吹氩搅拌还可以加速钢渣之间的物质传递，为钢渣间的化学反应提供良好的动力学条件。
二、低成本高效率LF精炼工艺创新与应用
1.通用产品硅铝复合脱氧工艺创新。一是工艺原理。LF 精炼时为达到脱硫目的，需要用脱氧剂最大限度地降低钢液中的溶解氧，同时进一步减少渣中不稳定氧化物的含量，按照脱氧方式的不同分为：沉淀脱氧、扩散脱氧、真空脱氧及复合脱氧，所谓沉淀脱氧是指将脱氧剂加入钢水中，使溶于钢水中的氧结合成稳定的氧化物，及脱氧产物，并于钢水分离排入熔渣中，从而达到降低钢中氧的目的。所谓扩散脱氧是指用造渣材料造还原渣，脱除渣中氧，进而降低钢中氧，达到脱氧目的。所谓真空脱氧是指将已炼成合格的钢水置真空条件下，打破碳氧平衡，引起碳氧继续反应，即用碳脱除钢中氧。目前，同行企业在LF 精炼时，通常采用铝粉扩散脱氧、铝线沉淀脱氧，但成本均较高。二是硅铝复合脱氧工艺原理。LF 精炼进站加入部分硅铁进行沉淀脱氧，过程采用铝粉扩散脱氧、铝线沉淀脱氧，这样在不影响脱硫效果及产品质量的前提了，有效地控制了成本。
2.通用产品新型复合钙铝处理工艺创新。由于用铝脱氧后在钢中形成大量的Al2O3，很难从钢中去除干净，在浇铸时很容易粘附在水口壁上引起水口堵塞从而中断浇铸过程。为了解决这个问题，常用的方法是在LF 精炼对钢水进行钙处理，通过对钢中加入一定的钙，使得高熔点的Al2O3与CaO结合形成低熔点的铝酸钙，从而大大改善钢液的浇铸性能。通常根据钢中Als 含量不同，钙处理可分为轻钙处理和重钙处理。轻钙处理是指对w（Als）≤0.010%的钢种而言，重钙处理是指对w（Als）≥0.015%的钢种而言。实际生产中，各工厂通常根据各自的生产状况制定标准。目前使用的钙铝线、硅钙线、纯钙线等均为粉状包芯线，其喂入后增钙量较低，且不容易控制，为此，引进了一种新型复合钙铝包芯线，其结构为双环实芯结构，其由内到外依次为：实芯纯钙棒→密封铁皮→实芯铝→密封铁皮。同时制定了相应工艺要求：喂丝设备夹棍组间距由13mm调整至9mm；设定喂线速度范围为3~5 m/s。经试验，增钙量显著提高、易于控制、工人劳动强度低，提高了钢水质量并降低了冶炼成本。
3.通用产品新型热态钢渣循环利用工艺创新。一是工艺简介。LF精炼为了达到脱硫目的，需要合成渣具备较高碱度、高还原性、低熔点和良好流动性，在生产过程中发现LF 精炼后的钢渣仍具有一定的硫容量，有再利用的价值，此外钢水浇注后，钢包内产生的浇余时无法避免的，浇注完毕热态钢渣及浇余钢水总量一般为钢水的1.33%~3.21%，大量的热态钢渣掺杂着浇余钢水不但排放困难，而且降低了金属收得率，严重影响着企业的经济效益，即在如何充分利用LF精炼完毕的热态钢渣的同时又减少浇余钢水的损失成为必须攻关的工作，为此，开发了LF 精炼热态钢渣循环再利用技术，不但合理的解决了钢渣的二次利用问题，而且较少了浇余钢水的损失。二是新型热态钢渣循环利用工艺。热态钢渣循环利用技术对渣量的多少没有固定的要求，相关的研究表明，一般渣量为钢液量的2%~8%，按此折算唐钢LF 精炼渣量理论值应为3~12t，但由于其范围太大，故其对生产无实际的指导意义，因此，要求必须对原有的热态钢渣循环利用技术进行升级，实现少渣精炼的目的，通过多次试验，最终摸索新型热态钢渣循环利用技术，即无浇余炉次加入石灰1000 kg，萤石330kg，较最初的石灰、萤石加入量减少了1/3。
三、工艺措施分析
1.制定高拉碳工艺措施。一是铁水Si 含量高时，吹炼前期SiO2 高，碱度低，同时Si 的氧化造成渣中FeO 低，不利于脱磷，故要求冶炼薄板坯高碳钢时优先使用低硅铁水。二是吹炼前期操作原则是早化渣，并随第一批料加入铁皮球或铁矿石来提高炉渣中FeO 含量。三是吹炼中期操作原则是控制好炉渣中FeO，并根据炉内温度情况，多批量、小批次加入降温料，保证炉温缓慢平稳上升。四是吹炼后期的操作原则是在脱磷的基础上，做到终点碳、终点温度双命中。
2.控制好等待时间，重点控制好生产节奏，调度室、各工序必须严格按节点时间进行组织和生产，最大限度的减少不必要的停留时间，保证转炉出完钢到精炼工位时间≤6 min。控制好非连续周转钢包，工艺上采取加强周转和在线烘烤，在烘烤工位不够时要采用保温盖保温，同时把握好使用时机，适当提高转炉出钢温度，新钢包烘烤时间必须连续烘烤48 小时以上，温度达900℃以上方可使用。
通过转炉冶炼和LF 精炼创新工艺应用，钢热轧部炼钢区域钢水质量显著提升、炼钢成本明显降低。转炉挡渣效果稳定，钢渣氧化性降低，钢水可浇性得到改善。改善了转炉操作环境，为实现清洁炼钢、绿色炼钢打下了坚实基础。
参考文献：
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论文作者:孙建,程康,季景明,刘广勇
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/9
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