张友平张振伟毛晓明杜洪缙
10多年来，我国不锈钢产量和花费量一向呈高速增长态势，2013年我国不锈钢粗钢产量达到1898万吨，约占世界不锈钢粗钢产量的50%。铬铁合金是冶炼不锈钢的重要原料，跟着不锈钢冶炼技巧的进步，不锈钢临盆对原料的适应性赓续进步，为不锈钢原料制备技巧的立异供给了可能。以便宜铬矿粉为原料，采取烧结和高炉工艺临盆含铬铁水，并直接冶炼成不锈钢，是降低不锈钢临盆成本的重要办法。近年来，我国在高炉冶炼含铬铁水方面进行了大量研究，并在高炉内冶炼出含铬15%阁下的铁水。然而，假如不锈钢企业采取高炉法临盆含铬铁水，并直接冶炼成不锈钢，则必须看重含铬铁水在转运过程中的粘罐问题。
粘罐问题成因分析
铁水温度。铁水温度是影响铁水粘罐的重要身分，根据不合的高炉容积和铁水铬含量，高炉出铁温度一般在1400℃～1500℃，高炉出铁过程的流动情况注解，含铬铁水的流动性比通俗铁水差，但可以或许顺利从高炉流出，并且铁沟内没有残铁。这解释在高炉出铁温度下，并不存在含铬铁水的粘罐问题。在高炉出铁和转运过程中，散热导致的铁水温降是含铬铁水粘罐的重要原因。
应用现有的Fe-Cr-C三元合金相图，可大致断定不合铬含量和不合碳含量前提下铁水的熔点，但因为硅和锰等其他元素的影响，其实际熔点会有变更，并对铁水流动性产生影响。在铁水碳含量必定的前提下，随铁水铬含量的增长，铁水熔点赓续升高（见附表）。但在高炉冶炼前提下，出铁温度难以进一步进步，而在铁水转运过程中，铁水温度降低是弗成避免的。临盆实践注解，铁水铬含量越高，粘罐问题应当越严重，单靠进步铁水温度和加强保温等办法，难以减轻和清除粘罐现象。是以，解决含铬铁水的粘罐问题，除恰当提赶过铁温度，优化铁水转运流程，削减铁水温降外，有须要对含铬铁水的物理性质进行研究。
铁水成分。这重要推敲铁水中碳、硅及其他杂质元素的影响。
铁水碳含量的影响。在高炉含铬铁水中，除铁和铬外，含量最高的元素是碳，并且在高炉冶炼前提下，铁水碳含量接近饱和。合金熔体中碳的消融度随温度和铬含量升高而增大，因为铬含量升高会促使熔体中生成更多的碳化物而使碳固定于熔体中，而温度的升高则会进步碳化物在熔体中的消融度。在实际临盆中，含铬10%的高炉铁水碳含量在5.5%阁下，随操作前提和铁水温度而波动。高炉冶炼含铬铁水，在必定铁水铬含量和温度程度前提下，铁水碳含量根本是弗成控制的。
然则铁水碳含量对含铬铁水流动性有重要影响。对通俗高炉铁水，人们做了大量研究，揭示了铁水碳含量与铁水流动性的关系。纯金属和共晶成分的合金，因为是在恒温下进行结晶，液态合金从表层逐渐向中间凝固，固液界面比较滑腻，对液态合金的流动阻力较小。同时，共晶成分合金的凝固温度最低，可获得较大的过热度，推迟了合金的凝固，故流动性最好。其他成分的合金是在必定温度范围内结晶的，因为初生树枝状晶体与液体金属两相共存，粗拙的固液界面使合金的流动阻力加大，合金的流动性大大降低，合金的结晶温度区间越宽，流动性越差。亚共晶铸铁随含碳量增长，结晶温度区间减小，流动性逐渐进步，愈接近共晶成分，合金的流动性愈好。对于通俗高炉铁水，因为其碳含量在4.5%阁下，在正常冶炼前提下，铁水流动性是最好的，是以，不存在铁水粘罐问题，除非铁水温度降低到接近凝固点。
铁水硅含量的影响。在高炉炼铁临盆中，平日经由过程不雅察铁水的流动情况大致断定铁水硅含量，进而推想炉缸的温度状况。在出铁过程中，火花矮而多，铁水流动性好，解释铁水含硅较低，反之，则解释铁水含硅较高。是以，铁水硅含量对铁水流动性具有必定的影响。
2000岁首年代，南钢高炉应用便宜的含钒钛原料，铁水含钒0.118%、含钛0.219%，在同样铁水硅含量（0.65%）的情况下，与原料通俗铁水比拟，铁水流动性变差，粘罐严重，影响了正常临盆。而马钢同样含钒0.220%、含钛0.203%的铁水，因为硅含量控制在0.53%阁下，铁水粘罐现象就轻得多。
高炉冶炼含铬铁水，随工艺操作和铁水铬含量的不合，铁水硅含量一般为1.0%~2.5%，铁水硅含量对流动性的影响须要做进一步研究，可根据硅含量对含铬铁水流动性的影响规律，采取响应的技巧办法。例如，若低的铁水硅含量有利于进步铁水流动性，则可采取高炉低硅冶炼技巧。
铁水其他元素含量的影响。高炉含铬铁水除含有上述重要元素外，还含有少量的磷和硫等杂质元素。磷元素的存在，可以降低铁水的黏度，明显进步铁水的流动性；硫在熔融铁水中无穷消融，能明显进步铁水的流动性。但上述两种元素也是高炉炼铁过程中必须控制的元素。推敲到后续炼钢工艺的须要，不克不及经由过程进步磷、硫的含量来改良含铬铁水的流动性。
从上述分析可以看出，基于高炉含铬铁水的温度程度，在优化铁水转运的同时，研究铁水成分对流动性的影响规律，是解决铁水粘罐问题的重要研究偏向。
综合推敲解决粘罐
对于不锈钢企业来说，高炉冶炼含铬铁水应结合后续不锈钢冶炼的整体流程进行推敲，单从高炉冶炼工序来说，经由过程原料的选择和预处理，高炉冶炼含铬20%阁下的铁水从临盆工艺来说是可以或许实现的，铁水磷含量也能控制在较低的程度。但要解决含铬铁水转运过程的粘罐问题，还应进行综合推敲。
提赶过铁温度。高炉冶炼含铬大于10%的铁水，在包管高炉顺行操作的情况下，应尽量提赶过铁温度，这是解决高炉正常冶炼和预防粘罐的基本。若前提许可，可将出铁温度进步到1500℃阁下。
优化铁水转运模式，削减过程温降。大型不锈钢企业多采取鱼雷罐车转运铁水，含铬铁水粘罐与空罐运行时光、重罐运行时光以及铁水预处理过程等身分密切相干，是以含铬铁水转运过程须要优化。
鞍钢85吨铁水罐的热损掉研究注解，铁水罐口液面散热占31.57%，铁水罐内衬蓄热占61.31%，经由过程罐皮散热不到10%。是以，经由过程铁水外面覆盖绝热保温材料或罐口加盖，可进步铁水保温后果。就鱼雷罐车本身来说，受铁前充分烘烤，可削减内衬材料从铁水蓄热。同时，将接近铁水罐外壳的黏土砖改为绝热砖，削减罐皮散热。
上述技巧办法可以削减过程温降，尽量进步铁水倒罐时的铁水温度，从而减轻或清除含铬铁水粘罐现象。然则，对于含铬较高（例如20%）的铁水，在今朝高炉出铁温度前提下，上述办法具有必定的局限性。是以，除采取上述办法外，还应当进一步摸索高炉含铬铁水中各元素对铁水流动性（或黏度）的影响规律，并结合后续不锈钢冶炼工艺，综合解决含铬铁水粘罐问题。例如，在高炉出铁过程中，采取炉前降碳和脱硅等技巧手段，经由过程调剂铁水成分，来改良铁水流动性，减轻或清除粘罐现象。
（此文登载于《中国冶金报》2015年4月23日6版）
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