炼钢炉渣的作用与性质

1.炉渣的作用

在炼钢过程中，炉渣起着极为重要的作用。

（1）收集与清除钢液中的杂质 上述情况来源的杂质称为非金属夹杂物。非金属夹杂物单独存在时，熔点是很高的，往往不能熔化，如SiO₂的熔点是1710℃，Al₂O₃的熔点是2050℃。但是当它们化合成炉渣时，其熔点就大为降低，很容易聚集在一起，与钢液分离。

（2）去除钢液中的有害元素磷和硫 依靠适宜成分的炉渣，使钢液中的磷和硫与渣中的物质相互作用，将磷和硫转移到渣中，以便除掉。

（3）控制钢液的氧化和还原 炼钢过程的主要环节是氧化和还原。在氧化期需要使钢液中的某些元素氧化。在还原期，又需要从钢液中除去残留的氧，即进行还原。钢液中的氧含量，是通过控制炉渣中氧化亚铁的含量来进行控制的。

（4）保护钢液不被大量氧化 如果钢液直接与炉气接触，则其中的铁和其他元素将被大量氧化。当钢液有炉渣覆盖时，元素的氧化程度就要轻得多。

（5）避免钢液大幅度降温 炉渣的温度很高，而且导热性差，因此能够起到稳定钢液温度的作用。

2.炉渣的性能

为了使炉渣起到上述作用，就必须使炉渣具有一定的化学性质和物理性质。炉渣的化学性质中主要是氧化性（或还原性）和碱度，物理性质主要是黏度。

炉渣的物理性质和化学性质是由其组成所决定的。炉渣主要是由各种氧化物组成的。对于炼钢炉渣来说，其组成物主要是二氧化硅（SiO₂）、氧化钙（CaO）、氧化铝（Al₂O₃）、氧化锰（MnO）、氧化亚铁（FeO）、氧化镁（MgO）、五氧化二磷（P₂O₅），此外，还有少量的硫化物，如硫化钙（CaS）、硫化亚铁（FeS）、硫化锰（MnS），以及其他化合物，如氟化钙（CaF₂）等。因此，分析炉渣时，可以将炉渣看成是由几种氧化物所组成的熔体。

炉渣中虽然有很多种元素的氧化物，但实际上只有FeO和MnO对钢液起氧化作用，而在FeO和MnO中，又以FeO起主要作用。炉渣是氧化性的还是还原性的是针对钢液来说的。如果炉渣中含有大量的FeO（以及MnO），则能给钢液供给FeO（以及MnO）而使钢液中的元素氧化。反之，如果炉渣中FeO（以及MnO）的含量较少，则不但不能给钢液供给FeO（以及MnO），反而会从钢液中抽取FeO（以及MnO）而使钢液中的FeO（以及MnO）含量减少，即使钢液还原。

炉渣中的氧化物有酸性的、碱性的和中性的三种。(www.xing528.com)

酸性氧化物有SiO₂、P₂O₅、TiO₂、V₂O₅等。其中以SiO₂的酸性为最强，其次是P₂O₅。

碱性氧化物有CaO、MgO、FeO、MnO等。其中以CaO的碱性为最强，其次为MgO。

中性氧化物有Al₂O₃、Fe₂O₃、Cr₂O₃、V₂O₃。

炉渣的酸性或碱性一般用碱度来表示。碱度通常以炉渣中强碱性氧化物CaO的含量与强酸性氧化物SiO₂的含量的比值来衡量，并以符号R来表示。

R=w（CaO）/w（SiO₂）

对于磷含量较高的炉渣，在酸性部分中还应包括P₂O₅。

R=w（CaO）/w（SiO₂）+w（P₂O₅）

当R＞1时为碱性渣，R＜1时为酸性渣。采用什么性质的炉渣，要看使用什么样的炉衬材料。在碱性炉衬中造碱性渣，在酸性炉衬中造酸性渣。

炉渣的黏度在很大程度上是由其熔点所决定的，而炉渣的熔点则由其组成所决定。

为了使炼钢过程顺利进行，必须掌握好炉渣的黏度，黏度太高时，会使反应（脱磷、脱硫、氧化、还原）过程速度减慢，甚至不能进行。但是炉渣太稀也不好，因为过稀炉渣的碱度必然不高，脱磷和脱硫的效果不好，对碱性炉壁的化学侵蚀也严重，在钢液动荡的情况下（如在氧化期脱碳过程中）不能严密地覆盖住钢液，因而不能很好地保护钢液，避免钢氧化、吸气和降温。此外，过稀的炉渣反射热量大，使炉壁和炉盖容易损坏。

炼钢过程中经常需要调整炉渣的黏度，其方法就是调整炉渣的组成。对碱性渣来说，往渣中加入生石灰就会提高炉渣的碱度，从而使炉渣的黏度增大。往渣中加入硅砂会降低炉渣的熔点，从而使炉渣的黏度变小。但是往炉渣中加入硅砂会使炉渣的碱度降低，影响脱磷和脱硫，并侵蚀炉衬，因此一般不加硅砂。为了使炉渣变稀，可往渣中加入一些既能降低炉渣熔点而又不显著降低炉渣碱度的材料，如氟石（氟石既能降低碱性炉渣的熔点，又能降低酸性炉渣的熔点）或碎硅砖块。