AOD冶炼加废钢料对耐材的影响

　　北海诚德镍业有限公司

　　前言：本厂AOD炉衬以高纯镁钙砖作为炉衬耐火材料，渣线以下部分使用氧化镁含量85%以上，氧化钙含量12%左右，二氧化硅2%左右，另外还有少量氧化铁的镁钙砖砌筑；渣线以上部分以氧化镁75%，氧化钙20%左右，二氧化硅2.5%左右的炉砖砌筑。冶炼过程中以石灰和萤石作为造渣材料，在耐火材料、铁水、石灰、萤石和高碳铬铁基本一致的条件下冶炼不锈钢，向AOD炉内加10%左右废钢返回料，研究在不同的时间加入，对炉衬寿命产的不同影响。为了得出产生这种现象的原因，对冶炼中不同炉次扒渣时的渣子（本厂冶炼的不锈钢使用的源铁水硅约1%，高碳铬铁中含硅量较高约5%炉使用量约为铁水量的28%，采用双渣法操作：铁水开始冶炼加石灰造渣，熔温度升到一定值加入高碳铬铁，继续冶炼至高碳铬铁熔化完，硅氧化完成，熔池温度升到一值时拉掉渣子）和还原渣的渣子进行取样、化验、对化验结果进行分析。

　　氧化期扒渣时取的渣样，扒渣样要求具有代表性，就要对渣样进行必要的处理，去除样品中的未熔化的石灰颗粒和渣中的铁珠子去掉，再进行破碎、碾磨后制样再进行成分化验，还原渣样尽量取粉化的部分，不粉化的渣样与扒渣样一样处理之后进行化验，只有这样才能保证渣子成份有参考性，如果把过烧生烧的石灰、难熔固体物质不能熔化成渣、渣中钢珠子

　　等破碎、碾磨后制样，就会造成实际渣子成份与实际不符，结果导致分析偏离实际。

 　　表1 部分渣样化学成份表

　　原因是由于大量的冷料加，导致熔池的温度过低，随着吹氧不断吹入，硅不断氧化成二氧化硅，随着钢液流动，此时的石灰熔液因温度过低而凝固成为固体形式，而钢液里又因有硅氧化亚铁含量较低，无法有效化渣，因此就无法吸收渣和钢中的二氧化硅。钢中二氧化硅饱和开始大量结晶析出，较大的晶粒上浮到渣中，较小的留在钢液中随钢液流动。从氧化钙－二氧化硅－氧化亚铁三系图（图1）可以看到，当氧化钙二氧化硅含量一定时，随着氧化亚铁增多，渣的熔点不断降低，当氧化钙、二氧化硅的质量分数近1：1：1时达到最低1100℃的熔点温度。因没有氧化亚铁，炉衬上形的MgO·SiO2、CaO·SiO2、CaO·MgO·SiO2之类的化合物在温度低时覆盖在炉衬上面上，阻止了二氧化硅对炉衬的侵蚀。

　　高碳铬铁和废钢返回料熔化需要大量的热量和一定的时间，炉子在料熔化的这段时间内一直处于非常低温状态下，直到炉子内料化完之后，温度才慢慢升起来。在硅烧完之后，如果熔池未到脱碳的条件，随着继续吹氧，熔池就会产生大量的氧化亚铁，在氧化亚铁作用下，熔池内渣子快速熔化，二氧化硅也大量熔化被渣子吸收掉。炉衬的覆盖物也在氧化亚铁作用下熔化脱落，同时在钢液中的二氧化硅在氧化亚铁共同的作用下大量侵蚀炉衬，流动越快的部位侵蚀越明显，从图2上可以看到风枪附近明显凹陷。锰与铁有相似的性质，它们氧化物也一样俱有类似性质，在炼钢中能大降低渣子的熔点，有化渣作用，就不再重复。

　　同样加大量的冷料的情况，只要硅烧完之后，温度达到脱碳条件，就可以减少钢中氧化亚铁的量，阻止二氧化硅的对炉衬过度侵蚀。从这里也验证了相当同的铁水条件下，在加高碳铬铁时再加大量的返回废钢料，渣中氧化镁含量很高，不加时较少的原因。另外从表1的渣样也可以验证结果，加高碳铬铁时再加大量的返回废钢料，取的扒渣渣样，渣的碱度较低，碱度只有1.0左右，渣子存大量的铁、铬、锰的氧化物，扒渣时带出，不但侵蚀了大量的炉衬，还严重降低钢水的回收率。
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