5铁水脱硫方法对脱硫后铁水在炼钢炉中利用条件的影响08.7.26

1、2008年全国炼钢连铸生产技术会议论文铁水各种脱硫方法对脱硫后铁水在炼钢炉中利用条件的影响（乌克兰科学院钢铁研究所，钛设计院，中乌合资营口戴斯玛克高新技术有限公司，中国金属学会）舍甫钦柯.，维尔贡A.C.，刘东业，巴什马科夫A.M.， 苏天森2铁水各种脱硫方法对脱硫后铁水在炼钢炉中利用条件的影响（乌克兰科学院钢铁研究所，钛设计院，中乌合资营口戴斯玛克高新技术有限公司，中国金属学会）舍甫钦柯.，维尔贡A.C.，刘东业，巴什马科夫A.M.， 苏天森铁水预处理脱硫工艺保证了人们期望的除硫值，在处理过程中硫被脱除，从金属进到了包顶渣中。这时制得的低硫铁水，不论脱硫方法如何，只要终点硫含量是一样的，作为

2、转炉精炼的炉料组份，就是具有实际上相同的性能和把相同的硫量带入到转炉炉料中。因此，即使脱硫方法不相同，所得低硫（S0.010%）和超低硫（S0.005%）铁水都可用来冶炼品种广泛的低硫钢和超低硫钢1，2，3，4，5，9。值得注意的是，在所有类型的脱硫铁水中（使用不同脱硫剂的），采用镁或含镁脱硫剂处理的铁水都具有许多优点，因为这种铁水中硫量低且有较高残留镁量（0.020.05%）1，6，由于镁对硫的亲合力大，不仅阻止了硫在铁水脱硫后重新从渣中返回1，6，7，8，同时也是兑入到炼钢炉中的铁水有益的活性添加剂。铁水在转炉吹炼前的准备工作完成之前，即使在硫量和温度都相同的情况下，铁水预处理脱硫和制备方

3、法本身对铁水包内的造渣制度是有影响的，其结果对脱硫后铁水包内生成的渣的特性和物理化学综合性能起了决定作用。采用的脱硫剂和铁水预处理脱硫工艺不同，成渣数量和化学组成也各异，其中也包括含硫量1，8，10。本文中提供的资料，评价了炼钢铁水预处理脱硫工艺对硫进入炼钢炉的影响。采用的原始条件如下：包内铁水100t；脱硫前包内初始渣量15kg/t铁水（诸多工厂的平均值）；铁水初始硫量0.035%；包顶渣非金属相的化学组成：CaO-37%，SiO2-35%，Al2O3-14%，MgO-10%，S-0.5%；脱硫后铁水中硫量做了三个方案0.009%、0.005%和0.002%。为进行分析和比较，评价了转炉炼钢

4、铁水的四种制备方案：1、对铁水不做预处理脱硫，在兑入炼钢炉前只进行扒渣；2、喷吹颗粒镁对铁水进行脱硫，脱硫后实施扒渣（脱硫前不扒渣）；3、喷吹石灰与镁的混合物（4：1）对铁水脱硫，脱硫后扒渣（脱硫前不扒渣）；4、脱硫前扒除90%高炉渣，然后向包中加入分级的石灰并用机械搅拌法脱硫后再次进行扒渣。几种铁水脱硫方法对包顶渣中含硫量影响的对比情况列入表1铁水脱硫方法对包顶渣中硫含量影响的工艺对比 表1序号指标、参数I不脱硫II单吹镁(Mg)法III喷吹(+Mg)法IV(KRCaO)法1234561铁水中硫含量,% 初硫0.0350.0350.0350.035 终硫 0.035(未脱硫)(未脱硫)0.0

5、090.0050.0020.0090.0050.0020.0090.0050.0022初始包渣量,%(铁水重量比)1.51.51.51.53预扒渣后包内渣量(脱硫前,%铁水重量比)1.51.51.50.14脱硫后包内新生渣量,%(铁水重量比)- 脱到 0.009 %无0.0760.5001.026- 脱到0.005 %无0.0920.6001.200- 脱到0.002 %无0.1100.7501.3005脱硫后包渣总量,%(铁重量比)- 脱到 0.009 %未扒渣1.5762.0001.126- 脱到0.005 %1.5922.1001.300- 脱到0.002 %1.6142.2501.40

6、06脱硫后(扒渣前)包渣成份,%脱到0.009%CaO37.035.742.981.5SiO235.033.729.95.6Al2O314.013.512.02.2MgO10.013.713.41.6S0.52.151.914.23脱到0.005 %CaO37.034.,946.282.5SiO235.033.029.14.8Al2O314.013.211.81.9MgO10.014.214.31.4S0.52.352.154.36脱到 0.002 %CaO37.034.347.582.9SiO235.032.529.04.6Al2O314.013.011.61.8MgO10.015.215.

7、31.3S0.52.502.254.46从表1可以看出，所有的铁水脱硫方法都伴之生成新渣，且新生渣量与脱硫剂用量成正比关系。在所列出的几种脱硫方法中，新生渣量最多的（铁水重量的1.1261.300%，相当于11.2614公斤/吨铁）是KRCaO-机械搅拌方法。新生渣最少的是喷吹颗粒镁的脱硫方法（0.0760.110%，相当于0.761.1kg/t铁）。此外，喷吹脱硫方法（方案2和方案3）不需预扒渣，而KRCaO法（方案4）则必须在脱硫前除去包顶渣，这是为在包内造成含CaO活性渣所需的。但预扒渣严重削弱了脱硫站的处理能力，并加大了铁损。这又是喷吹含镁料的脱硫方法（方案2和方案3）较之优越的地方。

8、脱硫剂单位用量增加时，包内渣总量也增加。因此，生成渣量最大的2.5262.800%）是KRCaO法（考虑了预先扒除的1.4%）。包内渣量大，铁损就大，包括渣中裹铁的铁损和扒渣铁损。渣中硫含量最高的（在我们分析的脱硫条件下）是KRCaO法（方案4的石灰渣4.234.46%）。如果把喷吹（Mg+CaO）工艺和喷吹颗粒镁工艺（单吹）加以比较，则二者渣中的硫量是相近的，方案3的硫量比方案2的略少而已。分析脱硫时渣内硫量变化的规律性，我们从表1可看到，渣内硫含量的增加是铁水中的硫进入到渣中的结果。系统中有贫化剂时（高炉渣，加到脱硫剂的和包中的各种添加物等）渣中硫含量会下降，但实际上对渣中硫含量影响最大的

9、是初始（脱硫前的）包顶高炉渣量。因此，KRCaO法由于要求初始渣量要最少，必然造成脱硫后渣的含硫量最高。因此，KRCaO法在实践中有两条严重缺点（其它缺点姑且不论）：脱硫前必须预扒渣和脱硫后渣的含硫量最高。这两条缺点就使得在现代化高产能的综合性炼钢产业中，尤其是在冶炼低硫钢和超低硫钢中不适合采用。喷吹含镁物料的铁水脱硫方法可以保证任何给定的铁水脱硫深度。直到0.0110.002%5、6、9、10，而且无需预先扒除包顶渣，同时渣中的含硫量也相对较低。这说明，在现代化高效率的炼钢企业中（对生产所有钢种而言，尤其是生产低硫钢和超低硫钢），采用镁基脱硫方法具有重要的优越性和应用前景。我们还计算评价了采

10、用各种不同脱硫方法时扒渣率对硫进入转炉炉料中的影响。初始硫量为0.035%，脱到0.009%时的影响见表2，脱到0.005%时见表3，脱到0.002%时见表4。脱硫工艺及脱硫后扒渣率对硫进入炼钢炉中数量的影响对比 （脱硫后铁水中硫量为0.009%) 表2序号指标、参数I不脱硫II颗粒镁(Mg)法III镁石灰混合物 (+ Mg)法IV机械搅拌加石灰法(KRCaO)法1234561铁水脱硫后“铁水一渣”系中的硫量铁水中,%0.0350.0090.0090.009包顶渣中,%(渣重的)0.52.151.914.23包顶渣中,%(铁水重的) 0.00750.03350.03350.0265“铁一渣”系

11、统中总S%(铁水重的)0.04250.04250.04250.03552扒渣后”铁水一包渣”系统中的硫量(倒入转炉前)a)扒渣后剩渣25kg铁水中,%(铁水重的)0.0350.0090.0090.009渣中,%(铁水重的) 0.00010.00050.00040.0010“铁一渣”系统中总S%(铁水重的)0.03510.00950.00940.0100b)扒渣后剩渣50kg铁水中,%(铁重)0.0350.0090.0090.009渣中,%(铁重) 0.00020.00100.00090.0020“铁一渣”系统中总S%(铁重)0.03520.01000.00990.0110c)扒渣后剩渣100k

12、g铁水中,%(铁重)0.0350.0090.0090.009渣中,%(铁重) 0.00050.00210.00190.0042“铁一渣”系统中总S%(铁重)0.03550.01110.01190.0132d)扒渣后剩渣150kg铁水中,%(铁重)0.0350.0090.0090.009渣中,%(铁重) 0.00080.00320.00290.0063“铁一渣”系统中总S%(铁重)0.03580.01220.01190.0153e)扒渣后剩渣200kg铁水中,%(铁重)0.0350.0090.0090.009渣中,%(铁重) 0.00100.00420.00380.0085“铁一渣”系统中总S%

13、(铁重)0.03600.01320.01280.0175f)扒渣后剩渣300kg铁水中,%(铁重)0.0350.0090.0090.009渣中,%(铁重) 0.00150.00640.00570.0127“铁一渣”系统中总S%(铁重)0.03650.01540.01470.0217g)扒渣后剩渣400kg铁水中,%(铁重)0.0350.0090.0090.009渣中,%(铁重) 0.00200.00850.00760.0169“铁一渣”系统中总S%(铁重)0.03700.01750.01660.0259h)扒渣后剩渣500kg铁水中,%(铁重)0.0350.0090.0090.009渣中,%(

14、铁重) 0.00250.01060.00960.0212“铁一渣”系统中总S%(铁重)0.03750.01960.01860.0302脱硫工艺及脱硫后扒渣率对硫进入炼钢炉中数量的影响对比 （脱硫后铁水中硫量为0.005%时） 表3序号指标、参数I不脱硫II颗粒镁(Mg)法III镁石灰混合物 (+ Mg)法IV机械搅拌加石灰法(KRCaO)法1234561铁水脱硫后“铁水一渣”系中的硫量铁水中,%0.0350.0050.0050.005包顶渣中,%(渣重的)0.52.352.154.36包顶渣中,%(铁水重的) 0.00750.03750.03750.0305“铁一渣”系统中总S%(铁水重的)0

15、.04250.04250.04250.03552扒渣后”铁水一包渣”系统中的硫量(倒入转炉前)a)扒渣后剩渣25kg铁水中,%(铁水重的)0.0350.0050.0050.005渣中,%(铁水重的) 0.00010.00060.00050.0010“铁一渣”系统中总S%(铁水重的)0.03510.00560.00550.0060b)扒渣后剩渣50kg铁水中,%(铁重)0.0350.0050.0050.005渣中,%(铁重) 0.00020.00120.00110.0022“铁一渣”系统中总S%(铁重)0.03520.00620.00610.0072c)扒渣后剩渣100kg铁水中,%(铁重)0.

16、0350.0050.0050.005渣中,%(铁重) 0.00050.00240.00220.0044“铁一渣”系统中总S%(铁重)0.03550.00740.00720.0094d)扒渣后剩渣150kg铁水中,%(铁重)0.0350.0050.0050.005渣中,%(铁重) 0.00080.00350.00320.0065“铁一渣”系统中总S%(铁重)0.03580.00850.00820.0115e)扒渣后剩渣200kg铁水中,%(铁重)0.0350.0050.0050.005渣中,%(铁重) 0.00100.00470.00430.0087“铁一渣”系统中总S%(铁重)0.03600.

17、00970.00930.0137f)扒渣后剩渣300kg铁水中,%(铁重)0.0350.0050.0050.005渣中,%(铁重) 0.00150.00700.00640.0131“铁一渣”系统中总S%(铁重)0.03650.01200.01450.0181g)扒渣后剩渣400kg铁水中,%(铁重)0.0350.0050.0050.005渣中,%(铁重) 0.00200.00940.00860.0174“铁一渣”系统中总S%(铁重)0.03700.01440.01360.0224h)扒渣后剩渣500kg铁水中,%(铁重)0.0350.0050.0050.005渣中,%(铁重) 0.00250.

18、01180.01080.0218“铁一渣”系统中总S%(铁重)0.03750.01680.01580.0268脱硫工艺及脱硫后扒渣率对硫进入炼钢炉中数量的影响对比 (脱硫后铁水含量为0.002%) 表4序号指标、参数I不脱硫II颗粒镁(Mg)法III镁石灰混合物 (+ Mg)法IV机械搅拌加石灰法(KRCaO)法12345612铁水脱硫后“铁水一渣”系中的硫量0.0350.0020.0020.002铁水中,%0.52.502.254.46包顶渣中,%(渣重的)0.00750.04050.04050.0335包顶渣中,%(铁水重的) 0.04250.04250.04250.03552“铁一渣”系

19、统中总S%(铁水重的)扒渣后”铁水一包渣”系统中的硫量(倒入转炉前)a)扒渣后剩渣25kg0.0350.0020.0020.002铁水中,%(铁水重的)0.00010.00060.00060.0011渣中,%(铁水重的) 0.03510.00260.00250.0031“铁一渣”系统中总S%(铁水重的)b)扒渣后剩渣50kg0.0350.0020.0020.002铁水中,%(铁重)0.00020.00120,00110.0022渣中,%(铁重) 0.03520.00320.00310.0042“铁一渣”系统中总S%(铁重)c)扒渣后剩渣100kg0.0350.0020.0020.002铁水中,

20、%(铁重)0.00050.00250.00220.0045渣中,%(铁重) 0.03550.00450.00420.0065“铁一渣”系统中总S%(铁重)d)扒渣后剩渣150kg0.0350.0020.0020.002铁水中,%(铁重)0.00080.00380.00340.0067渣中,%(铁重) 0.03580.00580.00540.0087“铁一渣”系统中总S%(铁重)e)扒渣后剩渣200kg0.0350.0020.0020.002铁水中,%(铁重)0.00100.00500.00450.0089渣中,%(铁重) 0.03600.00700.00650.0109“铁一渣”系统中总S%(

21、铁重)f)扒渣后剩渣300kg0.0350.0020.0020.002铁水中,%(铁重)0.00150.00750.00680.0134渣中,%(铁重) 0.03650.00950.00880.0154“铁一渣”系统中总S%(铁重)g)扒渣后剩渣400kg0.0350.0020.0020.002铁水中,%(铁重)0.00200.01000.00900.0178渣中,%(铁重) 0.03700.01200.01100.0198“铁一渣”系统中总S%(铁重)h)扒渣后剩渣500kg0.0350.0020.0020.002铁水中,%(铁重)0.00250.01250.01120.0223渣中,%(铁

22、重) 0.03750.01450.01320.0243这些研究工作表明，在使用不脱硫铁水情况下（方案1）进入转炉的硫量主是铁水带入的（8299.7%）。因此，在扒渣后残存的包渣对转炉回硫没有严重的原则性的影响（见图1）。在实施铁水预处理脱硫情况下，主要硫量转入到了渣相中，而且脱硫后铁水中的硫含量越低，转入渣相的比率就越高（图2、3、4）。当用脱硫后的铁水炼钢时，随铁水进入转炉的硫量是“铁-渣”系统中总硫量的0.510%，其余的硫是由包顶渣带入的。因此，不论采用何种脱硫方法，扒除包内生成的富硫包顶渣对于下一步炼钢工序而言都是必需的、不可分割的铁水预处理脱硫工作的组成部分。分析一下“铁-渣”系内各

23、个含硫量与脱硫后残留渣量关系的函数分布情况（见图2，3，4）便可看出，脱硫后铁水含硫量越低，包顶渣的负面影响表现越活跃。比如，当铁水含硫量为0.009%时，在扒渣后包内残渣量为200400kg以上条件下，随渣进转炉的硫量就大于随铁水进转炉的硫量（图2）；当铁水硫降至0.005%时（图3），残渣量为100200kg/包的条件下，渣带进转炉的硫量才大于铁水带入的硫量；而当脱硫深度达到0.002%时，出现这种情况的残渣量就降到了50100kg/包（图4）。总的分析在不同脱硫深度和扒渣率情况下随铁水和渣进转炉的硫量的变化（表2，3，4和图2，3，4），就必须承认，当铁水包中残留渣量多于2550kg时（

24、铁水重量的0.025%0.05%），随渣进转炉的硫量就可净高出0.001%。因此，在利用脱硫铁水炼钢时，脱硫后充分扒渣使包中残渣量不超过25公斤应该是必需的条件。实际上这一任务在欧洲、亚洲和美洲的许多厂家通过采用刮板型现代化扒渣机配之以包壁透气砖吹氮赶渣或上插式气动赶渣机已得到解决。工作中得出的关于铁水中、渣中和“铁水-渣”整个系统中硫量值数组的数据，使我们不仅能够按铁水脱硫效率来评价不同的脱硫工艺，而且还可以从下一步与之协同的炼钢工序的角度来评价各种脱硫工艺。从表2，3，4和图2，3，4可以看出，在扒渣方案（扒渣率）不同而随铁水进转炉的硫量相同时，喷吹颗粒镁或喷吹镁混合物（如镁+石灰）的工艺方案随渣以及“铁渣”系统进入转炉的硫量最少。而这两种工艺方法相比在几种不同铁水含硫量情况下基本上都是等值的（见线图2，3，4上的方案和）。此外，这两种方法不需要采取特别措施对铁水做脱硫和扒渣的准备，因此，高炉来的熔体是什么状态，就在什么状态下进行预处理脱硫。向铁水包加石灰进行机械搅拌的脱硫方法在各个不同的扒渣阶段上渣中的硫含量都是最高（KRCaO法，方案），因此，由渣带入炼钢炉料中的硫量甚