对高炉含铬铁水粘罐问题的探讨

10多年来，我国不锈钢产量和消费量一直呈高速增长态势，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主要原料，随着不锈钢冶炼技术的进步，不锈钢生产对原料的适应性不断提高，为不锈钢原料制备技术的创新提供了可能。以廉价铬矿粉为原料，采用烧结和高炉工艺生产含铬铁水，并直接冶炼成不锈钢，是降低不锈钢生产成本的重要措施。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%左右的铁水。然而，如果不锈钢企业采用高炉法生产含铬铁水，并直接冶炼成不锈钢，则必须重视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主要因素，根据不同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表明，含铬铁水的流动性比普通铁水差，但能够顺利从高炉流出，并且铁沟内没有残铁。这说明在高炉出铁温度下，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主要原因。

利用现有的Fe-Cr-C三元合金相图，可大致判断不同铬含量和不同碳含量条件下铁水的熔点，但由于硅和锰等其他元素的影响，其实际熔点会有变化，并对铁水流动性产生影响。在铁水碳含量一定的条件下，随铁水铬含量的增加，铁水熔点不断升高（见附表）。但在高炉冶炼条件下，出铁温度难以进一步提高，而在铁水转运过程中，铁水温度降低是不可避免的。生产实践表明，铁水铬含量越高，粘罐问题应该越严重，单靠提高铁水温度和加强保温等措施，难以减轻和消除粘罐现象。因此，解决含铬铁水的粘罐问题，除适当提高出铁温度，优化铁水转运流程，减少铁水温降外，有必要对含铬铁水的物理性质进行研究。

铁水成分。这主要考虑铁水中碳、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，并且在高炉冶炼条件下，铁水碳含量接近饱和。合金熔体中碳的溶解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，而温度的升高则会提高碳化物在熔体中的溶解度。在实际生产中，含铬10%的高炉铁水碳含量在5.5%左右，随操作条件和铁水温度而波动。高炉冶炼含铬铁水，在一定铁水铬含量和温度水平条件下，铁水碳含量基本是不可控制的。

但是铁水碳含量对含铬铁水流动性有重要影响。对普通高炉铁水，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，由于是在恒温下进行结晶，液态合金从表层逐渐向中心凝固，固液界面比较光滑，对