怎样提高土铁炼钢的质量？ [复制链接]

第2版()
专栏：

怎样提高土铁炼钢的质量？
徐采栋
目前转炉炼钢，吃的主要是土铁，土铁质量差，有三低一高的缺点，三低是炭低、矽低、锰低，一高是含硫高。怎样把三低一高的土铁在小转炉中炼成好钢，这是冶金工业上的一项新技术，过去这个问题在国内国外都没有遇到过，现在碰上了，要求我们迅速解决。
质量的关键所在
转炉炼钢目前存在的问题是：铁水温度不高，矽铁供应困难，钢锭尺寸不合规格，化学成份不合要求。其中主要的是化学成份问题。在各种化学成份中，严重威胁钢的质量、影响轧钢成败的又是含硫问题。硫与铁的化学亲和力很大，在钢中形成硫化铁化合物，这个化合物在钢的内部组织中组成一种熔点很低的共熔体，在1000℃以下就会熔化成液体，因而使轧出的钢材发生裂纹。
那么，钢里面的硫是从哪儿来的呢？来源有二：一是来自土铁，一是来自化铁时用的焦炭。各地用白煤和焦炭炼出的铁一般含硫量较高。通常在0.15％—0.6％范围内变动，有时可以达到1％。用木炭炼出的铁，一般含硫较低。至于有些用木炭炼出来的生铁含硫量偏高，这是由于选矿时把黄铁矿也加进了高炉的原故。
从原料着手
很明显，要提高钢的质量，首先要和硫作斗争。要减少土铁的含硫量，就要从原料入手。在土洋结合的基础上，大力改造现有土高炉，采用机械和水力鼓风，使风量增大，风压提高；改冷风为热风，提高熔炼温度，特别是提高炉缸温度，使生铁中的含炭、含矽、含锰量增加，含硫量下降；加强洗煤，选煤，煅煤，选矿，煅矿工作，尽可能的减少或杜绝硫的来路；渗用石灰石，配成碱性渣，在炉内和炉外进行脱硫，使硫移入炉渣。采取了这些措施，土铁就会发生质的变化，就能变三低一高为三高一低。土铁就能和洋铁平起平坐，在小转炉中炼出好钢，轧出合乎规格的钢材来。
化铁用的焦炭，在炼焦前要进行选煤洗煤工作。煤中的硫，通常以有机硫、硫酸块硫及黄铁矿硫三种状态存在，有机硫在还原气氛中不易分解，炼焦过程全部转入焦炭，硫酸块硫与黄铁矿硫在炼焦过程中大约有30％—40％分解成气体跑掉，其余60％—70％转入焦炭。一般煤矿中含黄铁矿较多，应当加强洗煤工作，利用黄铁矿比煤重这一性质，可以采取泥浆选煤、手选煤或用木制跳汰机来分离黄铁矿和部分硫酸块。有些地方白煤质量很好，含硫低，火力强，价格便宜，可以考虑用白煤代替焦炭化铁。
化铁时脱硫
根据各地经验，化铁时可以脱硫，而且脱硫效率很高。
化铁脱硫办法之一是采用较大的渣量。在一定的碱度和温度下，硫在炉渣中和生铁中的含量有着固定不变的比例，这是硫在两种不同的液体中依照浓度所分配的自然规律。所以化铁时渣量越大，渣中总硫量就越多，脱硫效率也就越高，可以用石灰石、白云石、莹石和砂石进行造渣，渣铁比可以在1∶4到1∶7的范围内变动。
办法之二是采用高碱度渣，根据高炉炼铁的多年研究，各种不同成份炉渣的含硫量，在很大程度上决定于炉渣的碱度，就是炉渣中氧化钙与二氧化矽含量的重量比值。在一定范围内，这个比值越大，炉渣的含硫量就越高。碱度小于1的酸性渣，含硫量很小，通常在0.45％以下；碱度超过1.2时，炉渣的含硫量急剧升高；碱度为1.5—1.6的炉渣，一般含硫量为1.5％左右，最高的可以达到2％。
造成碱性渣，可以多配石灰石，石灰石的用量可以等于焦炭的用量，必要时还可以超过焦炭的用量。为了提高炉渣的流动性，可以在配料中渗用白云石和莹石，白云石的用量以炉渣中的氧化镁含量达到5％—8％为宜，莹石的加入量为石灰石重量的5％—10％。
化铁脱硫办法之三是采用热风。热风可以提高炉温，炉渣的脱硫能力，除了决定于碱度以外，还与温度有关，提高温度可以增加炉渣的流动性，促进硫自高浓度移向低浓度的扩散能力，加大炉渣的脱硫速度。此外高碱度炉渣的熔点很高，采用热风后才能使之熔化。
采用热风还可以提高铁水温度。采用50℃的热风，铁水温度可以升高20℃，采用150℃的热风，铁水温度可以升高50℃，采用300℃以上的热风，铁水温度可以升高100℃以上，出炉铁水温度可以达到1450°—1500℃，由于铁水温度很高，吹炼冻结事故能够完全避免。吹炼过程也无须加入矽铁，节省了大量的矽铁合金，用高温铁水吹炼，还能够提高空气的利用效率，缩短吹炼时间，相对的提高了成钢率，因而降低了钢水中的含硫量。
化铁脱硫办法之四是改用碱性炉衬，如白云石等作耐火材料，使用效能不在镁砂之下。
炼钢时脱硫
炼钢时也可以脱硫，脱硫效率最高可以达到75％，含硫0.25％的铁水，吹炼后可以得到含硫小于0.1％的钢锭。
炼钢的脱硫办法是采用碱性炉衬和配用碱性炉渣。碱性炉衬的砌筑方法与碱性化铁炉相似，在筑捣风眼时要特别注意，因为风眼的寿命在很大程度上决定了整个炉衬的寿命，风眼最好单独用砖模捣结。
造渣的方法有单渣、双渣和留渣法三种，单渣法是在吹炼开始时，一次加入造渣材料，一直吹炼到终点为止。双渣法是在吹炼开始时加入部分造渣材料，吹炼第一期末扒去酸性渣，再加入第二次造渣材料，再吹炼到终点。留渣法是把上炉吹炼的钢渣尽可能的留在炉内，供第二炉吹钢时脱硫之用。
双渣法的脱硫脱磷效率较单渣法为高，但是扒渣时要损失一部分热量，小炉子热容量小，为了防止发生钢水冻结事故，最好还是采用单渣法操作。留渣法收效显著，而且留渣量越多，脱硫效率就越大。采用留渣法时，出钢口不能过大，否则渣子就不容易留在炉中。
造渣的原料为石灰及莹石，石灰的配用量在2％—5％的范围内变动，炉子容量大，铁水温度高，石灰可以多加些；炉子容量小，铁水温度低，石灰用量就要大加压缩，否则渣子化不了，甚至还会使炉子吹不起来。采用双渣法时，第一次加入石灰总量的三分之一，余下的在扒渣后加入。莹石的用量约为铁水重量的0.5％—1.0％。
用高硫钢轧成好钢材
钢锭含硫量大于0.12％时，用一般的方法轧钢，轧出的钢材会发生裂纹。钢锭含硫大于0.3％时，轧出的钢材会碎裂成若干小块，甚至会变得像豆腐渣一样。钢材发裂和碎裂的原因是由硫化铁引起的，硫化铁的熔点很低，只有1193℃，由硫化铁与铁所组成的共熔体，熔点更低，在980℃左右就会熔化，这些共熔体在高温时成为钢材中的薄弱部分，一经压轧，便会裂开。
如果降低钢锭加热温度，延长加热时间，使钢锭内外受热均匀，那么含硫较高的钢锭也可以轧成好的钢材。天津钢厂已经把含硫量高达千分之三（0.3％）的钢锭轧成了好钢材，成材率达到90％以上。钢材表面良好，机械性能也完全合格。