传统工艺使用LF时，钢包炉壁暴露在电弧的辐射下，使内衬耐火材料的工作环境恶劣，造成钢包快速消耗。电炉泡沫渣技术应用广泛。炉渣发泡后，能有效屏蔽熔化期电弧对炉壁耐火材料的强辐射。因此，借鉴电炉炼钢的泡沫渣技术来降低LF的运行成本受到了重视。LF炉采用泡沫渣精炼工艺可以利用埋弧加热，稳定电弧，提高精炼热效率。大大降低电弧对钢包内衬的高温辐射，提高钢包的使用寿命。

1.精炼渣的发泡性能

(一)炉渣的发泡行为

在工业生产中，经常可以看到炉渣起泡的现象。当炉渣中大量气体以球形或多面体气泡形式存在，气泡之间形成一定的分离渣膜时，就会引起炉渣发泡。

由于发泡增加了表面能，体系倾向于减少表面积，消除泡沫，但由于气泡与分离渣膜的界面现象，泡沫可以存在一定时间。

衡量泡沫渣发泡性能有不同的标准。而Ito Fruehan对发泡指数的定义是:当吹入渣中的吹气量达到一定程度时，渣的发泡高度与吹气量成正比，两者之比是一个常数，这就是发泡指数σ。σ越大，发泡性能越好。

炉渣发泡指数的量纲分析表明:

∑= kμσg(1)

其中σ-表面张力；

ρ-密度；

g——重力加速度；

μ-粘度；

k-比例常数。

从式(1)可以看出，影响炉渣发泡的主要因素有炉渣密度、粘度、表面张力等。

(2)炉渣发泡的影响因素分析

1.炉渣物性的影响:由于炉渣发泡，体系表面积增大，使得表面能增大。因此，如果炉渣的界面张力降低，形成泡沫炉渣所需的功减少，有利于炉渣泡沫的形成。

熔渣泡沫是由熔渣隔离气泡的液膜形成的，气泡形成后它们之间的液膜能否持续很长时间是影响泡沫存在的重要因素。提高熔渣粘度和降低密度有利于气泡间液膜的存在，也能促进泡沫渣的形成。结果表明，炉渣的发泡指数与炉渣的密度、粘度和表面张力有关，如公式(2)所示:

∑=(108 ~115)μρσ (2)

2.炉渣成分的影响当碱度R(CaO/SiO2)大于1.22时，泡沫指数随R的增大而增大，在R为2.0时出现峰值。随着R的增加，熔渣中的固体颗粒2CaOSiO2会不断增加，阻碍气泡的运动，延长气泡在熔渣中的停留时间。此外，固体颗粒的存在提高了炉渣的粘度，粘附在气液界面的固体颗粒也提高了液膜的强度和弹性，从而使液膜不易开裂。

至于炉渣中(FeO)对炉渣发泡的影响，有人认为随着(FeO)的增加，炉渣的表面张力增加，流动性变好，不利于气泡的形成和稳定存在。但也有人认为(FeO)与熔渣中的一些还原性物质发生反应，为发泡提供必要的气源，适当的(FeO)含量有利于气泡的产生。但由于精炼渣对脱氧和脱硫的要求很高，必须保持渣的氧化在较低水平，所以LF用泡沫精炼渣中(FeO)的含量必须严格控制。根据作者的实验室研究，在精炼渣中FeO成分允许的范围内，渣的发泡性能随着FeO成分的降低而提高，即渣的精炼性能和发泡性能都要求尽可能降低渣中FeO含量。

3.工艺条件的影响除了炉渣本身的物理性质和成分外，精炼温度、泡沫气源产生等因素也对炉渣发泡起着重要作用。温度升高不利于泡沫的稳定，因为温度对炉渣的表面张力和粘度有一定的影响。如果精炼渣起泡所需的气源是内部气源，则更有利于渣起泡的产生和维持。

二。发泡剂的种类和要求

炉渣起泡现象在冶金过程中很常见。根据冶金功能的不同，在不同的反应器中要求炉渣的发泡性能有很大的不同，在不同的工艺流程中发泡所需的气源也不同。

LF的泡沫精炼渣不能照搬电弧炉炼钢的泡沫渣工艺，因为电弧炉泡沫渣中的主要气源是碳氧反应的产物CO。LF精炼过程中，钢包内的钢水经过了不同深度的脱氧，钢中碳氧含量较低，除非在特殊条件下(如真空深度脱碳)不会产生大量气体产物。因此，要想在精炼炉中获得理想的泡沫渣埋弧效果，必须在精炼渣中加入发泡剂，为精炼渣发泡提供充足的内部气源。

发泡剂的选择原则是:首先，在精炼温度下，发泡剂能分解或与炉内其他物质反应生成气体产物，为精炼渣发泡提供气源；其次，发泡剂的加入不应该对精炼渣的功能产生很大的不利影响。基于上述考虑，最合适的发泡剂是碳酸盐(如碳酸钙、碳酸钡、碳酸镁、碳酸钠等。)和碳化物(如碳化硅、电石、碳粉等。).碳酸盐能在炼钢温度下分解产生CO2气体，提供泡沫渣所需的内部气源；碳化物主要用作复合发泡剂的组分。碳化物能与碳酸盐分解后的CO2反应得到CO，从而增加发气量，提高发泡剂的效果。但碳化物的使用可能会增加钢水的含碳量，应引起注意。

三，存在问题的分析

LF精炼的埋弧操作和泡沫精炼渣的开发自20世纪80 ~ 90年代在国外已有应用，但在国内时间不长。鉴于高氟渣在环保和成本方面的不足，LF精炼渣倾向于用低氟渣替代高氟渣。对于低氟渣系，其发泡性能有其自身的特点，尤其应注意其发泡性能和精炼性能在不同钢铁生产过程中的协调和选择。

(1)炉渣发泡性能和精炼性能的协调

据资料显示，国外关于LF泡沫精炼渣技术的详细文章很少，国内研究者大多集中在熔渣的发泡性能上。从实际应用来看，精炼效果并不好。根据作者的实验研究，炉渣的发泡性能和精炼性能之间存在一定的矛盾，尤其是炉渣中的二氧化硅成分。作为表面活性物质，炉渣中二氧化硅的含量大于20%时，发泡效果最好，但这是以牺牲炉渣的精炼性能为代价的。实验得到的LF泡沫精炼渣的适宜成分为:Cao 45% ~ 60%，Al2O3 330% ~ 40%，SiO2 10% ~ 15%，MgO 5% ~ 10%，CaF2小于5%，渣的曼内斯曼指数mi (mi = Cao/(Al2O3 SiO2))约为0.15。

根据以上实验结果，在实际生产中，应根据产品要求调整精炼渣的成分。对脱硫要求高的钢种生产工艺和以调节钢水温度为主要任务的生产工艺应区别对待，避免所有钢种都使用一种成分的精炼渣。对于管线钢等脱硫任务重的钢种，生产中精炼渣的选择应重点考虑其脱硫性能，精炼渣的曼内斯曼指数应在0.25以上；生产碳素结构钢应发挥炉渣发泡的优势，提高热效率，精炼渣的曼内斯曼指数应在0.15左右。

对起泡剂作用机理的认识

发泡剂是泡沫渣工艺中的重要环节。一般来说，发泡剂通过自身反应或复合发泡剂组分间的反应为炉渣发泡提供气源。据笔者实验分析，发泡剂高温分解产生的颗粒状反应产物存在于炉渣中，附着在泡沫渣膜表面，会增加渣膜处炉渣的表观粘度，相应增加渣膜的弹性和强度，有利于炉渣泡沫的维持。发泡剂分解后的反应产物可以改变炉渣的表观物理性质，从而改善炉渣的发泡性能，这是发泡剂作用机理的另一个方面，应进一步研究。