炉渣的岩相研究在转炉炼钢中的应用探讨

李志远

摘  要：随着工业技术水平的不断提升，许多新技术、新理念被应用在冶炼行业中，有力推动着此领域的发展与完善。在转炉炼钢中，通过岩相检验方法的应用，能够明确炉渣的矿相构成与分布，而结合流动温度、炉渣化学成分等数据，则能了解炉渣性质。本文围绕各种成分铁水炼钢的炉渣岩相检验特点与结果，分析其在转炉炼钢当中的具体应用，望能为此领域研究提供些许借鉴。

关键词：炉渣;岩相;转炉炼钢

炉渣的矿相组成与其化学成分之间存在紧密联系，而采用岩相检验方法能够对炉渣的矿相分布与组成进行深入了解，而将炉渣的相图知识、熔点测定结果、炉渣化学分析结果结合于炉渣岩相检验结果，便能更加准确且全面的知晓炉渣的性质。当前，无论是在转炉高效吹氧、复合吹炼中，调试在高磷铁水、低硅铁水等不同成分铁水炼钢中，均用到了岩相检验方法，且效果较好。本文通过研究炉渣的岩相，从多方面探讨了其在转炉炼钢当中的应用，现就此探讨如下。

1.正常铁水吹炼中及低硅铁水炼钢炉渣的岩相检验

1.1正常铁水吹炼

所谓正常铁水，实际就是铁水w（Si）=0.4～0.6%，w（P）小于0.012%，以及诸如Cr、V等合金元素含量不高的铁水。许多转炉均用此种成分的铁水来进行炼钢，其无论是岩相组成，还是成渣过程，均具代表性。需要指出的是，如果吹氧量为20%，那么粗大柱状晶体CaO·（Mg，Fe，Mn）O·SiO₂（绿色钙镁橄榄石）为炉渣的主要矿相，其在总矿相中的占比为90%，在其中间处会进行一些RO相的填充（二价阳离子氧化的化合物）。伴随吹炼的持续推进，炉渣矿相会有一些镁硅钙石出现。如果吹氧量达60%，那么此时炉渣的碱度会达到1.8，镁硅钙石（浅绿色隐条状）与硅酸二钙（黑褐色粒状）为渣当中的主要矿相，二者在总矿相量中的占比为40%。伴随吹炼的持续推进，渣当中的高碱度矿相量会随之而增加，当吹炼到终点时，褐色粒状硅酸二钙（占比为45%）以及兰色粒状硅酸三钙（占30%）为渣当中的主要矿相，并且RO相与未熔MgO相加和为20%。

1.2低硅铁水炼钢

每当高炉铁水硅降0.1%，焦比能降4kg/t，而产量则可以提高1～1.5%。针对低硅铁水炼钢而言，其通常会带来各种问题，比如降低脱磷率及成渣困难、粘枪等。因此，本文针对低硅铁水炼钢所对应的炉渣性质展开了深入研究，见表1。

铁水成分为：Mn0.33 %，Si为0.25%，S为0.005%，P为0.084%。吹氧30%取渣样所对应的矿相为：RO（20%）、硅酸二钙（20～25%）、镁硅钙石（50～55%）。不同于正常铁水，在吹炼的初期阶段，渣当中并无低熔点矿相（橄榄石类），且较早出现了硅酸二钙，存在着比较差的炉渣流动性。当吹氧至50%时，炉渣所对应的岩相组成：镁硅钙石降至40%，而硅酸二钙升高至40%，RO相加上铁酸钙的总和是20%。该矿相组成的基本特点为少低熔点相，多高熔点相。炉渣有着比较差的流动性，而且容易出现金属喷溅情况。吹氧至70%时，炉渣的矿相与上述较接近，仅高熔点相硅酸二钙占比升至45%。炉渣中的氧化铁含量有明显降低，而且低熔点矿相在具体含量上有大幅减少，炉渣所对应的流动温度为1425℃。

2.中磷铁水炼钢、高磷铁水炼钢的炉渣岩相组成分析

2.1中磷铁水炼钢

铁水的具体成分为：S0.021%，P为0.36%，Mn为0.27%，Si为0.78%，C为4.15%，温度为1316℃。吹氧20%，此时炉渣的矿相是富氏体（Fe，MgO）O，其在总矿相量当中的占比为40%;玻璃相为其基体，而硅酸盐为其主要成分。在渣当中的氧化铁高，熔池的具体温度是1457℃。因此时炉渣矿相存在均匀的分布，未发现固相物。当吹氧40%时，因炉渣碱度有明显提高，脱磷反应持续开展，渣当中会有大量的磷酸三钙析出，其在总矿相当中的比重为10～15%。其中有一些白色枝状晶，实际就是富氏体（40%）。镁硅钙石占比为20%，且析出有一些硅酸二钙（5%）。当吹氧至60%时，因石灰已经被融化，而且硅酸二钙有明显增加（占比为40～50%），RO相有一定减少，但析出由细小的RO相，原因在于石灰熔解，硅酸盐与氧化钙之间发生反应，从而被置换出来。吹氧80%时，硅酸二钙呈现为深褐色结晶状，其在总矿相当中的占比超过50%。灰色条状的磷酸钙所占比重为15%，而RO相呈现为白色粒状结晶，占比15%，铁酸二钙呈条状，占比为15～20%。针对中磷铁水炼钢炉渣的岩相组成来讲，其相比于普通铁水炼钢渣，最大特点就是有磷酸三钙出现，因渣中有着比较高的氧化铁，因而会增加铁酸钙。

2.2高磷铁水炼钢

针对高磷铁水炼钢而言，当吹氧20%时，RO相呈现为白色树枝状结晶，其在总矿相量中的比重为20%，而硅磷酸钙则呈现为深灰色粒状结晶，占比25～30%，灰色基体玻璃相（低碱度硅酸盐）为其主要成分（40～45%）。吹氧40%时，渣当中的主要矿相为粒状结晶硅磷酸钙（呈现为深灰色，占比为70～75%）。另外，将石灰熔入渣当中，结合于P₂O₅、SiO₂，能够形成硅磷酸钙。渣中w（CaO）为42.62%，w（SiO₂）为11.21%，w（P₂O₅）为18.40%，炉渣碱度为1.43%。此乃有着较高质量的钢渣磷肥。吹氧60～80%时，因脱碳反应持续进行，以及石灰被熔解，致使炉渣在具体碱度上有明显升高，降低了氧化铁。硅磷酸钙为炉渣当中的主要矿相，占比为（60～65%）。RO相有显著减少，RO相加上铁酸钙的总和为20～25%。

3.结语

综上，在转炉炼钢过程中，采用岩相检验方法进行检验，可以知晓矿相的具体分布及构成，而且与正常含硅铁水、低硅铁水、中磷铁水、高磷铁水炼钢炉渣化学成分相结合，能够了解炉渣性质。因此，开展炉渣岩相研究，其能够为降低石灰消耗、改进转炉造渣工艺等提供依据，并且有助于低硅铁水炼钢、转炉高效吹氧等工作的开展。

参考文献

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