活性氧化鈣在轉爐煉鋼環節的具體應用有哪些？
活性氧化鈣（又稱 “活性石灰”，主要成分為 CaO，具有高比表面積、高反應活性的特點）是轉爐煉鋼的核心輔料之一，其核心作用是通過與鋼水中的雜質（如硫、磷、硅及其他氧化物）反應，實現 “造渣、脫磷、脫硫、升溫、保護爐襯” 等關鍵功能，直接影響煉鋼效率、鋼水質量及生產成本。以下是其在轉爐煉鋼環節的具體應用：
一、核心應用 1：造渣 —— 形成堿性爐渣，吸附鋼水雜質
轉爐煉鋼的核心是通過 “氧氣頂吹” 氧化鋼水中的碳、硅、錳等元素，同時需形成堿性爐渣（主要成分為 CaO-SiO₂-FeO-MgO 體系），以吸附氧化產物及有害雜質（磷、硫）。活性氧化鈣是造渣的 “基礎原料”，具體作用如下：
快速成渣，縮短冶煉周期活性氧化鈣的比表面積大（通常≥1.5m²/g）、反應活性高，與鋼水中的氧化產物（如 SiO₂、FeO）反應速度遠快于普通石灰（非活性氧化鈣）。其反應式為：CaO + SiO₂ → CaSiO₃（硅酸鈣，爐渣主要成分）CaO + FeO → CaFeO₂（鐵酸鈣，助熔劑，降低爐渣熔點）快速成渣可避免 “返干”（爐渣過黏、流動性差，導致反應中斷），將轉爐冶煉周期縮短 5-10 分鐘，提升生產效率。
調節爐渣堿度，保證除雜能力爐渣堿度（R = CaO/SiO₂）是衡量除磷、脫硫效果的關鍵指標，轉爐煉鋼需將堿度控制在3.0-4.0（強堿性范圍）。活性氧化鈣作為高純度 CaO 來源（純度≥92%，雜質少），可精準調節爐渣堿度：
若堿度過低（<2.5），爐渣對磷、硫的吸附能力弱，會導致鋼水磷、硫含量超標；
若堿度過高（>4.5），爐渣熔點升高、流動性變差，反而影響反應效率。
活性氧化鈣的高反應活性可避免 “局部堿度過高或過低”，確保爐渣堿度穩定在最佳范圍。
二、核心應用 2：脫磷 —— 去除鋼水中的有害元素磷
磷是鋼中的有害元素（會導致鋼 “冷脆”，即低溫下韌性急劇下降），轉爐煉鋼需將鋼水磷含量從原料鐵水的 0.15%-0.25% 降至成品鋼的 0.015%-0.035%（根據鋼種要求），活性氧化鈣是脫磷反應的 “核心載體”，具體機制如下：
提供脫磷反應的堿性環境脫磷反應需在 “強堿性、高氧化性” 的爐渣中進行，活性氧化鈣溶解后釋放的 Ca²⁺和 O²⁻，為脫磷反應創造條件。總反應式為：2[P] + 5(FeO) + 4(CaO) → (4CaO·P₂O₅) + 5[Fe]（注：[] 表示鋼水中的元素，() 表示爐渣中的成分；4CaO・P₂O₅為穩定的磷酸鈣，可固定在爐渣中）
提高脫磷效率，降低磷含量活性氧化鈣的高反應活性可加速 CaO 與 P₂O₅（磷的氧化產物）的結合，形成穩定的磷酸鈣渣系。相比普通石灰，活性氧化鈣的脫磷效率可提升 15%-20%，且能在 “較短冶煉時間內” 將磷含量降至目標值，尤其適合對磷含量要求嚴格的低磷鋼（如汽車用鋼、管線鋼）。
三、核心應用 3：脫硫 —— 輔助降低鋼水中的硫含量
硫是鋼中的另一有害元素（會導致鋼 “熱脆”，即高溫下易開裂），轉爐煉鋼的脫硫效率低于脫磷（因轉爐氧化性強，不利于脫硫反應），但活性氧化鈣仍可通過 “造高堿度渣” 輔助脫硫，具體作用如下：
脫硫反應的基礎原料脫硫反應需在堿性爐渣中進行，活性氧化鈣與鋼水中的硫（以 FeS 形式存在）反應，生成穩定的硫化鈣（CaS）并進入爐渣，反應式為：(CaO) + [FeS] → (CaS) + (FeO)雖然轉爐脫硫效率通常僅為 30%-50%（后續需通過 LF 爐精煉進一步脫硫），但活性氧化鈣形成的高堿度渣可 “初步降低硫含量”，減輕精煉工序的負擔。
減少脫硫劑用量，降低成本活性氧化鈣的高反應活性可減少 CaO 的消耗 —— 相比普通石灰，達到相同脫硫效果時，活性氧化鈣的用量可減少 10%-15%，同時避免因石灰用量過多導致爐渣過稠，提升轉爐操作穩定性。
四、核心應用 4：調節鋼水溫度，穩定冶煉過程
轉爐煉鋼是 “放熱反應”（碳、硅、錳等元素氧化釋放熱量），但需通過輔料調節溫度，避免鋼水溫度過高（導致爐襯侵蝕加劇）或過低（影響鋼水流動性及合金化效果）。活性氧化鈣在溫度調節中起 “雙重作用”：
輕微放熱，補充熱量活性氧化鈣與鋼水中的 SiO₂、FeO 反應為 “放熱反應”（如 CaO + SiO₂反應放熱約 860kJ/mol），可在冶煉前期（硅、錳氧化放熱不足時）補充熱量，避免鋼水溫度過低。
抑制溫度過高，保護爐襯若冶煉后期碳氧化放熱過多（鋼水溫度超過 1700℃），可通過 “補加少量活性氧化鈣” 調節 —— 活性氧化鈣的比熱容較大（約 0.89kJ/(kg・℃)），且反應過程可吸收部分熱量，將鋼水溫度控制在 1650-1700℃的合理范圍，減少高溫對鎂碳爐襯的侵蝕（高溫會加速爐襯中碳的氧化，縮短爐襯壽命）。
五、核心應用 5：保護轉爐爐襯，延長使用壽命
轉爐爐襯（通常為鎂碳磚，主要成分為 MgO 和 C）是煉鋼的關鍵設備部件，其壽命直接影響煉鋼成本。活性氧化鈣可通過 “形成保護層” 和 “抑制爐襯侵蝕” 保護爐襯：
形成高黏度爐渣，減少爐襯沖刷活性氧化鈣形成的堿性爐渣（尤其是含 CaFeO₂的渣系）具有適宜的黏度（1-5Pa・s，1600℃時），可在爐襯表面形成 “流動的渣膜”，緩沖氧氣射流對爐襯的直接沖刷，同時減少鋼水對爐襯的侵蝕。
抑制爐襯中 MgO 的溶解爐襯中的 MgO（鎂碳磚主要成分）易與爐渣中的 SiO₂反應生成低熔點的 MgSiO₃（鎂橄欖石），導致爐襯溶解流失。活性氧化鈣可通過 “優先與 SiO₂反應”（CaO 與 SiO₂的親和力強于 MgO 與 SiO₂），減少 SiO₂與 MgO 的接觸，從而抑制爐襯溶解，延長爐襯壽命（通常可延長 10%-15%）。
六、應用注意事項：活性氧化鈣的使用要求
為最大化活性氧化鈣的作用，轉爐煉鋼中需注意以下幾點：
控制活性度與純度活性氧化鈣的活性度需≥300mL（4mol/L 鹽酸滴定法），純度≥92%，且雜質（如 SiO₂、Al₂O₃）含量≤5%—— 低活性、高雜質的石灰會導致成渣慢、除磷脫硫效率低，甚至引發 “返干” 事故。
控制加入量與時機
冶煉前期（吹氧 1-3 分鐘）：加入 70%-80% 的活性氧化鈣，快速成渣，促進硅、錳氧化；
冶煉中期（吹氧 4-6 分鐘）：補加 10%-20% 的活性氧化鈣，調節爐渣堿度，強化脫磷；
冶煉后期（吹氧 7-8 分鐘）：根據鋼水溫度和磷含量，少量補加（≤10%），穩定爐渣流動性。
避免吸潮變質活性氧化鈣易吸潮生成 Ca (OH)₂（氫氧化鈣），進而吸收 CO₂生成 CaCO₃（碳酸鈣）—— 變質后的石灰反應活性大幅下降，且 CaCO₃高溫下分解會吸收熱量（導致鋼水降溫），因此需密封儲存、快速使用（儲存時間不超過 3 天）。