唐钢150tLF钢包精炼炉快速脱硫工艺实践

1、唐钢150tLF钢包精炼炉快速脱硫工艺实践摘要介绍和分析了唐钢150tLF钢包精炼炉冶炼薄板坯连铸钢水时快速脱硫工。生产实践表 明:合理的渣系组成、温度控制、酸溶铝含量、吹氩搅拌及喂线技术是实现快速脱硫的关键 技术。关键词唐钢钢包精炼炉快速脱硫工艺实践0前言对于大多数钢种来说，硫是有害元素。它在钢中所形成的硫化物降低钢的韧性，硫化锰 夹杂是钢基体点腐蚀的发源地，钢的氢脆与钢中硫化物夹杂也有密切关系。薄板坯连铸由于 是在高拉速条件下进行(3.0m/min6.0m)/min).铸坯厚度薄.浇钢空间狭小，唐钢FTSC工艺 薄板坯连铸机又采用复杂横截面的长漏斗型结晶器，为保证连续浇注和薄板坯表面质量，

2、对 硫含量提出更高的要求，一般要控制在0.008%以下。同时.薄板坯连铸的刚性流程还需要时 间、温度、节奏的匹配协调。因此，开发LF钢包精炼炉的快速脱硫工艺是薄板坯连铸短流 程生产线的一个重要研究课题。唐钢在2003年3月开始对LF钢包精炼炉的快速脱硫工艺进 行了有针对性的研究.并取得了较好的工艺效果。1主要设备及技术参数唐钢150t LF钢包精炼炉的主要设备及技术参数见表1:表1唐钢150t LF炉主要技术参数公称容量/t最小钢最大钢钢水净电极直 径/mm极心圆电极升电极升炉盖提钢包透变压器水处理水处理空高度直径降行程降速度升行程气砖数容量量/t量/t/mm/mm/mm/mm/s/mm量/个

3、/MVA150100160N50045775025001507002252唐钢薄板坯连铸钢水精炼工艺流程钢水进站一接底吹氩管一钢包到LF精炼位一测温取样一给电.加渣料.造还原渣一调整钢 水成分及酸溶铝一测温取样一成分温度合格一弱吹一喂线一弱吹一钢水到LF炉起吊位一加 保温剂一吊包一薄板坯连铸机。3脱硫的热力学研究3.1脱硫反应在钢一渣界面上的脱硫反应是伴有电子转移的置换反应其基本式为：S+2e=(S -2为保持电中性.必有一些能释放电子的元素同时经过界面进入渣中,对于铝镇静钢来说.脱硫基本反应为:3(02-)+3 S+2 Al=3(S2-) + ( A1203)3.2炉渣的脱硫能力适当增加渣量

4、.可以稀释渣中CaS浓度，加快脱硫速率。但渣量过大会使炉渣过厚，影响 钢渣界面反应。在实际生产过程中，转炉出钢下渣过多，会影响造白渣过程从而恶化脱硫 过程降低脱硫效率。因此，在生产实践中转炉出钢下渣量要求小于450kg。3.3钢水温度提高钢水温度可以加快渣料熔化，提高钢水流动性，加快反应速度，从而加速脱硫。生 产实践表明，钢水温度低于1560C时，脱硫速率明显降低;钢水温度高于1560C时，渣料熔 化快，炉渣流动性好，脱硫反应快。因此，要求转炉钢水进站温度要大于1560C。3.4渣氧化性从热力学角度考虑，脱硫反应是在还原性气氛中进行，渣中Fe0含量高不利于脱硫反应。 根据生产数据，在脱硫反应中

5、渣中Fe0含量与硫分配系数的关系如图1所示。此外，在生产 实践中还发现，渣中(Fe0+ Mn0) 炉浅卜祺?由壹_/ %图1渣中FeO含量与硫分配系数的关系3.5钢中酸溶铝含量实测钢中酸溶铝含量小于70X10-6时，钢水氧位大于20X10-6,不利于脱硫反应。钢水的 脱0与脱S是相互联系的，脱O良好的钢水增加了渣的脱硫能力，是深脱硫的必需条件， 并符合以下规律：:%S=30a0式中：a0一指钢水中执的活度。通过对生产数据的统计，得到钢中酸溶铝含量与脱硫效率的关系(如图2所示)。7 w jw J戒:俶 ih(t 瓣，街tj如图2酸溶铝含量与脱硫效率的关系从图2中可以看出.钢中酸溶铝含量大于200

6、X 10-6时脱硫效率显著提高，再提高钢中酸 溶铝含量脱硫效率提高则不明显。因此，要求转炉到LF炉钢中酸溶铝含量要大于200X 10-6。 3.6 CaF 2含量CaF2本身没有脱硫能力，但在CaO中加入脱硫速率显著增加，这说明CaF2在脱硫过程中 可以起到类似于催化剂的作用，其作用机理主要是:CaF2可以与网状硅酸盐发生反应，提 供少量的02-使渣中自由02-增多;CaF2能显著降低渣的熔点，改善动力学条件，使硫容易向 CaO等破网组元固相扩散;氟离子可以破坏硅酸盐赖以结合的化学键，形成空隙，使硫更容 易扩散到CaO等金属氧化物内部。最终的结果是随着CaF2的增加，脱硫速率和脱硫效率都大 大

7、提高。3.7吹氩搅拌氩气搅拌可以增加钢一渣反应界面.加快反应速度。从动力学角度分析，钢包精炼炉中脱 硫反应的限制环节是硫从钢液木体向钢一渣界面的传质过程。因此，加强氩气搅拌有利于提 高脱硫反应速度。文献指出，脱硫时钢水搅拌能量8 一般大于7000W/ t,钢水搅拌能量8 由下式给出：式中：QAr吹氩量，m3 /min;Ti ,Tn分别为钢水和氩气的温度，K;Ho吹氩深度，m;P2氩气压力，Pa;Wg钢水重量，t。在唐钢LF钢包精炼炉的精炼条件下.吹氩脱硫时的氩气搅拌能量约为9000W/ t。3.8钙处理唐钢LF钢包精炼炉喂线处理主要用于对A12O3夹杂进行改性处理.使之形成球形12 CaO 一

8、 7A12O3夹杂，防止中间包浸入式水口堵塞，一般要求钢水中Ca/AlS大于0.1，但对喂CaSi 线前后钢水取样分析表明，喂CaSi线后钢水将进一步深脱硫，平均脱硫率为13.7%。4快速脱硫工艺的开发与实践根据理论分析及生产实际情况，唐钢认识到合理的渣系组成、温度控制、钢中酸溶铝含 量、吹氩搅拌及喂线技术是实现LF炉快速脱硫的关键技术。因此，制订了如下工艺路线： 4.1造渣制度根据唐钢实际情况（石灰中SiO2含量较高）以及考虑到成本因素，唐钢150t LF钢包精炼 炉渣料实际消耗为:石灰，1214k kg/ t;萤石,45kg/t;预熔精炼渣，45kg/t;造白渣用 铝粉，0. 51kg/t

9、。表2为合理的渣系成分以及唐钢实际的渣系成分控制。唐钢实际的渣 系其硫容比可达到200。在实际生产中还发现，越早造白渣，脱硫效率越高，因此，要求钢 水进站后立即加铝粉脱氧，一次给电后要求造好白渣。表2渣系成分控制%项目CaOA12O3FeO+MnOSiO2MgO合理的渣系成分50602030168唐钢实际渣系成分505515201810684.2温度制度根据生产实际情况.唐钢要求进LF精炼站钢水温度大于1560 C.过程温度控制在1570C 到1590 C之间（如图3所示）。从图3可以看出温度低于1560C时,脱硫效率将会明显降低。图3钢水温度与脱硫效率的关系4.3酸溶铝成分控制根据生产实际情

10、况，要求进LF精炼站钢水中酸溶铝含量大于200X 10-6，过程酸溶铝含量 控制在250X 10-6左右，喂线前酸溶铝含量控制在200X 10-6左右。结果表明，脱硫效率良好。 4.4氩气搅拌制度为保证脱硫及去除夹杂物，要求冶炼前期脱硫时氩气搅拌强度为600NL/ min,大搅 有利于脱硫;均匀成分、温度时氩气搅拌强度为400500NL/ min;喂线前后静吹时氩气搅拌 度为200NL/ min，避免裸露钢水液面，引起二次氧化。4.5钙处理制度唐钢一般要求喂线前钢中硫含量小于0.009% ,静吹时间大于5min.喂线后钢水中Ca/AlS 大于0.1,静吹时间不低于5min，在特殊情况下，钢中硫含量小于0.012%时可以喂线脱硫， 但要适当增加喂线量，喂线时氩气流量为300400NL/ min,喂线后要保证静吹时间大于8 min，以利于CaS夹杂上浮。5工艺效果采用快速脱硫工艺后，唐钢LF钢包精炼炉脱硫时间明显缩短，能满足薄板坯连铸生产