高铁脱磷化渣剂产品说明
2024-03-19 13:28:56
高铁脱磷化渣剂产品说明
造渣化渣是转炉炼钢的重要环节，主要目的是为了去除有害杂质硫和磷，造渣主要以石灰石和白云石为主, 以萤石辅助化渣。萤石虽然能够加速炉渣熔化，但萤石的主要成分是CaF2，对炉衬有严重的侵蚀作用，同时随着萤石资源日渐枯竭，价格不断上涨，给炼钢增加了很高成本。
近几年，一些钢厂已淘汰转炉用萤石化渣，利用铁矾土、除尘灰等化渣, 但这些化渣材料各有弊端，比如：化渣性能有限、污染环境、造成钢水杂质大、有害元素多、喷溅严重等，给炼钢带来不可避免和难以解决的问题，导致不能高效炼钢。
高铁脱磷化渣剂概述 高铁脱磷化渣剂富含Al₂O3、Fe₂O3、Na₂O等成分，能快速形成熔点低、流动性良好的CaO-FeO-SiO2-Al2O3-Na2O基础渣, 为前期深脱磷创造有利的动力学条件, 并能在低FeO条件下有效降低熔渣熔点，改善流动性,，对提高钢水的纯净度具有重要意义
表1 高铁脱磷化渣剂指标
| 成分 |
Fe₂O₃ |
Al₂O₃ |
CaO |
Na₂O |
P |
S |
H₂O |
粒度 |
| 标% |
50 |
20 |
4 |
＜6 |
0.02 |
0.16 |
＜5 |
50mm |
备注：指标可根据实际钢渣和渣况进行调整
图1 高铁脱磷化渣剂
二、高铁脱磷化渣剂的冶金功效
1、降低炉渣熔点
炼钢初期,基于CaO-FeO-SiO₂基初渣系，CaO和SiO2发生反应，石灰表面形成并包裹着硅酸二钙壳层（C₂S)， C₂S壳层的熔点高达2140℃，导致石灰溶解慢，溶解速率低，吹炼时间长。
试验证明，加入高铁脱磷化渣剂后150秒开始起渣，（比萤石缩短100秒），很快形成熔点低、流动性良好的CaO-FeO-SiO2-AI₂O3-Na2O渣系包裹在石灰块表面的C₂S形态开始发生改变，C₂S 壳层解体，CaO熔点开始降低。
原理：C₂S和CaO的熔点虽然很高,但与高铁脱磷化渣剂中的多种氧化物发生反应后，在950℃左右分解成熔点很低的γ化合物，有很强的助熔化渣能力。
2、炼钢前期深脱磷
炼钢深脱碳前，钢水温度相对较低，热力学上极为有利于脱磷, 然而由于熔渣流动性差，极大限制了脱磷反应，导致大量的内生夹杂物，钢水纯净度差，后续脱氧铁损大，终点过氧化出钢等一系列问题。
工业试验显示，随着高铁脱磷化渣剂的加入，石灰溶解速率提升5倍；在半钢条件下，脱磷率达80%以上，与原工艺相比，在相同条件下，整体脱磷率提高12%，终点P降低至0.012％，终点渣中的FeO控制在14％以下。
3、减少喷溅
在冶炼过程中, 由于钢水温度、石灰、废钢、化渣料质量不稳定等因素, 导致化渣不畅、吹炼过程“返干”喷溅严重。吹炼中期, 在高铁脱磷化渣剂中γ-Al₂O3和FeO的共同作用下, 炉渣的氧化性稳定，流动性增强, 喷溅现象减少。
4、抑制终点泡沫渣
高铁脱磷化渣剂对终点泡沫渣有很好的抑制作用，具有很好的压渣效果。
原理：在冶炼过程中，熔渣丰富的泡沫极大提高了钢-渣的接触面积，为冶炼过程中的化学反应提供了很好的动力学条件，然而冶炼到达终点时，又要抑制炉渣发泡，目的是有利于出钢操作和溅渣护炉。泡沫渣属于亚稳态，高铁脱磷化渣剂中含有3%左右的水分，加入一定量的高铁脱磷化渣剂，进入高温炉渣后，会产生炸裂现象，破坏渣中的气泡，从而抑制了炉渣的泡沫化。
5、替代冷却料
转炉在吹炼过程中有大量富余热量, 虽然加入一定量的废钢或冷却料也能调整钢水温度，但废钢和冷却料的来源参差不齐，冷却效果和调控节奏不稳定, 熔化速度慢，导致冶炼时间很长。高铁脱磷化渣剂因为较高的Fe₂O3含量，因此可以替代废钢和冷却料降温。
6、优化双渣炼钢工艺
为了优化炼钢工艺, 一些钢厂采用双渣冶炼工艺, 但是双渣工艺不易形成高碱度渣, 脱磷效率低。高铁脱磷化渣剂能提高炉渣的流动性和钢-渣分离效果，促进前期早化渣，且不会让钢水往低碱度走，保留了脱磷功效。
7、改变钢渣性质
在钢渣利用方面，由于钢渣中的自由CaO很高、稳定性差，长期以来是限制钢渣在建材方面大规模利用的关键因素。使用高铁脱磷化渣剂可有效消除钢渣中的自由CaO，并能提高玻璃相的形成，提高钢渣的稳定性，有效促进钢渣在筑路、建材等材料中的大规模消耗。
8、提高金属收得率
高铁脱磷化渣剂因其丰富的Al₂O3和出色的冶金效果，因此能缩短冶炼时间、减少冶炼过程中的铁损，提高了金属收得率。
三、高铁脱磷渣剂的冶金功效总结
1、成分稳定，加入后迅速熔化，成渣速度快，吹炼过程“返干”现象明显降低。
2、流动性良好, 有利于夹杂物上浮, 提升钢水纯净度。
3、冷却效果稳定，无喷溅，调节操作方便，冶炼时间缩短，提高转炉作业率。
四、效益估算
按照XX钢厂120吨转炉试验结果:吨钢加入20Kg高铁脱磷化渣剂，钢材价格按4000元/吨计算:
1、每吨高铁脱磷化渣剂可回收70%全铁，可带入铁资源:
20Kgx(112÷160)x50%(FezO₃的含量)x4=28元
2、石灰消耗：每吨钢可节省石灰1.4元。
3、替代返矿：每吨钢可节省2.66元
4、降低铁损耗：因为渣中FeO含量从17%降到15%，渣量按10%计算，每吨钢可回收铁5.04元。
5、每吨钢可增加收益：28+1.4+2.66+5.04=37.1元。
五、结语
通过在转炉试验得出以下结论：
1、高铁脱磷化渣剂具有良好的助熔化渣作用，有效改善冶炼前期和中期化渣效果，减少喷溅，抑制后期“返干”。
2、大幅度提升底吹强度，改善冶炼终点效果，避免过氧化出钢，
3、溅渣护炉效果明显，降低护炉作业。
高铁脱磷化渣剂还具备优化双渣工艺、压渣、提高金属回收率等多种冶金功效，降低冶炼成本，具有较高的经济效益。
