電爐煉鋼即煉渣，爐渣相關(guān)知識你必須懂！
爐渣是參與各種冶金反應(yīng)的重要的相，且有清除鋼中的雜質(zhì)和保護(hù)鋼液的作用。在電爐煉鋼各階段都保持爐渣的狀態(tài)良好，是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼的重要條件之一。
一、爐渣的來源
電弧爐煉鋼的各階段，鋼液表面都有爐渣覆蓋，其主要來源有以下四個方面：1)為達(dá)到冶煉目的而故意加入造渣材料，如石灰、石灰石、硅砂、氟石、鐵礦石、炭粉、硅鐵粉、耐火磚碎塊等。2)冶煉過程中的產(chǎn)物，主要是鋼中所含各種元素的氧化物或硫化物，如FeO、MnO、SiO2、Cr2O3等。3)爐襯被侵蝕而進(jìn)入爐渣中的耐火材料，如堿性爐渣中的MgO和酸性爐渣中的SiO2。
二、爐渣的分類及組成
煉鋼時，爐渣是參與各種冶金反應(yīng)的重要的相，所以，用不同的煉鋼工藝、在不同的冶煉階段，所用的爐渣是不同的。1)電弧爐的爐襯有堿性與酸性之分，所用的爐渣也就有堿性與酸性之分。爐渣中堿性氧化物占優(yōu)勢，稱為堿性爐渣;爐渣中酸性氧化物占優(yōu)勢，就稱為酸性爐渣。爐渣中常見的氧化物，按酸、堿屬性的分類見表1。
堿度是表征爐渣酸、堿屬性的參數(shù)，理論上應(yīng)該是各種堿性氧化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和與各種酸性氧化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和的比值。實際生產(chǎn)中，常用CaO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比表示堿度，堿度大于1者為堿性爐渣，堿度小于1者為酸性爐渣。2)按冶煉階段，爐渣可分為熔化渣、氧化渣和還原渣。堿性電弧爐還原期的爐渣又可分為白渣和電石渣。3)爐渣的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)是由其組成所決定的。對于煉鋼的爐渣，物理性質(zhì)中，最關(guān)心的是粘度;化學(xué)性質(zhì)中則是堿度和氧化性(或還原性)的強(qiáng)弱。爐渣主要是由各種氧化物組成的，如SiO2、CaO、Al2O3、MgO、FeO、MnO和P2O5等。此外，還有少量硫化物，如CaS、FeS和MnS等，電弧爐煉鋼時各種爐渣的大致組成見表2。表2 各種爐渣的大致組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù))
三、爐渣的作用
1)由爐渣控制鋼液的氧化和還原。煉鋼過程的主要環(huán)節(jié)是氧化和還原，在氧化期，要使鋼液中的某些元素氧化;在還原期，要脫除鋼液中殘留的氧?？刂其撘褐械难鹾?，必須控制爐渣中的FeO含量。2)磷、硫都是鋼中的有害雜質(zhì)，脫除P、S,都要靠成分適當(dāng)、與氧化磷或硫化物結(jié)合能力強(qiáng)的爐渣，使之從鋼液轉(zhuǎn)移到爐渣中。3)電弧柱的溫度很高，可以使氣體離解成離子態(tài)而被鋼液吸收，覆蓋在鋼液表面的爐渣對鋼液有很好的保護(hù)作用，可以減少氣體的侵入。爐渣的溫度高，而且熱導(dǎo)率低，可使鋼液的熱量散失少、溫度穩(wěn)定。4)保護(hù)爐襯。爐渣層可包圍電弧，減少其對爐襯的輻射侵蝕，造泡沫渣時效果更好。5)清除非金屬夾雜物。煉鋼的爐料中往往混有砂土等雜質(zhì)，各種元素氧化生成的氧化物，損壞、剝落的爐襯耐火材料等，如混入鋼中都成為非金屬夾雜物。這類非金屬夾雜物熔點(diǎn)都很高，如SiO2為1710℃、A12O3為2050℃,在煉鋼溫度下都不能熔化，但與爐渣結(jié)合形成的復(fù)合化合物，熔點(diǎn)就下降很多，呈液體狀態(tài)，易于聚集而與鋼液分離。
四、爐渣的粘度
粘度是反映液體流動粘性阻力的指標(biāo)。液體在層流運(yùn)動的情況下，各液層之間有摩擦阻力，妨礙液體流動，這種內(nèi)摩擦阻力是液體的特性之一。液體的粘度是與流動性相反的概念，粘度越高，則流動性越差。粘度大體上有三種，即動力粘度、運(yùn)動粘度和條件粘度，通常提到“粘度"，如無特別說明都是指動力粘度。各液層作相對運(yùn)動時所產(chǎn)生的摩擦阻力與各層間的接觸面積和各層間相對運(yùn)動的速度成正比，它們之間的比例常數(shù)就是該液體的動力粘度，常用的符號為η，單位是帕【斯卡】秒(Pa.s)。液體的運(yùn)動粘度是將其動力粘度除以其密度而求得的。條件粘度是用各種標(biāo)定粘度計測得的粘度，如恩氏粘度、流杯粘度等。粘度是爐渣的重要物理性質(zhì)之一，對鋼液與爐渣間的各種反應(yīng)、鋼中氣體的逸出、熱量的傳遞乃至爐襯的使用壽命都有很大的影響。脫磷、脫硫的效率，氧化、還原反應(yīng)的速度，都取決于反應(yīng)物在爐渣內(nèi)的擴(kuò)散速度。爐渣粘度太高，對鋼液-爐渣間的許多冶金反應(yīng)不利。例如，氧化期脫碳時，CO氣泡通過爐渣排出的阻力很大，就會減緩碳-氧反應(yīng)的進(jìn)行;還原期間，擴(kuò)散脫氧的反應(yīng)也會大受影響。脫磷、脫硫的情況也是如此。爐淹粘度太低也是有害的。如爐渣很稀，就不易吸收電弧柱的熱量，反射到爐蓋和爐墻的部分增多，既不利于鋼液溫度的控制，又會使?fàn)t襯的壽命縮短。同時，粘度低、流動性好的爐渣對爐襯的直接侵蝕和沖涮作用也很強(qiáng)烈。實際生產(chǎn)中，保持爐渣的粘度穩(wěn)定是非常重要的。堿性爐揸中，加入酸性氧化物可使粘度降低，加入堿性氧化物則會使粘度提高。酸性爐渣的情況則與此相反。但也有例外，F(xiàn)eO雖屬堿性氧化物，卻可使堿性爐渣的粘度降低，這是因為FeO本身的熔點(diǎn)低。
五、爐渣的導(dǎo)電能力
爐渣具有導(dǎo)電能力，是因為其中帶電荷的離子和自由電子在一定的電壓下能夠流動，這對電弧爐煉鋼有很重要的作用。影響爐渣導(dǎo)電能力主要有以下兩方面因素。1)爐渣中堿性氧化物的含量越高，則導(dǎo)電能力越強(qiáng);酸性氧化物的含螢越高，則導(dǎo)電能力越弱。因此，酸性渣的導(dǎo)電能力不如堿性渣。此外，爐渣中的低價氧化物(如FeO)會使其導(dǎo)電能力增強(qiáng)，所以氧化渣的導(dǎo)電性能比還原渣好。CaO也能提高爐渣的導(dǎo)電能力，在酸性爐渣中，因CaO能使?fàn)t渣的粘度降低，影響導(dǎo)電性的作用更為明顯。2)爐渣的溫度提髙，其中帶電荷的離子和自由電子的活化能增大，導(dǎo)電能力也就隨溫度的提高而增強(qiáng)。
來源：電爐煉鋼
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