低碳含铝钢LF炉精炼工艺及精炼渣的优化

D0:10.133745.issn1001-053x.2007.s1.004 第29卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.29 Suppl.1 2007年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun 2007 低碳含铝钢L炉精炼工艺及精炼渣的优化 王谦何生平 重庆大学材料科学与工程学院，重庆400044 摘要针对低碳含铝钢转炉生产的粗钢水[O]含量高和钢水[C]低的特点，提出了采用CO-Al2O3的LF炉精炼渣系.为 兼顾脱硫和吸收同化夹杂的需求，可选取（质量分数）CO=55%~60%,SiO2=4%-7%,A1203=28%~32%.Mg0=4%~8% CO1lzO,=l.7~1.9作为LF炉精炼终渣组成.出钢过程中采用渣洗工艺向钢包内加入大部分精炼渣、出钢末期对转炉 下渣还原处理的造渣模式，结合足够的软吹Ar时间，对16MR进行精炼，得到了脱硫率为61.8%，铸坯TO]为22×10-6， 铸坯中大型夹杂总量为15.68mg10kg钢的良好冶金效果. 关键词LF炉：精炼：低碳钢 分类号TF777.1 随着连铸技术的发展和对钢质量要求的不断提 1低碳含铝钢粗钢水特点 高，钢包精炼炉(LF炉)在炼钢工艺中起到越来越 重要的作用.钢包精炼炉除了采用还原气氛埋弧加 08AI或ML08AI是最典型的低碳含铝钢，成品 热、透气砖吹氩搅拌等技术外，还引用了合成渣精 钢[C]=0.06%~0.08%(质量分数)，钢中酸溶铝 炼技术，达到对初炼钢水进一步调质的作用2.通 [A1]=0.02%~0.06%,而16MnR、A36等钢种，虽然 过采用高碱度、高还原性精炼渣料可以进一步脱除 [C]=0.15%~0.18%,而酸溶铝含量也在上述范围 钢中硫、氧：合成渣料熔化成渣后形成部分泡沫 内，这些钢中含有一定量的酸溶铝，主要是为了细 渣，可对电弧进行埋弧加热操作，减少了电弧对包 化晶粒、提高韧性.采用转炉治炼这些钢种，出 衬和包盖耐火材料的损坏：LF炉通过底部吹氩搅 钢时的粗钢水具有以下特点： 拌，促使钢中杂物聚集上浮，与熔渣接触被吸收， (1)转炉出钢钢水[C]含量较低，[O]含量较高， 可以精炼和净化钢液：电弧加热过程电极周围空气 常达到500×106~800×106.要将钢水氧脱至较低的 中的水分子、氮气极易电离而进入钢液使气体含量 水平，则需脱除的氧多，生成的脱氧产物量也多. 增加，通过渣层覆盖钢液，可以有效地防止吸入气 (2)转炉终渣Fe0高，若下渣量过大则对后续 体：与脱氧制度配合，对夹杂物进行变性和无害化 精炼造白渣工艺带来很大的危害 处理 (3)在允许增碳量很少的限制下，出钢过程或 但是，要充分发挥精炼渣的作用，必须针对不 LF炉内很少采用电石、碳化硅脱氧，主要采用铝锰 同的钢种，合理设计精炼渣成分，并且在精炼渣的 铁、钢芯铝、铝块等脱氧，部分钢种允许较高硅含 加入制度、LF精炼炉操作工艺方面协调配合，才能 量则采用硅铁或硅锰合金脱氧.若脱氧剂配置不当， 达到预期效果， 使脱氧反应生成的脱氧产物为高熔点固相夹杂，未 近年来许多钢厂采用LF炉生产低碳含铝钢， 充分上浮排除，则残留在钢水中危害较大. 如08Al、ML08AI、16MnR等钢种，常反映出钢水 (4)粗钢水中作为表面活性元素的[O]含量高， 脱硫效率较低、铸坯夹杂总量较高、脆性夹杂较多、 有利于减少出钢过程钢水吸氮)，避免大幅度增 钢水增氮较多等问题.从表象看来，LF炉及其精炼 N,因此，对于N含量要求较低的钢种，出钢过 渣似乎未发挥出应有的作用. 程不宜大量采用强脱氧剂.更不宜采用电解铝生产 针对这些问题，本文结合生产试验研究，提出 过程中产生的铝灰等渣剂，因其氮含量较高， 相应的解决办法. 另外，从下式可知，为了加强钢水脱硫，需要 收膏日期：2007-03-06 修回日期：2007-04-10 作者简介：王谦(1966一)，男，教授，博士

第 29 卷 增刊 1 北 京 科 技 大 学 学 报 Vol.29 Suppl.1 2007 年 6 月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun 2007 收稿日期：2007−03−06 修回日期：2007−04−10 作者简介：王谦(1966⎯)，男，教授，博士 低碳含铝钢 LF 炉精炼工艺及精炼渣的优化 王 谦 何生平 重庆大学材料科学与工程学院，重庆 400044 摘 要 针对低碳含铝钢转炉生产的粗钢水[O]含量高和钢水[C]低的特点，提出了采用 CaO-Al2O3的 LF 炉精炼渣系．为 兼顾脱硫和吸收同化夹杂的需求，可选取(质量分数)CaO=55%∼60%, SiO2=4%-7%, Al2O3=28%∼32%, MgO=4%∼8%, CaO/Al2O3=1.7∼1.9 作为 LF 炉精炼终渣组成．出钢过程中采用渣洗工艺向钢包内加入大部分精炼渣、出钢末期对转炉 下渣还原处理的造渣模式，结合足够的软吹 Ar 时间，对 16MnR 进行精炼，得到了脱硫率为 61.8%，铸坯 T[O]为 22×10−6 ， 铸坯中大型夹杂总量为 15.68 mg/10 kg 钢的良好冶金效果． 关键词 LF 炉；精炼；低碳钢 分类号 TF777.1 随着连铸技术的发展和对钢质量要求的不断提 高，钢包精炼炉（LF 炉）在炼钢工艺中起到越来越 重要的作用．钢包精炼炉除了采用还原气氛埋弧加 热、透气砖吹氩搅拌等技术外，还引用了合成渣精 炼技术，达到对初炼钢水进一步调质的作用[1-2]．通 过采用高碱度、高还原性精炼渣料可以进一步脱除 钢中硫、氧[3]；合成渣料熔化成渣后形成部分泡沫 渣，可对电弧进行埋弧加热操作，减少了电弧对包 衬和包盖耐火材料的损坏；LF 炉通过底部吹氩搅 拌，促使钢中杂物聚集上浮，与熔渣接触被吸收， 可以精炼和净化钢液；电弧加热过程电极周围空气 中的水分子、氮气极易电离而进入钢液使气体含量 增加，通过渣层覆盖钢液，可以有效地防止吸入气 体；与脱氧制度配合，对夹杂物进行变性和无害化 处理． 但是，要充分发挥精炼渣的作用，必须针对不 同的钢种，合理设计精炼渣成分，并且在精炼渣的 加入制度、LF 精炼炉操作工艺方面协调配合，才能 达到预期效果． 近年来许多钢厂采用 LF 炉生产低碳含铝钢， 如 08Al、ML08Al、16MnR 等钢种，常反映出钢水 脱硫效率较低、铸坯夹杂总量较高、脆性夹杂较多、 钢水增氮较多等问题．从表象看来，LF 炉及其精炼 渣似乎未发挥出应有的作用． 针对这些问题，本文结合生产试验研究，提出 相应的解决办法． 1 低碳含铝钢粗钢水特点 08Al 或 ML08Al 是最典型的低碳含铝钢，成品 钢[C]＝0.06%∼0.08% (质量分数)，钢中酸溶铝 [Al]=0.02%∼0.06%，而 16MnR、A36 等钢种，虽然 [C]=0.15%∼0.18%，而酸溶铝含量也在上述范围 内．这些钢中含有一定量的酸溶铝，主要是为了细 化晶粒、提高韧性[4]．采用转炉冶炼这些钢种，出 钢时的粗钢水具有以下特点： (1) 转炉出钢钢水[C]含量较低，[O]含量较高， 常达到 500×10−6 ∼800×10−6 ．要将钢水氧脱至较低的 水平，则需脱除的氧多，生成的脱氧产物量也多． (2) 转炉终渣 FeO 高，若下渣量过大则对后续 精炼造白渣工艺带来很大的危害． (3) 在允许增碳量很少的限制下，出钢过程或 LF 炉内很少采用电石、碳化硅脱氧，主要采用铝锰 铁、钢芯铝、铝块等脱氧，部分钢种允许较高硅含 量则采用硅铁或硅锰合金脱氧．若脱氧剂配置不当， 使脱氧反应生成的脱氧产物为高熔点固相夹杂，未 充分上浮排除，则残留在钢水中危害较大． (4) 粗钢水中作为表面活性元素的[O]含量高， 有利于减少出钢过程钢水吸氮[5]，避免大幅度增 [N]，因此，对于[N]含量要求较低的钢种，出钢过 程不宜大量采用强脱氧剂．更不宜采用电解铝生产 过程中产生的铝灰等渣剂，因其氮含量较高． 另外，从下式可知，为了加强钢水脱硫，需要 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2007.s1.004

Vol.29 Suppl.1 王谦等：低碳含铝钢LF炉精炼工艺及精炼渣的优化 ·15 尽快对钢水脱氧并造好还原性精炼渣，以降低氧活 相对较快，一般LF炉处理钢水的节奏允许时间为 度，同时采用硫容量较高的精炼渣系.除此之外， 25~45min.在短时间内要使精炼渣充分熔化、形成 通过分析钢水成分对硫活度系数天的影响，发现钢 还原性白渣，达到脱硫和吸收A12O3脱氧产物的目 中[C]对[S]的活度相互作用系数S=6.45,即钢中[C] 的，就需要充分利用出钢及精炼过程的各种条件为 含量越高，硫活度系数人越高，反之就越低，因此 上述反应创造良好的动力学条件 与中高碳钢相比低碳钢精炼过程脱硫难度更大，若 %Ca0 要求成品钢中[S]较低，则最好采用预脱硫铁水治炼 65 55 45 或对钢水进行专门的深脱硫处理， 75 20 Ig Ls =Ig((%S)/[%S])= 85 10 IgCs +lg fs-lgao-465/T-964 (1) 95 其中，Ls为硫的分配比，Cs为精炼渣硫容量，T为 0 10 20 3040 50 Al,01+ 绝对温度（单位：K) 根据低碳含铝钢的上述特点，应有针对性地设 图1Ca0-Al203-Si02三元渣系疏分配比(1600C,1AI=300x106, (Mg0)=5%) 置LF炉精炼工艺和精炼渣. 为了获得上述精炼终渣成分，通常需要向钢包 2LF炉精炼渣终渣的设定范围 中添加含CaO、Al2O3的造渣材料.常用的造渣材 LF炉常用的精炼渣有CaO-CaFz、CaO-SiO2、 料有石灰、铝矾土、废碎耐火砖块、铝酸钙预熔料 CaO-Al2O3等渣系.由于CaO-SiO2渣系脱硫能力较 等.选择造渣材料的基本原则是： 弱，并且低碳含铝钢中酸溶铝较高，对渣中(SO2) (1)造渣材料尽可能含有精炼渣所需的各种组 有还原作用，因此在低碳含铝钢上难于采用 分、熔点较低，便于快速成渣.使用铝酸钙预熔料 CaO-SiO2渣系.由铝脱氧生成的Al2O3较多，这些 或含P、S较低的精炼渣返回料是较好的选择 产物在精炼渣中可达到10%以上的含量.因此，低 (2)在不产生粉尘的前提下，尽量避免使用块 碳含铝钢精炼渣也不太可能采用CaO-CaF2渣系， 度大的材料 而是更多地倾向于采用CaO-Al2O3渣系.为了使精 (3)少用或不用在钢水中溶化成渣速度慢的材 炼渣具有较好的脱硫效果和有利于对上浮A12O,等 料 脱氧产物的同化和吸收，常将精炼终渣成分选定在 (4)来源方便、价格合理、对包衬浸蚀弱和不 Ca0-Al203-SiO2相图的12Ca07Al203生成区域，在 污染环境的材料. 该区域（见图1，A1203含量为30%左右或 根据钢水[O]含量和脱氧剂用量可以估算出生 CaO%/Al2O,=1.8左右时存在Ls较高的区域，并且 成的脱氧产物数量，并在统计获得的转炉下渣量基 在该区域精炼渣熔点较低，有利于与夹杂的结合，更 础上，按终渣总量（脱硫和覆盖钢液面需要）和成 重要的是，在这种渣系条件下由SO2引起的钢水中 分要求粗略计算出各种造渣材料用量，然后经过取 [A的再氧化趋势能得到抑制.所以，设计精炼终 样分析和修正，就能得到合理的造渣材料用量配比. 渣组成为：Ca0=55%~60%,Si02=4%-7%, 为了加快成渣速度，为脱硫和吸收及排除夹杂 Al203=28%-32%.Ca0/A1203=1.7%-1.9%. 提供足够的时间，采用出钢渣洗是一个较好的方案 本文采用上述方法设计ML08A!精炼终渣组 .在出钢末期加入还原剂对转炉下渣作还原处 成，统计了30炉生产数据，LF终渣成分为： 理.这样，在出钢结束或LF处理初期就能很快形 51%-62% Si02=4%~8%,Al203=24%~32%, 成白渣，对脱疏和吸收夹杂均有利.在钢水经过 MgO=5%~8%,基本处于设计范围.从精炼过程看， 8~l5min的加热升温后，钢中[S]得到了有效的去 化渣情况良好，脱硫率平均为62%，LF出站钢水[S] 除，精炼工艺就可转入软吹镇静阶段. 平均为13×106，达到钢种对硫含量控制的要求. 表1列出了本文研究的某厂生产16MnR时的 3LF炉精炼渣造渣方式及精炼工艺 精炼渣终渣成分.表2为不同精炼模式，即不同造 制度的优化配套 渣方式和软吹A弱搅制度下钢水及铸坯质量的试 验对比结果.表2中，软吹A「时间、钢水和铸坯 在转炉一LF炉一连铸生产流程中，生产节奏都 T[O]及钢水脱硫率（根据转炉终点和LF出站钢水

Vol.29 Suppl.1 王谦等：低碳含铝钢 LF 炉精炼工艺及精炼渣的优化 • 15 • 尽快对钢水脱氧并造好还原性精炼渣，以降低氧活 度α0，同时采用硫容量较高的精炼渣系．除此之外， 通过分析钢水成分对硫活度系数 fS 的影响，发现钢 中[C]对[S]的活度相互作用系数 C S ε =6.45，即钢中[C] 含量越高，硫活度系数 fS 越高，反之就越低，因此 与中高碳钢相比低碳钢精炼过程脱硫难度更大．若 要求成品钢中[S]较低，则最好采用预脱硫铁水冶炼 或对钢水进行专门的深脱硫处理． lg lg{(%S) /[%S]} LS = = lg lg lg 465/ 964 Cf T SS 0 +−− − α (1) 其中，LS 为硫的分配比，CS 为精炼渣硫容量，T 为 绝对温度(单位：K)． 根据低碳含铝钢的上述特点，应有针对性地设 置 LF 炉精炼工艺和精炼渣． 2 LF 炉精炼渣终渣的设定范围 LF 炉常用的精炼渣有 CaO-CaF2、CaO-SiO2、 CaO-Al2O3 等渣系．由于 CaO-SiO2 渣系脱硫能力较 弱，并且低碳含铝钢中酸溶铝较高，对渣中(SiO2) 有还原作用，因此在低碳含铝钢上难于采用 CaO-SiO2 渣系．由铝脱氧生成的 Al2O3 较多，这些 产物在精炼渣中可达到 10%以上的含量．因此，低 碳含铝钢精炼渣也不太可能采用 CaO-CaF2 渣系， 而是更多地倾向于采用 CaO-Al2O3 渣系．为了使精 炼渣具有较好的脱硫效果和有利于对上浮 Al2O3 等 脱氧产物的同化和吸收，常将精炼终渣成分选定在 CaO-Al2O3-SiO2 相图的 12CaO⋅7Al2O3 生成区域，在 该区域 ( 见 图 1[6]) ， Al2O3 含量为 30% 左右或 CaO%/Al2O3=1.8 左右时存在 LS 较高的区域，并且 在该区域精炼渣熔点较低，有利于与夹杂的结合．更 重要的是，在这种渣系条件下由 SiO2 引起的钢水中 [Al]的再氧化趋势能得到抑制．所以，设计精炼终 渣组成为： CaO=55%∼60%, SiO2=4%∼7%, Al2O3=28%∼32%, CaO/Al2O3=1.7%∼1.9%． 本文采用上述方法设计 ML08Al 精炼终渣组 成，统计了 30 炉生产数据，LF 终渣成分为： 51%∼62%, SiO2=4%∼8%, Al2O3=24%∼32%, MgO=5%∼8%，基本处于设计范围．从精炼过程看， 化渣情况良好，脱硫率平均为 62%，LF 出站钢水[S] 平均为 13×10−6 ，达到钢种对硫含量控制的要求． 3 LF 炉精炼渣造渣方式及精炼工艺 制度的优化配套 在转炉－LF 炉－连铸生产流程中，生产节奏都 相对较快，一般 LF 炉处理钢水的节奏允许时间为 25∼45 min．在短时间内要使精炼渣充分熔化、形成 还原性白渣，达到脱硫和吸收 Al2O3 脱氧产物的目 的，就需要充分利用出钢及精炼过程的各种条件为 上述反应创造良好的动力学条件． 图 1 CaO-Al2O3-SiO2 三元渣系硫分配比(1600°C，[Al]=300×10−6 , (MgO)=5%)[6] 为了获得上述精炼终渣成分，通常需要向钢包 中添加含 CaO、Al2O3 的造渣材料．常用的造渣材 料有石灰、铝矾土、废碎耐火砖块、铝酸钙预熔料 等．选择造渣材料的基本原则是： (1) 造渣材料尽可能含有精炼渣所需的各种组 分、熔点较低，便于快速成渣．使用铝酸钙预熔料 或含 P、S 较低的精炼渣返回料是较好的选择. (2) 在不产生粉尘的前提下，尽量避免使用块 度大的材料. (3) 少用或不用在钢水中溶化成渣速度慢的材 料. (4) 来源方便、价格合理、对包衬浸蚀弱和不 污染环境的材料． 根据钢水[O]含量和脱氧剂用量可以估算出生 成的脱氧产物数量，并在统计获得的转炉下渣量基 础上，按终渣总量（脱硫和覆盖钢液面需要）和成 分要求粗略计算出各种造渣材料用量，然后经过取 样分析和修正，就能得到合理的造渣材料用量配比． 为了加快成渣速度，为脱硫和吸收及排除夹杂 提供足够的时间，采用出钢渣洗是一个较好的方案 [7]．在出钢末期加入还原剂对转炉下渣作还原处 理．这样，在出钢结束或 LF 处理初期就能很快形 成白渣，对脱硫和吸收夹杂均有利．在钢水经过 8∼15 min 的加热升温后，钢中[S]得到了有效的去 除，精炼工艺就可转入软吹镇静阶段． 表 1 列出了本文研究的某厂生产 16MnR 时的 精炼渣终渣成分．表 2 为不同精炼模式，即不同造 渣方式和软吹 Ar 弱搅制度下钢水及铸坯质量的试 验对比结果．表 2 中，软吹 Ar 时间、钢水和铸坯 T[O]及钢水脱硫率（根据转炉终点和 LF 出站钢水

16* 北京科技大学学报 2007年增刊1 硫含量数据计算)各统计了56炉钢的数据，钢水及 铸坯中大型夹杂总量为15.68mg10kg钢，较改进 铸坯夹杂总量各抽取和测试了5炉钢的数据.从表 前下降约67%，从脱硫看，优化精炼渣组成和改进 2中可以看到，改进造渣制度以及增加软吹时间后， 造渣制度后，钢包渣结块现象消失，脱硫率也提高 LF炉出站钢中T[O]为29×106，较改进前下降60% 45%:铸坯和钢水质量得到提高，连铸过程较改进 左右：铸坯T[0]为22×106，较改进前下降42%： 之前更为顺畅， 表116MnR不同精炼模式下LF炉终渣成分（质量分数） % 精炼模式 Cao SiO2 Al203 Mgo FeO+MnO 模式1 50.81-53.72 12.02-15.93 24.13-31.77 4.21~7.42 0.78-2.36 0.20-0.29 模式2 50.69-61.82 4.54-8.73 26.43-33.56 4.53~11.21 0.56-2.40 0.43-0.85 表2某钢厂16MnR钢水及铸还质量 精炼 造渣 软吹Ar时 0110-6 夹杂总量1(mg(10kg钢)山 脱硫率/% 模式 方式 间/min 进站 出站 铸坯 进站 出站 铸坯 LF处 117 3 38 91.8 47.41 33.8 模式1 5-8 加入 78~157 67-88 1959 31~152 10.8-146.2 24.4-44.4 出钢 29.8 22 15.68 61.8 模式2 35.7 12~18 加入 27-42 20-44 18~29 8.2525.56 29.471.8 备注：LF钢水量为75~80,表中分子数据为平均值，分母数据为统计的数据变化范围 4 结论 到了脱硫率为61.8%，铸坯T[0]为22×106，铸坯 中大型夹杂总量为15.68mg/10kg的冶金效果. (1)设计低碳含铝钢精炼渣时，应考虑转炉出 钢粗钢水[O]含量较高导致脱氧产物生成量多、钢水 参考文献 [C]含量较低对脱硫不利等因素，确保净化钢水和脱 [1】刘浏.炉外精炼工艺技术的发展.炼解，2001,17(4)：1 硫的需要， 2]汪学瑶.二次精炼-钢包精炼.特殊钢，1998194)：1 (2)CaO-Al203渣系较适合作为低碳含铝钢的 [3)王展宏.钢包炉(L)精炼渣的作用和特性分析.解铁研究，1996 精炼渣，兼顾脱硫和吸收A12O3夹杂的要求时可选 (3:11 [4]孙珍宝，朱谱藩，林慧国，等。合金钢手册（上册）.北京：治 取Ca0=55%~60%,Si02=4%~7%,Al20,=28%~32%, 金工业出版社，1984 Mg0=4%8%,CaO/AlO3=1.7-1.9作为LF炉精炼 [5】傅杰.钢治金过程动力学.北京：治金工业出版社，2001 终渣组成 [6]Riboud P V and Vasse R.Cleanness assessment of high quality (3)在出钢过程中采用渣洗工艺向钢包内加入 steels produced by RH treatment.Rev.de Metallurgie-CIT, 大部分精炼渣、出钢末期对转炉下渣还原处理的造 1985,82:801 渣模式，结合足够的软吹Ar时间，对低碳含铝钢 [7]曾加庆，罗廷樑，刘浏，等.转炉出钢过程中脱硫及钢中夹杂 可达到良好的精炼效果.用该工艺精炼16MnR,得 物改性.钢铁研究学报，2005,17(2少：12 Optimization of LF refining process and slag for low carbon aluminum containing steel WANG Oian,HE Shengping College of Materials Science and Engineering,Chongqing University,Chongqing 400044,China ABSTRACT Ladle furnace(LF)refining slag plays an important role in desulfurizing and inclusion removal from steel.According to the high [O]content and low [C]in the initial liquid steel from BOF(basic oxygen fur- nace)furnace,the CaO-Al2O3 slag system was suggested to use in the LF refining of low carbon aluminum con-

• 16 • 北 京 科 技 大 学 学 报 2007 年 增刊 1 硫含量数据计算）各统计了 56 炉钢的数据，钢水及 铸坯夹杂总量各抽取和测试了 5 炉钢的数据．从表 2 中可以看到，改进造渣制度以及增加软吹时间后， LF 炉出站钢中 T[O]为 29×10−6 ，较改进前下降 60% 左右；铸坯 T[O]为 22×10−6 ，较改进前下降 42%； 铸坯中大型夹杂总量为 15.68 mg/10 kg 钢，较改进 前下降约 67%，从脱硫看，优化精炼渣组成和改进 造渣制度后，钢包渣结块现象消失，脱硫率也提高 45%；铸坯和钢水质量得到提高，连铸过程较改进 之前更为顺畅． 表 1 16MnR 不同精炼模式下 LF 炉终渣成分(质量分数) % 精炼模式 CaO SiO2 Al2O3 MgO FeO+MnO S 模式 1 50.81∼53.72 12.02∼15.93 24.13∼31.77 4.21∼7.42 0.78∼2.36 0.20∼0.29 模式 2 50.69∼61.82 4.54∼8.73 26.43∼33.56 4.53∼11.21 0.56∼2.40 0.43∼0.85 表 2 某钢厂 16MnR 钢水及铸坯质量 T[O] / 10−6 夹杂总量 / (mg⋅(10 kg 钢) −1 精炼 ) 模式 造渣 方式 软吹 Ar 时 间 / min 进站 出站 铸坯 进站 出站 铸坯 脱硫率 / ％ 模式 1 LF 处 加入 5∼8 117 78∼157 73 67∼88 38 19∼59 ⎯ 91.8 31∼152 47.41 10.8∼146.2 33.8 24.4∼44.4 模式 2 出钢 加入 12∼18 35.7 27∼42 29.8 20∼44 22 18∼29 ⎯ ⎯ 15.68 8.25∼25.56 61.8 29.4∼71.8 备注：LF 钢水量为 75∼80 t，表中分子数据为平均值，分母数据为统计的数据变化范围． 4 结论 (1) 设计低碳含铝钢精炼渣时，应考虑转炉出 钢粗钢水[O]含量较高导致脱氧产物生成量多、钢水 [C]含量较低对脱硫不利等因素，确保净化钢水和脱 硫的需要． (2) CaO-Al2O3 渣系较适合作为低碳含铝钢的 精炼渣，兼顾脱硫和吸收 Al2O3 夹杂的要求时可选 取 CaO=55%∼60%, SiO2=4%∼7%, Al2O3=28%∼32%, MgO=4%∼8%, CaO/Al2O3 =1.7∼1.9 作为 LF 炉精炼 终渣组成． (3) 在出钢过程中采用渣洗工艺向钢包内加入 大部分精炼渣、出钢末期对转炉下渣还原处理的造 渣模式，结合足够的软吹 Ar 时间，对低碳含铝钢 可达到良好的精炼效果．用该工艺精炼 16MnR，得 到了脱硫率为 61.8%，铸坯 T[O]为 22×10−6 ，铸坯 中大型夹杂总量为 15.68 mg/10 kg 的冶金效果． 参 考 文 献 [1] 刘浏. 炉外精炼工艺技术的发展. 炼钢，2001, 17(4): 1 [2] 汪学瑶．二次精炼－钢包精炼. 特殊钢，1998, 19(4): 1 [3] 王展宏．钢包炉(LF)精炼渣的作用和特性分析．钢铁研究，1996, (3): 11 [4] 孙珍宝，朱谱藩，林慧国，等．合金钢手册(上册)．北京：冶 金工业出版社，1984 [5] 傅杰．钢冶金过程动力学．北京：冶金工业出版社，2001 [6] Riboud P V and Vasse R. Cleanness assessment of high quality steels produced by RH treatment. Rev. de Métallurgie-CIT, 1985, 82: 801 [7] 曾加庆, 罗廷樑, 刘浏，等．转炉出钢过程中脱硫及钢中夹杂 物改性．钢铁研究学报，2005, 17(2): 12 Optimization of LF refining process and slag for low carbon aluminum containing steel WANG Qian, HE Shengping College of Materials Science and Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044, China ABSTRACT Ladle furnace (LF) refining slag plays an important role in desulfurizing and inclusion removal from steel. According to the high [O] content and low [C] in the initial liquid steel from BOF (basic oxygen fur￾nace) furnace, the CaO-Al2O3 slag system was suggested to use in the LF refining of low carbon aluminum con-

Vol.29 Suppl.1 王谦等：低碳含铝钢LF炉精炼工艺及精炼渣的优化 ·17· taining steel.To enhance the desulfurizing and inclusion absorption for the liquid steel,the compositions of the final refining slag in LF can be chosen as:CaO=55%-60%,SiO2=4%-7%,Al2O3=28%-32%,MgO=4%-8%(mass fraction),and CaO/Al2O3=1.7-1.9.During the tapping,most of the refining slag was added into the ladle to real- ize slag filtration.The oxidizing slag tapped into the ladle from BOF was reduced in the end of tapping.And enough time was kept to killing the liquid steel with Ar soft blowing.By all of above methods,the steel grade of 16MnR was refined with a better result as:the desulfurizing ratio was 61.8%,the total oxygen content T[O]in slab decreased to 22x10-6,and the macro inclusions(250 um)in slab also dropped down to 15.68 mg/10 kg steel. KEY WORDS ladle furnace(LF);refining;low carbon steel

Vol.29 Suppl.1 王谦等：低碳含铝钢 LF 炉精炼工艺及精炼渣的优化 • 17 • taining steel. To enhance the desulfurizing and inclusion absorption for the liquid steel, the compositions of the final refining slag in LF can be chosen as: CaO=55%-60%, SiO2=4%-7%, Al2O3=28%-32%, MgO=4%-8% (mass fraction), and CaO/Al2O3=1.7-1.9. During the tapping, most of the refining slag was added into the ladle to real￾ize slag filtration. The oxidizing slag tapped into the ladle from BOF was reduced in the end of tapping. And enough time was kept to killing the liquid steel with Ar soft blowing. By all of above methods, the steel grade of 16MnR was refined with a better result as: the desulfurizing ratio was 61.8%, the total oxygen content T[O] in slab decreased to 22×10−6 , and the macro inclusions (≥50 µm) in slab also dropped down to 15.68 mg/10 kg steel. KEY WORDS ladle furnace (LF); refining; low carbon steel