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深脫硫工藝應(yīng)用與研究論文2010-07-11 12:19:52 閱讀10 評(píng)論1 字號(hào)：大中小 在鋼鐵市場(chǎng)面臨市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)的形勢(shì)下,用戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量,品種的要求不斷提高。深脫硫已經(jīng)成為提高鋼質(zhì)、擴(kuò)大品種和改善轉(zhuǎn)爐煉鋼操作的重要手段。硫作為一種有害元素(特殊要求鋼種除外),不僅對(duì)最終產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量和機(jī)械性能具有顯著的影響,而且也增加轉(zhuǎn)爐冶煉的負(fù)擔(dān)和鑄坯產(chǎn)生熱裂的危險(xiǎn)性。深脫硫不僅是生產(chǎn)純凈鋼的需要,也是市場(chǎng)和企業(yè)發(fā)展的需要。為了使鋼中硫含量降到盡可能低的程度，世界主要鋼鐵大國(guó)不斷進(jìn)行各種冶煉工藝技術(shù)的研究開發(fā)，并取了一定的技術(shù)成果。國(guó)內(nèi)外主要鋼鐵公司生產(chǎn)低硫鋼的主要生產(chǎn)工藝流程為：鐵水預(yù)處理一轉(zhuǎn)爐一LF鋼包爐(RH真空處理)連鑄，在此工藝基礎(chǔ)上，各個(gè)廠家對(duì)精煉工藝中的一些技術(shù)進(jìn)行了深人研究，其主要內(nèi)容包括：鐵水預(yù)處理技術(shù)；轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)，冶煉低硫鋼時(shí)，為盡量防止“回硫”現(xiàn)象的發(fā)生，目前國(guó)內(nèi)外普遍采用加低硫廢鋼、少渣冶煉技術(shù)，在冶煉過程中往爐中加煅燒含鎂石灰，在轉(zhuǎn)爐放完鋼后后鋼包中加入脫硫劑；爐外精煉技術(shù)，在進(jìn)行鋼包精煉時(shí)吹氬技術(shù)非常關(guān)鍵，因?yàn)榇禋蹇梢詾槊摿蚍磻?yīng)創(chuàng)造較好的動(dòng)力學(xué)條件，促進(jìn)脫硫反應(yīng)、均勻鋼液成分、提高工作效率；精煉渣優(yōu)化的研究，為了進(jìn)一步改善精煉渣的性能提高脫硫效果，國(guó)外廠家在爐外精煉時(shí)對(duì)傳統(tǒng)精煉渣進(jìn)行了優(yōu)化，開發(fā)新的高硫容、低熔化溫度、流動(dòng)性好的精煉渣，成為目前對(duì)精煉渣優(yōu)化的研究趨勢(shì)。進(jìn)一步優(yōu)化鐵水脫硫預(yù)處理工藝，優(yōu)化轉(zhuǎn)爐爐外脫硫劑的成分，同時(shí)保證良好的脫氧，保證一次拉碳合格率，減少轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水的后吹，降低O含量，同時(shí)嚴(yán)防轉(zhuǎn)爐爐后下渣，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐放鋼過程中的進(jìn)一步脫硫，從而精煉深脫硫提供了條件，以提高了精煉脫硫率。并根據(jù)試驗(yàn)X80生產(chǎn)實(shí)踐，本廠的實(shí)際情況總結(jié)低硫鋼冶煉工藝及改進(jìn)的措施。但是目前仍然存在的困難是如何確定最佳的工藝制度以達(dá)到最理想的煉鋼工藝，需要以后的生產(chǎn)實(shí)踐過程中，緊密聯(lián)系理論，不斷探索，敢于創(chuàng)新，爭(zhēng)取在最短的時(shí)間內(nèi)取得最佳的效果，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大品種，降低成本，增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。第一章 鐵水預(yù)處理1.1鐵水預(yù)處理的發(fā)展及趨勢(shì)近年來由于考慮到高爐的原料情況和提高生產(chǎn)效率，并且為適應(yīng)轉(zhuǎn)爐提高質(zhì)量的要求，在裝料前，普遍對(duì)鐵水進(jìn)行預(yù)處理。鐵水預(yù)處理包括對(duì)鐵水中的硅、錳、磷、硫、氮進(jìn)行處理。其中，為冶煉低硫鋼種而進(jìn)行的鐵水預(yù)脫硫處理以被廣泛采用。實(shí)際操作中采用與硫親和力大的物質(zhì)作為脫硫劑，如鈣、鎂、稀土金屬以及Na2CO3、CaC2、鎂焦、氮化石灰及生石灰等。為了提高這些脫硫劑的效率，以及提高爐渣堿度和流動(dòng)性，增加反應(yīng)界面，發(fā)展了用攪拌進(jìn)行有效脫硫的方法。鐵水同時(shí)脫磷、脫硫在日本發(fā)展很快，并導(dǎo)致煉鋼工藝發(fā)生根本性的變化1,2。汽車用鋼、海上采油平臺(tái)用鋼、石油管線鑰、硅鋼等要求更高的性能，原工藝不能滿足要求，鐵水預(yù)處理可以提高鋼的純潔度和性能，同時(shí)對(duì)新品種開發(fā)也起到推動(dòng)作用，如厚船板鋼、抗氫致裂紋鋼IF鋼，轉(zhuǎn)爐冶煉高碳鋼，高錳鋼、高鉻鋼、焊條鋼、合金鋼、不銹鋼、航空用鋼、無縫鋼管用鋼、防腐鋼及鋼軌鋼等用鐵水預(yù)處理后開發(fā)了許多新鋼種，大大擴(kuò)大了轉(zhuǎn)爐冶煉鋼種的范圍。為防止普通鋼板坯內(nèi)裂紋和提高表面質(zhì)量，規(guī)定S應(yīng)小于0.02%；為防止鋼的各向異性，要求S不大于0.011%。采用鐵水預(yù)處理工藝，是現(xiàn)代化煉鋼廠的重要標(biāo)志。國(guó)外先進(jìn)鋼鐵廠一般均采用全量鐵水脫硫預(yù)處理：日本絕大多數(shù)鋼廠采用全量鐵水“三脫”(脫Si、P、S)預(yù)處理。隨著冶金技術(shù)的發(fā)展，鐵水爐外脫硫技術(shù)的研究與實(shí)踐正風(fēng)糜世界。在一般情況下，硫是鋼中的有害元素。高爐要獲得低硫鐵水就必須提高渣的堿度和爐溫，而這將使高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下降。轉(zhuǎn)爐由于爐內(nèi)冶煉過程熱力學(xué)條件的制約，脫硫率僅40%左右。因此，為保證鋼的質(zhì)量，就必須在爐外對(duì)鐵水進(jìn)行脫硫預(yù)處理。鐵水爐外脫硫技術(shù)從本世紀(jì)30年代開始應(yīng)用、60年代蓬勃發(fā)展至今，在國(guó)外已趨成熟，在實(shí)際生產(chǎn)中大量應(yīng)用，處理工藝方法種類繁多，約六類16種。先后發(fā)明的工藝有搖動(dòng)法， 包括瑞典的單向偏心搖動(dòng)鐵水罐法和日本神戶川崎鐵廠的可逆旋轉(zhuǎn)式DM搖包法；機(jī)械攪拌法有原西德DO(Demag-Ostberg)法、RS(Rheinstahl)法和赫歇法，日本新日鐵的KR(Kambara Reactor)法和千葉的NP法；吹氣攪拌法有新日鐵的PDS(底噴)法和CLDS(頂噴)法；鐘罩壓入法，主要有美國(guó)Janes Laughlin公司的鎂焦法和其它鎂系脫硫法；噴吹法有原西德Thyssen的ATH(斜插噴槍)法和新日鐵的TDS(頂噴)法；爐前鐵水溝連續(xù)脫硫法。我國(guó)在50年代初期就開始用蘇打鋪撒法處理高硫鐵水。但由于我國(guó)從平爐改造到轉(zhuǎn)爐煉鋼比較晚，因此鐵水爐外脫硫到70年代才逐漸發(fā)展起來。至今，攀鋼、武鋼、鞍鋼、寶鋼、太鋼、包鋼、齊鋼、天鋼、上鋼一廠、冷水江鐵焦總廠、承鋼、酒鋼、宣鋼、重鋼、漣鋼、鄂鋼等廠均建立了高爐鐵水爐外噴吹脫硫站，還有不少?gòu)S進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)研究。國(guó)外工業(yè)上應(yīng)用的鐵水爐外脫硫劑主要有：蘇打(Na2CO3)、電石(CaC2)、石灰(CaO)、金屬鎂以及以它們?yōu)榛A(chǔ)的復(fù)合脫硫劑。研究表明，復(fù)合脫硫劑具有比單一脫硫劑脫硫效率高、成本低、環(huán)境污染小的優(yōu)點(diǎn)，因而工業(yè)生產(chǎn)多使用復(fù)合脫硫劑，如電石系(西歐、日本、北美)、蘇打系(日本、西歐)、石灰系(日本、前蘇聯(lián)、法國(guó)、美國(guó))、金屬鎂系(北美、前蘇聯(lián)、西歐、日本)等。我國(guó)工業(yè)上采用的鐵水脫硫劑則主要以石灰系為主。目前國(guó)內(nèi)外大中型鋼鐵廠廣泛采用的是鐵水罐、混鐵車內(nèi)噴吹石灰系，電石系和鎂系脫硫法。1.2鐵水爐外脫硫處理方法及其特點(diǎn)鐵水爐外脫硫是60年代開發(fā)成功的一項(xiàng)技術(shù)，在70年代得到迅速發(fā)展，鐵水爐外脫硫方法現(xiàn)有數(shù)十種之多。目前所采用的主要方法有如下7種: （1）鐵水溝鋪撒沖混法3：在高爐出鐵過程中連續(xù)地往出鐵溝或盛鐵罐內(nèi)撒人脫硫劑。該方法操作簡(jiǎn)單，但脫硫效率較低，且不夠穩(wěn)定。 （2）機(jī)械攪拌法4：在高爐出鐵槽上裝設(shè)攪拌器，出鐵時(shí)加人脫硫劑進(jìn)行攪拌。攪拌器的旋轉(zhuǎn)方向與鐵水流動(dòng)方向相反。日本鋼管(NKK)研究采用一種多級(jí)機(jī)械攪拌方式進(jìn)行鐵水脫硫，謂之NKK脫硫法，因反應(yīng)器內(nèi)形如蠶狀又稱為蠶式法。脫硫劑隨同鐵水自一端流人，經(jīng)旋轉(zhuǎn)攪拌，混合反應(yīng)后，從另一端流出。鐵水在反應(yīng)器內(nèi)的平均停留時(shí)間為2-4 min，處理鐵水的溫度為1450，用CaC:作脫硫劑，用量3 kg/t鐵，可以達(dá)到70%的脫硫率，該方法具有設(shè)備費(fèi)用較低、處理能力較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。 （3）鐵水溝噴粉脫硫法5：噴吹點(diǎn)設(shè)在高爐出鐵溝附近，兩支噴槍順流布置。脫硫粉氣流垂直噴向鐵水流，噴吹的脫硫劑對(duì)鐵水產(chǎn)生沖擊和攪拌作用，在鐵水溝中進(jìn)行脫硫反應(yīng)。 （4）渦流反應(yīng)器法6：渦流器安裝在鐵水罐上方，使鐵水從切線方向流人形成渦流運(yùn)動(dòng)，將渣料卷人鐵流中。在鐵水流量為1.52.0 t/min脫硫劑用量為鐵水量1.6%的試驗(yàn)中，脫硫效果達(dá)42%-43%。 （5）吹氣攪拌法：吹氣攪拌法主要有頂吹法、底吹法(PDS或CLDS)和氣升泵法三種。頂吹法和底吹法預(yù)先將脫硫劑加到鐵水表面，然后通過頂槍或罐底的透氣磚往鐵水中噴吹氣體進(jìn)行攪拌。這兩種方法設(shè)備費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)便，但脫硫效果不如攪拌法好。氣升泵法向氣升泵吹入氣流將鐵水不斷升人泵筒體。當(dāng)筒體內(nèi)鐵水超過罐內(nèi)液面高度時(shí)，鐵水通過筒體上部的許多孔眼噴撒到熔池表面的脫硫劑上而發(fā)生脫硫反應(yīng)。 （6）鎂脫硫法：鎂可以鎂焦、鎂錠、鎂粉、鎂合金及白云石的團(tuán)塊等形式加人鐵水中進(jìn)行脫硫。用鎂脫硫的最重要問題是要控制鎂的氣化速度，以免發(fā)生爆炸。鎂脫硫時(shí)采用的主要方法有插罩法、插桿法、三明治法、壓力室法、可傾罐法、T-Nock流槽法和噴射法等。鎂脫硫法速度快、渣量少、溫度損失少，但費(fèi)用高、操作控制困難。 （7）噴射法：1970年原西德蒂森公司研究成功并投人應(yīng)用了ATH法，它將一支外襯耐火材料的噴槍與水平方向成600角斜插人魚雷罐內(nèi)，用載氣向熔池內(nèi)噴射固體粉末脫硫劑進(jìn)行脫硫處理。隨后，日本新日鐵公司開發(fā)出了TDS法。它將噴槍從上部垂直插人魚雷罐內(nèi)，脫硫劑從噴槍的兩側(cè)孔噴人鐵水中。由于噴射法是在噴吹氣體、脫硫劑和鐵水三者之間充分?jǐn)嚢杌旌系那闆r下進(jìn)行脫硫的，因此脫硫效率高、處理時(shí)間短、操作費(fèi)用較低，并且處理鐵水量大、操作方便靈活。從而受到人們的極大重視，成了目前應(yīng)用最廣泛的鐵水脫硫處理方法。1.2.1脫硫劑脫硫量是脫硫劑顆粒脫硫能力和表面積的函數(shù)。脫硫率=初-終/初。脫硫劑是決定脫硫效率和脫硫成本的因素之一。據(jù)有關(guān)資料介紹，日本新日鐵曾做過計(jì)算，脫硫劑的費(fèi)用約為脫硫成本的80%以上。因此，選擇好脫硫劑的種類是降低成本的關(guān)鍵。目前，國(guó)內(nèi)外采用的主要有CaO基、CaC:基和CaCO3基脫硫劑以及Mg等系復(fù)合脫硫劑。 （1）蘇打 蘇打的分解溫度很高，它的分解沸騰溫度(即pCO2(Na2CO3)=100kPa)約2000，但加到鐵水中時(shí)，由于其中C的作用，能在較底的溫度下分解：Na2CO3(s)+C=Na2O(S)+2CO而Na2O參加脫硫反應(yīng)為：Na2O(S)+S=Na2S(S)+O形成的O能與鐵水中的C，Si反應(yīng)，故脫硫反應(yīng)可表示為：Na2CO3(s)+S+2C=(Na2S)+3CONa2CO3(s)+S+Si=(Na2S)+(SiO2)+CO生成的Na2S部分為空氣氧化，形成了Na2O，而Na2O可被還原成氣體鈉，與放出的CO在空氣中燃燒，產(chǎn)生大量的煙霧，污染環(huán)境，是其主要缺點(diǎn)。蘇打可使生鐵中的S從0.1%降到0.008%，有很好的脫硫效果。 （2）石灰 在1350時(shí)，CaO脫硫反應(yīng)的平衡常數(shù)為6.489，平衡時(shí)鐵水中硫含量為0.0037%，脫硫能力比CaC2、Na2CO3和Mg弱。但由于資源豐富、價(jià)格便宜、安全、無污染和對(duì)耐材侵蝕較輕仍受到一定的關(guān)注。除在CaC2和Mg基脫硫劑中常有一定的加入量外，也可單獨(dú)使用。 CaO熔點(diǎn)較高（1870），在鐵水溫度下為固態(tài)，影響脫硫速度，所以常需加入CaF2。CaF2加入量以10%為佳（見后文熱力學(xué)分析），繼續(xù)增加其脫硫速度和脫硫率變化不大（CaF2本身無脫硫能力)，加入CaF2后使脫硫劑降低熔點(diǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，另F-對(duì)CaO表面致密脫硫?qū)佑衅茐淖饔茫龠M(jìn)了脫硫。 加鋁提高脫硫效率原因類似，加鋁后使CaO顆粒表面形成的2CaOSiO2致密層(含S大于0.08%時(shí))變?yōu)?CaOAl2O3或12CaO7Al2O3，其熔點(diǎn)較低（分別為1535和1415），使鐵水中S擴(kuò)散至CaO比較容易，從而促進(jìn)了脫硫速度。它的脫硫反應(yīng)為：CaO（S）+S+C=CaS（S）+CO2CaO（S）+S+1/2Si=CaS（S）+1/2Ca2SiO4（S）前一反應(yīng)發(fā)生在硅含量很低的鐵液中。實(shí)際上鐵液中的Si在0.05%以上，就有硅參加脫硫反應(yīng)，由于反應(yīng)產(chǎn)物中含有硅酸鈣，就難于確定反應(yīng)的硫濃度，故一般是利用前一反應(yīng)確定脫硫時(shí)的平衡硫濃度。石灰脫硫時(shí)，在固體表面生成的CaS多孔質(zhì)的，利于S2-向其內(nèi)的CaO表面擴(kuò)散。但在有Si存在時(shí)，能在石灰表面生成致密的硅酸鈣殼層，代替多孔質(zhì)的CaS層，阻礙S2-的擴(kuò)散，從而降低脫硫速率。為防止次種作用，可在石灰料中配加螢石粉，它能破壞硅酸鈣殼層。現(xiàn)有用碳酸鈣部分取代石灰粉脫硫的，噴入的碳酸鈣粉在鐵水中受熱分解，形成的CaO粉粒有很高的活性，脫硫能力很強(qiáng)，并且放出的CO2與鐵水中C作用，形成的CO可在鐵液表面燃燒，補(bǔ)償熱損失。碳酸鈣或石灰來源很廣、價(jià)格便宜，而且脫硫能力不低，在1350，鐵液的S可達(dá)到10-3%，能滿足一般鐵液含硫量的要求，所以是很有前途的脫硫劑。 （3）碳化鈣 CaC2脫硫能力很強(qiáng)，但極易吸收水份而生成乙炔(C2H2)，容易爆炸。其運(yùn)輸儲(chǔ)存需保護(hù)性氣氛，使用中必須采取安全措施。動(dòng)力學(xué)研究表明，CaC2脫硫反應(yīng)速度的限制性環(huán)節(jié)是CaC2顆粒和鐵水界面的鐵水一側(cè)界面層硫的擴(kuò)散速度，因而要加入促進(jìn)劑。常用促進(jìn)劑有CaCO3和MgCO3，促進(jìn)劑在鐵水中分解，生成大量CO2氣泡，一方面攪動(dòng)鐵水，加快硫的擴(kuò)散，一方面CO2氣泡沖破載氣(N2)氣泡，釋放出攜帶的大量CaC2粉末，從而提高了CaC2的利用率。試驗(yàn)表明，加入CaCO3可提高CaC2利用率1倍。但加入CaCO3后，生成的CO2具有氧化性，對(duì)脫硫不利，為此加入碳，使CO2還原成CO。實(shí)驗(yàn)表明，加入10%碳，可提高CaC2的利用率6.7%，使脫硫命中率達(dá)95%左右。它的脫硫反應(yīng)為：CaC2（S）+S=CaS（S）+2C上式中S及C的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)分別是質(zhì)量1%溶液及純石墨。在CaC2表面形成的CaS可溶于CaC2中，形成互溶體，S2-可在其內(nèi)擴(kuò)散。CaC2具有很強(qiáng)的脫硫能力，1350時(shí)，鐵液的平衡S可達(dá)10-7%10-8%，而實(shí)際的S可達(dá)到0.001%，但CaC2價(jià)格昂貴，有易吸收水，生成C2H2，能發(fā)生爆炸是其缺點(diǎn)。 （4）鎂 鎂具有較強(qiáng)的脫硫能力，但鎂的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)較低(651和1107)，加入鐵水中生成鎂氣泡對(duì)鐵水起到攪拌作用，脫硫速度很快，另外鎂在鐵水中有一定溶解度可防止回硫，但鎂蒸汽壓大(1350時(shí)0.63MPa)，加入鐵水中時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸式反應(yīng)造成噴濺，同時(shí)還價(jià)格高、成本高。因而，一般應(yīng)加入一定的添加物，常用添加物有Al2O3、CaO、CaF2等，將Mg制成Mg10%90%(含Mg10%90%)的混合物，以克服上述不利因素，又充分發(fā)揮其脫硫速度快、效果好的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)提高鎂的利用率。 表1-1脫硫劑優(yōu)缺點(diǎn)的比較脫硫劑類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)石灰系列資源豐富，價(jià)格便宜。脫硫效率低，速度慢，效果不穩(wěn)定，渣量大，輸送性能較差。電石系列脫硫能力強(qiáng)，在1350時(shí)，鐵水中(S)可達(dá)4.9x10-7，渣量少。價(jià)格較貴，運(yùn)輸和儲(chǔ)存應(yīng)特別注意密封，脫硫時(shí)對(duì)環(huán)境有污染蘇打系列脫硫能力強(qiáng)，在1350時(shí)，鐵水中(S)可達(dá)4.8x10-7，渣量少。資源豐富，脫硫時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣，污染環(huán)境，脫硫渣侵蝕罐襯鎂系列脫硫能力強(qiáng)，在1350時(shí)，鐵水中(S)可達(dá)1.6 x10-5，渣量少。對(duì)環(huán)境污染小價(jià)格貴，要控制好用量，防止爆炸造成噴濺事故和降低鎂的利用率Mg（g）+S=MgS（S）鎂在鐵液中呈蒸汽狀，使反應(yīng)區(qū)附近的鐵液有良好的攪拌作用，它的脫硫能力很高。例如，鐵液內(nèi)吹如1.8-3.6kg.t-1鎂粉時(shí)，鐵液的S可達(dá)到0.015%-0.005%（平衡S10-5%）。使用的鎂有鎂焦及包鹽鎂粒（Mg）=88%92%，（NaCl）=8%-12%）。各類脫硫劑的優(yōu)缺點(diǎn)（見表1-1）。 1.2.2鐵水脫硫預(yù)處理工藝近幾年，國(guó)內(nèi)鐵水預(yù)處理迅速推廣，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。引進(jìn)吸收國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)特點(diǎn)不斷改進(jìn)和優(yōu)化處理工藝，國(guó)內(nèi)不少鋼廠已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。如武鋼二煉鋼引KR法脫硫工藝，經(jīng)多年實(shí)踐在粉劑消耗、攪拌頭壽命、處理溫降和處理成本等方面均已超過蒂森鋼廠7。正確選擇鐵水脫硫預(yù)處理的工藝方法、脫硫劑種類、預(yù)處理容器是鐵水預(yù)處理的技術(shù)核心。我國(guó)鐵水脫硫預(yù)處理工藝的基本經(jīng)驗(yàn)： （1）處理方法的選擇：機(jī)械攪拌法(KR)和噴吹法是鐵水脫硫預(yù)處理工藝最基本的兩種方法。采用CaO基脫硫劑，KR法與噴吹法相比有一定技術(shù)優(yōu)勢(shì)：脫硫效率高，處理硫含量低，處理時(shí)間短。采用鎂脫硫劑后，這種技術(shù)優(yōu)勢(shì)已日趨不明顯。KR法處理溫降大；鐵損高的缺點(diǎn)和各種Mg噴吹法脫硫工藝相比，格外突出。對(duì)混合噴吹、復(fù)合噴吹和純鎂噴吹三種鎂脫硫工藝進(jìn)行比優(yōu)，純鎂噴吹法(又稱純鎂蒸發(fā)法)具有較明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：1）對(duì)處理各種初始硫含量的鐵水，具有靈活性，均可實(shí)現(xiàn)深度脫硫；2）脫硫效率高，處理后最低硫含量可達(dá)310-6； 3）處理工藝簡(jiǎn)單，渣量少，溫降和鐵損小；4）設(shè)備投資少，處理成本低。如武鋼二煉鋼KR法脫硫成本為20元/t，武鋼一煉鋼純Mg噴吹法的處理成本僅為1496元/t。 （2）處理容器的選擇：脫硫?qū)儆谠F界面反應(yīng)。因此，處理容器混勻特性對(duì)脫硫效率有明顯影響。采用Mg脫硫工藝，對(duì)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的要求更加嚴(yán)格。因此，多數(shù)鋼廠均采用鐵水罐(或兌鐵包)作為預(yù)處理反應(yīng)容器。 （3）脫硫劑的選擇:毫無疑問，鎂是最佳的鐵水脫硫劑。在Mg+CaO劑中，CaO用作分散劑，對(duì)脫硫效果基本沒有影響。用CaC2作為分散劑與Mg使用，并不能改善脫硫效果。 因此，采用較低的Mg+CaO配比是合理的。由于轉(zhuǎn)爐煉鋼整個(gè)過程是氧化性氣氛，脫硫能力有限。因而長(zhǎng)期以來對(duì)鐵水脫硫進(jìn)行了大量研究并取得迅速發(fā)展。鐵水脫硫之所以能在煉鋼生產(chǎn)中迅速推廣應(yīng)用，是因其具有如下優(yōu)點(diǎn)8：（1）鐵水中碳、硅含量高，提高鐵中硫的活度，從而有利脫硫：（2）鐵水中氧含量低，提高渣鐵之間的硫分配比，脫硫效率高；（3）鐵水脫硫因其較好的動(dòng)力學(xué)條件，脫硫劑利用率高，而且脫硫速度快；（4）鐵水脫硫費(fèi)用低，如高爐、轉(zhuǎn)爐、爐外精煉每脫除1kg硫，其費(fèi)用分別約為鐵水脫硫的2.6倍、16.9倍和6.1倍；（5）鐵水脫硫?qū)μ岣邿掕F和煉鋼的生產(chǎn)能力、節(jié)約工序能耗、降低成本都有利。鐵水脫硫處理技術(shù)方案鐵水預(yù)處理工藝技術(shù)是鋼鐵冶金企業(yè)優(yōu)化工藝流程的主要部分，成為提高鋼質(zhì)、擴(kuò)大品種和改善轉(zhuǎn)爐煉鋼操作的重要手段。通過鐵水預(yù)處理將鐵水硅、硫、磷控制到經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)爐在少渣條件下只進(jìn)行脫碳、升溫，縮短轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)間，提高轉(zhuǎn)爐工作效率，降低煉鋼成本。與傳統(tǒng)工藝相比鐵水預(yù)處理優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在：解放高爐生產(chǎn)能力，高爐工序幾乎可不考慮產(chǎn)品硫含量，因此可降低爐渣堿度、減少渣量，有利于冶煉低硅鐵，使高爐穩(wěn)定、順行、降低焦比和節(jié)約能耗。（1）保證轉(zhuǎn)爐精料入爐，提高生產(chǎn)率，降低轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)成本。（2）轉(zhuǎn)爐冶煉渣量減少，操作穩(wěn)定，無噴濺。（3）降低入爐鐵水硅、硫、磷，有利于提高轉(zhuǎn)爐鋼水質(zhì)量，冶煉高附加值鋼材品種。（4）有效提高鐵、鋼、材系統(tǒng)的綜合經(jīng)濟(jì)效益?；谝陨蠋c(diǎn)，研究并開發(fā)鐵水預(yù)處理技術(shù)，實(shí)施轉(zhuǎn)爐少渣煉鋼工藝，走高效率、低成本的工藝路線是我公司增產(chǎn)增效、提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑。2.1.1鐵水現(xiàn)狀及預(yù)處理目標(biāo)鐵水成份如表2-1。表2-1 鐵水成分范圍鐵水預(yù)處理預(yù)期目標(biāo)見表2-2。表2-2 鐵水預(yù)處理預(yù)期目標(biāo)2.1.2工藝流程脫硫工藝流程示意圖見圖2-1。圖2-1 鐵水脫硫工藝流程示意圖2.1.3脫硫劑脫硫劑采用鎂粒，鎂粒要求：Mg92%，針狀顆粒含量8%，鎂粒度0.4-1.4mm。鈍化顆粒鎂進(jìn)行脫硫具有脫硫效率高，成渣量少，鐵損少，溫降低，脫硫站投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，最終綜合成本低，安全可靠，不產(chǎn)生有害廢棄物的優(yōu)勢(shì)，使其得到廣泛應(yīng)用。2.1.4主要技術(shù)參數(shù) （1）儲(chǔ)料罐：容積：2.5m3 ，儲(chǔ)料罐中鎂粒由傳感器稱重計(jì)量，下部設(shè)氣動(dòng)下料閥門。 （2）噴吹罐：容積：0.09m3。 （3）噴射器：噴射器噴吹速度612kg/min，配套下料口直徑為12mm，助吹壓力與噴吹罐壓力之差值調(diào)整范圍為0.050.35MPa之間，助吹壓力在0.300.35MPa之間。 （4）噴槍：噴槍采用汽化室的直孔式噴槍，噴槍長(zhǎng)約7.5m，直徑約250mm，鋼管下部噴涂耐火材料，噴槍重約1.5t。 （5）噴槍升降裝置：升降行程：7.5m，升降速度：1260m/min，旋轉(zhuǎn)速度：1rpm,重量：8t。 （6）防濺除塵罩：脫硫站每個(gè)工位設(shè)置一個(gè)防濺除塵罩，罩子固定在主操作平臺(tái)下，為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，內(nèi)涂耐火材料。 （7）扒渣機(jī)：扒渣小車行程：6000mm扒渣臂上下升降行程：900mm扒渣臂左右回轉(zhuǎn)角度：12.5氣源壓力不小于0.55MPa時(shí)：水平扒渣能力不小于1500kg，垂直破渣力不小于1200kg氮?dú)庀牧浚?4N m3/min氣源壓力滿足：0.550.7MPa表2-3脫硫站主要技術(shù)參數(shù)2.1.5鐵水脫硫噸鐵效益計(jì)算 （1）石灰加入量減少由原來的噸鋼45Kg降低到35Kg，煉鋼渣量減少，渣中鐵損降低： （2）耗氧量減少萊鋼煉鋼廠鐵水脫硫處理前氧氣消耗為56.03m3/t，脫硫處理后氧氣消耗54.23m3/t，噸鋼氧耗降低1.8m3； （3）使用脫硫處理前的鐵水，轉(zhuǎn)爐冶煉周期為25.084分鐘，使用脫硫處理后的鐵水后由于減少了后吹倒?fàn)t等操作，縮短了冶煉周期，冶煉周期縮短為23.347分鐘，每爐縮短了1.737分鐘； （4）因硫高產(chǎn)生的非計(jì)劃率由實(shí)施前的平均0.31%降低到實(shí)施后的平均0.15%。第三章 轉(zhuǎn)爐冶煉低硫鋼過程中的回硫分析3.1脫硫反應(yīng)機(jī)理熱力學(xué)中，根據(jù)氣相與渣相間硫的反應(yīng)平衡，可確定爐渣的硫容量 【9】: (1) (2)根據(jù)渣鋼間硫的平衡反應(yīng)（3）及氣相與鋼水間硫和氧的平衡，可計(jì)算渣鋼間硫的分配比 : (3) (4)對(duì)于不同的煉鋼爐渣，提高堿度，降低渣中FeO含量有利于提高爐渣的脫硫能力。脫硫反應(yīng)速度，決定于鐵水側(cè) 和爐渣側(cè) 硫的傳質(zhì)速度10。可用下式來表示： （5）式中 為反應(yīng)面積， 為鐵水重量， 和 為渣鋼界面上硫的平衡濃度， , 為傳質(zhì)系數(shù)： 。隨著爐渣堿度的提高，金屬側(cè)流的傳質(zhì)速度 提高，而爐渣側(cè)的傳質(zhì)速度 降低。提高攪拌強(qiáng)度有利于提高脫硫速度。綜上所述，脫硫的最佳熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)條件是：（1）提高爐渣堿度，降低渣中 含量；（2）降低鋼種氧活度 ，提高硫的活度系數(shù) ；（3）提高處理溫度；（4）提高熔池的攪拌強(qiáng)度。3.2鋼水脫硫鋼水脫硫，主要決定于鋼水的脫氧方法和脫氧程度，鋼中 平衡為： (6) （7）將（7）式代入（4）式，可得鋼水脫硫的熱力學(xué)條件： （8）從(8)式可以看出：影響鋼水脫硫的主要因素是：(1)鋼水與爐渣的氧化性。采用白渣處理（FeO+MnO1%),可得到最佳的脫硫效果，如圖3-1所示。圖3-1冶煉超低硫鋼時(shí)爐渣堿度和氧化性對(duì)硫分配系數(shù)的影響11（2）爐渣堿度與流動(dòng)性。對(duì)于噴粉法來講，隨著堿度的升高，脫硫能力增強(qiáng)。但是對(duì)于以渣鋼反應(yīng)為主的LF工藝，必須要考慮爐渣的流動(dòng)性，如圖3-2所示，爐渣指數(shù) 時(shí)，脫硫效果最好。圖3-2爐渣指數(shù)對(duì)硫分配系數(shù)的影響【12】3.3轉(zhuǎn)爐冶煉過程中回硫因素分析3.3.1硫平衡計(jì)算分析超低硫鋼生產(chǎn)工藝流程：高爐鐵水 鐵水預(yù)處理 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐 RH爐外精煉 板坯連鑄。根據(jù)硫平衡計(jì)算可得：入爐鐵水 轉(zhuǎn)爐出鋼過程，鋼水回硫較多；轉(zhuǎn)爐出鋼鋼水 連鑄過程，坯樣回硫很少。為了明確找出轉(zhuǎn)爐出鋼鋼水回硫的主要因素，硫平衡計(jì)算時(shí)分為兩個(gè)階段：入爐鐵水 轉(zhuǎn)爐出鋼、轉(zhuǎn)爐出鋼 連鑄。 （1）入爐鐵水 轉(zhuǎn)爐出鋼階段每一爐次各投入物料的硫含量占總硫含量的百分比如表3-1所示。 表3-1 各投入物料硫含量占總硫含量的百分比，%【13】不連續(xù)冶煉超低硫鋼時(shí)，各種投入物料帶入硫含量占總硫含量的百分比分別為：濺渣3335%、鐵水2332%、活性石灰1217%、廢鋼1011%、鐵水殘?jiān)?.75.3%、其他渣料1.35.8%、補(bǔ)爐料3.7%。其中濺渣帶入硫含量所占比例最大，比鐵水多10%；其次是石灰和廢鋼，鐵水殘?jiān)推渌纤急壤^小。不連續(xù)冶煉條件下，入爐鐵水 轉(zhuǎn)爐出鋼階段，鋼水回硫約為0.0030.004%。連續(xù)冶煉超低硫鋼時(shí)分為兩種情況：連續(xù)冶煉加廢鋼時(shí)，如上表1D1195爐次，除鐵水外，活性石灰和廢鋼帶入硫含量比例最大；其次是鐵水殘?jiān)?、濺渣和其他渣料。連續(xù)冶煉條件下，入爐鐵水 轉(zhuǎn)爐出鋼階段，鋼水回硫小于0.0020%，有的爐次甚至沒有回硫現(xiàn)象。?連續(xù)冶煉不加廢鋼時(shí)，如上表1D1196爐次，除鐵水外，活性石灰?guī)肓蚝勘壤畲?；其次是其他渣料，鐵水殘?jiān)?、濺渣所占比例最小。在連續(xù)冶煉并且不加廢鋼條件下，入爐鐵水 轉(zhuǎn)爐出鋼階段，鋼水無回硫。 （2）轉(zhuǎn)爐出鋼 連鑄階段根據(jù)硫平衡計(jì)算可得：各種投入物料如合金、合成渣等帶入硫含量占總硫含量約56%，這一階段帶入硫含量占總硫含量比例較少，轉(zhuǎn)爐出鋼鋼水到連鑄階段回硫很少，約為0.00030.0007%。3.3.2濺渣對(duì)回硫的影響冶煉非低硫鋼時(shí)，終點(diǎn)渣中硫含量高，約為0.0480.10%，如表3-2所示。 表3-2 冶煉非低硫鋼轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)渣中的硫含量，%【13】濺渣會(huì)帶入下一爐大量的硫，低硫鋼和非低硫鋼的分配比相同，Ls=56。 （1）不連續(xù)冶煉超低硫鋼時(shí)，上一爐非低硫鋼終點(diǎn)渣中硫含量高，濺渣帶入硫較多，下一爐低硫鋼終點(diǎn)渣（S）達(dá)到0.040%，鋼中S在0.007%左右，回硫0.003%以上。 （2）連續(xù)冶煉低硫鋼時(shí)，渣中（S）含量在0.020%左右，鋼中S0.004%,回硫0.002%,低硫鋼濺渣對(duì)回硫影響很小。根據(jù)鋼、渣中硫的分配比可以得出：只要控制終渣中硫含量不大于0.020%，就能保證鋼中S0.004%，達(dá)到回硫0.0020%，因此非低硫鋼濺渣時(shí)是轉(zhuǎn)爐回硫的主要因素。3.3.3石灰對(duì)回硫的影響在連續(xù)冶煉條件下，鐵水脫硫后硫含量可達(dá)到0.0020%。在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，加入的物料硫含量都不大于0.020%，因此，石灰中的硫只要小于0.020%，即可保證轉(zhuǎn)爐終渣中硫含量0.020%,Ls=(S)/S=6,鋼中硫含量就能保證0.004%。3.3.4鐵水脫硫殘?jiān)鼘?duì)回硫的影響在實(shí)際冶煉操作過程中，鐵水脫硫扒渣后，會(huì)剩余一部分富集硫的殘?jiān)?。根?jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，估計(jì)低硫鋼試驗(yàn)時(shí)，鐵水殘?jiān)鼮?0kg/t左右，通過計(jì)算，帶入硫量約為1kg/t,帶入硫量占總硫量的510%。因此冶煉低硫鋼時(shí)，鐵水脫硫扒渣盡量扒凈。3.4結(jié)論 （1）非低硫鋼濺渣是轉(zhuǎn)爐回硫的主要因素。因此冶煉低硫鋼時(shí)，應(yīng)將上一爐非低硫鋼終渣倒凈，不可以濺渣補(bǔ)爐；若采用低硫鋼連續(xù)冶煉工藝，終點(diǎn)渣中硫含量低于0.020%時(shí)，對(duì)低硫鋼冶煉回硫影響不大，可以濺渣。 （2）石灰?guī)肓蛄空伎偭蛄?5%，所以在連續(xù)冶煉低硫鋼條件下，石灰硫含量小于0.020%，可以達(dá)到冶煉低硫鋼的要求。 （3）廢鋼帶入硫占總硫量10%以上，所以在冶煉低硫鋼時(shí)不加或加低硫廢鋼；因?yàn)檠a(bǔ)爐料中硫含量較高，冶煉低硫鋼時(shí)不允許加補(bǔ)爐料。 （4）鐵水殘?jiān)鼛氲牧蛘伎偭蛄?%，因此冶煉低硫鋼時(shí)，鐵水脫硫扒渣盡量扒凈。第四章 轉(zhuǎn)爐鋼水爐外脫硫劑成分優(yōu)化及應(yīng)用實(shí)踐為提高脫硫率，利用轉(zhuǎn)爐出鋼過程中鋼渣混沖的良好動(dòng)力學(xué)條件，同時(shí)綜合考慮脫硫的基本條件：高溫、高堿度、低氧化性（渣中FeO含量低）、大渣量、強(qiáng)動(dòng)力學(xué)條件（強(qiáng)攪拌）。通過伴隨鋼流添加脫硫劑，達(dá)到降低鋼中硫含量的目的。經(jīng)多次工藝試驗(yàn)，優(yōu)化的脫硫劑成分為：CaO 60， Al2O3 32 ，SiO2 8。粒度10-20 mm，加入量7 kg/t，放鋼過程脫硫率達(dá)32.4%，精煉脫硫率達(dá)96%。為生產(chǎn)超低硫鋼提供了基礎(chǔ)。4.1萊鋼型鋼煉鋼的生產(chǎn)條件萊鋼型鋼煉鋼廠采用鐵水預(yù)處理，要求入爐鐵水硫0.005%。其平均成分見表4-1所示。表4-1 鐵水成分 轉(zhuǎn)爐不采取二次造渣時(shí)，終點(diǎn)S成分：0.008%0.015，而鋼種要求成品成分S0.0010。4.2工藝試驗(yàn)4.2.1方案設(shè)計(jì)根據(jù)生產(chǎn)條件現(xiàn)狀，為提高轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率，減少后吹造成的鐵損，縮短冶煉周期，提高爐齡，摸索適用于脫氧出鋼LF精煉RH 冶煉超低硫鋼（S50PPM）藝。 為此，設(shè)計(jì)合適的脫硫劑，充分利用轉(zhuǎn)爐出鋼過程中高溫鋼水對(duì)脫氧、造渣材料強(qiáng)大的沖擊攪拌動(dòng)能形成高堿度、低熔點(diǎn)脫硫熔渣，進(jìn)而對(duì)鋼水產(chǎn)生“渣洗”效果，并提高精煉脫硫率，將終點(diǎn)硫含量控制在較低的水平。 （1）轉(zhuǎn)爐出鋼條件的確定 轉(zhuǎn)爐出鋼要求達(dá)到雙命中，即溫度、成分（不含硫）的雙命中。因此，考慮出鋼過程中增加脫硫劑用量和增強(qiáng)攪拌帶來的溫降，出鋼溫度較正常情況提高1020 。 （2）脫硫劑的配比 轉(zhuǎn)爐出鋼過程中，要?jiǎng)?chuàng)造良好的鋼渣混沖效果，形成具有較強(qiáng)脫硫能力的頂渣。參考鋼液溫度1 550 ，渣中（MgO）8、（SiO2）7，鋼液中Al 0.03、C 0.2時(shí)，爐渣硫容量隨（Al2O3）CaO變化的規(guī)律2，渣中（Al2O3）（CaO）比值的增加使得硫容量降低，即隨著爐渣中（CaO）含量的降低，爐渣吸收硫的能力降低。基于電石、鋁屑、石灰對(duì)脫硫劑進(jìn)行成分設(shè)計(jì)，如表4-2所示。表4-2 脫硫劑成分設(shè)計(jì) （3）轉(zhuǎn)爐出鋼及爐后操作控制要點(diǎn)： 1）保證一次拉碳合格率，減少轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水的后吹，降低O含量。2）轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)間一般為300 s左右，在轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)開啟鋼包底吹氬，且控制流量在100120 L/min，吹氬時(shí)間不小于5 min，在出鋼過程中加入脫硫劑、合金和增碳劑。3）減小下渣量（擋渣塞+鎂碳質(zhì)整體出鋼口+擋渣棒）。4.2.2試驗(yàn)情況 (1)第1次試驗(yàn) 2008年4月使用表2所示設(shè)計(jì)的脫硫劑進(jìn)行了生產(chǎn)試驗(yàn)，共試用5爐，應(yīng)用情況如表4-3所示。表4-3 第一次脫硫劑試驗(yàn)情況由表4-3可以看出，轉(zhuǎn)爐出鋼過程中加入脫硫劑基本能夠滿足脫硫任務(wù)的要求，但是存在以下問題：1）鋼水及爐渣的氧化性較強(qiáng)時(shí)，特別是出鋼下渣比較嚴(yán)重、脫氧效果不好時(shí)，脫硫劑的使用效果并不理想。2）為得到較好的脫硫效果，使渣料快速熔化，完全彌散于鋼液中，宜選擇細(xì)小的渣料來增加反應(yīng)面積。（2）脫硫劑成分優(yōu)化 基于第1次試驗(yàn)的情況，要提高脫硫劑的使用效果必須保證良好的脫氧，減小粒度，并且充分考慮鋼渣混沖后的鋼包頂渣對(duì)脫氧產(chǎn)物及脫硫產(chǎn)物的吸附能力，參考低熔點(diǎn)熔融渣12CaO.7Al2O3具有較強(qiáng)的脫硫能力和吸附鋁脫氧產(chǎn)物的能力（參見CaOAl2O3SiO2渣系相圖），對(duì)脫硫劑配比進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，如表4-4。表4-4 脫硫劑成分優(yōu)化 (3)第2次試驗(yàn) 2008年5月使用優(yōu)化后的脫硫劑進(jìn)行了生產(chǎn)試驗(yàn)，共試用12爐，應(yīng)用情況如表4-5所示。表4-5 第二次脫硫劑試驗(yàn)情況由表4-5可知，在本次實(shí)驗(yàn)中，成品硫控制到了0.002 %，氣體含量連鑄過程中有所增加。此次試驗(yàn)我們?cè)诰珶挄r(shí)間不足、散裝料不好的情況下實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本達(dá)到要求。但對(duì)于高級(jí)別管線鋼來說還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，為此對(duì)脫硫劑進(jìn)行了改進(jìn)，如表4-6所示。表4-6 脫硫劑成分優(yōu)化(4)第3次試驗(yàn) 2008年9月使用表6所示設(shè)計(jì)的脫硫劑進(jìn)行了生產(chǎn)試驗(yàn)，共試用7爐，應(yīng)用情況如表4-7所示。表 4-7第三次脫硫劑試驗(yàn)情況通過本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，目前工藝條件下，可將鋼水硫含量控制在10ppm以內(nèi)，為下一冶煉低硫品種打下了良好的基礎(chǔ)。本次實(shí)驗(yàn)使用脫硫劑，從轉(zhuǎn)爐放鋼過程看鋼包頂渣化的快、透，從精煉精煉初煉樣看，其脫硫速度和效率明顯較好。4.2.3脫硫劑試驗(yàn)應(yīng)用分析脫硫劑使用前后冶煉指標(biāo)對(duì)如表4-8所示。表4-8脫硫劑使用前后冶煉指標(biāo)對(duì)比使用高效脫硫劑，為冶煉高級(jí)別管線鋼超低硫控制提供了有力保證。 4.3結(jié) 論 （1）轉(zhuǎn)爐出鋼過程中加入脫硫劑脫硫工藝可行，并且為精煉深脫硫提供了條件，提高了精煉脫硫率，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。（2） 要提高脫硫劑的使用效果必須保證良好的脫氧，保證一次拉碳合格率，減少轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水的后吹，降低O含量，同時(shí)嚴(yán)防轉(zhuǎn)爐爐后下渣。第五章 超低硫鋼冶煉工藝大部分的鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)超低硫鋼（鋼水硫磺不大于10ppm），包括鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐精煉和鋼水精煉三個(gè)基本工藝。根據(jù)生產(chǎn)鋼種是否需要真空處理，可進(jìn)一步分為L(zhǎng)F精煉和真空噴粉精煉兩類。具體生產(chǎn)流程和操作指標(biāo)如圖5-1所示。 圖5-1超低硫剛的生產(chǎn)工藝【14】在超低硫鋼生產(chǎn)過程中，轉(zhuǎn)爐精煉至關(guān)重要。由于入爐鐵水硫含量極低，轉(zhuǎn)爐一般為增硫過程。因此廢鋼常采用低硫清潔廢鋼，并適當(dāng)增加鐵水比。轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制要防止鋼水過氧化，并采用擋渣出鋼工藝。在出鋼過程中采用Al或CaC2配加石灰還原鋼包渣中的FeO和MnO，實(shí)現(xiàn)白渣出鋼對(duì)脫硫和控制鋼水中含氧量都具有極大的意義。根據(jù)試驗(yàn)X80生產(chǎn)實(shí)踐，同時(shí)結(jié)合自身的生產(chǎn)實(shí)際情況總結(jié)低硫鋼冶煉工藝及改進(jìn)的措施。5.1 深脫硫方案5.1.1 目標(biāo)設(shè)置（1）第一目標(biāo)：終點(diǎn) S0.003% （30ppm）（2）第二目標(biāo)：終點(diǎn) S0.001% （10ppm）5.1.2 工藝流程表5-1噴吹鎂粒脫硫與KR脫硫鐵水預(yù)處理脫硫-鐵水包扒渣-轉(zhuǎn)爐冶煉-出鋼過程脫硫-鋼包扒渣-RH循環(huán)脫氣-LF深脫硫（1）原料工序鐵水預(yù)處理 目標(biāo) S 0.001% （10ppm），目前噴吹鎂粒脫硫如果在時(shí)間上滿足要求，可以實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，但回硫可能性較大。主要原因在渣上。新上KR脫硫系統(tǒng)。鐵水包扒渣 對(duì)現(xiàn)有扒渣機(jī)進(jìn)行改造，氣體吹掃扒渣法 要求鐵水裸露率90%。氣體吹掃扒渣方案：廢鋼要求廢鋼采用返回低硫廢鋼，不使用生鐵，廢鋼裝入按照17t,廢鋼比8%。裝入量要求1）標(biāo)準(zhǔn)鐵水比89%，最低鐵水比87%，鐵水裝入按照130t2）鐵水成分控制合理，鐵水si含量盡量控制在0.4-0.60%；溫度盡量控制在1300-1320。3）要求鐵水計(jì)量準(zhǔn)確，嚴(yán)格裝入量，裝入量誤差90%,S0.05%,白云石MgO 0.35%-40%。高位料倉(cāng)冷料使用燒結(jié)礦或球團(tuán)礦（S%: 0.02%）。原則不使用冷料。（2）轉(zhuǎn)爐工序 底吹采用C模式兌鐵吹1 吹2 吹3 吹4 測(cè)溫 點(diǎn)吹 測(cè)溫 出鋼濺渣 倒渣 等待261 480 348 480 700 700 700 700 261 480 261 243氧槍高度比普通吹煉升高100-200mm，供氧強(qiáng)度將正常降低5%，要求全程化渣，冷料使用燒結(jié)礦。冶煉過程中控制合適的槍位和加料時(shí)機(jī)，頭批料要加入2/3石灰、全部白云石，槍位適當(dāng)提高，保證前期渣化透，過程及時(shí)調(diào)整槍位和化渣劑加入，避免中后期返干現(xiàn)象，渣料于終點(diǎn)前3分鐘加完。終點(diǎn)壓槍時(shí)間不低于1分鐘。造渣制度采用單渣工藝冶煉，終渣堿度控制在R=4.5-6.0，做到初期早化渣，過程渣化好，終渣化透。出鋼口采用135mm*1450*300,要求形狀正常，避免出鋼夾渣，保證放鋼時(shí)間6分鐘。必須使用紅凈鋼包，鋼包內(nèi)掛包沿渣滓必須倒掉。擋渣操作。加強(qiáng)出鋼前和出鋼后期的擋渣。采用擋渣塞、擋渣棒（或擋渣球）雙擋渣方式(用擋渣塞擋住一次渣)，擋渣棒（或擋渣球）在放鋼4/5加入，確保渣厚100mm。且不控鋼。對(duì)擋渣棒實(shí)現(xiàn)改造：擋渣棒比重提高，現(xiàn)使用擋渣棒標(biāo)準(zhǔn)為25公斤，將其提到30公斤，目的是杜絕后期的鋼渣混出。凹槽深度減小，現(xiàn)為2.5cm,改為1cm.此種改造可以減少下渣量，但會(huì)出現(xiàn)少量存鋼。 出鋼過程中脫硫研究新型高效脫硫劑，保證熔化速度和鋼包堿度。脫硫劑用量：控制在5-15kg/t鋼，攀鋼在實(shí)驗(yàn)時(shí)130噸鋼水加入9001350kg脫硫劑。目前國(guó)內(nèi)普遍使用的脫硫劑如表5-2所示：表5-2目前國(guó)內(nèi)常用的脫硫劑成分配比各廠家使用統(tǒng)計(jì)看7號(hào)脫硫劑效果最好，尤其以CaF2:CaO 在4：6時(shí)脫硫率最高。但對(duì)鋼包襯侵蝕嚴(yán)重。在冶煉產(chǎn)量不高的情況下影響不會(huì)很大，如果大批量生產(chǎn)可以適當(dāng)提高CaO比例，或者使用部分Al2O3代替部分CaF2。 溫度控制：爐后小平臺(tái)溫度控制在1620-1640。爐后增上鋼包底吹攪拌，提供給脫硫動(dòng)力學(xué)條件，大氬氣攪拌；同時(shí)爐后增上鋼包扒渣機(jī)。（3）RH操作:RH精煉采用中間或本處理操作模式（依據(jù)鋼種）。RH處理時(shí)，確保浸漬管插入深度為500mm，RH根據(jù)目標(biāo)成分進(jìn)行微調(diào)。RH處理時(shí)避免化學(xué)升溫，確保純脫氣時(shí)間大于5分鐘。環(huán)流量前期75立方米h,后期110立方米h.RH處理時(shí)按規(guī)定要求取氣體樣和成分樣，成分樣取雙樣（一份送爐后化驗(yàn)室，一份留存）。RH時(shí)間根據(jù)鋼種定。（4）LF操作：成渣和脫氧1) 控氬：到位吹開渣面后，強(qiáng)攪拌1分鐘，測(cè)溫定氧，喂鋁線脫除鋼中溶解氧，并加入鋁粒0.5-1.0公斤/噸鋼（視渣況決定），根據(jù)渣況加入石灰調(diào)整爐渣（石灰量根據(jù)渣況決定），強(qiáng)攪拌1-2分鐘，調(diào)整氬，適當(dāng)裸鋼，以電弧穩(wěn)定為準(zhǔn)，盡量控氬偏大送電。2) 通電化渣，根據(jù)渣況，加入碳化鈣或碳化硅（根據(jù)鋼種決定）聯(lián)合脫氧。3) 通電過程沾渣觀察渣況，適當(dāng)對(duì)渣況稀稠度進(jìn)行調(diào)整，保持爐渣流動(dòng)性,調(diào)至白渣。攪拌1) 保證爐渣流動(dòng)性和白渣，強(qiáng)攪拌分鐘（根據(jù)實(shí)際情況也可適當(dāng)調(diào)整時(shí)間），盡量提高攪拌強(qiáng)度，快速提高鋼渣反應(yīng)和乳化程度。2) 攪拌時(shí)發(fā)現(xiàn)爐渣過稠，可送電加部分螢石再攪拌。白渣分析1) 攪拌結(jié)束，調(diào)整氬正常，取樣分析，測(cè)溫。 2) 爐渣目標(biāo)要求：FeO+MnO1%:R2.5:且流動(dòng)性適中。3) 調(diào)整功率送電，根據(jù)渣況適當(dāng)加入石灰或螢石，保持氣氛，盡量避免大規(guī)模調(diào)整爐渣。4) 精煉時(shí)間40分鐘。鈣化處理：喂鈣鐵線400m/爐；其余按目前操作執(zhí)行。5.2深脫硫方案在X80生產(chǎn)存在問題結(jié)合2008年10月29日生產(chǎn)3爐X80管線鋼，整體控制較好，但冶煉過程中還存在許多問題：5.2.1原料工序（1）鐵水脫前硫含量不穩(wěn)定，容易造成脫硫處理時(shí)間不確定、脫后硫含量存在波動(dòng)等現(xiàn)象。原料需要與調(diào)度室相互溝通，動(dòng)態(tài)調(diào)整鐵水脫硫時(shí)間，以滿足生產(chǎn)需要。（2）轉(zhuǎn)爐用石灰、白云石質(zhì)量較差，石灰生燒率高（達(dá)到10%），平均石灰硫含量在0.049%，最高達(dá)到0.08%，容易造成冶煉過程回硫。原料車間可聯(lián)系采用特鋼石灰。5.2.2轉(zhuǎn)爐工序（1）由于合金加入量大，轉(zhuǎn)爐放鋼溫度控制較高（放鋼溫度在1700以上），容易造成轉(zhuǎn)爐冶煉后期回磷，造成磷含量控制較差，3爐終點(diǎn)磷含量均超內(nèi)控要求，轉(zhuǎn)爐需要加強(qiáng)磷含量的控制。（2）轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳控制不穩(wěn)定，出現(xiàn)一爐終點(diǎn)碳含量超內(nèi)控要求的爐次。（3）微量元素成分控制不好，造成精煉配加成分較多，延長(zhǎng)了精煉的冶煉周期。（4）轉(zhuǎn)爐擋渣效果差，渣厚超標(biāo)，造成回磷現(xiàn)象嚴(yán)重。5.2.3精煉工序（1）LF過程溫度控制較差，第一爐出站溫度為1663，造成RH冶煉周期達(dá)到98分鐘，整個(gè)生產(chǎn)周期長(zhǎng)。（2）LF過程硫含量控制不穩(wěn)定，在RH工序有回硫現(xiàn)象，需要確保終點(diǎn)硫含量0.002%。（3）RH脫氣時(shí)間不夠，第二爐脫氣時(shí)間只有13分58秒，達(dá)到最高真空度時(shí)間不到10分鐘，不能滿足X80脫氫要求。（4）精煉過程增碳現(xiàn)象明顯，通過上次分析，LF增碳量在0.005%-0.008%。（5）爐后化驗(yàn)室成分分析不準(zhǔn)確，成分偏差大，需要提前聯(lián)系爐后化驗(yàn)室使用合適的標(biāo)鋼，確保成分分析的準(zhǔn)確性。5.3深脫硫方案對(duì)各工序關(guān)鍵控制要求5.3.1原料工序(1)原料車間加強(qiáng)鐵水脫硫扒渣，保證鐵水硫含量0.002%，鐵水裸露面積達(dá)到90%以上，減少轉(zhuǎn)爐冶煉過程的回硫。(2)生產(chǎn)計(jì)劃科、原料車間提前聯(lián)系特鋼活性度好的石灰，提高冶煉效果。(3)原料車間提前準(zhǔn)備好冶煉X80所有需要的合金，為生產(chǎn)順行提供保障。(4)精煉車間及砌筑車間及時(shí)將鋼包信息傳遞給原料車間，以便于原料車間控制裝入量。5.3.2轉(zhuǎn)爐工序(1)轉(zhuǎn)爐采用雙聯(lián)操作，降低放鋼溫度（盡量控制在1670度以內(nèi)），確保終點(diǎn)磷含量0.008%，考慮合金增磷量為0.002%，精煉回磷量為0.001%，確保鋼水終點(diǎn)磷含量在0.011%以內(nèi)。(2)轉(zhuǎn)爐加強(qiáng)終點(diǎn)碳含量的控制，保證終點(diǎn)碳0.03%，考慮合金增碳量在0.01%，LF增碳量0.005%，確保鋼水終點(diǎn)碳含量在0.05%以內(nèi)。(3)轉(zhuǎn)爐加強(qiáng)微量元素的控制，保證微量元素成分在內(nèi)控范圍內(nèi)，減少精煉配加合金的時(shí)間，縮短LF的冶煉周期。(4)轉(zhuǎn)爐加強(qiáng)擋渣操作，保證渣厚小于50mm。5.3.3精煉工序(1)LF提前校正測(cè)溫槍，或更換新槍，確保測(cè)溫準(zhǔn)確。加強(qiáng)過程溫度的控制，避免出現(xiàn)溫度偏高或偏低，避免RH的吹氧升溫或加廢鋼降溫現(xiàn)象。(2)LF穩(wěn)定過程的脫硫操作，保證終點(diǎn)硫含量0.002%，避免RH的回硫現(xiàn)象。(3)精煉冶煉過程使用發(fā)泡劑，減少碳化鈣的使用量，通電過程中保證穩(wěn)弧效果良好，減少過程的增碳現(xiàn)象，保證精煉的增碳量在0.005%以內(nèi)。(4)RH加強(qiáng)環(huán)流時(shí)間的控制，保證X80的脫氫時(shí)間，保證達(dá)到最高真空度時(shí)的環(huán)流時(shí)間大于12分鐘，后期純脫氣時(shí)間大于5分鐘。(5)冶煉X80時(shí)提前聯(lián)系爐后化驗(yàn)室，保證使用合適的標(biāo)鋼，確保成分分析的準(zhǔn)確性。5.3.4鋼包務(wù)必使用打結(jié)包，烘烤良好，鋼包干凈無雜物，為降低出鋼溫度提供保障。5.4結(jié)論（1）深脫硫后的鐵水直接兌入轉(zhuǎn)爐，原因是