炼钢为什么需要活性石灰?

2018-07-03 08:09:02 409

石灰在炼钢过程中,主要是起着化渣作用,经过不断发展,大家发现用活性石灰替代普通石灰效果更好。

活性石灰具有高的化学纯度、活泼的化学性能,因而在炼钢化渣中效果显著。活性石灰代替普通石灰在炼钢中具有很好的技术经济效果,并在转炉炼钢上的应用日益普及,越来越受到广大钢铁企业的重视。活性石灰在炼钢过程中的作用和主要优势体现在以下几个方面:

        (1)化渣速度加快,冶炼时间缩短。由于活性石灰晶粒细小、晶格不稳定、气孔率高、反应面积大、能迅速与渗入石灰空隙的FeO、MnO、CaF2等形成熔点较低的熔体而熔化成渣,在相同的操作条件下,加入活性石灰2~3min后就基本渣化,缩短了熔化时间。而普通石灰加入4min后才能渣化。因此,使用活性石灰能有效地缩短冶炼时间,适应快速炼钢的需要。活性石灰入炉化渣快,可减少喷溅事故,提高作业率。

        (2)提高炼钢热效率。因石灰中的有效CaO含量高,在冶炼反应中能被充分利用,从而使炼钢的石灰消耗量比普通石灰下降20%~30%。另外,活性石灰生烧率低,石灰吸收热量少(石灰石分解是吸热反应,25℃时,Q=1780kj/kg(CaCO3)).因此使用活性石灰可有效降低热损失,提高热效率。

        (3)提高钢水收得率,降低钢铁料消耗。由于采用活性石灰,石灰用量减少,可使钢渣的生成量也相应减少12~18kg/t。成渣量减少,喷渣量也相应减少,钢渣中带走的铁也会减少。由于一般炼钢吹炼的气氛和炉渣是强氧化性的,渣中Σ(FeO)含量为10%~15%,有的甚至高达20%。渣的减少使铁损降低,其综合效果是钢水收得率提高0.5%~1%,钢铁料消耗降低。

        (4)提高脱硫、脱磷效果,改进钢质量。由于活性石灰有效CaO含量高,气孔率高,比表面积大,CaO分子性能活泼,因此冶炼中具有较好的脱硫、脱磷效果(脱磷率比普通石灰高10%)。同时由于活性石灰本身所含杂质少,硫、磷含量低,成分稳定,便于炼钢操作,并有利于提高和改进钢质量。在钢水中,磷以P或FeP形式存在。在氧化渣下,渣与钢水界面上的磷被FeO氧化,生成不稳定的氧化物P2O5,并与碱性渣中碱性氧化物CaO相结合,则可形成稳定的磷酸钙。脱磷反应式为:

        2[P]+5(FeO)+4(CaO)→(4CaOP2O5)+5[Fe]

        由此可见,脱磷的基本条件应为:炉渣碱度要高,即(CaO)要高,而且流动性要好;炉渣氧化性要强,即Σ(FeO)要高。脱磷反应是放热反应,所以熔炼初期炉温较低时,最有利于脱磷。特别是特种钢对磷的含量要求严格时,这就要求石灰活性度高,反应速度快,硫含量低,提高渣的流动性,在短时间内快速脱磷(用活性石灰冶炼5min碱度就达到1.7以上)。如果石灰的活性度低,脱磷速度慢,当炉温上升后,脱磷效果就受到限制。

        炼钢过程中的脱硫途径有炉渣脱硫和气化脱硫。硫在钢液中主要以FeS存在,FeS既熔于钢液,又溶于渣液,服从分配定律:

        [FeS]=(FeS)-Q

        (FeS)/[FeS]=Ls

        在一定温度下Ls为一常数,称为硫在渣液和钢液中的分配系数,又叫脱硫系数,因此在碱性渣中才能脱硫。炉渣脱硫的反应式如下:

        (CaS)+(CaO)=(CaS)+(FeO)-Q

          [FeS]=(FeS)-Q

        脱硫的基本条件为:炉渣碱度要高且流动性要好,炉温要高,炉渣还原性要强。适当增加渣量,稀释(CaS)的浓度,可促进脱硫反应的进行,脱硫率约提高10%左右,这在吹炼前期比较明显。

        (5)炉衬侵蚀减轻,炉龄提高。钢水中的硅、硫、磷在强氧化环境中,生成酸性氧化物进入炉渣,而转炉、电炉炉衬一般为碱性材料,酸碱两种性质的物质在高温条件下发生化学反应,生成物中低熔点的物质进入炉渣而导致炉衬被侵蚀。加入活性石灰,快速熔化进入炉渣的有效CaO可快速中和炉渣的酸性,同时缩短了冶炼时间,相应提高了炉龄,并有利于保护炉衬,一般可提高炉龄20%。

        综合国内外生产实践,转炉炼钢使用活性石灰与用普通石灰相比,可使吹炼时间缩短;脱硫、脱磷效果提高;冶炼优质钢比例增加。获得的技术经济指标如下:

        (1)石灰消耗减少20kg/t;

        (2)钢水收得率提高0.5%~1%;

        (3)废钢用量减少2.5kg/t;

        (4)萤石消耗减少25~30kg/t;

        (5)转炉炉龄提高9.2%。