純鐵電渣重熔的碳和硫控制

◎牛志峰 宋暢

（作者單位：一重國(guó)際發(fā)展有限公司）

在電渣重熔的實(shí)際工藝過(guò)程中，通過(guò)電渣熔融渣池，利用電流電阻熱作為熱源時(shí)，需要對(duì)重熔電渣的碳與硫進(jìn)行有效控制，保證熔融渣池的溫度、流動(dòng)性、池內(nèi)各項(xiàng)成分等保持在工藝要求的最佳狀態(tài)。為對(duì)純鋼中的有害物質(zhì)與非金屬成分進(jìn)行有效提出，需要規(guī)范工藝應(yīng)用流程，利用鋼-渣反應(yīng)原理與高溫氣化反應(yīng)，控制碳、硫成分，避免再氧化問(wèn)題，提升鋼錠致密性與表面光滑性，優(yōu)化鋼錠使用質(zhì)量。

一、電渣重熔工藝流程中碳、硫控制面臨的主要問(wèn)題

目前，選擇電渣重熔技術(shù)進(jìn)行鋼錠冶煉，由于設(shè)備配置簡(jiǎn)單、成本投入少等特點(diǎn)，應(yīng)用范圍較為廣泛，但在工藝應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)環(huán)境污染影響程度高、電能消耗量大、渣料中雜質(zhì)含量高等問(wèn)題，需要生產(chǎn)單位在合理處理污染問(wèn)題的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)鋼錠中碳、硫含量的控制。

1.電渣重熔工藝中鋼錠增碳的主要原因。

通過(guò)相關(guān)工藝試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)提純?cè)袡z測(cè)的碳含量超出0.02%時(shí)，鋼錠會(huì)出現(xiàn)增碳問(wèn)題。根據(jù)傳統(tǒng)鋼錠生產(chǎn)工藝，提純?cè)械奶己科毡槌^(guò)0.07%，出現(xiàn)該種情況的主要原因在于純?cè)醒趸X粉含量過(guò)高。與此同時(shí)，若采用石墨電極熔化渣子，則會(huì)加重鋼錠的增碳。另外還發(fā)現(xiàn)電渣鋼錠增碳程度由下向上逐漸減輕。引發(fā)增碳問(wèn)題的原因在于純?cè)械奶挤肿訑U(kuò)散到鋼錠中。

2.電渣重熔工藝中脫硫效果不佳的主要原因。

提純?cè)须s質(zhì)的含量是影響脫硫效果的直接因素。通常情況下，技術(shù)人員采用鐵鋁棒對(duì)純?cè)M(jìn)行冶煉，還原螢石中的SiO2還原，因此，如果成品中的若成品渣的SiO2含量超過(guò)3%，則脫硫工藝成效會(huì)受到影響。通過(guò)對(duì)返回渣研究分析，一旦提純?cè)木哂胁环€(wěn)定性氧化物的含量超過(guò)20%，則不會(huì)產(chǎn)生脫硫效果，鋼錠生產(chǎn)品質(zhì)也相應(yīng)降低。在電渣重熔工藝生產(chǎn)過(guò)程中，渣子的氧化性和堿度隨各種冶煉條件的變化而發(fā)生變化，影響到脫硫效果，特別是渣子的氧化性升高時(shí)脫硫效果明顯變差。雜質(zhì)含量過(guò)高的成品渣會(huì)提升熔渣氧化率，引發(fā)活性元素、重熔金屬、渣組成等方面的變化。

除此之外，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)調(diào)查現(xiàn)實(shí)，渣子氧化率提升的另一個(gè)原因在于電極坯表面留有部分氧化皮，同時(shí)，生產(chǎn)環(huán)境條件控制不穩(wěn)定，電極表面銹蝕、氧化現(xiàn)象嚴(yán)重。隨著重熔冶煉工藝進(jìn)行，氧化物逐步深入到液渣中，提升了渣子的實(shí)際氧化性。大錠型雙極串聯(lián)工藝渣子的氧化性升高速度快，YT01 電極坯中含鋁較低，不利于控制渣子的氧化性。

二、電渣重熔碳、硫控制工藝的優(yōu)化對(duì)策

1.控制增碳的具體措施。

為有效解決電渣重熔中的增碳問(wèn)題，應(yīng)從電渣原料管理階段，加強(qiáng)質(zhì)量控制，規(guī)范工藝技術(shù)應(yīng)用流程：首先，通過(guò)烘烤加工對(duì)提純?cè)械奶荚剡M(jìn)行脫離，降低提純?cè)械奶己浚ㄒ话憧刂圃?.02%以下）；然后，利用碳含量較低的鋼材引錠板，利用電極進(jìn)行化渣處理，盡可能避免采用石墨電極進(jìn)行冶煉。

2.硫含量控制措施。

在電渣重熔脫硫處理的過(guò)程中，可以利用熔渣池的氣溫條件，實(shí)現(xiàn)熔渣脫硫、氣化脫硫共同作用的目標(biāo)，能夠進(jìn)行連續(xù)脫硫，在這一過(guò)程中，當(dāng)熔渣堿度處于9-10 時(shí)，脫硫效果最佳。通常脫硫渣的堿度數(shù)值控制在5 以上。電渣冶煉的脫硫效果與自耗電極硫含量、渣池溫度、提純?cè)俊⒃訅A度和氧化性有關(guān)。冶煉過(guò)程溫度抑一直維持穩(wěn)定，通常情況下，當(dāng)液渣堿度大于5 時(shí)，脫硫效果較為理想。

（1）合理對(duì)渣系進(jìn)行調(diào)整。

在生產(chǎn)過(guò)程中，為提升脫硫效率，可以選擇三元提純?cè)?，結(jié)合提純?cè)|(zhì)量、技術(shù)與生產(chǎn)要求，對(duì)各組份的實(shí)際配比方案進(jìn)行調(diào)整。由于原有的二元提純?cè)煞种泻醒趸X粉、螢石，而三元提純?cè)黾恿松遥?0%），并對(duì)氧化鋁粉與螢石含量進(jìn)行了調(diào)整，提升了渣子堿性，當(dāng)堿性達(dá)到5 以上，渣子在高溫環(huán)境下的粘度變化波動(dòng)較小，可以提高脫硫效果。

（2）控制液渣氧化率。

對(duì)液渣氧化性能進(jìn)行控制是有效提升脫硫效果的關(guān)鍵所在，在實(shí)際工藝應(yīng)用過(guò)程中：一方面，應(yīng)規(guī)范三元渣實(shí)際提純操作流程，對(duì)渣中SiO2進(jìn)行精細(xì)化把控，含量低于1%，嚴(yán)格控制提純?cè)胁环€(wěn)定氧化物；冶煉前渣中混入適量鋁粉使冶煉前期渣子保持還原性；另一方面，應(yīng)合理選擇錠型進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)，盡量選擇較小錠型，從而增強(qiáng)電極填充比。此外，還應(yīng)對(duì)電極坯進(jìn)行酸洗或剝皮加工，在電極表面涂刷石灰糊。

3.技術(shù)改進(jìn)成效。

通過(guò)對(duì)增碳、脫硫問(wèn)題的具體分析，技術(shù)人員可以對(duì)鋼錠增碳、脫硫效果不佳的問(wèn)題進(jìn)行預(yù)防與控制，對(duì)工藝技術(shù)進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn)，自耗電極生產(chǎn)YT01 的實(shí)際硫含量降低大0.005%，碳含量降低到0.0018%。經(jīng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)分析研究表明：第一，提純?cè)恼w碳含量高，是鋼錠增碳的重要原因。提純?cè)鼔A度低、不穩(wěn)定氧化物含量高和冶煉過(guò)程中液渣氧化性升高，是導(dǎo)致純鐵電渣重熔脫硫率低的主要原因；第二，生產(chǎn)管理與技術(shù)人員應(yīng)從原材料階段加強(qiáng)質(zhì)量控制，選擇三元提純?cè)?，?yōu)化電渣重熔工藝技術(shù)的應(yīng)用模式，進(jìn)一步降低鋼錠中的硫、碳等雜志的韓狼，提升純鐵冶煉的實(shí)際生產(chǎn)質(zhì)效。

結(jié)語(yǔ)：現(xiàn)階段，在純鐵電渣冶煉的過(guò)程中，發(fā)生增碳問(wèn)題的主要原因在于工藝技術(shù)應(yīng)用不規(guī)范、氧化鋁粉含量高等原因，同時(shí)，純?cè)馁|(zhì)量差或冶煉條件不標(biāo)準(zhǔn)也是影響電渣重熔鋼錠脫硫效果的重要因素。相關(guān)生產(chǎn)單位應(yīng)從源頭把控電渣重熔生產(chǎn)質(zhì)量，嚴(yán)格控制冶煉過(guò)程中純?cè)奶?、硫含量，做好原材料檢查，規(guī)范提純?cè)c電渣重熔環(huán)節(jié)的技術(shù)應(yīng)用，改進(jìn)原有的提純?cè)に?，采用三元提純工藝，進(jìn)一步優(yōu)化鋼錠生產(chǎn)的整體質(zhì)效。