唐鋼150tLF鋼包精煉爐快速脫硫工藝實踐

1、唐鋼150tLF鋼包精煉爐快速脫硫工藝實踐摘要介紹和分析了唐鋼150tLF鋼包精煉爐冶煉薄板坯連鑄鋼水時快速脫硫工。生產(chǎn)實踐表 明:合理的渣系組成、溫度控制、酸溶鋁含量、吹氬攪拌及喂線技術(shù)是實現(xiàn)快速脫硫的關(guān)鍵 技術(shù)。關(guān)鍵詞唐鋼鋼包精煉爐快速脫硫工藝實踐0前言對于大多數(shù)鋼種來說，硫是有害元素。它在鋼中所形成的硫化物降低鋼的韌性，硫化錳 夾雜是鋼基體點腐蝕的發(fā)源地，鋼的氫脆與鋼中硫化物夾雜也有密切關(guān)系。薄板坯連鑄由于 是在高拉速條件下進(jìn)行(3.0m/min6.0m)/min).鑄坯厚度薄.澆鋼空間狹小，唐鋼FTSC工藝 薄板坯連鑄機(jī)又采用復(fù)雜橫截面的長漏斗型結(jié)晶器，為保證連續(xù)澆注和薄板坯表面質(zhì)量，

2、對 硫含量提出更高的要求，一般要控制在0.008%以下。同時.薄板坯連鑄的剛性流程還需要時 間、溫度、節(jié)奏的匹配協(xié)調(diào)。因此，開發(fā)LF鋼包精煉爐的快速脫硫工藝是薄板坯連鑄短流 程生產(chǎn)線的一個重要研究課題。唐鋼在2003年3月開始對LF鋼包精煉爐的快速脫硫工藝進(jìn) 行了有針對性的研究.并取得了較好的工藝效果。1主要設(shè)備及技術(shù)參數(shù)唐鋼150t LF鋼包精煉爐的主要設(shè)備及技術(shù)參數(shù)見表1:表1唐鋼150t LF爐主要技術(shù)參數(shù)公稱容量/t最小鋼最大鋼鋼水凈電極直 徑/mm極心圓電極升電極升爐蓋提鋼包透變壓器水處理水處理空高度直徑降行程降速度升行程氣磚數(shù)容量量/t量/t/mm/mm/mm/mm/s/mm量/個

3、/MVA150100160N50045775025001507002252唐鋼薄板坯連鑄鋼水精煉工藝流程鋼水進(jìn)站一接底吹氬管一鋼包到LF精煉位一測溫取樣一給電.加渣料.造還原渣一調(diào)整鋼 水成分及酸溶鋁一測溫取樣一成分溫度合格一弱吹一喂線一弱吹一鋼水到LF爐起吊位一加 保溫劑一吊包一薄板坯連鑄機(jī)。3脫硫的熱力學(xué)研究3.1脫硫反應(yīng)在鋼一渣界面上的脫硫反應(yīng)是伴有電子轉(zhuǎn)移的置換反應(yīng)其基本式為：S+2e=(S -2為保持電中性.必有一些能釋放電子的元素同時經(jīng)過界面進(jìn)入渣中,對于鋁鎮(zhèn)靜鋼來說.脫硫基本反應(yīng)為:3(02-)+3 S+2 Al=3(S2-) + ( A1203)3.2爐渣的脫硫能力適當(dāng)增加渣量

4、.可以稀釋渣中CaS濃度，加快脫硫速率。但渣量過大會使?fàn)t渣過厚，影響 鋼渣界面反應(yīng)。在實際生產(chǎn)過程中，轉(zhuǎn)爐出鋼下渣過多，會影響造白渣過程從而惡化脫硫 過程降低脫硫效率。因此，在生產(chǎn)實踐中轉(zhuǎn)爐出鋼下渣量要求小于450kg。3.3鋼水溫度提高鋼水溫度可以加快渣料熔化，提高鋼水流動性，加快反應(yīng)速度，從而加速脫硫。生 產(chǎn)實踐表明，鋼水溫度低于1560C時，脫硫速率明顯降低;鋼水溫度高于1560C時，渣料熔 化快，爐渣流動性好，脫硫反應(yīng)快。因此，要求轉(zhuǎn)爐鋼水進(jìn)站溫度要大于1560C。3.4渣氧化性從熱力學(xué)角度考慮，脫硫反應(yīng)是在還原性氣氛中進(jìn)行，渣中Fe0含量高不利于脫硫反應(yīng)。 根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，在脫硫反應(yīng)中

5、渣中Fe0含量與硫分配系數(shù)的關(guān)系如圖1所示。此外，在生產(chǎn) 實踐中還發(fā)現(xiàn)，渣中(Fe0+ Mn0) 爐淺卜祺?由壹_/ %圖1渣中FeO含量與硫分配系數(shù)的關(guān)系3.5鋼中酸溶鋁含量實測鋼中酸溶鋁含量小于70X10-6時，鋼水氧位大于20X10-6,不利于脫硫反應(yīng)。鋼水的 脫0與脫S是相互聯(lián)系的，脫O良好的鋼水增加了渣的脫硫能力，是深脫硫的必需條件， 并符合以下規(guī)律：:%S=30a0式中：a0一指鋼水中執(zhí)的活度。通過對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，得到鋼中酸溶鋁含量與脫硫效率的關(guān)系(如圖2所示)。7 w jw J戒:俶 ih(t 瓣，街tj如圖2酸溶鋁含量與脫硫效率的關(guān)系從圖2中可以看出.鋼中酸溶鋁含量大于200

6、X 10-6時脫硫效率顯著提高，再提高鋼中酸 溶鋁含量脫硫效率提高則不明顯。因此，要求轉(zhuǎn)爐到LF爐鋼中酸溶鋁含量要大于200X 10-6。 3.6 CaF 2含量CaF2本身沒有脫硫能力，但在CaO中加入脫硫速率顯著增加，這說明CaF2在脫硫過程中 可以起到類似于催化劑的作用，其作用機(jī)理主要是:CaF2可以與網(wǎng)狀硅酸鹽發(fā)生反應(yīng)，提 供少量的02-使渣中自由02-增多;CaF2能顯著降低渣的熔點，改善動力學(xué)條件，使硫容易向 CaO等破網(wǎng)組元固相擴(kuò)散;氟離子可以破壞硅酸鹽賴以結(jié)合的化學(xué)鍵，形成空隙，使硫更容 易擴(kuò)散到CaO等金屬氧化物內(nèi)部。最終的結(jié)果是隨著CaF2的增加，脫硫速率和脫硫效率都大 大

7、提高。3.7吹氬攪拌氬氣攪拌可以增加鋼一渣反應(yīng)界面.加快反應(yīng)速度。從動力學(xué)角度分析，鋼包精煉爐中脫 硫反應(yīng)的限制環(huán)節(jié)是硫從鋼液木體向鋼一渣界面的傳質(zhì)過程。因此，加強(qiáng)氬氣攪拌有利于提 高脫硫反應(yīng)速度。文獻(xiàn)指出，脫硫時鋼水?dāng)嚢枘芰? 一般大于7000W/ t,鋼水?dāng)嚢枘芰? 由下式給出：式中：QAr吹氬量，m3 /min;Ti ,Tn分別為鋼水和氬氣的溫度，K;Ho吹氬深度，m;P2氬氣壓力，Pa;Wg鋼水重量，t。在唐鋼LF鋼包精煉爐的精煉條件下.吹氬脫硫時的氬氣攪拌能量約為9000W/ t。3.8鈣處理唐鋼LF鋼包精煉爐喂線處理主要用于對A12O3夾雜進(jìn)行改性處理.使之形成球形12 CaO 一

8、 7A12O3夾雜，防止中間包浸入式水口堵塞，一般要求鋼水中Ca/AlS大于0.1，但對喂CaSi 線前后鋼水取樣分析表明，喂CaSi線后鋼水將進(jìn)一步深脫硫，平均脫硫率為13.7%。4快速脫硫工藝的開發(fā)與實踐根據(jù)理論分析及生產(chǎn)實際情況，唐鋼認(rèn)識到合理的渣系組成、溫度控制、鋼中酸溶鋁含 量、吹氬攪拌及喂線技術(shù)是實現(xiàn)LF爐快速脫硫的關(guān)鍵技術(shù)。因此，制訂了如下工藝路線： 4.1造渣制度根據(jù)唐鋼實際情況（石灰中SiO2含量較高）以及考慮到成本因素，唐鋼150t LF鋼包精煉 爐渣料實際消耗為:石灰，1214k kg/ t;螢石,45kg/t;預(yù)熔精煉渣，45kg/t;造白渣用 鋁粉，0. 51kg/t

9、。表2為合理的渣系成分以及唐鋼實際的渣系成分控制。唐鋼實際的渣 系其硫容比可達(dá)到200。在實際生產(chǎn)中還發(fā)現(xiàn)，越早造白渣，脫硫效率越高，因此，要求鋼 水進(jìn)站后立即加鋁粉脫氧，一次給電后要求造好白渣。表2渣系成分控制%項目CaOA12O3FeO+MnOSiO2MgO合理的渣系成分50602030168唐鋼實際渣系成分505515201810684.2溫度制度根據(jù)生產(chǎn)實際情況.唐鋼要求進(jìn)LF精煉站鋼水溫度大于1560 C.過程溫度控制在1570C 到1590 C之間（如圖3所示）。從圖3可以看出溫度低于1560C時,脫硫效率將會明顯降低。圖3鋼水溫度與脫硫效率的關(guān)系4.3酸溶鋁成分控制根據(jù)生產(chǎn)實際情

10、況，要求進(jìn)LF精煉站鋼水中酸溶鋁含量大于200X 10-6，過程酸溶鋁含量 控制在250X 10-6左右，喂線前酸溶鋁含量控制在200X 10-6左右。結(jié)果表明，脫硫效率良好。 4.4氬氣攪拌制度為保證脫硫及去除夾雜物，要求冶煉前期脫硫時氬氣攪拌強(qiáng)度為600NL/ min,大攪 有利于脫硫;均勻成分、溫度時氬氣攪拌強(qiáng)度為400500NL/ min;喂線前后靜吹時氬氣攪拌 度為200NL/ min，避免裸露鋼水液面，引起二次氧化。4.5鈣處理制度唐鋼一般要求喂線前鋼中硫含量小于0.009% ,靜吹時間大于5min.喂線后鋼水中Ca/AlS 大于0.1,靜吹時間不低于5min，在特殊情況下，鋼中硫含量小于0.012%時可以喂線脫硫， 但要適當(dāng)增加喂線量，喂線時氬氣流量為300400NL/ min,喂線后要保證靜吹時間大于8 min，以利于CaS夾雜上浮。5工藝效果采用快速脫硫工藝后，唐鋼LF鋼包精煉爐脫硫時間明顯縮短，能滿足薄板坯連鑄生產(chǎn)