低钛高碳铬铁搭用白云石调整渣型的浅析

低钛高碳铬铁搭用白云石调整渣型的浅析张寿石［摘要］通过搭用白云石调整低钛高碳铬铁的渣型，对降低炉渣熔点和降低炉渣粘度，以及提高低钛高碳铬铁符合率较为有利。冶炼高碳铬铁时，正常情况下的渣型基本由MgO、SiO2、Al2O3组成的三元渣系，随着矿源结构的变化，以及还原条件的不充分，冶炼低钛高碳铬铁时会出现MgO、SiO2、Al2O3、CaO、Cr2O3组成的四元或五元渣系。由于渣型的变化，势必导致炉渣结构的复杂化，影响冶炼过程的相对稳定性，不利于品质的符合性，不利于指标的进一步改善。本文就冶炼低钛高碳铬铁时，搭用白云石进行调整渣型，谈些个人的观点。一、白云石的属性分析1、白云石的理化性能天然白云石矿物是碳酸镁和碳酸钙的复合物，其分子式为CaCO3.MgCO3，其理论成份为30.14%CaO，21.87%MgO，47.7%CO2。经煅烧后，化学成份是CaO和MgO的混合物，熔点较高。我公司搭用的白云石，系上钢一厂提供，粒度规格为10—30mm,其成份见表一。表一、白云石与吹氧铬渣化学成份名称MgOCaOSiO2CaO/MgO白云石48.72344.30.698吹氧铬渣9.5226.1832.822.75从表一可知，钙镁比小于1.39，系镁化白云石。2、白云石与吹氧铬渣化学性能对比一般情况下，无论是高碳铬铁冶炼，而是低钛高碳铬铁冶炼，当炉渣结构较为复杂时，均采用吹氧铬渣来调整渣型。当采用白云石来调整渣型时，两种渣型从化学成份角度分析，差异并不大，但从两种调渣剂的化学性能上进行比较，存在一定的差异。白云石的主要成份为碳酸化合物，在较低温度下易分解，且反应产物为氧化钙和氧化镁，这些产物的活性度大，钙和镁离子与氧离子在高温下结合力较弱，易在还原气氛下产生一定的氧位。吹氧铬渣系铬矿和石灰经氧化还原后的产物，系硅酸钙的复合化合物，其离子结构较为复杂，且钙镁比值明显高于白云石，见表一。通过对白云石和吹氧铬渣化学性能的对比分析，认为在低钛高碳铬铁冶炼时，采用白云石调整渣型，既能改善炉渣结构，又能稳定合金含钛量。二、白云石调整渣型的理论分析白云石分解后的产物是氧化镁和氧化钙，其作用强度均小于1，相对于其它碱性氧化物的作用强度来得小，越容易形成简单的阴阳离子结构，并产生一定量的氧离子。氧化钛的作用强度大于1，越容易与新产生的氧离子结合，形成稳定的钛的氧化物。随着入炉镁铝比的变化，自然炉渣易形成三角架状和带状结构，促使炉渣复杂化，采用白云石和硅石按一定比例调整渣型，炉渣能以镁、钙、铝等简单离子结构形式存在，并相应获得氧离子的数量。新获得的氧离子可使复杂的网状结构离子解体，降低炉渣的粘度。三、冶炼效果分析１、炉衬侵蚀状况随着白云石用量的增加，炉衬侵蚀程度有所增大，尤其是二相出铁口，其内部呈空腔状，较为疏散，外部较小，炉眼无深度。由于炉料结构中氧化钙浓度随着白云石比例的上升，采用泥球堵眼时，均含有少量的水份，CaO和H2O结合生成Ca(OH)2，氢氧化钙的密度为2.343kg/m3，这样生成的氢氧化钙体积将增大，易使炉衬及炉眼粉化，结构松散。2、合金成份变化⑴、合金含碳呈现下降趋势正常冶炼时，合金含碳量控制在7.5—8.0％范围，搭用5公斤白云石时，合金含碳量下降5％（绝对量），搭用8公斤白云石时，合金含碳量下降9％（绝对量），最终合金含碳量稳定在6.8—7.3％之间。在成渣期间，白云石与（MgO）、（Al2O3）形成低熔点的钙铝黄长石，使（MgO）、（Al2O3）不同程度地下降，且（MgO）的下降幅度大于（Al2O3），合金含碳呈下降趋势。白云石分解产物与水结合生成的氢氧化钙继续分解，释放出水蒸气，并与合金中的碳反应，加快碳的氧化。通过缩小铬矿的粒度规格，减小残矿层厚度，以减缓Cr23C6生成的概率，同时采用增大残焦层厚度，来提高合金含碳量。⑵、合金含硅呈现上升趋势正常低钛高碳铬铁冶炼期间，合金含硅易控制在0.3—0.4％范围，搭用白云石时,合金含硅基本控制在0.7％水平，可能存在熔体中钙离子浓度的增加，降低了[Si]的活度，导致合金含硅量的上升。同时，炉料结构中Al2O3高达27％，且巴矿难熔难还原，使炉渣和炉料的导电性变差，电极易深插，有利于SiO2的还原。搭用白云石增加了炉渣导电性，在温度保证的前提下，随着炉渣流动性的变好，排渣较为稳定，又确保了合金含硅量的稳定，［Si］较正常低钛冶炼有所上升，并未影响［Ti］的成份。⑶、合金含硫存在一定的波动搭用白云石时，合金含硫较为波动，但总体趋势向上，最高硫为0.13％。剔除其它因素，受合金含碳下降的敏感，而遵循碳-硫-硅的规律所致。⑷、合金含钛呈现下降趋势整个冶炼过程，反映合金含钛量呈下降趋势，其中[Ti]0.03％的符合率明显上升，[Ti]0.036％的符合率明显下降，最低的含钛量达0.026％,见表二。表二、不同功率电炉搭用白云石调整渣型时DTi符合率对比电炉功率项目0.03%0.031—0.035%0.036%3600kwA未搭白云石25%41.67%33.33%搭5kg64.29%14.28%21.43%搭8kg57.89%31.58%10.5%5000kwA未搭白云石33.33%50%16.67%5kg29.03%51.62%19.35%3、渣型变化搭用白云石期间的炉料结构以巴矿为主，由于入炉铬铁比高达2.8，铬铁水的熔点较高，铁水流动性好，但易钻流槽。搭用白云石来调整渣型，使炉渣的粘度明显下降，但渣量未明显增加，桶衬基本不粘铁，渣壳均匀，厚度适中，渣铁分离性较好，这对进一步提高回收率较为有利，渣型变化见表三。表三、搭用白云石时炉渣熔点的变化项目SiO2CaOMgOAl2O3熔点（℃）未搭28.143.1130.5227.951790搭白云石26.524.6129.727.451740注：未搭白云石的炉渣熔点按三元渣，搭白云石的炉渣熔点按四元渣。四、结论搭用白云石调整低钛高碳铬铁的渣型，可充分利用氧化镁和氧化钙中的氧离子，并与还原出来的钛反应而氧化去除，为稳定和提高低钛高碳铬铁符合率开启一条新思路，同时为低镁铝比炉料冶炼时渣型控制提供技术参考。参考文献1《冶金炉热工基础》冶金工业出版社1980年2“高碳铬铁炉渣结构与特性及其调节”胡凌标3《铁合金生产技术》周进华1991年