关于精炼过程中合成渣行为的探讨
本钢马春生
随着科学技术的进步和炼钢工艺的发展，炉外精炼已经成为提高钢的纯净度、改善钢质量的必不可少的工艺手段。而在炉外精炼的工艺过程中主要的化学反应和工艺目的大多数都是通过各种合成渣来实现。对应于不同的工艺、不同的品种要求，应该选择不同的合成渣。因此，对于炉渣，特别是精炼过程中使用的合成渣的研究、开发和应用越来越受到人们的重视。本文将对各种合成渣的作用，选择及精炼过程中的物理化学行为进行初步的探讨。
1 渣洗用合成渣（即精炼渣）
所谓的渣洗就是通过机械的方法让合成渣与钢水充分搅拌、混合，创造良好的渣、钢之间进行化学反应的动力学条件，从而实现诸如脱硫、脱磷、脱氧等工艺目的。
1.1 合成渣的制作方法
其制作方法大致可以分为如下种类：
1.1.1 机械混合型
将各种原料破碎成一定粒度，按照要求的比例配制，并通过机械方法混匀。
这种渣料的制作工艺简单、成本低廉，但是直接加入钢液里时熔点高、热量损失大、反应速度慢。
另一种机械混合型是将各种原材料制成<1mm的粉状，再按一定的比例混匀，加入一定量的结合剂制成小球状，并通过烘干去掉水份加入钢中。，
这种渣料的原料布局比例均匀，比颗粒混合型制作工艺复杂，成本较高。直接加入钢液时熔点稍低、熔速稍快，由于钢、渣之间接触面较大，故反应速度较快。
1.1.2熔化炉予熔型
将原料按一定配比通过小冲天炉（化渣炉）利用焦炭作为热源进行熔化，经水淬、干燥后按需要投入钢水中。这种渣料，经过预熔已经形成多元相，其成份比较接近设计目标，而且熔点较低，在钢液中溶化速度快，反应迅速。但是由于焦炭经燃烧后的灰份绝大部份是SiO2，加之炉膛耐火材料的熔损，最终成份很难达到理想状态。特别是生产低SiO2、低C含量的渣料时，采用该方法生产是难以实现的。
1.1.3 电弧炉预熔渣
利用电弧炉将原料加热熔化成熔融状态。一种是现场有电弧炉的时候可直接将熔融状态的渣料直接用钢水冲混。一种是现场没有电弧炉的时候将熔融渣料冷却、破碎、干燥后投入到钢包内用钢水冲洗。前者对钢水降温极少，且钢渣充分接触，反应速度极快、精炼效果良好，而后者则对钢水有一定的降温作用，且需一定时间熔化，反应速度相对较慢。总体讲，电弧炉生产的预熔渣，成份十分接近设计标准、熔点低、杂质少、精炼效果优良。唯一的不足是成本高。
1.14 化学纯渣料
这是一种用化学纯原料配制的渣料，成份理想、价格昂贵，只能在实验室中使用，没有大生产使用的价值。
1.2 合成渣的成份选择
合成渣的作用在于对钢水精炼，故叫做精炼渣，最终的目的是脱硫、脱氧,吸附夹杂或改变夹杂物的形态。为了取得最佳的冶炼效果，根据精炼目的的不同侧重点要求合成渣具备相应的物理化学性质，而合成渣的成份是炉渣物理化学性质的决定因素。
早期冶炼含硅钢时，对成份主要是在钙、硅、铝、镁渣系中选择，在冶炼低硅钢时主要是在钙、镁、铝渣系或钙、铝渣系中选择。如果脱硫是精炼的重点时要适当添加一定量具有脱硫能力的材料，如果把脱氧作为精炼时，适当配加脱氧剂，如果要改变夹杂物形态，需添加稀土、钙合金等。
1.3 合成渣的物化性质基本要求
1.3.1 碱度
目前，一般精炼用合成渣，多半采用高、中碱度标准的碱度表示方法为：
R=（CaO%）+(MgO%)/0.94(SiO2)+0.18(Al2O3)
1.3.2 熔点
不管什么形式的精炼渣其熔点应该是越低越好，这样能少损失钢水热量、熔化快、反应快、精炼效果好。合成渣的熔点，可根据渣的成分利用相应的相图来确定。
对于主要成分是CaO和SiO2的渣系，可利用CaO-SiO2二元相图。
图 1 CaO-SiO2二元相图
该渣系在熔融状态有两个稳定的化合物：CaSiO3和Ca2SiO4。相图中主要组元和稳定化合物的熔点分别是：CaO-2600℃；CaSiO3-1540℃;Ca2SiO4-2130℃;SiO2-1713℃。在炼钢温度范围内（1550-1650℃），当这类渣的碱度大于2时，它不可能成为液态。而含SiO2为60%左右的酸性渣可以是液态，它的熔化温度为1500℃左右。所以单纯的CaO和SiO2的渣系不可以当做合成渣使用,必须添加其他组元.
石灰-氧化铝渣可参阅CaO-Al2O3相图。
图2 CaO-Al2O3相图
在该图中有四个化合物。由图可以看出，所有Al2O3和CaO的化合物都不如硅酸钙那么稳定。在CaO-Al2O3系中，当Al2O3为48-56%和CaO为52-44%时，其熔点最低（1450-1500℃）。这种渣当存在少量SiO2和MgO时，其熔点还会进一步下降。SiO2含量对CaO-Al2O3系熔点的影响不如MgO来得明显。该渣系不同成分炉渣的熔点见表2-3。当CaO/Al2O3=1.0-1.15或n CaO/n Al2O3= 1.77-2.1时，渣的精炼能力最好。
对于石灰-粘土渣可利用CaO-SiO2-Al2O3相图。
图3 CaO-MgO-Al2O3相图
该系除了有二元化合物CaSiO3、Ca2SiO4、CaO.Al2O3、3 Al2O3.2SiO2等以外，还有二个三元化合物：钙长石CaO.Al2O3.2SiO2和弹性地腊2CaO.Al2O3.2SiO2，其熔点分别为1600℃和1593℃。熔点为1500℃左右的均质渣具有较低的碱度（CaO/SiO2<1.2），而高碱度的渣，它们的熔点却高达1600℃或更高一些。所以它们不适用于炉外精炼。当CaO-Al2O3-SiO2三元系中加入6-12%的MgO时，就可以使其熔点降到1500℃甚至更低一些。加入CaF2、Na3AlF6、Na2O、
K 2O 等也能降低熔点。
图4 CaO-SiO 2-Al 2O 3相图
CaO-SiO 2-Al 2O 3-MgO 渣系用途很广，用合成渣处理电炉钢液时，广泛应用了该渣系中的石灰-粘土渣，其组成如表2-1所示。为了得到这种渣，可用石灰和废粘土砖块及氧化镁作原料，前苏联学者邱依科早在四十年就研究了这类炉渣，表明这类炉渣有较强的脱氧、脱硫和吸附夹杂的能力。当粘度一定时，这种渣的熔点随渣中（CaO+MgO ）总量的增加而提高。（见表1）
渣中MgO 含量每增加1%，上述成分炉渣的熔点就提高15.5℃。为了得到熔点不超过1400℃的渣，（MgO ）不应大于12%。
1.3.3 流动性。用作渣洗的合成渣，要求有较好的流动性。渣的流动性可以提供良好的化学反应动力学条件,也是影响渣在钢液中乳化的重要因素之一。在相同的温度和混冲条件下，提高合成渣的流动性，可以减小乳化渣滴的平均直径，从而增大渣钢接触界面。
在CaO-Al 2O 3渣系中，随着SiO 2含量的提高，渣的流动性变好，也就是粘度降低。在炼钢温度下，其粘度小于0.2Pa.S 。
CaO-Al 2O 3渣系的粘度变化
图5 CaO-Al2O3渣系的粘度变化图
图6 1600o C时CaO-SiO2-Al2O3-MgO渣系粘度与（CaO+MgO）含量的关系
图7 粘度为佳.3时渣的熔点与（CaO）和（CaO+MgO）含量的关系温度为1490-1650℃，CaO含量为54-56%，CaO/Al2O3=1.2时，渣的粘度最小。加入不超过10%的CaF2和MgO，也能降低渣的粘度。
对于CaO-MgO-SiO2-Al2O渣系（20%-25%SiO2;5%-11%Al2O3;CaO/SiO2=2.4-2.5），在1600℃时，粘度与（CaO+MgO）总量之间有着明显的对应关系（图6）。当（CaO+MgO）含量为63%-65%和MgO含量为4%-8%时，渣的粘度最小（0.05-0.06Pa.S）。随着MgO含量的增加，粘度急剧上升当MgO含量为25%时，粘度达0.7Pa.S。
1.3.4 表面张力。表面张力也是影响渣洗效果的一个较为重要的参数。在渣洗过程中，
虽然直接起作用的是钢渣之间的界面张力和渣与夹杂之间的界面张力（如钢渣间的界面张力决定了乳化渣滴的直径和渣滴上浮的速度，而渣与夹杂间的界面张力的大小影响着悬浮于钢液中的渣滴吸附和同化非金属夹杂的能力），但是界面张力的大小是与每一相的表面张力直接有关的。表面张力越小，润湿性越好，有利于反应和夹杂物富聚上浮。
对于一些纯氧化物在熔融状态下，其表面张力早已被研究者所测得。若表面张力的单位用dyn/cm(10-5N/cm),渣中常见氧化物的表面张力见表2。
面张力见表3。
2会降低渣的表面张力。在CaO(56%)-Al2O3(44%)渣中含有9%的MgO时，表面张力由原来的600-624dyn/cm降低到520-550dyn/cm。SiO2对表面张力的影响就更为明显。例如，在上述组成CaO-Al2O3渣中，当SiO2为3%时，δ=440-448dyn/cm。
1.3.5 还原性。要求渣完成的精炼任务决定了渣洗所用的熔渣都是还原性的，渣中FeO 含量都很低。一般都低于0.3%。在精炼渣配制过程中应尽量减少氧化铁的含量。
1.4 精炼渣的主要作用
精炼渣的主要作用是脱氧、脱硫、改变渣系、去除非金属夹杂物及改变非金属夹杂物型态。对于不同的工艺其作用的重点不同。
1.4.1 合成渣的脱氧
合成渣的脱氧是以两种方式进行的。一种是在合成渣中加入一定量的具有脱氧能力的物质，使其与钢中的氧直接反应进行脱氧，如CaC2、Al等。
2CaC2+10[O]→2CaO+4CO2
4Al+6[O] →2Al2O3
因为Ca、Al等与氧的亲合能力极强，所以是很好的脱氧材料。
另一种脱氧作用是通过加入合成渣后，破坏钢中原来Mn、Si等脱氧反应的平衡，促进了Mn、Si等脱氧反应的进一步进行。
如[Si]+2[O]=(SiO2)
[Mn]+[O]=(MnO)
2[Al]+3[O]=(Al2O3)
这些反应，随着合成渣的加入，使钢液温度下降，降低了渣中（SiO2）、（MnO）、(Al2O3)
的浓度，使反应平衡向右移动，脱氧反应继续进行。由此也可以断定，如果合成渣的碱度越
大，其脱氧的效果就越好。
实际上，用铝脱氧时，由于脱氧产物（Al2O3）来不及从钢液中排出，钢中氧是不可能那
样低的，通常是在20-50ppm的范围内波动。用氩气喷入CaO+CaF2粉，氧浓度可降到10ppm。
若向上述混合物里加铝粉，氧浓度可降到4ppm。熔融CaO+CaF2混合物中活度aAl2O3很小。
所以吹入含铝粉的石灰、萤石混合粉剂，或者加合成渣可促进铝的脱氧反应和使脱氧产物渣
化并上浮到钢液面上。
在石灰-氧化铝渣中，由于存在反应
CaO+Al2O3=CaO.Al2O3
而使aAl2O3减小，从而使铝的脱氧能力提高。
表4列出1600℃时，CaO-Al2O3渣中aCaO和aAl2O3值。
表4 CaO-Al2O3渣中各组元活度值
2323的
范围内波动。因氧浓度与（aAl2O3）1/3成比例，由于aAl2O3值的降低，所以氧的平衡浓度是
aAl2O3=1 时的0.464-0.67倍。
扩散脱氧。氧在熔渣和钢液中的溶解是服从分配定律的。当还原性的合成渣与未脱氧（或
脱氧不充分）的钢液接触时，钢中溶解的氧能通过扩散进入渣中，从而使钢液脱氧。其脱氧
的限度可用热力学的方法估算。氧在熔渣和钢液中的分配可写成：
L o=[O%]/（FeO%）r FeO
当渣洗时，合成渣在钢液中乳化，使钢渣界面成千倍地增大，同时强烈地搅拌，都使扩
散过程显著地加速。
扩散脱氧基本原理是用脱氧剂与渣(FeO)反应(FeO)+R→RO+Fe。当渣中(FeO)小于0.5%
时，表示钢中的氧已经脱到了较好的程度。
1.4.2 脱硫。在渣洗过程中，脱硫反应可写成。
式中 [FeS]+(CaO)=(CaS)+(FeO)
渣的成分对硫的分配系数有很大的影响。炉渣中，（FeO）值增加，L S值降低。当(CaO)/(FeO) 的比值增加时，L S值提高。渣中的MgO在含量不高时，能起到与CaO类似的脱硫作用，但是
当(MgO)达到10%时随(MgO) 含量增加，L S值下降。在钢包中用合成渣精炼钢液时，也存在
着类似的关系。渣中（SiO 2+Al 2O 3）的总量对L S 也有明显的影响，表2-12的数据就说明了这种影响。由表可见，当（SiO 2+Al 2O 3）=30-34%，(FeO)<0.5%，(MgO)<12%时，可达到较高的L S 值。
表5和图6示出在石灰-氧化铝渣中，游离氧化钙对硫分配系数的影响。
在冶炼低硅钢时合成渣中上尽量减少SiO 2和FeO 的含量。要想取得良好的脱硫效果，必须先对钢液进行充分脱氧。图9说明当（CaO ）u 一定时，(FeO )对L S 值的影响。从图看出当（FeO%）≤0.5和（CaO ）u 为25-40%时，硫的分配系数最高（120-150）。随着（FeO%）含量的增加，硫的分配系数大幅度降低。
表5 不同的（SiO 2+Al 2O 3）总量时L S 的值
图8在包中硫的分配系数与游离氧化钙和氧化亚铁含量的关系
表6 在CaO-Al 2O 3渣中，不同（CaO%）u 对应的L S 值
S 向碱度为3.4-3.6的炉渣中加入CaF 2，可将L S 值提高。
采用钢包吹氩或倒包能加强钢液与炉渣的混合，L S 值会有明显地增加，可以增加到原来值的1.5-2倍。
图9 Ls与（CaO）u（FeO）的关系
1.4.3 夹杂的去除。渣洗过程中夹杂的去除，主要靠两方面的作用。
一方面是钢中原有的夹杂与乳化渣滴碰撞，被渣滴吸附、同化而随渣滴上浮而去除。渣洗时，乳化了的渣滴与钢液强烈地搅拌，这样渣滴与钢中原有的夹杂，特别是大颗粒夹杂接触的机会就急剧增加。由于渣和夹杂间的界面张力бS-1远小于钢液与夹杂间的界而张力бm-1，（据资料介绍，渣与夹杂之间的润湿角бS-1=15-20o，而钢液与夹杂之间的润湿角
бm-1=120-170o）所以钢中夹杂很容易被与它碰撞的渣滴所吸附,如图10 所示。
图10 润湿角示意图
渣洗工艺所用的合成渣大都选用CaO、Al2O3系，均是氧化物熔体，而夹杂大都也是氧化物，所以被渣吸附的夹杂比较容易溶解于渣滴中，这种溶化过程称为同化。夹杂被渣滴所同化而使渣滴长大，加速了渣滴的上浮过程。
另一方面是促进了二次反应产物的排出，从而使成品钢中夹杂数量减少。特别是当用C12A7渣系精炼时，由于其比重小、空心状、熔点低，，故易上浮。假定在冶炼的出钢时用金属脱氧剂M进行终脱氧，脱氧元素在钢液中残留含量为[M]。若因出钢时钢液的二次氧化使[O]增加，以及钢液温度的下降，建立的[M]与[O]的平衡必然被破坏，而再次进行[M]与[O]的反应，也就是M 的二次脱氧（二次反应）。倘若二次反应要依靠自发形核，那么新相形成所必须的自由能增加就要求有较大的过饱和度来提供。也就是说当实际的氧含量略大于与[M]相平衡的[O]P时，M的脱氧反应不能进行，只有当温度进一步降低时，反应才能进行，此时所形成的反应产物其本上都作为夹杂留在钢中。而渣洗过程中，乳化渣滴表面可作为进一步脱氧反应新相形成的晶核。由于形成新相所需要的自由能增加不多，所以在不太大的过饱和度下脱氧反应就能进行。此时的脱氧产物比较容易被渣滴同化并随渣滴一起上浮，所以残留在钢中的脱氧产物的数量明显地减少。这就是渣洗钢中比较纯洁的原因。
2 非金属夹杂物的变性处理
钢中的非金属夹杂物的数量、大小、形状和分布，以及它本身的物理化学性质与钢的差异，对钢的性质产生种种恶劣影响，也影响连铸机的正常运行。
钢中的氧化物、硫化物的性状和数量对钢的机械和物理化学性能产生很大的影响，而钢液的氧与硫含量、脱氧剂的种类，以及脱氧脱硫工艺因素都将使最终残存在钢中的氧化物、硫化物发生变化。研究表明：铝脱氧产物的数量和形状是使连铸中间包水口堵塞的主要原因。因此，通过选择合适的变性剂，有效地控制钢中的氧硫含量，以及氧化物硫化物的组成，既可以减少非金属夹杂物的含量，还可以改变它们的性质和形状，从而保证连铸机正常运转，同时改善钢的性能。
2.1 硫化物的危害
硫在钢中的危害在于与铁生成低熔点（988℃）的共晶体，而FeS、FeO、Fe还生成更低熔点（940℃）的共晶体。导致热脆因为锰比铁与硫的亲合力大。因此向钢中加锰由于先生成MnS会减少FeS的生成。当生成纯的MnS时，一份硫要消耗1.7份锰，少量的FeS溶解于MnS形成以MnS为基体的固溶体，由于MnS熔点为1620℃在热加工时不熔化。
一般工业钢中锰含量常为硫含量的5-10倍，使FeS（立方晶系）所取代，防止热脆。
热力学计算表明，当钢中[%Mn]/[%S]>2时，虽然脱氧良好，锰与硫的含量正常，仍然会生成MnS夹杂物。它的熔点低，热轧时会在轧制方向形成带状夹杂物，并极大地降低钢的横向机械性能，如延展性和消除产生裂纹倾向的限度都将大大降低。因此减少刚中的夹杂是十分重要的。
2.2在钢铁冶金中金属钙是很好的钢液净化剂，大多用于钢水的深脱氧、脱硫、钙冶金及夹杂物的变性处理。因为金属钙的沸点很低（1491℃），在炼钢的温度下很难熔解在铁液中，但在含有其它元素，如硅、碳、铝等条件下，钙在铁中的溶解度大大提高。因此为了对铝氧化物进行变性处理，加入的是钙的合金。
钙与有关物质反应方程式如下：
n[Ca]+m[x]=Ca n X m，其生成的化合物可能以固态析出也可能溶于渣中。
反应的平衡图见图10。CaO和CaS线远低于其它化合物的平衡线，这是因为CaO和CaS 是离子晶体，而其它化合物则有较强的极性键特征，因此热力学稳定性较差。
图11 钙精炼反应的平衡图
由此可见，化合物的稳定性由下至上递减,故反应顺序由下至上,(想要通过Ca还原脱P，
钢中的氧、硫、氮、锡、铅的含量必须很低。)
由于CaO在钙的化合物中最稳定，因此当有氧或氧化物存在时，其它钙化合物就要分解生成氧化钙。反应方程式为
Ca n X m+n[O]=nCaO+m[X] 或
Ca n X m+nMeO=nCaO+n[Me]+m[X]
除CaO外，任何一种氧化物MeO都可以进行上述反应。
根据反应自由能变化，钙加入钢液后首先降低钢的氧含量至某一浓度以后，便会与硫反应。因此钙是一种很强的脱硫剂,生成CaS。这一平衡的氧硫浓度可由下式求出：Ca(g)+[S]=(CaS)(s)
ΔGoCa-s=-136380+40.94T
Ca(g)+[O]=(CaO)(S)
ΔGoCa-s=-158660+45.91T
当然，如果钢液的硫含量比较高，钙有可能同时与氧、硫发生作用。所生成的反应产物中(CaS、CaO.2Al2O3、12CaO.7Al2O3)铝和硫的含量取决于钢液的硫和铝的含量。图11表示1550℃时不同反应产物的生成条件。由图可见当钢液的硫和铝含量比较高时只能生成熔点较高的CaO.2Al2O3，只有当铝和硫含量都低于12CaO.7Al2O3平衡线时才会有完全液态的夹杂物出现。
为了达到良好的钙处理效果，必须是（1）钢液要经过严格的预脱氧和预脱硫;（2）要隔绝空气；（3）使用碱性耐火材料；（4）炉渣要由钙的化合物组成；（4）使用钙的合金或钙的卤化物。
从CaO-Al2O3由二元相图中可知，需处理的钙加入量必须根据钢液中Al的含量来调整，否则会生成CA6、CA2、CA、C3A，这些物质的熔点均超过1539℃，不但容易在浇注过程中产生水口结瘤,而且又不易上浮。
最理想的就是C12A7，其熔点为1345℃左右，而且如图12所示，其形状为球形、空心、重量小，它的表面张力小，很容易吸附其它金属夹杂并集聚迅速上浮，即使是小量留在钢中，由于其球形，轧制后对钢性能影响较小。
图12 铝镇静钢中夹杂物的形态示意图
在浇注过程中不易造成水口结瘤。因此在设计合成渣配比，加入钙量的计算时一定要认真考虑这个因素。
C12A7是个宝，
精炼覆盖少不了，
脱氧、脱硫、吸夹杂，
改变形态钢质高。
要真正形成C12A7是一件很难的事，要根据盛钢容器耐火材料、钢种、脱氧剂类别及炉渣状态进行综合设计，认真配制、使用。因为任何一个渣系中都不可能只存在CaO和 Al2O3二种物质，所以要按三元以上多元素相的变化规律进行研究。
总结上述改述可知，精炼渣具有脱氧、脱硫作用，因为（1）当碱性还原渣同钢液密切接触时，钢液中实际的氧、硫的数值大于同渣平衡的氧、硫的数值，使钢液中氧和硫向渣中扩散；（2）精炼渣中CaO、Al2O3等成分能够与Si、Al等的脱氧产物结合成低熔点的化合物，从而降低脱氧产物的活度，强化脱氧反应；（3）精炼渣同脱氧产物一样均由氧化物组成。因此它们之间界面张力小，易于结合成低熔点的化合物，从而易于液化并汇合成大颗粒；（4）由于钢液和脱氧产物间的界面张力大于渣和脱氧产物间的界面张力，因此精炼渣可以吸收脱氧产物，使脱氧产物容易从钢液中排除。
精炼渣能隔绝空气，防止钢液吸收气体，保护包衬，提高热效率。精炼渣熔化后形成泡沫渣，渣层覆盖钢液，可有效防止吸入气体，有利于电弧埋弧操作，减轻了电弧对包衬、包盖的损害。
3 LF炉的渣操作
硫和氧在钢中的危害在前面已经阐述，近年来发展起来LF炉已经成为一种升温、脱硫、脱氧、净化钢液的重要精炼工艺装备。
除了喷粉以外，LF炉的脱氧、脱硫、净化钢液等主要是靠造还原性的精炼渣来完成。也就是说LF炉的工艺过程就是完成造白渣的工艺过程，而白渣的主要标志之一是渣中的ΣFeO含量小于0.5%。
3.1 LF炉精炼渣的组成
一般是采用Ca-Al-Mg渣系，即高碱度渣。
CaO（40-65%）Al2O3（16-30%）MgO（4-11%）
熔点<1350℃。并加入一定量的脱氧剂（CaC2、Al、C等）。
3.2 各种因素对脱硫效果的影响
碱度R=（MgO+CaO）/(Al2O3+SiO2)对硫分配比L S的影响如图13。
图13 碱度R对L S的影响
由图可知，硫的分配比L S随碱度增加而提高，当炉渣碱度R=1.9-2.1时，L S达到最大值。如果进一步提高炉渣碱度，则要提高石灰加入量，从而降低炉渣流动性，影响CaS 在渣中扩散，对脱硫不利；硫分配比与渣中氧化铁的关系如图14所示。
图14 硫分配比与渣中氧化铁的关系
从图中可看出，随渣中氧化铁的降低，硫分配比提高。因此要求精炼渣氧化铁要低，即还原性要强。一般渣中氧化铁含量为冶金反应进行状况的量度，渣中氧化铁含量低，则渣脱硫性好，相应钢中氧含量也低。氧化铁含量较低的渣，凝固后颜色较白，俗称为白渣，这时候渣中氧化铁含量应低于0、5%。
图15 硫分配比与渣中FeO含量的关系
从图中可看出硫分配比越高，氧含量越低。因为在元素
周期表中氧与硫位于同一族，对氧亲和力大的元素对硫的亲和力也大，因而还原期脱氧与脱硫同时进行。在生产条件下， [S]/[O]约为3-5，因此知道钢液氧含量后，也就能大概估算出钢液的硫含量。
3.3 脱氧
LF炉的脱氧主要是扩散脱氧，因此必须具备以下条件：温度、还原性炉渣、充分的脱氧剂。与脱硫过程一样，其脱氧就是一个造白渣过程，而脱氧应在脱硫之前完成。为了使钢液充分脱氧应该做好以下工作。
3.3.1 配加合适的精炼渣。这种炉渣应具备高碱度、低熔点、低密度，有一定厚度这样才能熔化快、埋弧，最终形成还原性渣。渣中的氧化铁、二氧化硅的含量应该尽可能地低。通常是在CaO-Al2O3-MgO渣系中寻找。
3.3.2 加入CaC2、C、Al等脱氧剂，由LF炉的工艺一直处于抽风除尘状态下工作，且钢液表面温度较高，为此应尽量避免加入的脱氧剂在渣面以上位置燃烧或者被抽查。对于铝、碳质脱氧剂可以采用包裹式成型后加入。这样即能使脱氧剂充分熔入渣内起到脱氧作用，又能减少消耗降低成本。
要有良好的密封条件。目前的LF炉操作中的主要缺点是密封不好，如图16 所示，由于抽风除尘，及电极孔密封不好，故大量的空气在渣表面流通，与炉渣大规模接触，从而使钢水增氮，空气中的氧与渣中脱氧剂反应，渣表面也很难形成还原性气氛。
图14 LF炉除尘示意图
以上原因导致脱氧剂消耗量过大，渣中氧化铁居高不下，很难生成白渣，使脱氧脱硫的还原时间过长。所以在采用合理的精炼渣，适当的脱氧剂投入方法的同时，系统的密封是不可忽视的，至少应在还原期要把包沿处及电极孔用填料等密封好，减少或停止抽风除尘。
4 覆盖剂
覆盖剂的用途有三：一是保温；二是隔绝空气；三是吸附夹杂。按使用的范围可分为钢包覆盖剂和中包覆盖剂。
钢包覆盖剂可用钢包精炼渣代替，而在不使用钢包精炼渣时向钢包的钢液表面投放。为了使后序的精炼工艺顺行，必须在出钢过程中严格挡渣尽可能地避免高氧化铁渣进入钢包。
钢包覆盖剂应和中包覆盖剂都具有铺展性好，碱度较高，熔点适当，保温效果好，具有一定的吸附夹杂能力，并对包内衬侵蚀性小的特点。
4.1.1 铺展性的调整
在以往的钢包覆盖剂成份设计时，为了强化其铺展性，多采用加入一定比例的蛭石或酸化石墨的方法。因为上述二种物质受热到600℃以上时就会发生膨胀，从而加强铺展性。但是在生产低硅钢，特别是要经过LF炉还原操作时二氧化硅的存在，不仅降低炉渣的碱度，还会发生SiO2的还原反应，使钢中含硅量增加。因此是不可取的。
在冶炼低碳钢时，覆盖剂中分散加入的碳会直接与钢水接触、增碳。直接加入酸化石墨的方法是不可取的。
在上述生产条件下可以将不含蛭石的覆盖剂做成中空球型，比重>0.6，并将碳质材料包裹在球中，其加入量应有一定的厚度。
4.1.2 熔点
覆盖剂的熔点不能太低，当其熔点<1350℃时，将全部熔化，熔渣的散热速度特别快，很难起到保温作用。当熔点>1550℃时又很难形成熔渣层，起不到吸附夹杂、隔绝空气的作用，因此其熔点应该在1400-1450℃之间。这时能有一部分熔融层形成，从而实现保温及夹杂的双重功能。这要根据其它的成份的要求按相图选择。
4.1.3 吸附夹杂
在冶炼铝镇静钢过程中，钢包中钢液的夹杂主要是 MnO、SiO2、Al2O3、FeO。覆盖剂的选择应有利于对上述夹杂的吸附。它必须是与夹杂亲合力大，表面张力小，并在渣中迅速固化。从以前的论述中可以看出CaO-Al2O3-MgO 渣系具有上述性能。考虑到钢中夹杂物上浮后会改变熔融的成份。因此就钙、铝而言应该选择在C12A7和C3A之间。
4.1.4 与包衬材料反应性差
目前钢包衬为高铝质，中包衬为镁质，采用CaO/SiO2为1左右的覆盖剂对包衬的渣缘的侵蚀极为严重，而CaO-Al2O3-MgO系的覆盖剂则很少侵蚀，又因为其中FeO 含量很低（如果严格挡渣的话）很少结壳，对包衬寿命、对工艺操作均有好处。
4.1.5 保温性能好
覆盖剂应具有良好的保温性能，因此应该具有一定的厚度，并且分三层结构，如图15所示。与钢液接触的部分应是熔融层。中间是半熔融层，最上面是未熔化层，这样既能起到绝热保温的作用，又能隔绝空气吸附夹杂。所以，真正的覆盖剂特别是中包覆盖剂要做成空心球状。有的厂家也在试验进行两种覆盖剂混合使用的方法，初期加入的为低熔点覆盖剂，后期加入的为相对高熔点的覆盖剂。其成分范围为：CaO 20-30%, MgO 25-30%, SiO214-16%，Al2O37-10%。如果不是无碳覆盖剂，含碳量应为6-10%， S ，P的含量要低。 H2O<1%, 容重<0.7(g/cm2)，粉化率<12%。热损为<0.6W/cm2。
轴承钢和帘线钢冶炼精炼渣系研究 一、轴承钢 1、轴承钢相关背景 轴承用钢包括高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、高温轴承钢、不锈轴承钢及特殊 工况条件下应用的特种轴承钢等。其中尤以高碳铬轴承钢生产量为最多。含C 1．O ％、Cr 1．5％的高碳铬轴承钢是轴承钢的代表品种。自本世纪初问世以来， 已有近100年的历史，从它诞生至今，化学元素的古最几乎没有变化，但其疲劳 寿命却有成倍甚至成几十倍的提高，原因主要就在于近些年冶金工艺的现代化、 炉外精炼技术的普遍采用，使得轴承材料的纯净度不断提高。 在合金钢领域内，轴承钢是检验项目最多、质量要求最严、生产难度最大的 钢种之一。衡量轴承钢的冶金质量，一般从三个方面着眼， 是纯净度，即钢中 夹杂物的含量；二是碳化物不均匀性；三是钢材的尺寸精度、表向裂纹和脱碳[1] 。 2、轴承钢精炼渣处理 精炼渣处理钢液是应用最广泛的精炼手段之一，几乎所有的精炼设备工艺都 会采用精炼渣处理钢液。在钢液的精炼过程中，精炼渣一方面吸收上浮的夹杂物 从而减少夹杂物总量，另一方面由于精炼渣-钢-夹杂物三者之间的互相影响精炼 渣还有夹杂物改质的作用。 根据不同的方法精炼渣有很多种分类，但一般都是依据二元碱度将精炼渣分 为高碱度精炼渣和低碱度精炼渣。在轴承钢的冶炼中，由于对质量的不同需求和 初炼钢水状况的不同形成了高碱度渣精炼和低碱度渣精炼两种工艺路线[2]。 2.1、高碱度渣精炼工艺 高碱度渣精炼工艺即控制精炼渣中碱度R>4.0，总铁含量≤1.0%。这种精炼 工艺的精炼渣系有很强的脱硫能力，能够生产超低硫系列的轴承钢。而且具有很 高的脱氧能力，能够吸附大量Al 2O 3夹杂物，因此在轴承钢中几乎就没有氧化物 夹杂物。但是精炼渣中Ca0含量高，加上精炼普遍采用铝作为脱氧剂，因此极易 被铝还原生成球形夹杂物对轴承钢的质量危害很大。因此，在采用高碱度精炼渣 精炼轴承钢时，要严格控制铝脱氧剂的用量，最大程度地避免球形夹杂物的形成。 （1）日本各轴承钢生产厂家大都采用高碱度渣精炼，其中以山阳特殊制钢公 司取得的效果最为瞩目，硫质量分数降到0.002%-0.003%，全氧质量分数达到平 均5.4× 10?6，个别炉次甚至达到了3 ×10?6。山阳公司采用高碱度渣精炼工 艺将钢液中的全氧质量分数降到了极低的程度，钢中B 类夹杂物几乎不存在了， 但是D 类夹杂物的数量却较多，平均达到了0.9级。 （2）莱钢公司[3]为了降低钢中全氧质量分数，提高GCrI 5钢质量，在LF 精 炼过程中采用了碱度4～5的高碱度精炼渣，取得了良好的效果，全氧质量分数 由平均11 ×10?6降到7.9×10?6。 应该注意到，高碱度精炼渣虽然在脱硫和降低全氧质量分数上取得了很好的 效果，但却增加了钢中的球状不变形夹杂物。在轴承钢的冶炼中，选择一种适当
熔炼黄铜合金时，除锌外全部采用黄铜边角料，旧料，在熔炼过程中，铜合金损耗较大；采用我厂研制的除渣剂，熔融金属的氧化作用受到抑制，炉渣生成量大为减少，铜合金损耗由原来的2.6%降低至2.0%取得了明显的经济效益。 1.前言： 黄铜合金熔炼采用的是工频感应炉，而炉料除了锌为新料外，其余均为旧料，而且大部是外厂的加工边角料，其表面均不同程度沾有油污及杂质，另外还有部分是炉渣中拣选出的大块铜粒；水池铜屑；坯头等。在熔炼过程中，由于炉料细小，表面粘有油污及杂质，高温情况下发生剧烈氧化，金属烟尘大量散发，而且大量细小金属颗粒和氧化物一起被包在炉渣内。随着炉渣一起扒出，造成金属损耗居高不下。 据测定，不添加任何溶剂熔炼H62黄铜时，每炉以1.2T计，炉渣量为45.85Kg占料重的3.82%，若按含铜量35%计算，则每炉铜的损耗量为1.34%，若生产最终总成品率以55%计算，则每吨成品的熔炼损耗为2.44%；熔炼H65黄铜时如不添加溶剂，每吨金属损耗为料重的1.50%，每吨成品的熔炼损耗为2.86%；若按全年黄铜带产量以2万吨计算，其金属损耗的价值是惊人的。经过长期的实践探索，我厂研究生产了黄铜精炼除渣剂，减少了炉料生成量，金属损耗大为降低。 2．黄铜熔炼中渣的形成机理及金属损耗分析： 黄铜合金熔炼过程中，溶渣的形成机理是：熔化初期，熔化金属的表面发生剧烈的氧化反应，生成一定量的金属氧化物，而一般金属氧化物与金属本身之间的密度有差异，一般来说其差异值在20%以下，金属的密度要高一些。当熔化过程中，金属氧化物与一些杂质一起开始浮于金属溶体表面，形成炉渣，随着时间的增加，炉渣逐渐增多，从而生成渣壳，其中包含有金属小颗粒。一般来说，炉料越细则氧化越厉害，炉渣也越多，且炉渣包含未熔细屑也越多，金属损耗也越大。 从炉渣形成机理看出，金属损耗的主要原因是由于金属的氧化作用，尤其是黄铜合金，由于锌的高蒸气压力（在907℃时为一个大气压）无疑会增加这个锌金属元素的烧损，含锌越高，炉渣量也越大，特别在熔炼温度较高时，形成大量的炉渣，炉渣量视料情况和熔炼温度两者情况而定，一般占投料量的3%—6%。 一般来说金属的活性随着温度的升高而增强，在沸腾状态下，其氧化能力急剧增强。黄铜合金在沸腾状态下（铜水温度大于1060℃时）由于此温度远高于锌的沸点，从而造成大量锌氧化生成ZnO散发与空气中，损耗急剧增加，铜的氧化能力也急剧增强，渣量增多，从而金属损耗增大黄铜在沸腾状态下熔炼金属损耗迅速增加，熔炼黄铜在沸腾状态下，金属损
黄铜脱锌腐蚀的研究进展 李勇,朱应禄 (江西理工大学材料与化学工程学院,赣州341000) 摘 要:综述了黄铜脱锌腐蚀的优先溶解和溶解2再沉积机制、双空位机制和渗流模型,介绍了抑制黄铜脱锌腐蚀的方法以及微量砷、硼元素对抑制黄铜脱锌腐蚀的作用。重点叙述了微量稀土元素在抑制黄铜脱锌腐蚀中的作用机理和其具有的发展前景。 关键词:黄铜;脱锌;机制;稀土元素 中图分类号:T G172 文献标识码:A 文章编号:10052748X (2006)0520222204 ADVANCES IN R ESEA RC H ES O F D EZINCIFICA TION M EC HAN ISM O F BRASS L I Yong ,ZHU Ying 2lu (College of Material and Chemical Engineering ,Jiangxi University of Science and Technology ,G anzhou 341000,China )Abstract :The preferential solution of zinc and solution 2redeposition mechanism ,divacancy mechanism and percolation model of dezincification of brass were summarized.The methods of inhibiting dezincification are introduced.The effect of As ,B and RE elements on the process of dezincification is also analyzed.The f urther development prospects in the application of RE elements to preventing dezincification were presented. K ey w ords :Brass ;Dezincification ;Mechanism ;RE element 1 引 言 黄铜具有良好的力学性能、工艺性能、导电导热 性能与耐腐蚀性能等特点,而且易于钎焊和回收,所 以被广泛应用于制造汽车的水箱等。但是黄铜存在 脱锌腐蚀现象,如何抑制脱锌腐蚀是提高水箱寿命 非常重要的问题。目前,关于黄铜脱锌腐蚀的机理 研究并不是很多,比较认可的脱锌腐蚀机理主要有 三种:即优先溶解和溶解2再沉积机制;双空位机制 和渗流机制[1]。本文主要从脱锌腐蚀的机理,影响 黄铜脱锌腐蚀的因素以及抑制黄铜脱锌腐蚀的方法 等方面介绍黄铜脱锌腐蚀的研究进展。 2 黄铜脱锌腐蚀的机理 2.1 优先溶解和溶解2再沉积机制 优先溶解机制认为,黄铜腐蚀过程中,合金表面 的锌从黄铜中优先溶解,留下较稳定的呈疏松多孔 结构的铜层。Langenegger [2]等人认为在铜表面与 溶液接触处发生了锌选择性溶解,被腐蚀的锌由合 金晶格上锌原子的扩散所补偿,他们认为锌在活性 收稿日期:2005206206;修订日期:2005206229 脱锌前沿被选择性侵蚀,这个前沿不断地向内部移动。按照作者的观点,脱锌相只是在初始黄铜母体的骨架结构中出现,它非常多孔,它容许锌离子自由地向外扩散,黄铜的脱锌阻力依赖于锌外层电子离开锌原子的难易程度。溶解2再沉积机制认为,黄铜脱锌包括两种可能:一种是铜和锌在阳极上同时溶解,当溶液中的铜离子达到一定的浓度后,铜离子又被还原成金属铜沉积在表面上,作为附加阴极加速合金中锌的溶解;另一种是开始的很短一段时间内,锌优先溶解进入溶液,随着锌扩散变得困难,铜锌将同时溶解,并伴随着铜的返沉淀。Parkash [3]等人在硫酸中进行了研究,认为最初阶段由于建立了(Cu 2Zn )原电池,锌在溶液中优先溶解,但当多孔的铜2氧化铜膜在电极表面形成时,脱锌速度下降,铜、锌同时溶解。这时锌的溶解速度受锌从样品内部通过晶格空位的扩散速度所控制,在这个阶段铜的溶解速度也由于CuO 膜的形成而减少,这是因为CuO 膜提供了暂时的、不连续的表面保护。2.2 双空位机制Pickering 和Wagner [4]提出,表面的锌首先在 ?222?第27卷第5期 2006年5月腐蚀与防护CORROSION &PRO TECTION Vol.27 No.5May 2006
第41卷 第10期 2006年10月 钢铁 Iron and Steel Vol.41,No.10 October 2006 无氟预熔LF 精炼渣的开发与应用研究 潘贻芳1, 凌遵峰1, 王宝明1, 李树庆1, 王振峰2 (1.天津钢铁股份有限公司,天津300301; 2.郑州大学材料科学与工程学院,河南郑州450052) 摘 要:为了避免有氟渣的氟污染问题,结合炉渣基础理论,设计开发出了CaO 2Al 2O 32MgO 2SiO 2系无氟精炼渣。精炼渣的工业应用表明,该渣能满足BOF 2L F 2CC 工艺生产石油套管钢(37Mn5、34Mn5)的要求,钢管的实物质量达到美国石油行业API.5CT 标准,并可使L F 精炼操作时间由42min 缩短到35min ,为高效生产和快节奏奠定了基础。与常规有氟渣相比,避免了氟污染问题,且达到了脱氧、脱硫效果好,精炼初期成渣快、发泡埋弧效果好及包衬侵蚀较轻的目的。 关键词:L F ;无氟精炼渣;脱硫 中图分类号:TF111.173 文献标识码:A 文章编号:04492749X (2006)1020023204 Development and Application of LF R ef ining Pre 2Melted Slag Without C aF 2 PAN Yi 2fang 1, L IN G Zun 2feng 1, WAN G Bao 2ming 1, L I Shu 2qing 1, WAN G Zhen 2feng 2 (1.Tianjin Iron and Steel Co.,L td.,Tianjin 300301,China ; 2.Department of Material Science and Engineering ,Zhengzhou 450052,Henan ,China ) Abstract :In order to avoid the fluorine pollution ,the L F refining pre 2melted CaO 2Al 2O 32MgO 2SiO 2slag without CaF 2was developed based on the molten slag theory.The industrial practice showed that the slag was suitable for the BOF 2L F 2CC route to produce oil 2well pipe steel such as 37Mn5and 34Mn5,etc ,according to the standard of A PI.5CT of USA ,and the operation period of L F refining was decreased f rom 42min to 35min ,establishing the foundation of high efficiency production and short production cycle.Meanwhile the slag ,compared with the slag with CaF 2,has good properties for desulphurization ,deoxidation ,and arc submerging ,quick slag forming at the be 2ginning of refining and foaming ,as well as the advantages of lower lining erosion and no pollution of fluorine.K ey w ords :ladle f urnace ;refining slag without CaF 2;desulphurization 作者简介:潘贻芳(19612),男,博士,教授级高级工程师; E 2m ail :tgpyf @https://www.doczj.com/doc/8d8205815.html, ; 修订日期:2006201223 目前,复吹转炉2钢包精炼(含喂线)2连铸已成为优质钢生产的主导流程之一,尽管L F 精炼炉是保证钢水洁净程度所不可缺少的关键性环节,因其冶炼周期相对较长,也是限制生产效率的瓶颈环节。对转炉炼钢而言,在出钢过程中带有相当量的高硫、高氧化性的转炉终渣进入钢包,因此,如何结合品种和具体的生产操作,从脱硫、吸收夹杂、埋弧稳弧、减少精炼包衬侵蚀及环保等角度考虑,采用适当的精炼渣和造渣制度在BO F 2L F 2CC 工艺中是至关重要的。本文报道了无氟L F 精炼渣的开发和在天钢BOF 2L F 2CC 工艺生产石油套管钢(34Mn5、37Mn5)等钢种的工业化生产应用效果。 1 渣系的设计和确定 1.1 基本渣系的选择 传统上L F 精炼所用渣系大多采用以CaO 2 CaF 2为基的渣系,由于这种渣系中CaF 2含量较高 导致炉渣对炉衬的侵蚀严重,也不可避免地产生氟 污染。为此,笔者开发L F 精炼渣时,选择以CaO 2Al 2O 3为基的无氟渣系。由文献及CaO 2Al 2O 3相图可知[1,2]:CaO 与Al 2O 3可以形成C 12A 7的低熔点化合物。这种化合物具有的多孔疏松结构使其便于熔解,并可作为渣中其它组分熔化的熔剂,使精炼渣总体的熔点下降。 MgO 是一个抑制镁质耐火材料侵蚀的重要成分,从减轻熔渣对包衬的侵蚀角度考虑,在成分设计时,要求渣中应含有一定量的MgO 。尽管BaO 是近几年兴起的脱硫、脱磷原料,但从资源效率和成本角度还有许多待研究的问题,在基渣设计时并未考虑。 综合以上因素,初渣料考虑CaO 2Al 2O 32SiO 22MgO 为基,主矿相为C 12A 7的四元渣系。
压铸件生产过程的合金液需要精炼，压铸铝合金液的吸附精炼法主要包括通入N2气体、Ar气体、氯气、混合气体精炼和使用氯盐精炼等方法，其基本原理是通过向压铸铝合金内吹入气体或通过向压铸铝合金液内加入溶剂与合金液发生反应，获得无氢气泡，然后利用这些小气泡在上浮过程中吸附氢气和氧化夹杂物，并夹带到压铸合金液面而实现除气和去渣。 1 通入N2气体或Ar气体 通过向压铸铝合金液内吹入既不溶于压铸铝合金液又不与氢气发生反应的惰性气体，获得无氢气泡。由于这些小气泡在上浮过程中，一方面会吸附AL203等夹杂物，另一方面还会夹住氮气或者氩气气泡和合金液接触面间的压力差，将溶于合金液中的氢吸入气泡内。当吸附了夹杂物和/或氢的气泡上浮到液面被排除后，可以达到去气和除渣的目的。 在采用通入氮气或者氩气精炼法进行精炼时，通气时间一般为10到20分钟。同时，由于氮气在725℃到730℃时会与铝反应生成大量氧化铝夹杂，所以在通氮气进行精炼处理时，压铸铝合金液的温度一般控制在720℃以下。此外，由于氮气与镁容易反应生成氮化镁夹杂，所有AL-Mg系合金一般不用氮气精炼。 2 通CL2气精炼 虽然活性气体氯气不溶于压铸铝合金液，但能和铝及溶于压铸铝合金液中的氢发生强烈的化学反应，生成不溶于压铸铝合金液的HCL和ALCL3气体。 由于反应生成的这些气体和未参加反应的CL2这这都能起吸附氢气和氧化夹杂物 的作用，所以 其精炼讲话效果比使用单一气体氩气或者氮气要好得多。一般在通氯气进行简练处理时，压铸铝合金液的温度一般控制在690-720℃，但通氯气时间则依不同的合金系而有所不同，对AL-Si系合金，通气时间一般为10到15分钟，而对AL-Cu系合金，通气时间一般为5到7分钟。 虽然通氯气精炼的效果较好，但整套设备比较复杂，并且氯气有毒性，对人体有害和对设备、环境有腐蚀作用，所以目前国内外多不单独使用，而是和氮气等气体搭配使用。 3 混合气体精炼 和前面提到的集中通气精炼方法相比，用氮气+氯气+一氧化碳这三种气体精炼，其精炼效果更好。在压铸铝合金液中通入氮气、氯气和一氧化碳三种气体后，反应生成的是ALCL3和CO2，都是上浮气泡，均能起到吸附精炼作用，并且还能分解部门AL2O3夹杂，故其精炼效果很明显。与通氯气精炼相比，通混合气体精炼的精炼时间节省一半，并且由于使用了氮气，减轻了氯气对人体及设备的腐蚀作用，从而使工作条件也得到较大改善。
轴承钢用精炼渣冶金性能分析 1、前言 （壹佰钢铁网推荐）高质量的轴承钢要求高的纯净度和组织均匀，即杂质元素和非金属夹杂少，碳化物细小且分布均匀。精炼渣具有脱氧、脱硫、去夹杂的作用，其性质直接影响LF精炼过程的冶金效果。当碱性还原渣同钢液密切接触时，钢液中实际的氧、硫的数值大于同渣平衡的氧、硫的数值，使钢液中的氧和硫向渣中扩散；精炼渣中CaO、Al2O3等成分能够与Si、Al、Mn等的脱氧产物结合成低熔点的化合物，从而降低脱氧产物的活度，强化脱氧反应；由于精炼渣均由氧化物组成，氧化物之间的界面张力小，易于结合成低熔点化合物，而钢液与脱氧产物间的界面张力大于渣和脱氧产物之间的界面张力，精炼渣可以吸收脱氧产物，使脱氧产物容易从钢液中排除。此外，精炼渣融化后形成泡沫渣，渣层覆盖钢液，可有效防止气体吸入，且有利于埋弧操作，减轻电弧对钢包内衬和钢包盖的损害，提高热效率。因此，研究精炼渣成分变化及其对钢洁净度的影响，对LF精炼作用的充分发挥具有重要意义。 要对轴承钢中夹杂物进行控制，首先要对钢中夹杂物的种类、形貌进行定性分析。根据精炼工艺可知：钢中可能存在A类硫化物夹杂、B类氧化铝夹杂、C类铝酸钙复合夹杂物以及镁铝尖晶石和氮化钛夹杂等。由于全程采用沉淀脱氧工艺，炉渣对脱氧产物（主要是氧化铝）的吸附作用尤为重要，通过氩气弱搅拌等手段可改善夹杂物上浮的动力学条件，但是如果熔渣本身吸收夹杂物的性能不好，使得夹杂物不能从钢水中彻底分离，会恶化轴承钢的机械性能。因此，精炼渣的组成、性质直接影响轴承钢的使用性能。本研究系统地讨论精炼渣成渣工艺和组成对成渣过程的影响作用规律，并对精炼渣的碱度和脱硫效果进行系统探讨，获得能够有效去除钢中硫和氧化物夹渣的精炼渣系。 2、生产工艺对精炼成渣的影响 2.1、精炼渣组成 传统的轴承钢精炼渣系主要是以CaO-Al2O3和CaO-SiO2-Al2O3的高碱度精炼渣系为主。由CaO-Al2O3二元相图可知：渣中存在低熔点的化合物12CaO·7Al2O3，可通过调节精炼渣中Al2O3含量降低熔渣的熔点，改善合成渣精炼的动力学条件。SiO2属于酸性氧化物，不利于精炼渣脱硫，但SiO2对熔渣的泡沫化性能有较大的影响。由CaO-Al2O3二元系和CaO-SiO2-Al2O3三元系表面张力图可知，SiO2属表面活性物质，其含量增加可降低表面张力，促进发泡，增加渣膜的弹性和强度。
黄铜精炼与除渣的研究 作者：呼兰区金井净化剂厂刘海林 摘要：熔炼黄铜合金时，除锌外全部采 用黄铜边角料，旧料，在熔炼过程中， 铜合金损耗较大；采用我厂研制的除渣剂，熔融金属的氧化作用受到抑制，炉渣生成量大为减少，铜合金损耗由原来的2.6%降低至2.0%取得了明显的经济效益。 关键词：除渣剂；氧化作用；金属损耗流量。 1.前言：黄铜合金熔炼采用的是工频感应炉，而炉料除了锌为新料外，其余均为旧料，而且大部是外厂的加工边角料，其表面均不同程度沾有油污及杂质，另外还有部分是炉渣中拣选出的大块铜粒；水池铜屑；坯头等。在熔炼过程中，由于炉料细小，表面粘有油污及杂质，高温情况下发生剧烈氧化，金属烟尘大量散发，而且大量细小金属颗粒和氧化物一起被包在炉渣内。随着炉渣一起扒出，造成金属损耗居高不下。 据测定，不添加任何溶剂熔炼H62黄铜时，每炉以1.2T计，炉渣量为45.85Kg占料重的3.82%，若按含铜量35%计算，则每炉铜的损耗量为1.34%，若生产最终总成品率以55%计算，则每吨成品的熔炼损耗为2.44%；熔炼H65黄铜时如不添加溶剂，每吨金属损耗为料重的1.50%，每吨成品的熔炼损耗为2.86%；若按全年黄铜带产量以2万吨计算，其金属损耗的价值是惊人的。经过长期的实践探索，我厂研究生产了黄铜精炼除渣剂，减少了炉料生成量，金属损耗大为降低。 2．黄铜熔炼中渣的形成机理及金属损耗分析： 黄铜合金熔炼过程中，溶渣的形成机理是：熔化初期，熔化金属的表面发生剧烈的氧化反应，生成一定量的金属氧化物，而一般金属氧化物与金属本身之间的密度有差异，一般来说其差异值在20%以下，金属的密度要高一些。当熔化过程中，金属氧化物与一些杂质一起开始浮于金属溶体表面，形成炉渣，随着时间的增加，炉渣逐渐增多，从而生成渣壳，其中包含有金属小颗粒。一般来说，炉料越细则氧化越厉害，炉渣也越多，且炉渣包含未熔细屑也越多，金属损耗也越大。 从炉渣形成机理看出，金属损耗的主要原因是由于金属的氧化作用，尤其是黄铜合金，由于锌的高蒸气压力（在907℃时为一个大气压）无疑会增加这个锌金属元素的烧损，含锌
第21卷 第2期1999年4月山 东 冶 金 Shandong Yejin Vol.21,NO.2 April1999 50t UHP(EBT)电炉-L F精炼工艺参数优化及合成渣系研究 孟兆生 王 洪 王勤朴 亓新平 倪友来 (莱芜钢铁总厂特殊钢厂) 摘 要 针对从德国引进的50t UHP(EBT)电炉-LF精炼生产线在试生产中存在的工艺参数不稳定、生产效率低、消耗高及钢品种开发少等问题,莱钢特钢厂从优化生产工艺参数和稳定操作入手,通过设计合理的精炼渣系,使脱硫率提高了30%以上,轴承钢中钢的含氧量降低到2.0×10-3%以下,成本降低了35.52元/t钢。 关键词 电炉,精炼,合成渣 收稿日期:1998年11月7日 Parameter Optimizing and Composition Slag System of 50t UHP(EBT)Electric Arc Furnace-LF Refining Process M eng Zhaosh eng,W an g Hong,W ang Qinpu,Qi xinping,Ni Youlai (S pecial S teel Plant of Laiw u Iron and Steel General W orks) Abstract 50t U HP(E BT)electric arc fu rnace-LF refining produ ction lin e of special s teel plant of Laiw u iron and s teel gen-eral w orks is introduced from German y,th e main ques tion s of this production line are u nstable pr oces s param eter,low p ro-ductivity,h igh cons umption and w eak development of kinds of steel,etc,.Th rough optimiz ing proces s parameter an d stabiliz-ing operation of production s ystem,r easonable design refining s lag sys tem,the desulphuriz ation ratio is increased b y a factor of30%above,the oxygen conten t in bearing s teel is d ecr eased to below2×10-3%and th e production cos t is decreased b y 35.52yuan/t,steel. Keywords electric arc furn ace,refin ing,compos ition s lag 1 前 言 莱芜钢铁总厂特殊钢厂(简称莱钢特钢厂)第二炼钢车间的主体设备是1994年从德国原柏林钢厂引进的,在试生产过程中存在生产工艺不稳定、产量低、消耗高、成本高等问题,特别是电炉出钢至LF 精炼这一关键环节,工艺参数不合理,造渣方式和渣系落后,致使精炼过程中化渣慢、精炼时间长、脱氧、脱硫效果差,只能生产技术条件低的一般钢种,各种技术经济指标落后,生产成本高,严重影响了设备能力的发挥和经济效益的提高。莱钢特钢厂通过优化工艺参数和研制出多功能精炼合成渣用于LF精炼,完善了50t UHP(EBT)电炉—LF精炼工艺,经过1000多炉的试验,取得了良好的冶金效果和经济效益。 2 工艺参数优化设计 50t电炉出钢参数:出钢方式:EBT;倾炉角度:+15°～-7°;倾炉速度:3(°)/s;回倾速度:6(°)/s;留钢率:10%～15%;出钢口直径: 140mm;出钢时间:小于3m in;出钢温度降:80～100℃。 LF主要技术参数:变压器容量:15M VA(常用8MVA);二次电压:143～233V(共9级);二次电流;最大24kA;设计升温速度:3℃/min;电极直径: 30mm;吹氩量:0～300l/m in(可调);吹氩压力: 0.1～1.0M Pa(可调);钢包上口直径: 2616mm;溶池深度:2106mm;溶池面直径: 2072mm;自由空间:504m m。 2.1 试生产工艺参数 试生产工艺参数见表1。通过试生产,原工艺暴露出的主要问题是:(1)出钢量和出钢温度波动范围大。(2)U HP电炉出钢[C]控制不准,钢液过氧化情况严重。(3)出钢过程中脱氧、合金化、造渣料加入时间顺序不匹配,没有充分利用出钢动力学条件。增碳、合金化程度不够,脱硫、脱氧速度慢,造成分析次数多。(4)因化渣不好,LF送电初期电弧不稳定,钢液升温速度慢。(5)吹氩搅拌不合理。 40
随着国内经济的发展，我国金属材料需求量迅速增长，铜是有色金属中利用量最大的一种材料，其发展更是迅猛。我国铜矿资源相对紧缺，铜需求量与矿铜产量之间的差距不断扩大，使废铜的回收利用成了弥补巨大需求缺口的一条必由之路。资料表明，中国铜消费量的近1/3来自废杂铜的回收利用[1]，且比例逐年上升。 铜在国民经济建设中的应用极为广泛，铜及合金半成品约占全部铜消耗的90%，其中纯铜制品产量约占60%，铜合金制品约占40%。这些铜制品国内外传统上广泛通过添加铅来改善材料切割与耐磨等性能，如建筑用五金配件、水路系统中的阀门、水龙头等[2]。铅是一种有毒物质，可对人体许多的器官造成不良影响，特别是对人的肺、肾脏、生殖系统、心血管系统。此外铅还可能是一种致癌物质，根据对铅致癌性的动物实验和人群研究，美国环保局认为铅是“可能的人类致癌物[3]”。世界各国对含铅制品已经制定了越来越高的标准值，我国现行的对电子信息产品材料的含铅量就明文规定不得超过0.1%[4]，西方发达国家对铅的含量更是有严格地限制。可以说，如果不能有效的去除铜中的铅，国内废旧杂铜的回收企业所生产的产品将面临着走不出国门，甚至出不了厂门的严重困境，社会储存的大量杂铜就会变成真正的“废品”。 一、精炼除铅工艺的技术现状 杂铜除铅是近年来随着人们环保意识增强提出的一个新兴课题，实际生产作业中，铅是作为杂质中的一种与其他杂质一起脱除，除铅作业寄存于普通精炼除杂工序。我国大型杂铜回收厂精炼工艺广泛应用固定式反射炉，采用石英作主要溶剂。石英造渣除铅耗时长，渣含铜大，为了改进除铅效果，克服该法缺点，可改加磷铜，使铅以磷酸盐形态除去。也可以氧化硼作熔剂，使铅成硼酸盐形态脱去。硼酸型、磷酸型熔剂是国内新型熔剂的代表，这两种熔剂还处于实验阶段，实际应用中往往存在一些问题，仍需改进。据了解，国外现在有一种叫做“FRHC”的处理杂铜方法[6]，该方法除杂效果较好，可以在火法精炼过程中将包括铅在内的杂质较干净除掉，但是未见相关媒体报道。 杂铜根据不同成分可分为多种类型：紫杂铜、黄杂铜、青铜废料。现行方法处理黄杂铜时，由于Zn的干扰，往往要先经过“蒸锌”工序。“蒸锌”工序造成资料与能源的浪费，有学者根据S 与铜、铅、锌的亲合力是依次减小的特点提出硫化法除铅，设想避开锌的蒸发。硫化法是区别与氧化法除铅的一种全新思路。 二、杂铜火法精炼除铅的理论探索 1.铜液中铅的物相形态 铅在固态时不溶于铜，液态时同溶解的也很少，铅氧化后以Pb0的形式存在，Pb0密度为9.2，单独存在时沉于熔池下部，在砷、锑、铋、铅氧化物共存时，生成化合物（Pb、Bi）2 （Pb、Sb）012并熔于铜液中[7]。 氧化作业的目的是在于使杂质转为氧化态而从熔池中除去。铜液中的杂质浓度小，直接与氧接触的机会少，杂质直接氧化几乎不可能，主要是间接氧化。反应如下： [Cu20]+[Pb]=(Pb0)+2[Cu] (1) 查资料[8]知Cu20的离解平衡氧势为9.33╳10-3, Pb0的离解平衡氧势为1.48╳10-3，Cu20的离解平衡氧势比Pb0氧势大，因此熔解在铜中的Cu20能够对Pb进行氧化。 2.影响精炼效果的几个因素 氧化精炼法除金属Pb的过程可以通过间接氧化反应平衡关系来考察[9]： 对于式（1） K为反应平衡常数；aCu ，aPb ，aPb0 ，aCu20，分别为Cu，Pb，Pb0，Cu20的活度。 熔融金属铜与氧达到饱和，一定温度下，可看作aCu＝1，aCu20＝常数，则 可见，影响铜液中残留Pb浓度主要有三个因素： （1）铜液中铅的活度系数：铜中残留的Pb的浓度与成反比，铅含量一定时，铅在铜中的活度系数与精炼温度成线性关系[8]（xPb≤0.1）: ( 2) Pb0的：铜中Pb残留浓度与Pb0活度成正比，精炼过程中加入熔剂使Pb0生成渣相化合物，扒渣后可以降低Pb0的活度。
关于精炼过程中合成渣行为的探讨 本钢马春生 随着科学技术的进步和炼钢工艺的发展，炉外精炼已经成为提高钢的纯净度、改善钢质量的必不可少的工艺手段。而在炉外精炼的工艺过程中主要的化学反应和工艺目的大多数都是通过各种合成渣来实现。对应于不同的工艺、不同的品种要求，应该选择不同的合成渣。因此，对于炉渣，特别是精炼过程中使用的合成渣的研究、开发和应用越来越受到人们的重视。本文将对各种合成渣的作用，选择及精炼过程中的物理化学行为进行初步的探讨。 1 渣洗用合成渣（即精炼渣） 所谓的渣洗就是通过机械的方法让合成渣与钢水充分搅拌、混合，创造良好的渣、钢之间进行化学反应的动力学条件，从而实现诸如脱硫、脱磷、脱氧等工艺目的。 1.1 合成渣的制作方法 其制作方法大致可以分为如下种类： 1.1.1 机械混合型 将各种原料破碎成一定粒度，按照要求的比例配制，并通过机械方法混匀。 这种渣料的制作工艺简单、成本低廉，但是直接加入钢液里时熔点高、热量损失大、反应速度慢。 另一种机械混合型是将各种原材料制成<1mm的粉状，再按一定的比例混匀，加入一定量的结合剂制成小球状，并通过烘干去掉水份加入钢中。， 这种渣料的原料布局比例均匀，比颗粒混合型制作工艺复杂，成本较高。直接加入钢液时熔点稍低、熔速稍快，由于钢、渣之间接触面较大，故反应速度较快。 1.1.2熔化炉予熔型 将原料按一定配比通过小冲天炉（化渣炉）利用焦炭作为热源进行熔化，经水淬、干燥后按需要投入钢水中。这种渣料，经过预熔已经形成多元相，其成份比较接近设计目标，而且熔点较低，在钢液中溶化速度快，反应迅速。但是由于焦炭经燃烧后的灰份绝大部份是SiO2，加之炉膛耐火材料的熔损，最终成份很难达到理想状态。特别是生产低SiO2、低C含量的渣料时，采用该方法生产是难以实现的。 1.1.3 电弧炉预熔渣 利用电弧炉将原料加热熔化成熔融状态。一种是现场有电弧炉的时候可直接将熔融状态的渣料直接用钢水冲混。一种是现场没有电弧炉的时候将熔融渣料冷却、破碎、干燥后投入到钢包内用钢水冲洗。前者对钢水降温极少，且钢渣充分接触，反应速度极快、精炼效果良好，而后者则对钢水有一定的降温作用，且需一定时间熔化，反应速度相对较慢。总体讲，电弧炉生产的预熔渣，成份十分接近设计标准、熔点低、杂质少、精炼效果优良。唯一的不足是成本高。
LF炉精炼渣的组成及冶金性能的分析 冉锐 摘要: 钢水炉外精炼是当前国内外炼钢工业的前沿新技术.随着纯净钢生产技术的进步和连铸技术的发展,以及降低生产成本的要求,炉外精炼工艺与（略）.日本、欧美等先进的钢铁生产国家,炉外精炼比超过90%,其中真空精炼比超过50%,有些钢厂已经达到100%.钢水炉外精炼是高技术含量新产品的质量保证基础,是现代炼钢生产流程与产品高质量水平的标志.各种炉外精炼设备的冶金功能主要包括:熔池搅拌功能,（略）和温度,保证钢材质量均匀;提纯精炼功能,通过钢渣反应、真空冶炼以及喷射冶金等方法,去除钢中S、P、C、N、H（略）质和夹杂物,提高钢水纯净度;钢水升温和控温功能,对钢水实现成分微调;生产调节功能（略）连铸生产.介绍了几种常见的炉外精炼工艺:LF、RH、VD与VOD和CAS和气体搅拌等精炼工艺的特点. 从埋弧渣的物理性能和化学成分入手,探索其熔化性能,脱硫脱氧能力等物化性能,研究埋弧渣的成分和其发泡效果. 埋弧基渣的储泡能力与炉渣的物理化学性能有关,炉渣的物理性能指炉渣的密度,粘度,表面张力. 关键字: 钢水炉外精炼.纯净钢.泡沫渣.脱硫. 前言 随着社会经济的高速发展,对钢铁产品的要求也越来越高,比如与传统板坯相比，薄板坯连铸的结晶器热流大，在弯月面附近处的凝固坯壳产生较高的表面张力，往往导致形成纵向表面裂纹。尤其是碳含量在0065%～0.15%范围内时，凝固过程中形成单向奥氏体的温度愈高，铸态钢奥氏体晶粒就愈大，钢的塑性就愈低，就愈易产生表面裂纹。为此应尽量避开这一碳含量区域。如果生产冷轧带卷，必须有高质量的钢水，尤其对原料的要求很高；若电炉炼钢，应加海绵铁并使用优质废钢；对铝和氮的要求也很严格，以避免氮化铝的析出，脆化奥氏体晶界面，使连铸坯出现角横裂或振痕处的横裂。而国外许多大型钢铁企业都非常重视LF炉精炼工艺的改进,值得我们国家的钢铁企业学习借鉴. 炉外精炼技术的特点与功能 炉外精炼是指在钢包中进行冶炼的过程,是将真空处理、吹氩搅拌、加热控温、喂线喷粉、微合金化等技术以不同形式组合起来,出钢前尽量除去氧化渣,在钢包内重新造还原渣,保持包内还原性气氛。炉外精炼的目的是降低钢中的C、P、S、O、H、N、等元素在钢中的含量,以免产生偏析、白点、大颗粒夹杂物,降低钢的抗拉强度、韧性、疲劳强度、抗裂性等性能。这些工作只有在精炼炉上进行,其特点与功能如下: 1)可以改变冶金反应条件。炼钢中脱氧、脱碳、脱气的反应产物为气体,精炼可以在真空条件下进行,有利于反应的正向进行,通常工作压力≥50Pa,适于对钢液脱气。 2)可以加快熔池的传质速度。液相传质速度决定冶金反应速度的快慢,精炼过程采用多种搅拌形式(气体搅拌、电磁搅拌、机械搅拌)使系统内的熔体产生流动,加速熔体内传热、传质的过程,达到混合均匀的目的。 3)可以增大渣钢反应的面积。各种精炼设备均有搅拌装置,搅拌过程中可以使钢渣乳化,合金、钢渣随气泡上浮过程中发生熔化、熔解、聚合反应,通常1吨钢液的渣钢反应面积为0.8～1.3mm2,当渣量为原来的6%时,钢渣乳化后形成半径为0.3mm的渣滴,反应界面会增大1000倍。微合金化、变性处理就是利用这个原理提高精炼效果。 4)可以在电炉(转炉)和连铸之间起到缓冲作用,精炼炉具有灵活性,使作业时间、温度控制较为协调,与连铸形成更加通畅的生产流程。 3 炉外精炼技术在生产中的应用目前得到公认并被广泛应用的炉外精炼方法有:LF法、RH 法、VOD法。
铅黄铜熔炼除渣工艺改进 发表时间：2019-05-07T10:55:19.227Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年1期作者：刘坤[导读] 如何有效的去除铅黄铜炉水中非金属夹杂物的含量是水平连铸铅黄铜铸锭重点解决的问题。本文主要介绍如何有效地去除炉水中含有的夹渣。 铜陵有色股份铜冠黄铜棒材有限公司 摘要：铅黄铜铸锭中非金属夹杂物的含量和分布是反映铅黄铜熔体冶金质量的一个重要标志，夹杂物的存在会破坏铅黄铜基体的连续性，降低铅黄铜材料的塑性和韧性，恶化产品表面质量和工艺性能。如何有效的去除铅黄铜炉水中非金属夹杂物的含量是水平连铸铅黄铜铸锭重点解决的问题。本文主要介绍如何有效地去除炉水中含有的夹渣。 关键词：工频感应熔炼炉；比重差作用；浮选法；造渣剂 德国OTTO-JUNKER工频无芯感应炉熔炼金属原理是：感应线圈通交变电流时产生交变磁通，此磁通交链着无芯炉坩埚中的金属炉料，于是在炉料中引起感应电动势，由于炉料是导体，呈闭合回路，在该电动势下产生很强的电流，又由于电流的趋表效应，强大的电流沿炉料表层流过，产生大量的焦耳热，从而使炉料熔化，无芯炉发热源感应线圈在热能传递时由炉壁四周向中间传递，整个炉体都受热传递，同时无芯炉通电时产生的电磁场具有搅拌作用，适合加入黄铜屑等细小废料。铅黄铜在原料配料时要求竟可能的使用黄铜屑和返回料，从而降低成本。返回料中含有大量的油污和杂质，在熔化过程中易产生气体以及大量炉渣，铜水在保温状态下温度约为950℃，此温度下铜水粘稠度很高，铜水内的炉渣与铜水混合在一起难以析出，转注前将温度升高至喷火温度（1030—1100℃）时，铜水的粘稠度降低，绝大部分炉渣将会夹杂着铜水析出表面，但剩余部分细小炉渣仍然夹杂在铜水中，细小炉渣夹杂于铜水中不易分离出来，导致后续生产铅黄铜铸锭时，铸锭中可能夹渣；同时由于铜水的粘稠性，炉渣内包裹着一定量的铜水，炉渣含铜量高，一方面造成原料很大的浪费，另一方面炉渣含铜量高、炉渣比重大，增加工人的劳动强度。如何能够有效的去除铜水中含有的细小杂质，将细小杂质与铜水分离开成为水平连铸铅黄铜铸锭重点解决的问题。 改进前铅黄铜除渣工艺采用浮选法，在炉料熔化完成后，进行升功率升温搅拌，铜水表面有一定量的炉渣浮出，继续升温达到铅黄铜喷火温度，待喷火3次后静置10分钟左右，观察铜水颜色为深红色，进行扒渣、转注。此工艺依据的原理是：铅黄铜溶液中杂渣的密度小于铅黄铜溶液，升温后上浮，固体夹杂颗粒在液体中上浮速度服从Stokes定律：v=[2（ρ—ρ0）r2/9η]·g。式中v为粒子的沉降速度，p和p0分别为球形粒子与介质的密度，r为粒子的半径，η为介质的黏度，g为重力加速度。由该定律可知炉渣上浮速度与炉水黏度有关，铅黄铜铜液温度低时，黄铜炉水黏度大，夹渣不易上浮，升温能够降低炉内铜水黏度，使炉渣容易上浮；升温到喷火温度，大量的锌蒸汽从炉水内部蒸发出来，蒸发的锌蒸同时将铜液中的Cu2O等氧化物给还原，同时，锌蒸汽既带走了炉水内的气体，也吸附炉水中的夹渣将夹渣带出；静置使炉内铜水在电磁力的作用下不停地进行搅拌，在搅拌过程中伴随着炉渣和气体上浮，起到除渣作用。 但炉内铜水仍然有一小部分细微杂渣，由于铜水的粘稠性，这部分细微杂渣溶解在铜水中难以通过上述的铅黄铜除渣工艺升温、静置法除去，这一小部分细小杂物溶解与铜水中，可能导致铸锭中含有分散的细微夹杂，从而影响铅黄铜铸锭质量。 改进后工艺在炉料熔化后加入造渣剂，用捞渣瓢对造渣剂进行搅拌，再进行升功率升温搅拌，铜水表面有一定量的炉渣浮出，继续升温达到铅黄铜喷火温度，待喷火3次后静置10分钟左右，观察铜水颜色为深红色，进行扒渣、转注。造渣剂溶剂在熔炼温度下的密度小于金属液而浮在金属液上层，造渣剂溶剂加在熔池表面时，上层的夹渣与造渣剂接触，发生吸附、溶解或化合作用而进入溶剂中。这时与造渣剂接触的薄层铜水较纯，其密度比含夹渣的铜水密度大而向下运动。与此同时，含夹渣较多的下层铜水上升与造渣剂接触，其中的夹渣不断地与溶剂发生吸附、溶解或化合作用而进入溶剂中。这一过程一直进行到整个熔池内铜水中的夹渣几乎被溶剂吸收为止。同时，造渣剂中含有的微量元素与铜水反映，促进铜水生核和改变晶体生长、细化基体相、改善其形态和分布状况，发生变质作用。造渣剂后能够有效地对黄铜液进行充分的提炼、除气、除渣、吸附以及除去Fe、Al、Sn、Ni、S等在铸锭中形成的硬脆相和夹渣物，洁净了铅黄铜铜液。造渣剂内成份能够抑制晶粒长大，晶粒细化作用明显，以便于溶液在进入保温炉后铸造铸锭时中心部分等轴晶区更可能的增大，而外部激冷晶、柱状晶区面积减小，有利于铸锭的加工变形，提高了铅黄铜铸锭的机械性能和表面质量，改善了铸锭内部的金相组织结构。 加入造渣剂的炉渣和未加入造渣剂的炉渣进行对比发现： 1、未加入造渣剂炉渣中含有有块状炉渣，捻出待冷却后，用锤将块状炉渣敲碎，发现炉渣内包裹着粗大的铜颗粒，粉末状的炉渣颗粒比较大，炉渣比重比较大， 2、加入造渣剂后，炉渣大部分成灰白色粉末状，颗粒比较细小，小部分凝结在一起的块状炉渣，用锥子敲时很容易敲碎，成粉末状，炉渣中几乎不含有未熔化的铜颗粒，炉渣比重比较小， 上述说明加入造渣剂后发现，溶液中含有的杂质明显减少，铸锭内部含有的细小夹杂基本消除，铜水表面的浮渣松散、比重轻、容易扒渣，减少炉渣中的含铜量，降低金属损耗，提高经济价值，同时也减轻了工人的劳动强度。对铜液进行分析检测，未发现带入任何铅黄铜限制的杂质。 参考文献 [1]、陈存中，有色金属熔炼与铸锭【M】.北京：冶金工业出版社，2008
化学成分 帘线钢要求控制的化学元素较多，表3列出了国内72， 82帘线钢盘条化学成分要求。表3只是基本标准，各企业内控各不相同，但实际控制水平均要比表3严格的多。国内钢厂大多在C，Mn，Si，O等成分的控制上一般没有问题，但在S，P，Al等元素的控制上虽然能达到基本标准，但控制水平大多偏低，同国外相比还有一定差距，这也是制约我国帘线钢水平上一个台阶的重要因素。 夹杂物 国际上对帘线钢夹杂物要求常用的是意大利的皮拉利标准，要求夹杂物数量<1000个/cm3，尺寸<15 微米，高强度帘线钢要求夹杂物直径小于钢丝直径的2%；允许有纯Al203夹杂物存在，复合夹杂物中A1203含量≤50%，因铝酸钙类夹杂物无可塑性，也不允许存在。国内对夹杂物要求一般采用评级的方式，要求塑性夹杂A类、C类≤1级，脆性夹杂B类、D类≤0。5级。 因此，为了保证钢帘线产品质量，盘条金相组织中索氏体含量≥85%，不得有M、B、网状渗碳体等有害组织，表面
脱碳层≤0.08 mm。力学性能方面，72级帘线钢要求抗拉强度(1050士90) MPa，断面收缩率≥35%，82级要求抗拉强度(1150士90)MPa，断面收缩率≥300%。 非金属夹杂物控制 造成帘线钢在拉拔或合股过程中断裂的最重要因素之一就是钢中非金属夹杂物 ,特别是硬质、不变形夹杂物 ,如Al2O3 和(Mg、Mn)O ·Al2 O3 ,对高强度帘线钢的影响更为突出 ,因此在生产高强度帘线钢时,采用洁净钢、超洁净钢冶炼技术就显得十分必要。帘线钢炉外精炼的目的就是合理控制顶渣成分 ,通过钢渣界面反应来最大限度地减少有害夹杂物的影响 ,并对钢中夹杂物的形态、数量和大小进行有效控制是帘线钢生产的关键性环节。 夹杂物目标化学成分帘线钢中的夹杂物主要有两种类型 ,一种是来自于炉渣的 CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物 ,另一种是来自于脱氧产物的 SiO2-MnO2-Al2O3系夹杂物。其中锰铝榴石(3MnO-Al2O3-SiO2) 和位于钙斜长石(CaO-Al2 O3-SiO2)和假硅灰石(CaO-SiO2)共晶线周边区域的夹杂物属玻璃态塑性夹杂(图 1) ,具有熔点低(1000～1400 ℃) ,变形性好 ,吸附夹杂能力强 ,凝固过程中无外来相析出等特点 ,是帘线钢夹杂物控制的理想区域。国外学者研究发现 ,在上述两个区域内 ,当 Al2 O3的质量分数为 15 %～25 %时 ,夹杂物的不可变形指数最低(图 2) ,如果 Al2 O3 含量