炼钢炉渣的主要组分有:造渣剂中石灰含有的氧化钙、氧化镁、二氧化硅以及少量三氧化二铝、氧化铁等;金属料中的元素在炼钢过程中被氧化而生成的二氧化硅、氧化铁、少量氧化锰和五氧化二磷;在炼钢过程中炉衬受侵蚀产生氧化物;冶炼合金钢的炉渣中含有铬、锰、钛等合金元素的氧化物。
炼钢炉渣有两个最重要的冶金指标:①炉渣的碱度。渣中氧化钙含量与二氧化硅的含量之比,R=(CaO%)/(SiO2%)。碱度是炉渣酸碱性的表征,碱度大于2为碱性渣,碱度小于1为酸性渣。②渣中氧化铁的百分含量(FeO%)。炉渣氧化性的表征,氧化铁的百分含量高于5%是氧化性炉渣,氧化铁的百分含量低于1%左右为还原性炉渣。
炼钢炉渣的性质对冶炼过程顺利进行和保证钢液质量都有决定性的作用:①在炼钢过程的升温操作、脱碳操作阶段,保证以足够高的强度向金属熔池供氧、供热,吸纳金属熔池氧化产物。②在炼钢过程的深脱碳操作或还原操作的高温阶段,覆盖熔池、隔绝大气,防止钢液吸气、散热、降温。③在炼钢过程中钢渣始终相互密切接触,甚至充分搅混,好的炉渣对液态金属起到渣洗作用,包括促进各种物理化学反应、脱除杂质,吸收夹杂物、供热、保温。④在有电弧加热的炼钢过程中熔池上面覆盖的炉渣有利于电弧的稳定燃烧;电渣熔炼工艺中,导电炉渣既是电阻发热体又是精炼剂。
在氧气转炉炼钢生产中广泛采用溅渣护炉技术,使氧气转炉炼钢的炉衬寿命达到一万炉次左右,极大地提高了转炉炼钢的作业率和生产效率;电弧炉炼钢生产中采用水冷挂渣炉壁技术,利用炼钢炉渣附着在水冷的炉壁内表面,大大减轻了高温电弧对炉壁的热侵蚀。
氧化性的炼钢炉渣生成量很大,每生产一吨粗钢约产生150~250千克,排出的氧化性炼钢炉渣中带有一些铁粒和约15%的氧化铁,造成大量铁资源的损失;出钢过程倒出的液态炉渣温度很高,造成能量损失。因而,降低炼钢渣量,采取少渣操作,甚至无渣操作的工艺技术,回收液态炉渣的余热技术也引起人们的注意。废炼钢炉渣是巨量的固体废弃物,需要开发经济合理的再资源化利用技术。