低硫铁水在转炉冶炼过程中回硫的控制

1、低硫铁水在转炉冶炼过程中回硫的控制2009年6月第17卷第3期河南冶金HENANMETALLURGYJun.2009Vol_17No.3低硫铁水在转炉冶炼过程中回硫的控制吴飞鹏杨晓江张大勇刘少芹(河北钢铁集团唐山钢铁股份有限公司)摘要通过对脱硫铁水在转炉冶炼过程中回硫的各种因素进行分析,得出影响回硫的主要原因是铁水硫含量,转炉留渣,及石灰硫含量等,提出了冶炼低硫钢减少回硫的主要措施,通过工艺改善,降低了转炉终点硫含量.关键词脱硫铁水回硫石灰RESULPHURIZATIoNCoNTRoLoFHoTMETALDESULPHURIZATIoNDBoFWuFeipengYangXiaojiangZha

2、ngDayongLiuShaoqin(TangshanIron&SteelStockCo.,LtdofHebeiSteelGroup)ABSTRACByanalyzingfactorscausingtothehotmetalresulfurizationintheprocessofhotmetaldesulphuriztioninconveerrefiningthemainreasonsforresulfurizationaredeterminedtobethesulphurcontentinthehotmetal,existenceofslagremainderinconverter

3、andthesulphurconteninthelime.Thepropermeasuresalesuggestedinordeitoreduceresnlfurizationinrefininglowsulfurstee1.KEYWORDSdesulphurizinghotmetaresult)hurizationlime0前言随着对钢材性能要求的提高和超低硫钢产量的增加,工艺技术对钢铁生产过程中的脱硫也提出了越来越高的要求,同时在全世界范围内,努力制造低硫,高纯净度钢已成为钢铁工业技术发展的趋势,控制转炉回硫是冶炼低硫,优质,高附加值钢的重要前提.唐钢通过优化工艺,降低了转炉回硫量,为进一

4、步开发品种钢奠定了基础.1概况唐山钢铁股份公司第一钢轧厂(以下简称唐钢)现有单吹颗粒镁铁水预处理一座,三座150t顶底复吹转炉,三座150tLF,一座RH精炼炉,1700mm中板坯连铸机,1810mm薄板坯连铸机.目前唐钢部分低硫品种钢成品要求硫含量小于0.012%,同时工艺要求转炉大包硫含量小于0.010%.转炉冶炼工序的回硫主要是指脱硫后的低硫铁水在转炉冶炼时,由于加人的造渣材料以及铁水残渣和废钢中含有较高的硫,部分硫回到钢水中,造成转炉冶炼终点硫超标,从唐钢生产线实际钢水成分看,转炉冶炼低硫钢时终点钢水中的硫含量波动范围比较大(|)(S)=0.007%0.018%),低硫钢终点硫的达标率

5、仅50%.平均回硫为0.007%,最高达到0.016%(以上为质量分数)2回硫的影响因素分析转炉炼钢过程熔池中的脱硫方式为熔渣脱硫和气化脱硫.FeS既溶于铁液,又溶于渣中.脱硫的基本反应是:首先钢液中硫扩散至熔渣中即Fe一(FeS);而后与熔渣中CaO或MnO结合成稳定的,只溶于熔渣的CaS或MnS.影响转炉回硫的因素主要来源于两方面:一方面转炉人炉料总硫含量的影响;另一方面是转炉冶炼过程工艺参数的影响.为了减少转炉回硫量,必须减少转炉入炉料的原始硫总量,提高转炉终点硫的分配比Ls.2.1原材料条件对转炉回硫的影响冶炼低硫品种钢时,转炉采用优质废钢保证硫含量小于0.015%,铁水预处理采用喷吹

6、镁粉脱硫,脱硫后的铁水可控制硫含量小于0.003%.转炉使用的散装料主要有,石灰,轻烧白云石,矿石,铁皮球.各种炉料成分具体见表1,表2.根据工艺环节取样化验各种原材料硫含量,及物料平衡的计算,得出转炉原材料带入的硫总重为26.76kg,各种原材料带入的硫含量比例如图1所不n表1钢铁料化学成分%联系人:杨晓江,高级工程师,河北.唐山(063016),河北钢铁集唐1钢铁股份有限公司第一钢轧厂;收稿日期:2oo9327.36.河南冶金2009年第3期图1各种入炉原料带入硫的比例由图1可以看出,铁水渣中硫含量占进入转炉中的硫总量中的比例最高,L大】此必须减少铁水带渣量.其次铁水中硫含量虽然为0.00

7、3%,但所占转炉中硫总含量比例为20%,如果铁水包中各部分铁水硫含量不均匀,铁水硫含量大于0.003%,也是造成转炉回硫的重要影响因素.石灰,轻烧白云石中的硫总量占转炉中硫总含量的24%,因此降低转炉散料中硫含量对降低转炉回硫也是十分必要的.从唐钢目前的生产实际来看,冶炼低硫钢时S在渣钢间的分配比为47,转炉渣量为10%左右,按硫的物料平衡计算,要确保终点钢水中的W(S)0.012%,则所对应的炉料中硫的总量如图2所示:图2Ls与转炉硫总量的对应关系在原材料质量稳定的情况下,人炉料带人的硫总量平均为26.76kg,为_lr保证转炉终点(o(S)0.012%,就要使硫在渣钢之问的分配比Ls5.因

8、此,必须保证原材料所带人的硫总量稳定在26kg以下,实际生产中,脱硫后的铁水带渣量,石灰和轻烧白云石的质量波动较大,使得炉料中带人的硫总量比较高,造成了部分炉次的终点硫超标.冈此可以看出,采取必要措施减少原材料中的硫含量,减少入炉料的硫总量是相当重要的.2.2工艺条件对转炉回硫的影响转炉冶炼时,充分发挥碱性炉渣脱硫能力,是控制钢液终点硫,减少吲硫的关键.转炉脱硫反应式如下:s+(CaO):(CaS)+OG.=9847422.82TJ/tool硫的分配比Ls可以反应炉渣的脱硫能力,具体定义如下:一-Ks从脱硫反应可以看出,当碱度,温度提高时,脱硫反应都向正反应方向进行.由于此反应吸热值不大,实际

9、上高温主要是增加了脱硫的速率.从Ls的定义式可以看出,当炉渣中氧化铁增加时,既增大了N,但也增大了钢中co(O).一般地,在一定温度下,Lo=ol./O是一个定值,所以随炉渣co(FeO)增加,硫分配系数变小,炉渣脱硫能力降低.所以在高(CaO),高温,低FeO条件下,有利于脱硫.同时脱硫也是界面反应,因此熔渣必须有良好的流动性,同时进行充分的溶池搅拌,以加快其扩散速度和反应速度;适当地加大渣量对脱硫也有利.2.2.1温度对硫分配系数的影响钢水和转炉渣间脱硫反应是吸热反应,转炉低硫钢的终点温度控制在1650C1700C,当温度升高时,炉渣易于脱硫.由于热效应值不大,实际高温主要有利于石灰的渣化

10、,还可以改善转炉渣的流动性和增加了炉渣的扩散速度,从而增加转炉渣的脱硫能力.2.2.2碱度,氧化铁对硫分配系数的影响转炉渣系属于CaOFeOSiO渣系,氧化铁与碱度对转炉分配系数的影响【4如图3所示:lCa0十Mg(HMnU/【1O2十J十AL203)图3转炉氧化渣的碱度和氧化铁含量对转炉硫分配系数的影响由图3可以看出,Ls主要取决于FeO和碱度R.转炉碱度的提高,意味着熔渣具有吸附s的能力增加.对于实际造渣操作而言,渣中FeO是较难控制的,在整个转炉冶炼过程中FeO波动范围为2009年第3期河南冶金15%35%之间.一般在冶炼后期,此时钢水温度较高,一般采用低枪位吹炼,增加转炉内的还原性气氛

11、,降低炉渣中FeO含量,增加后期脱硫的效果.通过大量取样,唐钢转炉渣碱度和钢液间Ls的实际测验结果见表3:表3唐钢终渣R,FeO与Ls(平均值)的关系从生产实际数据看,当碱度R达到3以上时,转炉终点的Ls才能够达到6以上,同时可以看出,终渣FeO对转炉的Ls影响不十分明显,在相同碱度情7兑下,虽然FeO降低了,但Ls的变化量不大.由此可以得出,提高转炉渣碱度是提高终渣Ls的重要条件,FeO的作川主要在于增加炉渣的熔化速度和流动性,加快脱硫的反应.3转炉回硫的改进措施3.1原材料质量控制1)减少铁水带渣量.同时铁水预处理脱硫过程加入部分铁水聚渣剂,当脱硫结束后加入另一部分聚渣剂,这样既能保证铁水

12、渣有充分吸附MgS的能力,同时保证铁水渣能够扒净.2)使HJ低硫铁水进行脱硫,保证铁水硫含量稳定.在实践中,如果使刚s0.030%的铁水,喷吹颗粒镁后,铁水的硫含量不稳定,转炉同硫量0.010%.3)使用优质废钢,保证废钢硫含量稳定.废钢全部使用本厂回收的废板坯或板卷的切边.4)使用优质石灰,轻烧白云石,降低散装料的s和SiO,含量,提高石灰和轻烧向云石的活性度,降低转炉石灰,轻烧白云石的硫含量到0.030%以下.5)在冶炼低硫钢种前两炉即开始使用优质原料,前两炉的炉渣必须大部分倒人渣罐,少留渣进行溅渣,降低转炉溅渣后炉衬的硫含量.3.2转炉冶炼工艺优化1)提高转炉终渣碱度,保证碱度3.0.只

13、有终点碱度提高到3.0以上,才能够提高Ls,冈此必须控制石灰质量,提高石灰活性度,同时降低其它原料SiO,含量.2)降低终点氧化铁含量,氧化铁含量高转炉渣熔化的好,如果氧化铁含量大于25%以上就会降低转炉渣脱硫的趋势,因此控制转炉渣FeO在18%22%.但初渣(Fe0%)控制在25%30%的范围内,保证炉渣早熔化,提高脱硫速率.3)提高一次拉碳率,这样就能够降低转炉终渣氧化铁,控制其在合适的范围内.吹炼后期钢液中的含碳量己经很低,氧量较高经过后吹又提高了炉渣中的FeO量,从而使渣中的硫向钢液中扩散,造成回硫.4)保证底吹效果良好.底吹搅拌力量足,能够降低终渣氧化铁,同时提高终渣脱硫的能力,减少

14、转炉后吹次数.5)保证终点成分与温度命中率,控制转炉终点温度在1660C1680(2.转炉终点温度太高,侵蚀炉衬严重,如果温度太低,既不符合下道工序要求,又回降低终渣的脱硫能力.6)增加优质石灰的使用量,或必要时采取双渣操作,保证转炉终点硫含量命中.4结论1)原材料带入原始硫重量是造成转炉冶炼过程回硫的重要因素.因此,应将散装料中(s)控制在0.030%以内,采用清洁低硫废钢,保证废钢硫含量在0.015%以内,铁水脱硫后硫含量控制在0.003%以内.2)铁水原始硫含量对铁水预处理后铁水硫含量影响较大,必须使用低硫铁水进行预处理,要求铁水原始硫含量0.030%.3)提高转炉渣碱度,降低转炉渣FeO,对提高硫在钢水和转炉渣间的分配比是非常有利的.4)通过对转炉原材料的质量控制和转炉冶炼工艺参数的优化,目前低硫钢点硫的达标牢达到90%以上,保证了公司品种钢的顺利开发.5参考文献1王雅贞,李承祚,张岩,等.转炉炼钢问答.北京:冶金工业出版l:,2007:4546.2陈家祥.钢铁冶金学(炼钢部分)lM.北京:冶金T.lk出版社,1990:115116.3吴发达,包燕平,刘建华,等.转炉