钢包顶渣控制

根据脱磷反应的热力学条件，钢包脱磷顶渣要求高碱度、高氧化性及大渣量，再结合钢液的搅拌，就可得到良好的脱磷效果。一般脱磷的最佳顶渣成分是:CaO40%~55%，(FeO+MnO)35%~50%和(SiO2+P2OAl2O3)5%~15%。由于铁水脱磷技术的发展，可生产低磷(

≤0.01%)和超低磷(

≤0.002%)钢种。但生产磷低于10×10-6的钢种，除采用铁水预脱磷外，必须同时采用钢水脱磷技术，即利用合理的钢水顶渣，获得低磷钢。

通常钢水终脱氧用铝，再经吹氩搅拌去除Al2O3夹杂，但要达到[TO]<20×10-6则较困难。炉外精炼可降低钢中氧，由于耐火材料供氧，难以将氧降到较低水平。在1600℃用铝脱氧，[Al]=0.04%，平衡氧含量为2×10-6。如果使用优质耐火材料(如高铝砖等碱性钢包)，并采用顶渣控制和吹氩搅拌，能使[TO]<15×10-6。顶渣的碱度R=(CaO)/(SiO2)要求约为3~5，渣的曼内斯曼指数M=R/(Al2O3)为0.25~0.35(这是钢包处理后按渣成分推算出的)。这种渣中氧活度特别低，在石灰饱和的渣中，氧化铝含量不超过0.001%，钢中相应的氧活度在与渣平衡时小于0.5×10-6。

​在钢水炉外精炼中，通过控制顶渣(指精炼炉上部的熔渣)的化学和物理性质以及渣量，利用顶渣与钢液的反应，控制钢水中多种元素的含量，生产优质钢的技术。 通过顶渣成分及数量的调整，可以控制钢液中各元素的氧化和还原;顶渣吸收钢液中的氧化物和硫化物夹杂，防止钢液二次氧化和吸气(H2和N2);还可减少钢液辐射热损失。一般通过顶渣与钢液的反应，可以控制硫、磷、氧三种元素。

为生产低硫钢采用钢包精炼加顶渣处理进行脱硫，可使硫从35×10-6降至7×10-6。若采用带加热的精炼设备，均可将硫含量降至10-6级。应用还原性顶渣脱硫时，要使渣中FeO的含量降至0.5%以下，以保证好的脱硫效果。生产实践表明，脱硫效果良好的渣系为CaO-Al2O3-SiO2。CaF2对脱硫也是有益的，但考虑到含CaF2渣对钢包衬的侵蚀较严重及CaF2的挥发易污染环境，所以CaF2的含量要严格控制。在CaO-Al2O3-SiO2渣系中，顶渣的组成对精炼效果和耐火材料包衬的侵蚀影响很大，效果最好的脱硫顶渣成分为:CaO60%、Al2O330%和SiO210%。吨钢渣料加入总量一般为10~15kg，依钢种对硫含量的要求而定。一般加入10kg/t的渣料，脱硫率≥60%;加入15kg/t的渣料，脱硫率≥80%。

在喷射冶金操作中，顶渣需满足以下基本要求，方能保证喷射冶金的效果。(1)高的碱度，R=(CaO)/(SiO2)可达到10;(2)有足够的顶渣量，一般要求9~11kg/t;(3)为加速反应和易于吸收夹杂物，要求顶渣的流动性好;(4)渣中不含有大量不稳定氧化物如FeO、MnO或SiO2。炉外精炼中，脱硫、脱氧和脱磷的最佳顶渣成分列于表中。

炉外精炼的最佳顶渣成分