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1、1钙基脱硫剂钢水罐内渣洗脱硫的实践摘 要：通过对钙基脱硫剂在钢水罐内进行渣洗脱硫的试验研究，基本探索出了钙基脱硫剂在转炉出钢过程中的脱硫工艺技术思路。对于冶炼终点 S 含量0.015% 的钢水，钙基脱硫剂脱硫率平均高达43.59%（范围 29.4167.86%） ；而对于冶炼终点 S 含量0.015% 的钢水，脱硫率虽在 20%以下，但能抑制钢水回硫。关键词：脱硫；转炉；钙基脱硫剂；渣洗0 引言硫是钢中一种主要的有害元素, 采用铁水脱硫技术生产低硫钢，已成为当今钢铁企业质量水平的一个重要标志 1。随着科学技术的进步，用户对钢材质量和性能的要求日益严格。现今开发无间隙原子钢、超纯净钢、寒冷地区用
2、钢等均要求硫含量很低，大部分要求在双零以下 2。因此，钢水在线脱硫技术的开发就显得日益重要，各大钢厂对其也是重视有加。进入 2005 年上半年，攀钢炼钢转炉入炉铁水条件较差，入炉 S 高，加之转炉吃废钢量大，生铁块消耗的比例大，生铁块质量也不稳定，含 S 高，造成了转炉终点钢水 S 高，含 S 量超钢种要求的炉次较多，引起钢水硫含量难以控制，部分炉次终点硫高于成品上限，导致改钢炉次频繁出现，严重影响了供钢节奏、产品质量和炼钢工艺操作。针对此情况，为了有效及时地解决 LF/RH 工位脱硫延长精炼工序作业时间，影响铸机拉速匹配以及成品 S 高改钢等一系列的问题，确立了采用钙基脱硫剂在钢水罐内进行渣
3、洗脱硫的设想；并对终点钢水 S0.015% 和终点钢水 S 0.015%两种情况进行了试验，初步探索出了钢水罐内渣洗脱硫的工艺方案和技术思路。试验结果表明：对于终点钢水 S0.015% 钢水，转炉出钢过程钢水罐内进行渣洗脱硫，平均脱硫率高达 43.59%（范围 24.94%67.86%） ，具有较好的效果。1 试验条件1.1 试验钢种，试验选择 Stb32Z，Q235(G)，Q345A(国标)进行渣洗脱硫。1.2 脱硫方法及工艺提钒半钢经转炉冶炼后,利用挡渣标控制出钢下渣量；出钢过程中钢包内先加入脱氧剂，然后加入脱氧合金，在合金加入总量的 1/2 时加入钙基脱硫剂；利用高温钢水强大的搅拌动能,
4、使高效脱硫剂与钢水快速混匀、熔化成渣，发生脱硫反应,获得良好的“渣洗”脱硫效果 3。钢水“渣洗”脱硫的生产工艺流程为：2转炉冶炼出钢过程钢水罐内脱氧合金化、钙基脱硫剂加入炉后小平台喂线、吹氩 LF 工位精炼连铸2 试验结果及分析2.1 脱硫效果2.1.1 终点高 S（S 含量 0.015%）钢水的脱硫效果对于转炉终点 S 含量0.015%的钢水，加入钙基脱硫剂后在炉后各个工序环节钢水 S 及钢包渣 S 的变化情况见表 1 和图 1。表 1 试验各工序的 S 变化 /%数据类型 出钢 Ar 前 Ar 后 LF 到站 LF 出站 样本数/炉钢水 0.01980.0150.028 0.0140.01
5、10.011 0.0120.0080014 0.01170.0080.013 0.0110.0080.013钢包渣 0.1020.0590.1580.3410.1740.700.3930.220.7320.4430.2580.8180.4670.2710.82612051015202530出 钢 Ar前 Ar后 LF到 站 LF出 站s10-5104540104541104546204565204575203869203870104547104549图 1 高脱各工序钢水 S 的变化由表 1、图 1 可见，钢水的 S 含量在各个工序环节逐渐降低，钢包渣中的 S 含量在各个工序环节逐渐递增；终点
6、钢水 S 含量平均由 0.0198%降至 LF 出站 0.0109%，有效脱掉了 0.0089%的含硫量；脱硫率平均为 43.59%（范围 29.41%67.86%） ；这表明了钙基脱硫剂在其各个工序环节均发挥了脱硫功效，钢水中的 S 能有效地进入到钢包渣中。从表 1 及图 1 可以看出，在出钢过程中钙基脱硫剂的脱硫效果最为明显，有效脱硫量为 0.0058%（范围 0.0030.017%） 。说明了钙基脱硫剂在出钢过程中具有较好的动力学条件，能有效地发挥脱硫剂的脱硫优势。 2.1.2 终点低 S 钢水的脱硫效果对于转炉终点 S 含量0.015%的钢水，加入钙基脱硫剂后在炉后各个工序环节的钢水及
7、钢包渣中 S 含量变化见表 2。表 2 试验各工序的 S 变化 /%数据类型 出钢 Ar 前 Ar 后 LF 到站 LF 出站 样本数/炉3钢水 0.01170.0100.014 、 、0.0100.00090.0110.0100.00700120.00960.0090.011钢包渣 0.0440.0310.0630.1730.0680.2790.0740.050.1340.1260.0480.1950.0990.0440.21811由表 2 可见，对于转炉终点钢水 S 含量0.015%的钢水，加入钙基脱硫剂后在炉后各个工序环节的钢水以及钢包渣中 S 含量变化不大；从整个流程看，平均由终点钢水
8、的 S 含量 0.0117%降到 LF 出站钢水 S0.0096%，有效脱掉了 0.002%的含硫量，脱硫率为 17.09%，效果不明显；从钢包渣中 S 含量的变化情况看，也体现不出钙基脱硫剂较为明显的脱硫效果。2.2 与生产统计数据对比试验期间，对生产数据进行了部分炉次抽样统计。与未加钙基脱硫剂生产统计数据进行对比，转炉终点 S 含量 0.015%和终点 S 含量0.015%的钢水中S的变化情况分别见表 3、表 4。表 3 转炉终点钢水S0.015%的对比情况类 型 转炉终点钢水S 小平台钢水S 回硫炉次/炉 样本数/炉加脱硫剂 0.0198 0.0123 0 90.0150.028 0.0
9、080.015未加脱硫剂 0.0186 0.0183 3 150.0150.023 0.0140.026表 4 转炉终点钢水S 0.015%的对比情况类 型 转炉终点钢水S 小平台钢水S 回硫炉次/炉 样本数/炉加脱硫剂 0.011 0.010 0 60.0090.014 0.0080.011未加脱硫剂 0.012 0.012 4 90.0100.014 0.0110.018由表 3、表 4 可见，对于未加钙基脱硫剂的生产数据表明：在脱氧合金化以及在炉后吹氩搅拌工序，钢水 S 含量均变化不大，甚至略微出现回硫的趋势；因此，为了满足成品 S 含量范围，对于钢水 S 高的炉次只有在 LF/RH 工
10、位脱硫，容易引起精炼工序作业时间延长。加钙基脱硫剂试验数据统计可见：钙基脱硫剂体现了较为明显的脱硫效果和钢水回硫的抑制，能达到降本增效、减少炉外精炼，加快生产节奏，满足品种钢要求的目的。2.3 试验炉次过程钢包渣氧化性衡量钢包渣的氧化性，一般以工艺处理过程（FeO+MnO）含量的变化来表征钢包渣的特性，试验炉次过程钢渣（FeO+MnO）含量的变化情况见表 5。表 5 过程钢渣（TFe+MnO）含量变化 %吹炼终点 Ar 前 Ar 后 LF 前 LF 后425.1718.5829.67.283.1714.362.681.134.831.870.873.691.991.012.78以（FeO+Mn
11、O ）含量为指标衡量钢渣的氧化性，试验在出钢过程中加入非金属脱氧剂以及炉后脱氧合金化后，试验炉次吹 Ar 后钢渣氧化性，均控制在 5.0%以下；经 LF 造渣精炼后，钢渣氧化性均控制得较低，渣中大部分炉次的渣中（FeO+MnO）含量均控制在 2%以下，达到较好的水平。2.4 渣、钢间的硫分配比与钢包渣氧化性关系渣、钢间的硫分配比与钢包渣氧化性关系见图 2。渣、钢间 S 的分配系数是反映脱硫效率的一个重要标志，钢包渣中 S 与钢水中S 的比值愈大，表明脱硫效果愈为明显 4，更能体现出钙基脱硫剂的渣洗脱硫能力，也说明钙基脱硫剂配方（碱度、脱氧元素、熔点）选择是合适的；由图 2 可见，渣、钢间的硫分
12、配比与钢包渣的氧化性高低存在较为明显的关系，渣氧化性愈强，渣、钢间的硫分配比愈低，当渣中的（FeO+MnO ）含量均控制在 5.0%以下时，渣、钢间的硫分配比可达 20 以上，因此控制钢包渣的氧化性提高脱硫效果的技术措施之一。(FeO+MnO)% = 152.39Ls -1.1741R = 0.87n=36051015202530350 10 20 30 40 50 60 70 80(s)/s(FeO+MnO)/%FeO+MnO图 2 渣、钢间的硫分配比与氧化性的关系2.5 钢水氧活度高低与脱硫率的关系小平台吹 Ar 后钢水氧活度与脱硫率的关系见图 3。图 3 可见，随钢水中的氧活度的降低，脱
13、硫效率存在上升趋势；钢水氧活度控制在 2010-4%以下时，钙基脱硫剂钢水罐内脱硫的脱硫率可达 40%以上。因此，尽可能减少钢水的过氧化，控制出钢的下渣量，对钙基脱硫剂脱硫效果尤为重要。5y = -16.702Ln(x) + 98.001R = 0.91n=810203040506070800 10 20 30 40 50 60 70钢 水 氧 活 度 （ Ar后 ） ， /10-4%脱硫率/%图 3-4 钢水氧活度与脱硫率的关系3结 论1）试验结果表明：转炉吹炼终点 S 含量0.015% 的钢水进行钙基脱硫剂脱硫，具有较为明显的脱硫效果，整个工序能有效脱掉了 0.0089%的含硫量，脱硫率平
14、均高达 43.59%（范围 29.4167.86%） ；而对于转炉吹炼终点 S 含量0.015%的钢水条件，从整个工序看体现不出较为明显的效果，但能抑制钢水回硫。2）转炉终点钢水中的氧含量愈低，脱硫率愈高，若进一步提高钙基脱硫剂脱硫效率，需改善钢水脱硫的热动力学条件，降低钢中氧含量，改善钙基脱硫剂质量。3)转炉出钢过程渣洗脱硫能力比较大，应充分发挥好这个环节的冶金功能，是解决目前攀钢 120t 转炉炼品种钢的脱硫问题之一，同时也能作为炼钢工序控制硫高改钢及解决 LF/RH 工位脱硫延长工序作业时间的一种有效技术措施， 参考文献：1 战东平.钢的二次精练过程预熔渣深脱硫理论与工艺研究，东北大学.2003.09：33-362 崔健.宝钢纯净钢生产技术，中国工程科学.2002.06:21-263 曾加庆.转炉出钢过程“渣洗”脱硫工艺研究，炼钢.2004.06，19：29-324 任小红.钢水炉外处理工艺的完善经验，炼钢信息.2002.07：22-24
