良好的造渣工藝對(duì)冶煉優(yōu)質(zhì)鋼意義重大,它可以極大地提高電爐產(chǎn)品的質(zhì)量,并降低能耗。目前,發(fā)泡渣技術(shù)已被鋼鐵業(yè)界廣泛認(rèn)為是一種有效降低電弧爐能耗的造渣技術(shù),通過將發(fā)泡層覆蓋在電弧上,可以提高傳熱效率,并減少電弧爐爐壁的熱損。如今,發(fā)泡渣技術(shù)在許多碳鋼廠都已經(jīng)得到了成熟的推廣使用,許多不銹鋼廠對(duì)該項(xiàng)技術(shù)也躍躍欲試。然而,由于不銹鋼爐渣中氧化鉻含量高和氧化鐵含量低,因此發(fā)泡渣技術(shù)的采用是有困難的,有時(shí)甚至是不成功的。
電弧爐頂渣的化學(xué)成分和顯微組織對(duì)渣的發(fā)泡性和鉻的回收率有很大的影響。渣的發(fā)泡趨勢(shì)取決于發(fā)泡指數(shù),即一個(gè)由渣的物理性能決定的參數(shù)。
全球最大的不銹鋼生產(chǎn)商之一——瑞典Outokumpu不銹鋼公司Avesta鋼廠一直致力于不銹鋼造渣工藝的研究。該廠擁有爐容量達(dá)85噸的電弧爐,這個(gè)超高功率電弧爐的直徑為6.4米,變壓器容量為100/130MVA,電極直徑為0.610米,水冷爐壁,裝有4根噴槍,向爐內(nèi)噴吹氧氣、氮?dú)狻⒐梃F和碳粉;除了通過電極輸入電能之外,還通過3個(gè)氧氣燃燒噴嘴供能量以熔化廢鋼。將廢鋼和合金料在爐內(nèi)熔化之后,轉(zhuǎn)到中間包,在此階段渣量約為80~120公斤/噸;將粗鋼倒入到氬氧脫碳爐之前要脫氣。
對(duì)冶煉304L不銹鋼的爐渣進(jìn)行了研究。在工藝溫度下,觀察到頂渣含有液態(tài)氧化物、尖晶石顆粒和金屬液滴。在常規(guī)操作過程中,尖晶石顆粒的含量約為2~6wt%,其化學(xué)式為(Mg,Fe,Mn)(Cr,Fe,Al)2O4,含Cr(25~39wt%)、Mg(8~11wt%)和O2,隨著頂渣中Cr含量的增加,頂渣中尖晶石顆粒的含量增加。
金屬液滴的化學(xué)成分取決于其在凝固前,與液態(tài)渣接觸的時(shí)間長(zhǎng)短。通常,小液滴含較少的Cr跟Ni,而大液滴含較多的Cr跟Ni。通常,這種液滴的化學(xué)成分與鋼液的成分顯著不同。爐渣溫度、堿度、MgO含量和Cr2O3含量對(duì)尖晶石的析出以及發(fā)泡指數(shù)均會(huì)產(chǎn)生影響。同時(shí)發(fā)現(xiàn),在渣子的化學(xué)成分范圍內(nèi),影響固態(tài)尖晶石顆粒的最關(guān)鍵參數(shù)是氧化鉻的含量。(余冶)