冶金辅料专业知识

1、铁水喷吹颗粒镁脱硫时的注意事项金属镁活性很高，熔点只有651，镁粉属于易燃易爆粉尘。高温表面沉积粉尘厚5mm时的引燃温度为340，云状粉尘的引燃温度为470，空气中镁粉浓度达到(标态)50mg/m3就会引发爆炸；熔态镁遇水会发生爆炸，潮湿的镁会发生自燃反应，覆盐钝化镁与水反应会产生氢气，遇火源也产生爆炸。在400以上的温度时，镁粉与氮产生剧烈反应，并且在氮气中继续燃烧。 使用中应注意的事项如下： (1)脱硫用镁粒须表面钝化处理后才能安全的运输、储存和使用。 (2)在镁区域工作时，严禁使用明火或吸烟。除铁水脱硫外，不得有高于400的物体与镁接触。(3)严禁颗粒镁受潮

2、沾湿。 (4)镁工作区保持清洁，不得产生镁浮尘。 (5)镁输送管道、阀门、料仓应有接地装置，防止静电。 (6)镁着火应采用干碾磨氯化物熔剂、干镁砂粉、石棉毡灭火。氧化铁皮的利用轧钢厂在轧制过程中轧件表面所产生的氧化铁皮，含铁量很高。我国钢铁行业每年要废弃大量的氧化铁皮，实现对这些氧化铁皮的综合利用无疑是一个很有意义的节能降耗工作。根据目前的研究，可以在以下几个方面开展对氧化铁皮的综合利用。（1）用于生产海绵铁或制取还原铁粉。海绵铁可用作炼钢用废钢短缺的一种补充，随着电炉产钢量的不断上升，海绵铁越来越显得重要。用矿粉生产海绵铁由于设备投资大及工艺复杂，目前在我国仍难

3、以取得迅速发展。采用恰当的工艺流程，可以用煤粉还原氧化铁皮，生产出w(Fe)高，含杂质量低且成分稳定的海绵铁，比用矿石生产的海绵铁（常含脉石杂质）更适合作优质废钢使用。氧化铁皮也可用来制取还原铁粉。氧化铁皮制造还原铁粉的生产过程大体上分为粗还原与精还原。经粗还原过程将氧化铁皮在约1100下还原到w(Fe)>95%，w(C)<0.5%的海绵铁；随后将所得的的海绵铁块粉碎，在8001000的温度下于氨分解气氛或纯氢中，进行精还原。最后，进行粉碎、筛分、调整粒度，制成铁粉。氧化铁皮可用来生产作为粉末冶金原料用的还原铁粉。氧化铁皮被还原成含w(Fe)98%以上的海绵铁，经清渣、破碎、筛分磁

4、选后，进行精还原，生产出合格的还原铁粉。然后进入球磨机细磨，经分级筛得到不同粒度的高纯度铁粉。粒度较细的铁粉用于制作设备的关键部件，只需压模，即可一次成型，获得强度高、耐磨、耐腐的部件，可用于国防工业、航空制造、交通运输、石油勘探等重要行业。粒度较粗的铁粉可用于生产电焊条。（2）用作烧结辅助含铁原料或炼钢助熔化渣剂。氧化铁皮中FeO含量最高达50%以上，是较好的烧结生产辅助含铁原料，理论计算结果表明，1kgFeO氧化成Fe2O3可放热1973焦耳。烧结混合料中配加氧化铁皮后，由于温度高，烧结过程充分，因此烧结生产率提高，固体燃料消耗下降。生产实践表明，8%的氧化铁皮即可增产2%左右。宝钢利用氧

5、化铁皮作为辅助材料，在混匀矿中配加氧化铁皮，一方面，由于氧化铁皮相对粒度较大从而改善了烧结料层的透气性；另一方面，氧化铁皮在烧结过程中放热从而降低了固体燃料消耗。另外。利用氧化铁皮可作为助熔剂，用于矿石助熔，应用于转炉炼钢。氧化铁皮用作助熔化渣剂是一种高效率的冶炼助熔材料，能够提高炼钢效率，降低焦、煤的消耗，延长转炉炉体的使用寿命。（3）替代钢屑冶炼硅铁合金或替代废钢用于电炉炼钢。钢屑是冶炼硅铁合金的重要原材料，我国每年用于冶炼铁合金的钢屑量在200万吨左右，而钢铁行业每年废弃的氧化铁皮约1000万吨。现已开发出用氧化铁皮替代钢屑冶炼硅铁合金的新工艺，并取得了良好的经济效益。电炉炼钢需要废钢作

6、原料，对废钢铁料的要求较严，但这种废钢铁数量少，价格高，供应不足。以价格低廉且来源广泛的氧化铁皮、渣钢等废料作为主要原料，取代量少价高的废钢，具有显著的经济效益。五因素成就增碳剂完美效果众所周知，增碳剂在铸造时使用，可大幅度增加废钢用量，减少生铁用量或不用生铁。可你知道哪些因素可以影响增碳剂的增碳效果？注意些什么才能使其增碳效果达到最佳。现将因素总结如下。因素一：增碳剂粒度使用增碳剂的增碳过程包括溶解扩散过程和氧化损耗过程。增碳剂的粒度大小不同，溶解扩散速度和氧化损耗速度也就不同，而增碳剂吸收率的高低就取决于增碳剂溶解扩散速度和氧化损耗速度的综合作用：在一般情况下，增碳剂颗粒小，溶解速度快，损

7、耗速度大；增碳剂颗粒大，溶解速度慢，损耗速度小。增碳剂粒度大小的选择与炉膛直径和容量有关， 般情况下，炉膛的直径和容量大，增碳剂的粒度要大一些；反之，增碳剂的粒度要小一些。因素二：增碳剂加入量在一定的温度和化学成分相同的条件下，铁液中碳的饱和浓度一定。铸铁中碳的溶解极限为(61：C=13+00257丁一031Si一033P一045S+0028Mn(丁为铁液温度)。在一定饱和度下，增碳剂加入量越多，溶解扩散所需时间就越长，相应损耗量就越大，吸收率就会降低。因素三：饱和浓度一定，温度对增碳剂吸收率的影响从动力学和热力学的观点分析，铁液的氧化性与csiO系的平衡温度有关，即铁液中的O与c、Si会发生

8、反应。而平衡温度随目标C、si含量不铁液在平衡温度以上时，优先发生碳的氧化，C和O生成CO和CO。这样， 铁液中的碳氧化损耗增加。因此，在平衡温度以上时，增碳剂吸收率降低。当增碳温度在平衡温度以下时，由于温度较低，碳的饱和溶解度降低， 同时碳的溶解扩散速度下降，因而收得率也较低。凶此，增碳温度在平衡温度时，增碳剂吸收率最高。因素四：铁液搅拌对增碳增碳剂剂吸收率的影响搅拌有利于碳的溶解和扩散， 减少增碳剂浮在表面被烧损。在增碳剂未完全溶解前， 搅拌时间长， 吸收率高。搅拌还可以减少增碳保温时间， 使生产周期缩短，避免铁液巾合金元素烧损。但搅拌时间过长，不仅对炉子的使用寿命有很大影响，而且在增碳剂

9、溶解后，搅拌会加剧铁液中碳的损耗。因此， 适宜的铁液搅拌时间应以保证增碳剂完全溶解为适宜。因素五：铁液化学成分对增碳剂吸收率的影响试验表明：当铁液中初始碳含量高时，在一定的溶解极限下，增碳剂的吸收速度慢，吸收量少，烧损相对较多，增碳剂吸收率低。当铁液初始碳含量较低时，情况相反。另外，铁液中硅和硫阻碍碳的吸收，降低增碳剂的吸收率。而锰元素有助于碳的吸收，提高增碳剂吸收率。就影响程度而言，硅最大，锰次之，碳、硫影响较小。因此，存实际生产过程中，应先增锰，再增碳，后增硅。钠基膨润土用途钠基膨润土用途：  在机械铸造业中，可作铸造型砂、粘结剂，可以克服铸件的“夹砂”“起皮”现象，降

10、低铸造件废品率，保证铸件的精度和光洁度。  在造纸工业中，用作纸张的填充剂，增强纸张的光亮度。  利用本产品的强粘结性能，用于白乳胶、地板胶、浆糊等的制作。  因其有稳定的悬浮性、增稠性，能有效地托浮分散粉体，可作水性涂料的增稠防沉淀助剂。 同时利用它的优良的分散性和膨胀性，高造浆率、低失水量及胶体性能和剪切稀释能力，可以用作钻井泥浆用钠土。 精密铸造性能：项目指标级别热湿拉强(Mpa)湿压强度(Mpa)胶体率()膨胀倍数200目过筛()含水量()造浆率一级2.50.4910025-30951016二级2-2.50

11、.4910018-25901212-15乳胶、涂料性能指标：项目白度()粘度PS胶质价 ml/15g土PH值水份()膨胀容ml/g土粒度（目）指标752.8908-10.51020300-325白云石或菱镁矿在转炉中的作用及要求(1)白云石是调渣剂，有生白云石与轻烧白云石之分。 生白云石的主要成分为CaC03·MgCO3。经焙烧可成为轻烧白云石，其主要成分为CaO和MgO。根据溅渣护炉技术的需要，加入适量的生白云石或轻烧白云石保持渣中的MgO含量达到饱和或过饱和，以减轻初期酸性渣对炉衬的蚀损，使终渣能够做黏，出钢后达到溅渣的要求。对生白云石的要求是wMgO>20%，w

12、CaO29%，wSiO22.0%，烧减47%，块度为5-30mm。 由于生白云石在炉内分解吸热，所以用轻烧白云石效果最为理想。对轻烧白云石的要求是wMgO35%，wCaO50%，wSi023.0%，烧减10%，块度为5-40mm。 (2)菱镁矿也是调渣剂，菱镁矿是天然矿物，主要成分是MgCO3，焙烧后用做耐火材料。对菱镁矿的要求是wMgO45%，wCa0<1.5%，wSiO21.5%，烧减50%，块度为5-30mm。 (3)MgO-C压块是吹炼终点碳低或冶炼低碳钢溅渣时的调渣剂，由轻烧菱镁矿和碳粉制成压块，一般wMgO=50%-60%，wC=15%-20%，

13、块度为10-30。人造石墨增碳剂和别的增碳剂有什么区别增碳剂可以用作铸铁增碳剂的材料很多，常用的有人造石墨、煅烧石油焦、天然石墨、焦炭、无烟煤以及用这类材料配成的混合料。1人造石墨上述各种增碳剂中，品质最好的是人造石墨。制造人造石墨的主要原料是粉状的优质煅烧石油焦，在其中加沥青作为粘结剂，再加入少量其他辅料。各种原材料配合好以后，将其压制成形，然后在25003000、非氧化性气氛中处理，使之石墨化。经高温处理后，灰分、硫、气体含量都大幅度减少。由于人造石墨制品的价格昂贵，铸造厂常用的人造石墨增碳剂大都是制造石墨电极时的切屑、废旧电极和石墨块等循环利用的材料，以降低生产成本。熔炼球墨铸铁时，为使

14、铸铁的冶金质量上乘，增碳剂宜首选人造石墨，为此，最好向附近用电弧炉炼钢的企业或电解铝生产企业购买废电极，自行破碎到要求的粒度。2石油焦石油焦是目前广泛应用的增碳剂。石油焦是精炼原油得到的副产品，原油经常压蒸馏或减压蒸馏得到的渣油及石油沥青，都可以作为制造石油焦的原料，再经焦化后就得到生石油焦。生石油焦的产量大约不到所用原油量的5%。美国生石油焦的年产量约3000万t。生石油焦中的杂质含量高，不能直接用作增碳剂，必须先经过煅烧处理。生石油焦有海绵状、针状、粒状和流态等品种。海绵状石油焦是用延迟焦化法制得的，由于其中硫和金属含量较高，通常用作锻烧时的燃料，也可作为煅烧石油焦的的原料。经锻烧的海绵焦

15、，主要用于制铝业和用作增碳剂。针状石油焦，是用芳香烃的含量高、杂质含量低的原料，由延迟焦化法制得的。这种焦炭具有易于破裂的针状结构，有时称之为石墨焦，煅烧后主要用于制造石墨电极。粒状石油焦呈硬质颗粒状，是用硫和沥青烯含量高的原料，用延迟焦化法制得的，主要用作燃料。流态石油焦，是在流态床内用连续焦化法制得的，呈细小颗粒状，结构无方向性，硫含量高、挥发分低。石油焦的煅烧，是为了除去硫、水分、和挥发分。将生石油焦于12001350煅烧，可以使其成为基本上纯净的碳。煅烧石油焦的最大用户是制铝业，70%用以制造使铝矾土还原的阳极。美国生产的煅烧石油焦，用于铸铁增碳剂的约占6%。各种石油焦制品的大致成分列

16、于表1，供参考。表1各种石油焦制品的大致成分（%）  品种固定碳硫灰分挥发分水分生石油焦85891602051014810煅烧石油焦985002350205030505合成炭制品99001003010505低硫合成碳制品999001003001003023天然石墨天然石墨可分为鳞片石墨和微晶石墨两类。微晶石墨灰分含量高，一般不用作铸铁的增碳剂。鳞片石墨有很多品种：高碳鳞片石墨需用化学方法萃取，或加热到高温使其中的氧化物分解、挥发，这种鳞片石墨产量不多、价格高，一般也不作增碳剂；低碳鳞片石墨中的灰分含量高，不宜用作增碳剂；用作增碳剂的主要是中碳石墨，但用量也不多。天然石墨的大致成分见表

17、2。表2 天然石墨的大致成分（%）品种固定碳硫灰分挥发分水分鳞片石墨85890107859551512微晶石墨60850102204012054焦炭和无烟煤电弧炉炼钢过程中，可以在装料时配加焦炭或无烟煤作为增碳剂。由于其灰分和挥发分含量较高，感应电炉熔炼铸铁很少用作增碳剂。关于铸铁行业常用的几种增碳剂的成分和堆密度，表3列出了一些典型的测定数据，供参考。表3 常用增碳剂的成分和堆密度(典型的测定数据，供参考)增碳剂碳含量（%）灰分（%）水分（%）挥发分（%）硫（%）氮（%）氢（%）堆密度的概略值（g/cm3）人造石墨99.20.40.200.100.050.0050.84鳞片石墨85.313.

18、20.060.440.350.060煅烧石油焦(中硫)96.50.40.400.301.500.6000.150.77煅烧石油焦(低硫)98.30.40.100.200.300.0800.040.800干燥焦炭87.79.00.301.001.001.0000.64无烟煤90.02.52.003.50.250.6001.100.64沥青焦97.00.50.500.50.40.7000.200.55不同钢种对保护渣性能设计要求不同成分的钢种，其钢水特性及其凝固特点有别，从而决定了对保护渣性能方面的要求。 低碳钢  首先钢中w(C)<0.08%或0.06%。这类

19、钢高温机械性能好，凝固过程中不存在严重的相变体积变化，内应力及裂纹敏感性小，故通常以较高拉坯速度进行生产，以提高生产率。基于低碳钢本身的凝固特点和质量要求，设计时主要考虑渣的润滑及消耗。较高拉速要求尽量增大结晶器热流，加速钢水凝固，防止粘结漏钢，这要求保护渣结晶温度低、凝固温度适中，以确保低碳钢结晶器保护渣在950以上处于非晶体状态，使发生粘结漏钢的可能性最小。在高速浇注时，为使足够的液态保护渣能流人铸流和结晶器内表面之问的区域，确保良好的润滑和足够的消耗，通常保护渣粘度选择较低的范围。另外，此类钢种初生铁素体坯壳中P、S偏析小，初生坯壳强度高，铸坯振痕较深，故应使用保温性能较好的保护渣，提高

20、弯月面初生坯壳温度，有利于减轻振痕过深带来的危害。因此，连铸低碳钢满足以上各要求，就要通过设计具有一定的传热性能、良好的保温性能、良好的非金属吸收、良好的润滑和性能稳定的保护渣来获得。  中碳钢   中碳钢钢水凝固过程中发生8相变，体积强烈收缩，此钢种裂纹敏感性大，容易产生表面裂纹，特别是高拉速时。避免纵横向裂纹是首要考虑的问题，为此，中碳钢用保护渣设计的重点应放在控制从铸坯传往结晶器的热流上，限制结晶器热通量，希望保护渣具有较大热阻。因此，应选用凝固温度高、结晶温度也高的保护渣，利用结晶质膜中的“气隙”，使保护渣传热速度减缓，有助于减小铸坯在

21、冷却过程中产生的热应力。  高碳钢  此钢种的特点是热强度差；浇铸温度和浇铸速度较低；同时容易产生粘结漏钢。高碳钢容易粘结，这与初始生成的坯壳凝固收缩小有关。故高碳钢保护渣设计的重点应放在保证润滑上。为此，设  计该保护渣的粘度和凝固温度要低些，渣膜玻璃化倾向要大些，以保证良好的润滑性能，但也要考虑高硫钢热强度差的特点，适当调节保护渣的热阻。另外，由于高碳钢液相线温度低，浇铸温度较其它钢种要低，保护渣性能设计也要考虑此温度的影响，为了防止钢水冻结，高碳钢要使用隔热性能好的保护渣，体积密度要低，碳的加入量可稍高些甚至可达20%左右。 &

22、#160;特殊钢  特殊钢钢水成分相差较大，这种类型的保护渣配方较为复杂，往往根据钢的用途及易出现缺陷的状况而特殊配制，例如不锈钢，硅钢及含Nb、V、Ti及稀土的钢种等。  炉外精炼用粉剂炉外精炼用粉剂(seconciary refining Rowders)是炉外精炼，特别是喷射冶金和钢包喷粉法所用的主要材料之一。精炼用粉剂有金属型粉剂：CaSi，Mg，B，Al，CaC2，CaCN，CaCl2，CaSiBa，CaSiBaAl，CaSiMn，SiZr，稀土金属(RE)等；非金属型粉剂：CaO，S，CaO-CaF2，CaO-A12O3，CaO-CaF2-A12O3等

23、；混合型粉剂(金属型与非金属型混合)：CaO-CaF2-CaSi，Ca-Mg，CaO-Al、CaO-CaC2，CaO-CaF2-CaC2，CaO-CaF2-CaSiBa等。精炼粉剂可以制成直接以喷粉形式加入钢液，也可用铁皮包覆做成芯线以喂线形式加入。精炼剂直接加入钢水内部，能防止氧化，反应面积大，反应速度快，反应路径长，可以充分发挥作用，获得较高的收得率。若同时采用气体搅拌，更能为反应生成物的聚合和上浮创造有利条件。Ca-Si粉剂、稀土芯线、石灰基粉剂、预熔型合成渣粉剂以及白渣基粉剂是最常用的几种。Ca-Si粉剂   它的化学成分为Ca2935，Si5762，(Ca+Si)

24、8590；Al1520，C035060，S002004，P0025004。使用粒度为00510mm，(平均粒度为0304mm)体积密度为1314gcm3，真密度为1525gcm3，流动性为457s50g。CaSi粉通过喷粉或喂线加入钢水中，在高温下发生分解反应，产生的Ca与钢水中溶解的硫和氧进行反应。由于Ca与硫和氧有很大的亲和力：aSaCa=17×10-7；磷的脱除率与工艺条件、钢水性质、顶渣情况及材料用量有关，一般可达5080。钢包喷吹CaSi粉后，由于载气的作用，钢水与粉剂激烈搅动混合，溶于钢中的钙与氧反应生成CaO，并与钢中Al2O3反应生成低熔点铝酸盐夹杂。这种低熔点夹杂物

25、容易聚合而上浮到渣中，从而提高钢的清洁度。当钢中CaAl>014时可形成铝酸盐夹杂物，并可改善钢水的流动性。当钢中CaS>03时，可使钢中部分条状MnS夹杂转变为球形CaS或(CaMn)S夹杂，当CaS>125时钢中MnS夹杂完全变为球形的CaS夹杂。喷吹CaSi粉显著地降低硫化物夹杂和氧化物夹杂，特别是MnS和Al2O3夹杂，并使钢中夹杂由条带状和点串状变为弥散细球状颗粒分布于钢的基体中，其主要类型是CaS-AlO-O-型夹杂，内部相为铝酸盐，外部相为CaS。此类夹杂物加工时，不易变形。(见钙处理技术)经喷吹CaSi粉精炼后，钢的塑性、韧性、热脆性均得到改善，其中低温冲击韧

26、性的改善尤为突出，钢的横向、Z向性能也得以显著改善，减小了钢材各向异性。CaSi粉价格高且会使钢增硅值得注意。稀土芯线   稀土合金用铁皮包覆做成的芯线，用喂线机加入钢水中。实际上任何粉剂均可做成芯线。喂线设备简单，价格便宜，占地面积小，易于操作，喂线较喷粉收得率高且稳定，无烟尘污染，不产生喷溅和二次氧化，但脱硫效果不如喷粉。芯线断面为矩形，也可做成圆形；尺寸可以有较大的变化。喂线速度为0150mmin，有单线和双线喂入方法。稀土合金的物化性能指标与芯线参数成分  粒度  粉重铁皮重粉铁比铁皮厚  芯线断面

27、0;   RE    Si    Ca    Mn    Tig·m-1g·m-1  mm(长×宽)mm    2045    3691    <8    <6  &#

28、160; <6  3  3096  2242  249  03    12×7稀土元素沸点高，不易蒸发，便于利用，密度大，便于加入、稀土元素与铁可完全互溶，与钢中有害元素Pb、Sn、Bi、As、P等生成稳定高熔点化合物，从而改善钢的热加工性能。同时，稀土元素与氧和硫有较大的亲和力，生成稳定的高熔点化合物RE2O3，RE2O2S和RES等。脱硫率2025，脱氧率2530，RE回收率5060。加入稀土后，钢中稳定夹杂物总量及Al2O3

29、、SiO2、MnO等均降低，主要生成RE2O2S夹杂物。当钢中硫含量00150025时，应控制钢中稀土合金与硫含量的比例(RES)，以RES=1825为宜。此时，条状MnS夹杂消失，夹杂物呈球状，弥散分布，颗粒尺寸很小，轧制时不易变形，钢材的冷弯和低温冲击性能得到显著提高。但加入过量RE，则会产生夹杂物聚集，使钢的性能降低。石灰基粉剂   喷吹石灰基粉剂价格便宜，不影响钢的化学成分，使用安全，并可获得CaSi相近的效果。石灰基粉剂的化学成分为CaO9094，SiO21525，MgO0510，Al2O30515，FeO014021，P<002，S<0005，H2O

30、<05，灼减<05。石灰基粉剂的使用粒度00510mm，(平均粒径0305mm)体积密度080087gcm3，反应活性280400HClmL，流动性410s50g。采用低熔点物质钝化的石灰粉剂，其流动性得到显著的改善，同时不仅可保证石灰的活性，还防止吸潮。石灰基粉剂经常配加熔剂(如CaF2一般含量为35)和还原剂(CaSi或Al粉13)使用。喷吹石灰基粉剂的主要作用是脱硫和脱氧。热力学计算表明，向Si、Al脱氧的钢水中，喷入CaO基粉剂，钢水中Si、Al的脱氧能力会因CaO存在而提高。根据脱氧反应的一般式：mE+nO=(EmOn)式中E为脱氧元素；EmOn为脱氧产物；aEmOn为脱

31、氧产物的活度；其他条件不变，降低脱氧产物的活度，就能减少钢中与脱氧剂相平衡的氧，因而提高脱氧剂的脱氧能力。同时因钢水中Si和Al的存在，而能有效的脱硫。CaO的脱氧反应方程： 脱除非金属夹杂物是CaO基粉剂的另一重要作用。当CaO基粉剂喷入Al脱氧的钢水后：按下列反应与一次脱氧产物结合： 同样也还产生得到3CaOAl2O3和CaOAl2O3的反应但以12CaO7Al2O3自由能负值最大，熔点最低，即形成12CaO7Al2O3可能性最大。在钢水温度下，脱氧产物聚合而排除，得到清洁的钢。石灰基粉剂中配加一定数量熔剂CaF2和还原剂CaSi或Al粉，会软化CaS表层，提高石灰脱硫

32、和脱氧能力。预熔型合成渣粉剂   将精炼用材粉按预定成分混合后，在碳衬电炉中熔化，然后制成的粉剂。合成渣主要有3种，其成分分别为CaO70，CaF30；CaO5355，Al2O34345和CaO4856，Al2O31218，SiO21520。这种粉剂具有良好的反应性，较好脱硫、脱氧和脱夹杂效果，流动性好而不易吸潮。但制作工艺复杂、价格贵，使用推广受到限制。白渣基粉剂用电炉废白渣为基本原料，经过混合(加卤水)、制粒、干燥、合成等工序制成，其使用粒度为0110mm，(平均粒径为0381mm)流动性小于15s50g，白渣中的硫经干燥过程脱出，其反应为CaS+MgCl2+H2O=H

33、2S+CaCl2+MgO。粉剂中硫含量很低，白渣碱度很高，再加入熔剂和还原剂、具有很强的脱硫(5080)、脱氧(6080)和脱夹杂(7080)能力。夹杂物变少、变小而分散，使钢的性能得以改善。粉剂中配加的卤化物在钢水中分解，有脱氢作用，其反应为2H+Cl2=2HCl粉剂中配加的还原剂，具有脱氮功能：2N+3(TiO2)+4(Al)=3(TiN)+2(Al2O3)N+Al=(AN)挡渣球法简介该方法是1970年日本新日铁公司发明的，其原理是利用挡渣球密度介于钢、渣之间(一般为4.24.5g/cm3)，在出钢将结束时堵住出钢口以阻断渣流人钢包内。挡渣球的形状为球形，其中心一般用铸铁块、生铁屑压合块

34、、小废钢坯等材料做骨架，外部包砌耐火泥料，可采用高铝质耐火混泥土、耐火砖粉为掺和料的高铝矾土耐火混凝土或镁质耐火泥料。只要满足挡渣的工艺要求，应力求结构简单，成本低廉。 考虑到出钢口受侵蚀变大的问题，挡渣球直径应比出钢口直径稍大，以起到挡渣作用。挡渣球一般在出钢量达到1/22/3时投入，挡渣命中率高。但由于挡渣球通常是以随波逐流的方式到达出钢口，然而由于钢渣黏性大，挡渣球有时不能顺利到达出钢口，或者不能有效地在钢水将流尽时堵住出钢口。另外，又由于圆形挡渣球完全落到出钢口上，出钢口过早封堵的几率显著增加，降低了钢水收得率，故挡渣球法的可靠性难以令人满意。但由于挡渣球法操作简单，因此，目

35、前国内多数钢厂仍都采用挡渣球挡渣。钢种与连铸保护渣关系探讨连铸保护渣技术，作为连铸生产的关键技术之一，对连铸生产的顺行和铸坯质量有着至关重要的影响，尤其是铸坯表面缺陷，基本上都是在结晶器内形成的，与保护渣有直接关系。近几年来，该技术在实践中，如空心颗粒渣等的开发和广泛使用，对铸坯质量的改善、连铸生产工艺的稳定起了很大促进作用。同时渣的基础性能如润滑和传热特性的研究也一直受到人们的重视。  一、不同钢种对保护渣性能设计要求 不同成分的钢种.其钢水特性及其凝固特点有别，从而决定了对保护渣性能方面的要求。 1、 低碳钢  首先钢中

36、w(C)0.08%或0.06%。这类钢高温机械性能好，凝固过程中不存在严重的相变体积变化，内应力及裂纹敏感性小，故通常以较高拉坯速度进行生产，以提高生产率。基于低碳钢本身的凝固特点和质量要求，设计时主要考虑渣的润滑及消耗。较高拉速要求尽量增大结晶器热流，加速钢水凝固，防止粘结漏钢，这要求保护渣结晶温度低、凝固温度适中，以确保低碳钢结晶器保护渣在950以上处于非晶体状态，使发生粘结漏钢的可能性最小。在高速浇注时，为使足够的液态保护渣能流入铸流和结晶器内表面之间的区域，确保良好的润滑和足够的消耗，通常保护渣粘度选择较低的范围。另外，此类钢种初生铁素体坯壳中P、S偏析小，初生坯壳强度高，铸坯振痕较深

37、，故应使用保温性能较好的保护渣，提高弯月面初生坯壳温度，有利于减轻振痕过深带来的危去。因此，连铸低碳钢满足以上各要求，就要通过设计具有一定的传热性能、良好的保温性能、良好的非金属吸收、良好的润滑和性能稳定的保护渣来获得。 2、 中碳钢  中碳钢钢水凝固过程中发生己相变，体积强烈收缩，此钢种裂纹敏感性大，容易产生表面裂纹，特别是高拉速时。避免纵横向裂纹是首要考虑的问题，为此，中碳钢用保护渣设计的重点应放在控制从铸坯传往结晶器的热流上，限制结晶器热通量，希望保护渣具有较大热阻。因此，应选用凝固温度高、结晶温度也高的保护渣，利用结晶质膜中的“气隙”，使保护渣传

38、热速度减缓，有助于减小铸坯在冷却过程中产生的热应力。 3、 高碳钢此钢种的特点是热强度差；浇铸温度和浇铸速度较低；同时容易产生粘结漏钢。高碳钢容易粘结，这与初始生成的坯壳凝固收缩小有关。故高碳钢保护渣设计的重点应放在保证润滑上。为此，设计该保护渣的粘度和凝固温度要低些，渣膜玻璃化倾向要大些，以保证良好的润滑性能，但也要考虑高硫钢热强度差的特点，适当调节保护渣的热阻。另外，由于高碳钢液相线温度低，浇铸温度较其它钢种要低，保护渣性能设计也要考虑此温度的影响，为了防止钢水冻结，高碳钢要使用隔热性能好的保护渣，体积密度要低，碳的加入量可稍高些甚至可达20%左右。 4、特殊

39、钢  特殊钢钢水成分相差较大，这种类型的保护渣配方较为复杂，往往根据钢的用途及易出现缺陷的状况而特殊配制，例如不锈钢，硅钢及含Nb、V、Ti及稀上的钢种等。  二、连铸工艺参数对保护渣性能设计要求 1、 拉速连铸机的拉坯速度是连铸生产的重要工艺参数之一。随着拉速提高，保护渣耗量减少。保护渣的消耗量是液渣渗入铸坯与结晶器之间空隙的平均量的1个量度，因此成为1个重要的过程控制参数，其值一般要求在0.3kg/m2以上。拉坯速度提高则保护渣消耗降低，而保护渣的消耗量不足将导致铸坯的润滑和传热状况不良，为此设计高速连铸用保护渣时应提高其熔化速度

40、、降低其粘度及凝固温度，以改善液渣的流入特性，满足液渣消耗的要求。同时，为了提高熔化速度，应当减少堆积密度，减少碳含量和增加碳酸盐含量以及选择合理原料及其物性。拉速提高，传往结晶器的热流增大。这是由于拉速提高，钢水在结晶器中停留时间缩短，坯壳温度增高，凝固坯壳厚度减薄，同样的钢水静压力更容易使坯壳与结晶器壁接触，这样有利于传热，使热流密度随拉速的提高而增大。因此，对于高速连铸保护渣，应适当降低凝固温度及结晶温度，减小渣膜厚度，保证结晶器传热良好，但也应考虑到各钢种的临界热流值。  2、 铸坯断面形状方坯与板坯的不同首先在于结晶器内腔的表面积与体积之比即比表面不同。

41、板坯220mm×1500mm，从2、3代表薄板坯100mm×1000mm、50 mm×1300 mm，小方坯160mm×160mm、130mm×130mm，且板坯及小方坯的拉速均为1.5m/min左右的情况总结如下，铸坯的比表面增加时，保护渣耗量(kg/m2)急剧减少，且板坯的比表面小于方坯。由于板坯比表面小，保护渣消耗快，进而要求较快的熔化速度，因此适于板坯的保护渣熔化速度快于方坯保护渣。另外，方坯对所用保护渣的粘度不是很敏感，故常使用高粘度渣以减少夹渣和浸入式水口的侵蚀，这是由于方坯的比表面大，要求的渣消耗量(kg/m2

42、)较少，连铸过程中较容易满足要求。其次，由于板坯连铸时在宽度方向上液面波动较大，因此要求保护渣熔速较快，以形成足够的液渣层厚度，覆盖整体的钢液表面。另外，板坯连铸机多用来生产低、中碳钢，而方坯除浇铸中碳钢外，还生产众多的高碳钢。炉外精炼的类型介绍炉外精炼按真空、非真空和其他进行分类、概括起来可分为：(1)真空精炼法真空吹氩法(Finkl法和Gazid法，美国、法国1958-1963年开发)真空电磁搅拌去气法(ISID法，美国1962年开发)钢包精炼炉法(ASEA-SKF法，瑞典1965年开发)真空电弧加热精炼法(Finkl-VAD法，美国1962年开发)埋弧加热钢包精炼法(L-F法，日本197

43、1年开发)真空吹氧脱碳精炼法(VOD法，西德1965年开发)强搅拌真空吹氧脱碳精炼法(SSVOD法，日本1977年开发)转炉真空吹氧脱碳法(VODK法，西德1976年开发)(2)非真空精炼法氩氧炉脱碳精炼法(AOD法，美国1968年开发)气氧炉脱碳精炼法(CLU法，法国和瑞典1973年开发)钢包吹氩法(GAIAL法，加拿大1950年开发)密封吹氩法(SAB法，日本1965年开发)带盖钢包吹氩法(CAB法，日本1965年开发)(3)其他精炼法法国钢铁研究法(IRSID法，法国1963年开发)蒂森法(TN法，西德1974年开发)氏兰法(SL喷粉法，瑞典1976年开发)弹丸发射法(ABS法，日本19

44、73年开发)喂丝加添法(WF法，日本1967年开发)合成渣洗法(RERRIN法，法国1933年开发)同炉渣洗法电石简介以及在钢铁冶炼中的应用电石在钢铁冶炼工艺中有着独特的功用。电石用作脱氧剂时，常加工成5-30mm的颗粒，单独或与金属Al、活性石灰等制作成复合型渣料后，在出钢时随钢水流混冲投入，并且在炉外精炼过程视情况补充，以满足钢水充分脱氧造白渣的目的。此时电石的加入量一般在5-10kg/Ts。常用在轴承钢、帘线钢、弹簧钢、高速工具钢、高级油井管钢等对于Al203夹杂敏感的中高碳钢生产工艺中。电石又是一种十分优良的脱硫剂。在高碳铁水中，CaC2分解出的Ca离子易与硫结合生成CaS，其脱硫反应

45、的平衡常数可达6.9×105，反应达到平衡时，铁水硫含量可降低至4.9×10-7。在铁水预处理深脱硫（脱硫后铁水含硫量£0.O05）工艺中，一般采用喷吹法将1mm以下的电石粉喷入混铁车或铁水包底部，脱硫后，铁水表面形成少量的疏松固体渣（熔点24500C），有利于防止回硫，对容器内衬侵蚀也较轻，且方便扒渣作业。而在铁水预处理浅脱硫（脱硫后铁水含硫量£0.O15）工艺，则较多采用更安全和低成本的石灰系（CaO）脱硫剂。在还原性气氛的LF炉精炼工艺，电石也能够起到在铁水预处理中同样的高效脱硫作用。缺点：电石极易吸潮，与水结合不但大大降低效力，而且放出的是易燃易

46、爆的乙炔（C2H2）气体，因此在运输和保存电石粉时要采用氮气密封，储料罐必须安装乙炔检测等安全装置，以防事故的发生。此外，CaC2分解出的C离子在一定条件下会与Fe结合造成钢水增碳，因而不适宜在低碳和超低碳钢种的冶炼中使用。结晶器种类及主要特点薄板坯和中薄板坯连铸技术的核心是结晶器。对于结晶器的研究主要有以下种类：1、漏斗形结晶器1）几何形状：德马克公司ISP工艺的第一代立弯式结晶器，上部是垂直段，下部是弧形段，侧板可调，上口断面是矩形，尺寸为（60-80）mm×（650-1330）mm。意大利阿维迪厂采用了该工艺，并略作修改，上口断面形状，由原平行板形改为小漏斗形。西马克公司CSP

47、工艺所用的漏斗形结晶器，上口宽边两侧均有平行段，再与圆弧段相连接，上口断面较大。这个漏斗形状在结晶器内保持到长700mm，结晶器出口处铸坯厚度为50-70mm。2）主要特点： 漏斗形结晶器打破了传统板坯连铸结晶器在任意横截面均相同的限制，其结晶器腔内凝固壳的形状及大小按非矩形截面逐步缩小的规律变化。但是，钢液在这种结晶器内凝固时要产生变形，特别是拉坯过程中机械变形产生的应力可能导致固液界面裂纹发生，并最终影响热轧带卷的质量。因此，漏斗形结晶器的理想形状是尽量减小坯壳间两相区的弯曲变形率，使坯壳在固液变形率小于发生裂纹的临界应变率。2、H2结晶器1）几何形状：意大利达涅利公司FISC工

48、艺是其代表。FISC工艺优点是内部容积达，通过的钢液流量大，且有更好的钢液自然减速效应。该结晶器长度为1200mm，宽度为1220-1620mm，厚度为50、60、65、70mm。2）主要特点： 该结晶器鼓肚形状由上至下贯穿整个铜板，并一直延续到扇形I段的中部。结晶器出口处为将铸坯鼓肚形状矫平而特别设计了一组带孔型的辊子，对铸坯鼓肚进行矫平的设备长度比仅用连铸机结晶器时长两倍，即与仅用结晶器来矫平坯壳的鼓肚相比，坯壳上所受应力大大降低。并且H2结晶器内部体积增大，可以盛装更多的钢液。同时，结晶器上部尺寸加大，可使水口形状设计更合理，保证结晶器内液面稳定，提高保护渣的润滑效果，改善热交

49、换条件，提高拉速，减少裂纹倾向。 3、平行板形直结晶器1）几何形状：奥钢联公司CONROLL工艺是其代表。CONROLL工艺的平行板形直结晶器，浸入式水口也是扁平，钢液从水口两侧壁流出。结晶器断面尺寸为（70-135）mm×1500mm。2）主要特点： 平行板形直结晶器内腔的横截面从上到小均为全等矩形，在铸坯厚度较薄情况下，可避免因铸坯变形产生的坯壳应力，而且在宽度和长度方向上，结晶器热量能够保证均匀散失。漏斗形结晶器、H2结晶器、平行板形直结晶器各有特点，从坯壳受力情况来看，平行板形直结晶器优于漏斗形和H2结晶器，从空间大小来看，漏斗形和H2结晶器优于平行板形直

50、结晶器。目前，国内研发主要集中在漏斗形结晶器，并应用于多条薄板坯连铸连轧生产线。今后应在H2结晶器、平行板形直结晶器方面的关注研究。炉渣分类及组成根据冶金过程的不同，炉渣可分为冶炼渣和精炼渣。以矿石(包括人造富矿或精矿等)为原料进行还原冶炼炉渣或氧化冶炼，在获得粗金属或锍的同时所形成的炉渣称为冶炼渣。精炼粗金属（用生铁炼钢、从粗铜炼精铜等）产生的炉渣称为精炼渣。这两类炉渣的主要作用都是将原料中的无用或有害物质从金属产品中除去。另有一类炉渣主要作用是将原料中含有的某些有用物质富集在其中，以利于下一工序将它们回收利用,称为富集渣,如钛精矿还原熔炼所得高钛渣以及吹炼含钒、铌的生铁所得到的钒渣、铌渣等

51、，它们分别用作提取钛、钒及铌等的原料。还有一类所谓“合成渣”，是按炉渣要起的冶金作用而用各种原料预先配制的渣料，如电渣重熔用渣、钢锭浇铸或连续铸钢所用的保护渣以及钢液的渣洗用渣等。几种炉渣的典型组成见表。炉渣的冶金作用炉渣在冶炼过程中起着下列重要的物理及化学作用：形成熔融炉渣使脉石组分或杂质氧化产物与熔融金属或熔锍顺利分离；脱除钢液中的有害杂质硫、磷和氧，吸收钢液中非金属夹杂物，并保护钢液不致直接吸收氢、氮、氧；富集有用金属氧化物；在电炉冶炼(电弧炉、矿热电炉、电渣重熔炉等)中炉渣还起着电阻发热体的作用。炉渣在保证冶炼产品质量、金属回收率、冶炼操作顺行以及各项技术经济指标方面都起着决定性的作用

52、。“炼好渣，才有好钢”的说法，生动地反映了炉渣在冶炼过程中的重要作用。 炉渣的物理化学性质 炉渣完成冶金作用的好坏，主要决定于熔融炉渣的熔点、粘度、界(表)面张力、比重、电导率、热焓、 热导率以及某些组分的活度(a)等。这些物理化学性质被炉渣的组成决定。炉渣的组分靠加入适量的熔剂调整，最重要的熔剂是石灰石和石英石。萤石(CaF2)在电炉炼钢渣及合成渣中也是重要的熔剂。炉渣中CaO及FeO的活度 一定温度下取纯CaO的反应能力为1,溶解于炉渣中的CaO相对于纯CaO的反应能力的分数就是炉渣中CaO的活度；炉渣中FeO的活度意义与此类似。FeO活度高的渣对钢液脱碳有利;CaO活度高,Fe

53、O活度低的渣对钢液脱硫有利；CaO及FeO活度高的渣对钢液脱磷有利。炉渣中组分的活度数据可由实验测定（图1,图2）。炉渣的碱度 炉渣中碱性氧化物含量与酸性氧化物含量的比值称为炉渣的碱度，它对炉渣的性质有显著的影响。钢铁冶金生产中常用CaO/SiO2,(CaO+MgO)/SiO2，(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3+TiO2)等表示炉渣的碱度。在有色冶金中则常用渣中酸性氧化物中的氧量与碱性氧化物中的氧量之比来表示渣的酸碱性，此比值称为渣的硅酸度。渣系的相图 高炉渣、大多数铁合金炉渣及保护渣的主要组成可归结为Cao-Al2O3-SiO2系。大多数的有色重金属冶炼渣可归结为CaO-FeO&#

54、39;-SiO2系或FeO'-SiO2系（含有数量不等的三价铁），它们的相图见图3、图4、图5。炉渣中有价金属的损失有价金属因机械损失、化学损失及物理损失而进入炉渣中。从炉渣中回收这些金属在经济上不合算时，才可将炉渣弃作他用，如铜冶炼弃渣含Cu：0.20.4，钒铁冶炼弃渣含V2O5：0.20.3。根据物理化学性质合理选择炉渣的组成对降低弃渣中有价金属的含量具有重要作用。有色金属精炼渣含有价金属甚高，一般返回流程的前工序处理。炉渣的利用冶炼过程产生的弃渣数量很大，如生产1吨生铁产生约0.31吨高炉渣；由铜精矿产生1吨阳极铜产生冶炼渣约56吨。不返回基本冶炼流程的弃渣应加以综合利用。炉渣可

55、以做铸石制品；水淬渣用于生产水泥,渣砖或可吹制成矿渣棉,作保温、隔热材料。炉渣还可以代替砂石做道碴。高炉渣亦可用作铜冶炼过程的熔剂或作浇铸钢锭时的保护渣原料。含P2O5高的炼钢渣用作农业磷肥。铜冶炼水淬渣可作表面处理用的喷吵材料。炉渣结构模型在熔融炉渣结构的研究方面，提出了好几种模型。其中比较有影响的是最早（1934）提出的分子理论（见熔融炉渣的分子假说），1945年提出的完全离子溶液模型(见完全离子溶液T 模型)和1965年提出的马松模型。铁水炉外脱硫铁水预处理是指铁水进入炼钢炉之前所进行的某种处理，它可以分为普通铁水和特殊铁水的预处理。普通铁水预处理有脱硫、脱硅、脱磷和同时脱磷脱硫等；特殊

56、铁水预处理有脱铬、提钒、提铌和提钨等。以前炉外处理是作为避免出现号外铁水的补救措施。由于它在技术上合理和经济上优越，逐渐演变为当今用于扩大原材料来源，提高钢材质量，拓宽品种结构和提高技术经济指标的必要生产手段。现代铁水预处理技术的日益成熟，已经构成现代化钢铁厂中的重要组成部分。炉外脱硫的基本原理是使用与硫的亲合力比铁大的元素或化合物，加入铁水中以夺取硫化铁中的硫，使之转变为更为稳定的、极少熔解或完全不溶于铁液的硫化物。铁水脱硫的条件比钢水优越得多，脱硫效果比钢水炉外脱硫高约46倍，其原因是：铁水当中碳、硅、磷等元素含量高，使硫在渣中的活度系数提高，铁水中含氧量低，有利于脱硫反应的进行。铁水脱硫

57、剂有碳化钙（CaC2）、氰氨化钙（CaCN2）、石灰（CaO）、苏打粉（Na2CO3）、金属镁等，还有以它们作为主要成份的各种复合脱硫剂。我厂目前使用的铁水脱硫剂为钝化颗粒镁，其中镁的含量大于92%。按照脱硫剂与铁水之间的混合搅拌方式，铁水炉外脱硫大致可以分为如下几类：1、铁流搅拌式：它靠铁水流的冲击使铁水与脱硫剂混合搅拌。其优点是设备简单，容易操作，但搅拌不均，混合不充分，因而脱硫效率低，稳定性差。适宜于设备简陋、铁水含硫量高的小钢铁厂。2、机械搅拌式：靠沉入铁水中的搅拌器或铁水容器运动使铁水与脱硫剂搅拌混合。搅拌时间和搅拌强度均可控制，此方法需要一定的设备，但脱硫效率高，属于这种方式的有摇

58、包法、KR法等，多用于大型钢铁厂。3、喷吹气体搅拌式：把氮气、氩气、压缩空气等吹入铁水，或者作为运载气源吹入铁水，使铁水与脱硫剂搅拌混合。此类方法具有操作灵活、控制方便、搅拌效果好、脱硫效率高、处理铁水能力大等优点，很适合用于大型钢铁厂。4、钟罩插入式：靠镁蒸汽从钟罩孔逸出搅动铁水，使铁水与脱硫剂混合。5、涡流搅拌式：靠电磁搅拌器或涡流装置搅动铁水，使铁水与脱硫剂混合。目前许多钢厂仍在不断探索，试图研制出新的铁水脱硫方法和廉价、高效率、少污染环境的新脱硫剂。此外还研究适应铁水脱硫使用的高寿命耐火材料，以及脱硫渣的处理和综合利用。必需指出：渣中的硫含量是铁水中硫含量的1000倍以上。此外，铁水渣的酸性成份影响转炉冶炼终点命中率，降低炉龄。因此，兑入转炉的高炉铁水要实行扒渣处理，铁水带渣量不得超过0.5%。此外，对于硫含量较高的铁水实施炉外预处理，减轻转炉脱硫负担，不但简化了脱硫操作，而且有利于提高脱硫效果和转炉技术经济指标。但它毕竟增加了炼铁和炼钢之间的工艺环节和操作。当铁水含硫量不高而钢种成份又要求较宽时，无需进行预处理。转炉复合吹炼