转炉流程生产管线钢钢中硫含量的控制毕业

本钢转炉流程生产管线钢钢中硫含量的控制摘要随着我国石油、天然气资源的开发和利用，用于制造石油、天然气输送管线用的宽厚钢板的需求量将不断增加。具有高强度、高韧性、良好的可焊性、低温下的断裂抗力和抗H2S侵蚀能力，低合金高强度、高韧性的超纯净高级别管线钢将成为21世纪国民经济需求量较大的一类钢种。降低管线钢中有害元素特别是硫含量以及控制硫化物央杂物的形态和分布是冶金工作者一直探索的重要研究课题之一。本课题以管线钢硫含量的控制技术为核心，对本钢管线钢中硫含量进行理论计算与分析。探索各工艺的脱硫条件，并对各个因素对钢中硫含量的影响进行研究分析，实验并探索适于工业生产应用的脱硫渣系，寻求最合理的精炼工艺流程。以提高产品质量，降低生产成本，提高效益。为达到研究目的，对各个环节脱硫的热力学及动力学条件进行了分析，并以此为理论依据对管线钢生产过程中脱硫的关键工序进行了工业性试验。通过管线钢工业性试验的结果，分析了各个因素对脱硫效率的影响，并探讨了影响脱硫效率的限制条件，从而得出提高脱硫效率的可行方案。批量生产结果表明：本钢生产条件下铁水喷粉预处理后，铁水中硫的平均值可达16×10-6，为超低硫管线钢的冶炼提供了前提条件并大大减轻了后续工序的脱硫任务，有效降低了生产高级别管线钢的成本。经LF精炼脱硫后硫含量可低至5×10-6，可满足高级别管线钢的生产要求。关键词：管线钢，硫含量，LF炉造渣脱硫，铁水喷粉脱硫AbstractWiththeexploitationanduseofthepetroleumandthenaturalgasinourcountry，thewideandthicksteelplate，whichisusedforthepipelinetodiliverpetroleumandthenaturalgasisneededhugely．thepipelinesteelwithhigherstrength，higherductility,betterweldabitity,andresistancetoH2Serosionwillbeneededgreatlyinthe21century．Decreasingthecontentoftheharmfulelementsinthesteel，especiallythesulfurcontent，andcontrollingtheshapeanddistributionofthesulfideinclusionareoneoftheimportantworksforthemetallurgists．Thecoreofthistopicisthecontroltechnologyofsulfurcontentinpipelinesteel．TheoreticalcalculationandanalysisedthesulfurcontentinpipelinesteelofBenxiSteel．Exploredthedesulfurizationconditionsofthevariousprocesses，analysisedvariousfactorsonthesulfurcontentofthesteel．Experimentedandexploredthedesulfurizationslagsystemwhichsuitablefortheindustrialproductionapplicationstoseekthemostreasonablerefiningprocess．Toimprovetheproductquality，reducetheproductioncostsandimproveefficiency．Toachievetheresearchpurpose，analyzedthedesulfurizationconditionsonthermodynamicsandkineticsforthevariousproductionprocesses，andasatheoreticalbasisconductedindustrialtestsonthekeyprocesstopipelinesteeldesulfurization．Relyontheresultsofpipelinesteelindustrialtest，Analysisedtheinfluenceofvariousfactorsondesulfurizationefficiency，andexploredthelimitationsfordesulfurization，toarriveatpossibleoptionstoimprovethedesulfurizationefficiency．Massproductionresultsshowthat，AfterthehotmetaldustingpretreatmenttheaverageofthesulfurcontentinBenxiSteelhotmetalcanbe16×10-6，providesapremiseforthesmeltingofultra-lowsulfurpipelinesteelsandgreatlyreducingthedesulfurizationtaskoffollow-upprocess，effectivelyreducedthecostofhigh-levelpipelinesteelproduction．AfterLFrefining，sulfurcontentcanbeaslowas5×10-6，tomeettherequirementsoftheproductionofhigh-levelpipelinesteel．Keywords:pipelinesteel,sulfurcontent,LFfurnaceslagdesulphurization，hotmetalinjectiondesulfurization目录盛第一章袍绪论谋昌1监1.1谋选题背景及串目的阴潮1众挣晌选题背景忌李1确馋秀本课题目的肯般1变烟曾管线钢控制韵钢中硫含量辛研究的意义寄躲2掌1.2钓文献综述却码2观呢兔国外现状责狠2映死恶国内现状页畏6吹描痰管线钢的性项能要求角舟8险娇如管线钢的主锯要质量问题仔及其产生原辰理盛轨10丹湾硫对管线钢幕的危害轧宇11偏黑肥管线钢发展元趋势携哲12毅1.3央研究内容抚蹈13得第二章奉脱硫反应热基力学及动力娘学分析贡帆15放2.1回脱硫反应热亏力学分析窗虽15撇2.2卵脱硫反应动穗力学分析部乱16亚第三章危管线钢脱硫慌工业性试验颈驴19倡3.1绝铁水预处理洪脱硫层笋19失麻本钢斗1仁、营2#杂铁水脱硫站衰基本概况愁光19授鹊极铁水喷吹蛇CaO-M尊g呈脱硫工艺的狮试验统计形跨21芹泡酱各因素对铁边水脱硫率影冈响的讨论与坏分析押浙22榴3.2L测F割精炼脱硫摧版25善巡顿本钢炼钢厂耻1#LF菠炉简介耳当25废滥LF碧工序操作标她准忠栋26蛋痰1#LF砌炉造渣深脱口硫工艺的确迹定喘堂27喜必LF油脱硫工业试助验数据统计罪透28镇姻各冶炼条件痰对尖LF袍脱硫效果的残影响分析绵兽29不召LF岗深脱硫操作诵要点念示31牢结论芹尤33匠致谢张丝33钳参考文献安笛34附录35挥外文原文钓累35改外文翻译斯撒43键第一章身绪论巧1砍.猾1览选题背景及弟目的菊臂选题背景菊本钢石油管汽线钢的开发应研制始于8墨0年代末，晕是国内较早垂开发石油管棋线用钢的钢吊铁企业。历银时十几年的涂发展，本钢客先后研制开接发了符合石徐油、天然气危输送管线用犁的A、B、午X42、X焰46、X5奸2、X56搭、X60、晨X65、X贡70管线钢凳，实现了石摘油、天然气攀输送管线用纽钢的系列化呼。特别是本营钢通过20控02年对炼绸钢、热轧进应行现代化改斯造后，加快内了高性能管效线钢的研制互开发力度，条先后研制开铲发了能够满俩足用户要求块的高性能石扮油管线用钢桶X52～X弄70、石油寸套管用钢J文55，参与烟了国家“9度73”项目弟“新一代钢田铁材料的重淋大基础研究扩”中的子课淹题“高强度痒管线钢的产零业基础研究桌”工作。在职国家组织实女施的“振兴摩东北老产业露基地高技术散产业项目”羊中，本钢同奥中科院金属末研究所共同辫申报的“高回性能管线钢搭生产产业化陈”通过了专双家组的评审薄，并获得国啄家资金的支模持。“高性愉能管线钢生辜产产业化”珠项目的实施扔将使本钢成帜为国内继宝备钢、武钢、极鞍钢之后能璃生产具有高境附加值的X插70以上级俩别管线钢的次钢铁企业。蛋到目前为止能，石油管线聚钢X52～今X70先后且通过中石油犯管材所、管敌道局的板卷着及钢管的性宅能评定，实眉物质量满足亩国家西气东裂输对管线钢沙特殊质量的以技术要求。晒其产品已应丽用于多条输篇气、输油、绝成品油管线沈工程。目前植，本钢已批住量生产石油泉管线钢，产蛛品经华油钢涌管葱、宝鸡石油撞钢管厂等多梢家钢管厂的尾生产使用，弹产品质量完乔全符合用户眉的特殊标准为及技术要求醒。X80管它线钢也已通地过鉴定验收速，并于20朋09年第一猜季度进行了碎试生产。高叔品质高附加谋值管线钢的额批量生产在诚为企业创造疼经济效益的封同时也为我奋国经济发展已起到一定的丑推动作用。给月本课题目藏的犁以管线钢硫尚含量的控制隐技术为核心拌，对本钢生福产条件下从笋铁水预处理蚕经转炉到精吉炼过程中的选钢中硫含量醉控制技术进泊行理论计算市与分析。探魔索各工艺的栏脱硫条件，备并对各个因习素对钢中硫馒含量的影响俊进行研究分厦析，实验并讯探索适于工竟业生产应用阁的脱硫渣系薄，寻求最合得理的精炼工欠艺流程。以毒提高产品质辩量，降低成荣本，提高效乎益。级流管线钢控克制钢中硫含吧量研究的意途义途能源是整个秃世界发展和箭经济增长的买最基本的驱削动力，是人还类赖以生存剑的基础。在雕21世纪里停，石油和天炊然气在整个义世界的能源摘结构中的比领重将会进一絮步增加。绝勇大多数的石蒜油和天然气司的运输都要短依靠管道。倾预计今后1躺0年，我国船将建设超过浇5万km的凯油气管道，舅平均每年需颠铺设古5000k印m壶，每年天燃础气管道需要没钢材近40街0万t，共顽需各类油气桂输送干线用帮钢约100床0万t。研咐究表明，石唉油、天然气榨管道的建设丰成本会随着犁所用管线钢滚级别的提高执而下降，如状图1.1所认示欣[1]穴。宽图1.1构新管线建设采逼用不同钢级壮钢管的成本遥变化率朝与此同时，础随着石油、没天然气需求塞量的不断增收大，管道的裁输送压力和聚管径也需要曾不断地增大厨，以增加其湿输送效率。殿因此对管线训钢材的质量锹和性能要求博也日益苛刻紧，需要其具塘有高强度、可高韧性、良租好的可焊性顽、低温下的宜断裂抗力和险抗H谈2唱S侵蚀能力练等特性，而幅在管线钢中淡影响影响这锄些性能的主技要元素就是乐硫，硫含量漫的高低直接放影响到管线混钢质量的好菊坏。长远来怎看，研究管在线钢中硫含页量的控制具绒有深远而重消大的意义。唯1.2文阀献综述恭镜国外现状岩早期的管线箱钢一直采用蛾C、Mn、房Si型的普义通碳素钢，列在冶金上侧耳重于性能，踢对化学成分宜没有严格的忆规定。自6校0年代开始拆，随着输油回、输气管道工输送压力和帮管径的不断桌增大，开始序采用低合金海高强钢（H唯SLA），涂主要以热轧蛇及正火状态使供货。这类枕钢的化学成梨分：C≤0俊.2%，合止金元素≤3夏～5%。随野着管线钢的匹进一步发展微，到60年丝代末70年尘代初，美国煌石油组织在垦API5日LX和AP诊I5LS皂标准中提出岂了微合金控珠轧钢X56愉、X60、桥X65三种蚕钢。196帜8日本X6洲5级管线钢堂的使用，为恶高强度管线乏钢的生产开插创了新的里虹程碑，此后杨，高级别管逃线钢的开发衣速度加快。导图荣1.坝2示出了高底强度管线钢但的发展历程尖[2]匪。借图1.2各劝级别管线钢方的主要合金娇成分与生产被工艺进展苹20世纪7低0年代初，运Trans收Canad岛a首次使用驰了X70钢抽管。20世是纪80年代曾，X70级筝管线钢逐渐糖引入工程建御设中。欧洲年钢管公司到覆2001年蹲底已经生产彩X70钢管农近321万西t。X70当钢管的生产魔技术在欧洲俩钢管、新日凝铁、住友、妥NKK、K苦AWASA主KI、IP坛SCO、I诱LVA等公立司均已成熟乞，并且批量尽供应，用于冬工中。19孤85年，A蒜PI标准又桌增加了X8呆0钢，而后达又开发了X释100管线请钢，碳含量饰降到0.0朗1-0.0破4%，碳当涨量相应地降冬到0.35仇以下，真正久出现了现代的意义上的多渡元微合金化叨控轧控冷钢叉[3]荣。1996莫年，美国埃石克森美孚公眨司与日本新玉日铁公司、贺住友公司签换订了X12净0级管线钢互联合开发协蒸议，200被1年成功开雹发出具有高截止裂韧性的朴X120级疑管线钢，并蒜于2004翼年进行了示收范段的敷设繁。随后JF帅E公司也已义经完成了高交强度X12援0级管线钢级的开发。栽提高钢液纯舅净度是大幅山度提高管线庄钢强度、韧蜘性和使用寿润命的基础。忆近二十年来把随着冶炼技涝术的进步，盯管线钢的纯当净度水平不选断提高，以模钢中碳、磷跑、硫、氮、击氢、氧含量傅为例，19请80年德国汉蒂森公司生届产的钢上述蛙杂质总量可臭去除到60尝0×10越-6结，到90年使代则可去除据到100×阳10夸-6缠。韩国浦项王可将P、S萝、O、N、哨H总量去除合到80×1饺0旦-6动的水平。德加国人预测，彩在今后几年广中上述杂质掠含量可以达脚到以下水平纹：[C]≤铜20×10仇-6尾，[P]≤语l5×10总-6荡，[S]≤占5×10冷-6锈，[N]≤乒15×10匆-6赏，TO≤1津0×10烤-6口，[H]≤寺0.7×1慎0熄-6刺，总和为6棋5．7×1洲0岭-6间。而日本人挑预测将来日见本纯净钢的拾冶炼水平可别达到：[C师]≤6，[匆P]=2，尝[S]≤1佣×10疫-6逐，[N]≤延14×10刑-6搂，TO≤5捧×10饮-6舰，[H]=恰0.2×1歌0垫-6念，总量为：嘴28.2×乏10纪-6墨。侍下面是国外逼几个先进的牵管线钢生产科厂家的管线舰钢工艺元。杂（1）富日本新日铁利、JFE、察住友箩表1.1是勒日本三大钢坚铁公司高强迎度管线钢的粒生产工艺。斗表1.1日识本三大钢铁书公司高强度缝管线钢的生住产工艺裤公司寄生产技术危显微组织构代成换其他技术少新斗日膛铁割(1)KI悟P技术(向鉴钢包内钢水诵喷粉来生产吸低硫钢的高川效二次精炼倾技术，通过像调整钢包内张渣的成分获惕得超低S含疑量)兼(2)板坯阿轻压下技术优(3)控制纸轧制技术+育连续在线控眨制冷却技术禾X100钢什：上贝氏体具+MA勇X120钢大：上贝氏体浮+弥散碳化疮物(含碳钢掏)变HTUFF骂技术、FE奴A精密成型楚技术、高精凳度制管技术董JFE僻(1)采用轿低Si铁，翼在铁水预处骄理炉中采用踏无渣炼钢法妨提高钢的纯支净度章(2)控锤制轧制技术命+超级在线滨加速冷却技锄术，并与在睡线热处理工袜艺相结合肾X100钢季：贝氏体中谱分散有硬质讯M/A熟X120钢翻：铁素体+坑贝氏体双相亡组织(无硼葡钢)苹EWEL技译术、提高了乐大线能量焊泼接的HAZ冷任性陪住友团金属筑(1)采用罪高纯净钢技界术，降低P扑、S、N等贝杂质合(2)住友基控轧技术+迅动态加速冷第却技术，水沿冷停止温度截低于400萝o嚼C死X100钢森：贝氏体+弃马氏体挪X120钢坐：下贝氏体搁+弥选散碳化物(亏含碳钢)勇SHT技术所、焊接部位堂超声波探伤颈技术罩注：HTU除FF—新日尽铁开发的提琴高厚板HA室Z韧性技术甲；EWEL掀—JFE开秆发的提高厚革板HAZ韧柳性技术；S难HT住友金紧属开发的高冷韧性技术挑表1.2列跪举了新日铁疾、JFE公膜司高强度、争抗大变形性党能管线钢的粱化学成分。穿（2）日本扩钢管京滨厂们日本钢管的构京滨厂电弧京炉车间包括兴一台50t篮高功率电炉北，1台VA犁D和VOD蒙双联精炼炉探。由计算机诚控制电炉熔子炼过程，并内在电炉上安撤装了辅助燃承烧器、搅拌没器，在精炼港工位上安装崖了喷粉设备孕，精炼的钢己水可由电炉饱或转炉供应朽。该厂利用洽上述设备生泥产超低硫、摩低磷、低氧炊、低氮、低押氢、低碳钢东管用钢。茎（3）日本惨新日铁情新日铁生产吸管线钢的工飘艺流程为：吗复合铁水预嘱处理→顶底哈复吹转炉→忆减压下的钢昌包喷粉（V闻-KIP）商→RH处理鲜→连铸轻压魂→形变热处州理控轧→U岔OE.花表1.2新各日铁、JF秘E公司高强仓度、抗大变窗形性能管线叶钢化学成切公司画钢级意化学成分（吗质量分数）难/%识C留Si鞭Mn欲P揪S渡Nb誉Ti士其他元素蜡Ceq出Pcm吧新柳日骡铁双X80傍0.06浊0.26猾1.81授0.005顺0.002卵0.04抵0.01键NiMo,巨Mg弱0.41浴0.17岭X100低饮C册0.03拥0.20辜1.96烫0.005绵0尸.002急0.04该0.01挡Ni,Cu桶,Cr,M络o,V狮0.60播0.22揪X100中极C奔0.06板0.22惧1.96止0.007傲0.002资0.04络0.01形Ni,Cu扎,Mo润0.46齐0.19歇X120捏0.04役1.93悼含有担0.02是Ni,Cu竿,Cr,M可o,B锄0.21球JFE尘X80故0.06两0.20梅1.80练0.01凉0.001私0.04湾含有各Ni,Cu斧,Mo昼X100片0.07除0.20培2.0神0.01蜻0.001倍0.02栏含有染Ni,Cu衔,Mo译X120捉0.06士0.15游1.91傻Mo,无B察0.22霸注：Ceq阔=C+Mn伴/6+(N随i+Cu)柿/+(Cr臭+Mo+V酱)/膀Pcm=C淘+Si/3孔0+(Mn的+Cu+C拾r)/20厉+Ni/6捏0+Mo/抄15+V/卖10+5B滨（陡4滚）墓俄罗斯缠俄罗斯塔干被罗格钢铁厂丛为提高产品彩质量，生产兼出高强度、城耐低温、耐美腐蚀的无缝榴钢管，20船00年在平垄炉炼钢车间妻建成了钢包塑精炼炉，采拨用精炼技术素后，该厂可缠将钢中的硫恒含量降低到柳120×1洗0糖-6破以下。毁（撇5寒）义德国蒂森钢阁铁公司肆德国蒂森管首线钢（HI轮C钢）的冶却炼工艺路线碌为：铁水脱挣硫（S<3恳0×10住-6果）→复吹（均P<50×干10禾-6誓）→钢包内浆加合成渣、狂Ar搅拌深玉脱硫（S<曲10×10激-6回）→RH脱土气→TN喷付粉（钙处理逝和搅拌排除眯夹杂物）。妇另一种冶炼凯路线为：淡铁水脱硫（拉S<50×胃10茄-6渣）→复吹→捏钢包罐脱气射处理（真空至下同时加合挨成渣，脱至征[S]10竞×10求-6款以下，然后红喂入Ca-外Si包芯线倒）。悉1绑.总2愈.阅2宽国内现状蓄我国管线钢完的应用和起钩步较晚，过社去已铺设的瓜油、气管线敢大部分采用港Q235和惊16Mn钢歼。尽管原油沈、成品油、吊天然气的运蛙输基本上已详经实现了管小道运输。但氧是与世界上浪工业发达国中家相比，国漆内的管道运兆输在质量上勺和数量上都类存在很大差耀距。中国虽嗽然为世界的腰主要石油出蚁产国之一,恰但输油输气仙的管道不足箭世界管线总锯长度的百分基之一,而且木普遍存在输盾送压力低、聋管径小的缺欧点。“六五棕”期间，我井国开始按照肺API标准始研制X60牵、X65管煮线钢，并成心功地与进口酱钢管一起用详于管线铺设摧。90年代折初宝钢、武趟钢又相继开谨发了高强高省韧性的X7船0管线钢，庄并在涩宁兰浓管道工程上掏得到成功应薪用。到目前匪为止我国已摄具备了X5拳2至X12纺0管线钢的歇生产能力。范随着国内外忆管道建设的航不断升温，登国内市场管岸线钢的需求汗量不断扩大亩。面对如此雪大的需求市贞场，国内各丰钢厂早已意灰识到了国内狸管线钢巨大卷的潜在市场问以及开发管挣线钢的紧迫茎性，都在积过极加大对工压艺装备的技革改投入，争竟取占领市场昌最大份额。源在加紧建设舞设备的同时葱，各钢厂也泼在加大技术猎研究投入力京度，由于影总响性能的最哭终决定因素乏是钢坯的成制分，只有冶弦炼出高纯净赢的钢水，才幸能为生产高鸦等级的管线购钢创造良好所的原材料条续件。因此，证加强对钢水登冶炼工艺技害术的研究是皆成功生产高雷级管线钢的剑前提条件。贪国内管线钢答的生产企业即和工艺技术御如下。（1）宝钢锹宝钢从19灿95年开始磁，高韧性管凶道由研究试脑制阶段转为华工业性批量放生产。到1蜡996年为出我国三个重潮要的输油、获输气管道工甲程提供了X嗓52、X6隐0、X65滚高韧性管线泰钢板。其工先艺主要包括棚：匠铁水预处理恭（TDS）抓→顶吹转炉如(LD)→惑顶渣→循环果真空脱气（配RH）→喷危粉（KIP项）→连铸（订CC），按寇上述工艺路旁线，管线钢这的中间包钢错水成分可达衣到[S]≤奇20×10婆-6桨，[P]毒≤90×1济0顽-6督，T[O]先≤25×1绞0牧-6戒，[N]≤呜35×10滚-6殿，[H]≤垄2×10沟-6易的水平。辛当生产要求大[S]极低气的抗HIC碑管线锕时，汽采用：铁水怪预处理（T替DS）→顶罚吹转炉(L换D)→顶渣卷→精炼脱硫患(LF)→管循环真空脱表气(RH)兔→喷粉(K菠IP)→连环铸(CC)吼的工艺路线置，此时能够牛保证[S]迷≤10×蜜10数-6乏。（2）武钢亡武钢三炼钢插厂采用“B猪OF→Ar朴→RH→L帮F→CC”岗工艺生产索的管线钢，蚕采取示踪剂魄跟踪、系统耐取样、综合患分析的方法礼，对RH处竿理前后、L疲F处理前后疯、中间包和鹿铸坯中T[都O]、显微奋夹杂及宏观合夹杂物的变录化进行了系数统研究。各驴工序钢中夹麻杂物洁净度障的变化情况村见表1.3峰。疑（3）酒钢棉L290管开线钢洁净度雾研究厅酒钢L29即0管线钢的箭生产工艺流庄程为：铁水汇预脱硫处理企→50t转尤炉→吹氩处房理→LF精是炼→全封闭漫注流保护板艇坯连铸。采眯用加示踪剂烫连续跟踪，糠并在转炉终歉点、LF进锦出站、中间蹄包和结晶器虏的前、中和燕后期以及铸护坯取样，对免钢中的夹杂衫物、T[O演]和氮含量曲进行全面系再统的分析研启究。各工序板钢中夹杂物透数量、T[仅O]和氮含乐量变化如表铜1.4。效表1.3献武钢管线钢怪各工序钢中受洁净度的变育化丢项目稀T[O]侍/10征-6尸显微夹杂数限/个·mm昨-2白大型夹杂量构/mg·(饶10kg键)戏-1贫吹氩后霸20.8附7.28守31.52猴RH处理后哗16.5脆4.74温10.87马LF处理后莲17.3红2.46府32.27巷中间包内21惜3.78免36.56金铸坯振14.7荒2.78闸1.13根目前国内大美型钢铁企业尾在研制开发猾管线钢控制钳钢中硫含量瞒技术方面与姿日本、韩国月及西欧的一血些国家相比响存在着不小该的差距。宝灿钢所生产的缠超低硫管线讲钢[S]=拴15×10弹-6[4]软,开发试制夸的5炉X7航0管线钢中射[S]=(鞭6～18)挂×10骗-6[5]己，平均仍为生10×10附-6陆。武汉钢铁贝二炼钢、三吊炼钢拥有先护进的钢水精龙炼设备，产隶品的最终[拨S]近20晨×10蠢-6[6]市。鞍钢的铁抵水镁脱硫可聪以把[S]侵降到30×场10谢-6尊以下，在转截炉冶炼时因法废钢和石灰林等原料的硫矩含量高而使贺终点[S]慨约增加45鉴×10忽-6效。包钢在L羊F精炼炉进震行钢水脱硫安的工业试验全，在还原条核件下脱硫，航钢水终点[徒S]可达1握00×10记-6目以下败[7]置。而高强度北管线钢要求像要求[S]祸＜100×欺10耐-6匹。由此可见责，在管线钢吸硫含量控制赢方面，我国坦还存在着一恭些差距，进筑一步开发钢优液精炼深脱扎硫技术具有趴现实意义。游表1.4里酒钢L29房0管线钢各记工序钢中夹洪杂物数量、楚T[O]和厚氮含量变化锅工序拜T[O]凡/栋×指10钟-6优[N]要/称×10平6哪显微夹杂数沿/个·mm案-2闲大型夹杂量议/mg·(克10kg船)平-1婆转炉终点疫～麦23.7为50裳～都LF前钻102.5激20.8裳98.3雕9.33领LF后竹92.5患26.0狼173.6艰4.97召中包洁88.5狠35.意0蓬61.7减5.35筒铸坯拆49.4姥32.3投45.2绒3.62炊吧管线钢的济性能要求娇（1）强度坦要求朱这里主要指勿屈服强度和文抗拉强度。课屈服强度是事工厂水压试浅验，工地强要度试压的主驳要参数。钢射的抗拉强度芦和屈服强度唤是由钢的化此学成分和轧院制工艺所决江定的。输气者管线选材时吓，应选用屈忠服强度较高迹的钢种，以炸减少钢的用奥量。但并非谁屈服强度越葡高越好，屈碰服强度太高廊会降低钢的报韧性。选钢步种时还应考胡虑钢的屈服层强度与抗拉运强度的比例萌关系—屈强僚比。随着材市料强度的提锣高，材料的涌抗拉强度增浮大，脆性增铁大，屈服强急度与抗拉强敲度之比增大五。API标令准对冷扩径绩管要求屈服总强度与抗拉瑞强度之比不拦大于0.9笨3。用以保你证制管成型副质量和焊接软性能。钢在饺经反复拉伸冬压缩后，力引学性能会发础生变化，强士度降低，严仍重的降低1最5%，即包锐申格效应烫[8]素。可采取在晓该级别钢的知最小屈服强俗度的基础上抗提高40～愉50MP哑a来应对。伤（2）冲击死韧性照脆性断裂是高低温下使用川管线的突出壮质量问题。次为了衡量钢辽的脆性断裂荷特性，广泛海应用V型缺熄口的夏贝冲闲击试验和落其重破损试验按(DWTT唐-Dmp即Weigh蚁tTea垒rTes强ts)，后佩者是一种有赢效的工业测灵试法，能真熟实地反映管炒线钢脆性断建裂扩展特性瓦。在197掠5年前后，绵对改进管子授的韧性的强用烈要求已反渣映到要修改割的标准上，疯有些规程中荐还特别规定屋了对焊缝热揪影响区的(臭DAZ-H汉eatAf甩fect牢Zone)写冲击韧性要秃求。为达到覆高韧性水平塌，必须采用翁碳和硫极低悟的钢。这使洁得目前为满舱足高冲击韧集性要求，管掩线钢的碳硫怠含量不断降漠低。在焊缝氏上的韧性可慨用裂纹开始源迁移试验(扔COD-C副rack修Openi粘ngDi头splac皆ement汽)来估算，物根据工业试捉验实物数据胆分析表明，珠在工作温度赛条件下，脆蓬性断裂是低厉温下使用管柳线的突出质糕量问题。临见界COD值查为新0.1mm走对，足可以躲防止X65知钢中的脆性朗断裂的发生滔。丽剪切断裂的吉传播是天然兰气管线的另臣一个问题。拥由于气体的般可压缩性，洲在裂纹端部挤的压力并非馅一下子消失余，因而裂纹萍可能扩展到傻相当远的距却离处，尽管医其速度很慢修。这种剪切漏断裂的扩展忆是一个非常嚼复杂的问题砖，受许多因巧素影响，诸违如管子尺寸押、操作压力甚和温度、材度料的韧性等管等。席一般材质的计管材，其屈举服强度比低葵，韧性好，升而材质高的前管材(屈服棚强度大于4云00MPa脉)韧性变差桂。在高寒地埋区使用的管饺材必须达到交一定的韧性滩指标。已（3）抗腐秒蚀性孟由于腐蚀性撤油、气田的毁开发，对管努线钢进一步田的质量要求拨是抗潮湿环宝境中H喇2除S的腐蚀问勺题。在管线盼钢中出现的猪HIC受D某H值、温度屡、H鼠2堪S浓度和各崖种冶金因素从影响，其中道包括合金元胜素、偏析和格非金属夹杂张物等。型为了避免腐虽蚀性气体造虚成的裂纹，饺最重要的是神尽量减少夹贼杂物数日，船要求低硫、难低氧和低外颗来夹杂；并递采用稀土或杰目前广泛应副用的钙处理拖方法，来使眨硫化物和氧边化物夹杂变腾性。同样，毛偏析也应尽御可能避免。别因为在偏析洒区集聚的硫闸化物和其它姐夹杂物(诚酸然钢液中的搂硫和氧己相式当低，譬如器分别为50榜×10广-6殊及25×1明0旧-6加，但在大板路坯连铸时，扔其中心部分贼仍会聚集硫取化物及氧化醒物夹杂)是坏HIC的发图源地。为此时，必须对大器量生产的钢期进行精炼，孩使之达到超落低硫和低碳而，并在液态脖钢时要求氧爹2性0×论10军-6忧-30轿×10语-6王，[H]≤缺2×10爪-6鹅。还应在浇娘注、凝固时脚防止偏析，截不仅对板坯登的硫应有严票格的要求，茧且对锰和其显它元素的偏艰析也需严加盼限制。光（4）可焊室接性挺可焊性特别凭对高强度厚圾壁管是非常蓄重要的。根鸣据日本的研铁究结果，当涉采用垂直焊俩接试验时，齐其产生初始桌焊接裂纹的豪临界应力亭可按下式估细计：旗启讨阿惩股（1.1）墓式中：H是糠扩散到焊缝项金属中的氢丙含量(厘米啊3始／纵100克沉)，t是从歌焊接温度冷春却到100姑o斯C所需的时齐间(秒)，婆而P有cm坝则是钢板冷电开裂的敏感旨性(％)，扁可用下式表燥示：雄衡代调镜（1.2）忆提高抗焊接将裂纹临界应百力的途径是建：降低P沈cm大，这里最主志要是降低碳汗含量，降低愈中氢含量，理降低焊接时俩的冷却速度付。显著提高涨抗焊接裂纹德临界应力的晴另一工艺方附法是在焊接佛过程中加热候焊缝区。目事前流行的炉干管焊接法，笑在防止焊接冷裂纹方面是改极为有效的践。击尽管在大多掏数的情况下名，为满足高茧强度、厚壁住管的质量要姑求，必须提梢高P亿cm笋值，但在复脊杂形状的岔症管管路或管遇状支架系统付中，为提高且焊接工作的传效率及工艺应可行性，有厨时也要求低扒的P盯cm爷值。秘缺管线钢的址主要质量问伙题及其产生刷原理婶氢诱导致开垫裂把（棕HIC诸）乖与硫化物应基力开裂叫（指SSCC暂）从：赤通常在酸性托气体环境中摄，导致管线厕钢失效的质烧量问题主要尿有两种，即血HIC和S陡SCC。氢惧致裂纹(H绵IC)是对陈石油管线危说害最大的缺非陷。当钢材浓在潮湿而且宅具有腐蚀气倒氛的环境中辫工作时,课通过电化学听腐蚀反应，棵环境气氛中粪的氢离子在融阳极获得电含子而变成氢必原子，然后下渗入到钢中饿，钢中的夹钓杂物与钢的杨基体之间由危于膨胀系数柏各异，以不及产生的不口连续性,狸在热加工后带经过冷却挥就会形成显吨微孔洞。氢溉原子就将在剪这些显微孔喷洞内析出。矩这种原子态错的氢在钢中刊处于不稳定墓状态,最终茧都将生成氢幕分子,当微照孔中H笨2因的压力超过擦钢的强度极湖限时,就会卵产生裂纹。封HIC过程逐一般分为三枝步：家①氢原子进傲入钢中，毫；句②氢原子在极异常组织(毁主要如Mn闯S)处聚集惨，变成氢分睛子，即叮，并产生足棋够的内压以惕形成裂纹；寄③裂纹沿异芝常组织扩散旱。险硫化锰系的难夹杂物，由妥于在轧制过谜程中会延伸持，加之其线蝴膨胀系数与旬钢的差别较端大，冷却后稍硫化锰夹杂军物和钢之间复具有间隙，逮所以氢原予团最容易在这利类夹杂物的宽周围析出。戴特别是当低正温组织转变世后，最初的倍裂纹就立即距沿着硫的偏皂析带形成。雀无论在钢锭史或连铸板坯主中，氢诱导墙裂纹都强烈心地倾向于偏扮析区出现。掀SSCC是帆在H泪2港S和C0竹2倚腐蚀介质、伸土壤和地下莫水中碳酸、讽硝酸、氯、艰硫酸离子等群作用下腐蚀旋生成的氢原臣子经钢表面水进入钢内后竿，向具有较技高三向拉伸匆应力状态的笨区域富集，域促使钢材脆升化并沿垂直必于拉伸力方战向扩展而开章裂。应力腐脉蚀断裂事先杨没有明显征妨兆，易造成击突发性灾难恋事故。在管夏线钢的服役音过程中，高孔钢级的管线去钢容易产生拔SSCC。榆其产生机理莫为：干①硫化氢在陆水中的离解谣：厘山平②在应力作掩用下，金属伶表面钝化膜荐破裂，铁在申硫化氢水溶健液中的阳极甘反应：酸未残肌③仁的阴极反应蛋：刚阴极反应生挖成的氢进入侧钢中，在夹及杂物界面、抬晶界、偏析脆区、位错等仿处富集成氢莲分子，气态麻氢形成的气窃体压力使材尺料产生开裂面。他从国内对管嫩线钢研究情宵况看，X6发5以下级别蓬管线钢的生画产工艺技术饼己基本成熟领，但X70昆以上特别是扭在特殊条件贵下(耐H堵2暴S和CO愚2尖等腐蚀、高恋寒等)服役跃的管线钢生捧产工艺，尤鹿其是质量控身制技术尚有棍许多工作要样做。重点要闪解决以下几卷个问题：男①超低硫管引线钢硫含量而控制技术以征及冶炼工艺惰技术尚不完船善，且有些尼关键技术急至待开发；旧②夹杂物无羊害化处理技蜓术不成熟，捷尤其是管线钢钢冶炼过程恭中的兴杂物墓控制问题没灵有得到很好恋解决；演③管线钢中兰硫的行为对六各种性能影速响的研究还并未获得较为顶一致的结论浓[9]苗。段哨硫对管线钢角的危害沫一般来说,评除易切削钢炭外,硫是钢剧中的有害元希素。硫在钢怠中形成硫化医物夹杂，使牛钢的延展性工和韧性降低豆，特别是冲肌击韧性当硫兼以硫化铁的手形式存在时翻，会引起众诞所周知的热幼脆，同时,住含硫高时钢凶的抗腐蚀能批力大为降低骆，对钢的焊洒接性能也不穴利漠[10]俯。尺硫是影响管除线钢抗HI缝C和SSC候C能力的主圾要因素。法森国G．M．棋Press乒ouyre犁等研究表明爪：当钢中硫碌含量大于5阅0×10倾-6金时，随着钢拍中硫含量的航增加，HI兄C的敏感性俭显著增加。取当钢中硫含窗量小于20么×10年-6旅时，HIC科明显降低，延甚至可以忽粒略此时的H水IC索[11]少。更若用锰脱硫伟使硫以硫化洪锰的形式存眨在时,虽然但可以克服热腥脆,但同时犁又带来很多孩其它问题。烂主要是钢在古热加工过程戴中硫化锰夹险杂发生变形蹦并沿着轧制虫方向延伸成梨条状,这种古条状硫化物董破坏了钢的灾连续性,降葱低了钢材的孩性能,使钢趟的油各向异性加罪重,特别是信使钢材横断亿面塑性大幅旱度下降，严板重时还会导辜致钢板分层醒。日本K．雪Yamad唉a等认为：灰当X42等肺低强度管线灿钢中硫含量叔低于20×受10另-6辜时，裂纹长祖度比接近于霜零。然而由扑于硫易与锰小结合生成M歇nS夹杂物把，当MnS俗夹杂变成粒式状夹杂物时岛，随着钢强泽度的增加,闻单纯降低硫遵含量不能防块止HIC翠[12]忽。如X65甩级管线钢，白当硫含量降校到20×1恼0值-6财时，其裂纹铺长度比仍高路达30葵%柔以上。额硫还影响管洋线钢的延展澡性和低温冲垫击韧性。研巧究硫对80肃0MPa强伞度的热轧钢洽板的延展性肉、低温韧性湖、韧—脆性穷转变温度的约影响表明，冤硫在钢中显子著降低钢板工非轧制方向帐的性能。以巡低温冲击韧饺性为例，当队[S]降低轻至30×1奋0霸-6永时，钢板长止度和宽度方轧向的vE兽0蹲值的差别仍阀接近述4kg我.m唱[13]锁。毕危管线钢发斜展趋势急随着天然气车资源的进一钟步开发利用饺,油气管线省向长距离、小大口径发展教是必然趋势妇。超高强度秒管线管的应玉用可显著地鸽节省长距离鞠天然气输送挺管线的总成墨本。这些节节约由材料、薄建设、压缩灭站和集成项我目运行等多题领域的成本美下降而获得裕。鹅图舟1.3昏描述了在天茎然气输量恒匠定的情况下梯，高强度管察线管的直径深、壁厚和单译位长度质量域的粗略计算剧结果酸[14]评。即使各钢倍级单位长度友材料价格相捐同，通过应乌用更高强度胸的钢可显著能降低钢管的捆质量和壁厚肾，也可使运赔输和现场焊半接的费用下跪降。瞎为了提高石雾油、天然气叠的输送效率挎，对大型油社、气田的输鬼送管线设计滨倾向于提高岂工作压力和肃尺寸大型化熟关于管线的拿操作压力，尘为提高油井两采油收得率南，需注入超打高压的水或赠气，因而对绪钢的强度和碍钢管的壁厚貌提出了新的礼要求。船图跃1.寸3恒定输量逆下钢管强度捐对钢管尺寸提和质量的影汁响涨乒“西气东输罚”管线采用思大口径、高挖压输送管的邮方法。这条挣管线全长锣4167k枣m坐，输送压力弹为10MP杰a，管径为味1016m述m晚，采用的钢坛级为X70疤、厚度为陕14梦.闸6mm项，谦-20℃吊的横向冲击伸功为≥12野0J。这一究钢级、规格肉、韧性级别念目前国内已哲经生产，并胜且质量达到东国际水平。零因此，生产毯这种规格的畜高强度、高围韧性管线钢警对我国今后歉采用国产管钞线钢生产大次口径、高压韵输气管具有暂十分重大的捐战略意义。花管线用钢的屡另一个重要福发展倾向是滴扩大应用到萍强烈腐蚀性行的石油和天锐然气环境中辽。陆续发现尝的一些高硫沉化氢(H障2汽S)含量的悉油气田，促摩进了HIC窑(Hydr好ogen昏而Induc蜂ed-Cr绘ackin淹g)和SS舒CC(Su序lfide笋Stre悠ssCo舍rrosi咏onCr焰ackin盐g)管线钢贴的研究和开勤发。迅此外，在含专潮湿H柿2尸S的煤气供捕应系统和高惧硫石油炼成输的汽油输送绩系统中，其贸管线材料也菠必须具有极分高的抗HI计C婆、抗厘SSCC啦以及抗亡CO奖2平腐蚀性衔的性能，这穗就要求管线粪钢中硫含量优不能过高，殊一般要求钢巩中硫含量低聚于10pp恶m忙[15糠]握。葱1.3研据究内容暴本课题以本址钢“铁水脱并硫扒渣→转君炉→精炼（韵LF+RH锅）→板坯连延铸”这条生占产工艺流程昨为主线，重险点研究生产萝管线钢X7起0时，其钢懂中硫含量的较控制方法。春具体研究内崖容有：撒（1）管线常钢脱硫反应立热力学及动处力学分析德应用冶金热载力学及动力朗学基本原理源，分析和么计算管线钢型脱硫反应热扛力学条件，义为管线钢X梨70冶炼工则艺的制定提鹊供理论依据键。戒（2）铁水尘脱硫扒渣捎通过数理统酬计，探讨眼那些因素对洗铁水脱硫效额果有影响。荷然后，分别迅分析铁水原援始硫含量、夺钙镁比、吹爪粉速度和铁裳水温度等对疾铁水脱硫的夕影响。具（3）LF素精炼脱硫翅研究LF炉治工艺操作标挽准，LF造举渣脱硫工艺帐的确定。分带析渣量、渣瞎碱度、渣氧错化性、钢水闷温度、处理摸时间和吹氩塑搅拌等因素兽对脱硫效果牲的影响，最嗽终确定LF鸣深脱硫工艺办要点。全第二章螺脱硫反应热觉力学及动力印学分析捞在冶炼温度宿下，纯物质讽硫的稳定状膏态为气体。番在有金属液角和熔渣的情仆况下，硫能五溶解于金属稼液和熔渣。雪硫在熔铁中也的溶解度很密高，当[S蹲]＜0.5扒%蚁时遵循亨利岩定律。在铁渴及铁碳合金海中硫是表面阳活性物质硫膏在金属液中货是以单原子季参加反应的坛。当渣中硫齐化物含量小寇于10％时补，硫在渣中杏的行为遵循摄亨利定律。惧大量研究表柱明，硫在渣斩中是以衣S仗2映-愤离子形式存境在的。学硫是活泼的萄非金属元素劲之一，在冶助炼温度下能短够同很多金续属和非金属驰结合成化合师物，为开发悉各种脱硫方兵法创造了有天利条件。但眠各种脱硫方坡法的实质均葬是将溶解在需金属液中的顺硫转变为在鹅金属中不溶毒解的物相而皮去除的。剥2.1脱筒硫反应热力植学分析驼大量研究表驰明，冶金过酿程脱硫反应恼以离子反应庸形式进行，愈其反应式为煎：仿该反应的杯平衡常数虽为揭：肆蹄侧庸仇纽奇（2.兼1）忆则麦硫丝在渣、金中转的分配比敌：更枕张颈束娃石（2.2挥）愿据此可分析宣影响碱性熔挺渣脱硫因素毁如下：妈（1）竿越大分配比定越高柔，脱硫效率磨越高周。葬而平衡常数岗只与反应温似度相关扣，因此脱硫蓝时应保证金足够的维熔池温度。仪（2）堵越大分配比捷越高，脱硫葛效率越高拥。欢与熔渣碱度鲜成正比。因城此碱度越高拔越有利于脱捏硫。日（3）引越大分配比烫越高，脱硫愈效率越高。东受金属液组焦分的影响，事C、Si、甩P等元素对挣S的活度相猫互作用系数圣为正值，C翻、Si、P融含量越高托，援越大，越有滚利于脱硫。续因此铁水脱魄硫条件比钢耀水脱硫优越庆，所以脱硫勺时要充分利阴用铁水预处涉理环节强化屡脱硫。点（4）门越小分配比忧越高，脱硫号效率越高。励而绵反映了炉渣寺的氧化性，堆由此可知，阻还原渣和还满原性气氛更戴有利于脱硫忙。垃（5）垃越小分配比晒越高，脱硫且效率越高。船熔渣的碱度蚀越高，对遇的束缚能力匀越强，饰越小。提高眠碱度吴有利于脱硫颜。唉综上所述，楼对脱硫有利玻的热力学条芹件为：高温屠、高碱度、如低氧化性。顾2.2兴脱硫反应戏动力学分析闪钢水和铁水常的脱硫反应腥均为液液反辞应。液液反亿应包括三个棒环节旧：反应物向息相界面扩散外、界面化学访反应、产物舒离开相界面伪扩散。断其过程如图摸2.1蚁所示佣。解由于存在浓算度梯度，熔汉融金属相中捐的[S]向害钢渣界面扩栗散，与从熔暴渣相扩散至茅界面的尖反应生成S斥2-艺后经扩散进孟入渣中。禾图2.1脱虹硫时渣金界侦面附近硫浓拌度的分布：详由菲克第一帽定律可得三歇个环节的速猾率式如下：偿反应物向相姑界面扩散启：泄漫壳倦跃尽梨（毫2.3）梅界面化学反凭应亩：活村远伸从讯恭（2.持4）刚产物离开相庭界面扩散：美能胀冻秘怖狭堆像（2.5）殊式中，秘、敬分别为金属凝相和渣相内满硫的传质系竭数；脏、分别为金度属相和渣相烦内硫的浓度行；叔、手为反应界面错上硫的浓度颈。倡为界面反应泻正反应的速侄率常数；K虑为化学反应再平衡常数杯；A是相界驶面面积。撒脱硫过程可巾看做准稳态补过程，则教，可据此关牙系消去难测谦定的界面浓盏度缠、揭，整理得出睡总反应式的忙速率式为：效席庸澡驱呼翠晕（2陡.6）灭由于脱硫反栗应是在高温珠下进行，因销此界面反应基速率很快。咏实验证实，厘碱性渣系脱里硫反应硫在号金属侧的传援质速度相对修较快，衰即饺。逝因此，脱硫六反应的限制委环节是熔渣追中硫离子的虏扩散。各由此可将脱便硫反应速率虎表达式化简某为：榴途肝逝分透沫（牙2.7校）族分析博公耍式塔（侦2.7匀）术，膊可通过灾增大熔渣相播中硫塑离子戚的传质系数疯、增大脱硫敬反应的平衡挥常数K、减侍小辜熔渣相中硫记的浓度来增衡大脱硫反应哑速率未。由此可得架出利于脱硫顿的动力学条佩件为：良好游的搅拌能力吐、高温以及蹄低硫劣低粘度里渣。增第三章椅管线钢量脱硫枯工业性试验冰传统冶炼工述艺中后，转炉脱硫暖是脱硫不可忘缺少的一部北分，转炉脱蹄硫效果好坏岔将直接决定泳最终产品的酸质量。随着貌铁水预处理溜技术的不断筐发展，供给销转炉的铁水稼硫含量越来沿越低以致转垮炉脱硫越来凝越困难兴。件如图3.1闭所示，毯由于完其他框炼钢燃原材料如废斥钢、石灰中辩硫的存在，闯转炉冶炼甚任至迅会验导致钢水中铃硫含量的增傍加，即所谓馋的回硫现象墙。古而影响转炉揪脱硫效果最蜘根本的原因左是转炉的氧武化性气氛，躬这与转炉脱球碳的主要目例的相违背，跳不可能得到前改善。因此游，现代炼钢踩特别是低硫悦钢的冶炼都铸已不强求在膝转炉中脱硫造，只是要求白控制条件尽断可能的避免在或减少回硫款而把脱硫的生任务重点放泊在熔了炉外处理喊（包括铁水果预处理以及狐炉外精炼）监环节上。定图3.1两怖种管线钢各在工序硫质量环分数平均值演变化趋势图腹虽然实验证棉明RH脱硫婚是可行的，理但由于脱硫榜渣对RH耐门材的侵蚀等汉原因训导致RH脱岩硫成本过高哪，本钢管线斥钢生产过程耳中不采用R砖H脱硫俩，统因此格，本文缩此次的管线鼓钢脱硫工业楼性试验仅限继于铁水预处健理和LF精黑炼的研究。剩3.1铁誉水预处理脱进硫左本钢铁水预杆处理采用镁赌基粉剂昏喷粉字脱硫，选用蔬钝化狱镁粉与裁高流动性防隔潮茎石灰粉在管戴道中混合的分粉剂作为脱增硫剂。芒镁基粉剂脱或硫具有粉剂唉单耗低、处专理时间短、素温降低、铁订损少、对环粥境污染小等吴特点，并能留实现其它材飘料所无法实宜现的深脱硫礼。脑涂本钢茫1、2#剂铁水脱硫站舞基本概况皱本钢炼钢厂逆现有7个铁深水脱硫站，方本课题仅涉斯及1#和2性#铁水脱硫摘站。债（1）钉脱硫站鲜主要参数雹本钢炼钢厂击本钢炼钢厂邀1#和2#趋铁水脱硫站蛋主要参数要如表类3.术1所示。震表梳3.1丝本钢炼钢厂漂1#和2#孟铁水脱硫站梅主要参数哭项目瓣主要参雷数占生产能力宽设计250鄙万吨/年告实际400领万吨/年童75%的[肢S]≤借100×1睡0疫-6自25%的[誓S]≤伴50×10钱-6纽主要设备挤公共部分抹一个石灰粉式储仓晒一个石灰粉疗输送罐讯一个镁粉储喜粉仓答100m尽3典1.7m缘3都10m换3凝每个站印一个镁粉喷热粉罐拍一个石灰粉杂喷粉罐肝一台扒渣机别2.2m味3钢2.2m肯3积做（2）生产候工艺流程哭本钢铁水脱某硫站生产工拢艺流程如图骄3.1所示偏。虎图3.1本箩钢菌铁水脱硫站备生产工艺流誓程庭榴铁水喷吹盛CaO-M枯g尿脱硫工艺的韵试验统计置（1）数据意的采集祝数据的采集硬是现场正常宣生产数据，肠所有的数据歪没有附加条烂件，铁水的远初始条件是煎随机的。第戚一阶段采集推数据104屡0炉，剔除裳记录不全、相不清、操作牵事故等原因估余下有效记顽录共999确炉次。:从踩这些数据看布：铁水量在蜓150~1眠60井t悉范围；铁水来温度在12振12~13伞90℃之间般；铁水初始窝硫在扑0.0扔3称～皆0.07会%之间；脱歉硫剂的钙镁秆比在0.7截~4.5之暮间；石灰粉尤喷粉速度为终27~55舒kg/mi敏n，镁粉喷最吹速度为9菠~21k芳g/min弹，首喷吹时间在蓬10min用左右。厘部分实从验数据如表膊3.2所示案：勿表泼3.2脱铁水脱硫工框业试验结果恐序号证铁水饥重量手/t左CaO强单耗个/kg.t滥-1诵Mg粉时单耗底/kg.t猫-1途铁水硫含量蜻/%抵脱硫率邻/%报喷吹遵时间绣/min屡扒渣照时间粮/min凳处理前译处理后脊1毯157毫3.05贯0.917谱0.048智0.001竞9予96.04甩11胶9粘2藏158促3.42凑0.86见0.045慕0.001软9鹅9窝5.78茄11谣10桂3横158旬3.13缎0.98凤0.054介0.002朋96.30损12叙16秤4域158非3.00喉0.95闹0.052住0.002加96.15耍11扒10殿5驻158谅2.44局0.81瓣0.040闭0.001构97.50插10香13馒6择158疑2.67日0.87叫0.040故0.000牺8为98.00墓11结12核7腰160虑2.70肃0.775钞0.039习0.001翅2孔96.92衰10梳13苹8搅155两2.34甚0.70握0.033滥0.001塞4名95.76辛8暴18臂9狡160序3.01孩0.93枯0.048哲0.001围3挨97.29毙12盖9斩10垄158炕2.31娃0.92置0.048驱0.001冲6夕96.67问12崇8赞11巩160堂3.58龙1.125价0.066他0.001乓5骂97.73作14充10患12疗155裁3.81誉1.142栽0.064平0.002缺96.90从13膝9旱13尸153城2.45厘1.48意0.057鞠0.000顷78和98.63掉15载18虑14毙157像2.68覆0.58载0.034雕0.003碰91.18短14寿10鱼15灵158年2.93乎0.753拔0.064怜0.003匹95.31世8捐11俗16擦154铸2.92盏0.837住0.063今0.002察96.83梯10济16宽17锅150领2.92冲0.66厨0.044嘉0.001泻3宰97.05校11艇13沃18欢158舞2.93辆0.728役0.049流0.001单6袍96.73禾12裳14执平均氏156.9感2.91床0.89泼0.047副0.001输6款96.49匹11.06直12右石灰粉和镁也粉消耗量分冒别为平均熄2.91k票g君/t和蛇0.89k甩g狼/t的条件伞下铁水脱硫刮率平均可高疑达96.5射%呀，处理后蚁铁水[S]誉≤30涂×10转-6坚，[S]m畏in=7梁.榴8尽×10剧-6盾，度[S]av蝶g=16著×10临-6健，可以说达磨到了超低硫蒸的水平。席（2）各影速响脱硫各因管素间嫁关系窄的确定辅通过对影响厅脱硫的各工次艺因素进行披分析，导出僵影响脱硫的趋工艺参数间耀的关系为：车藏棋（3穷.1）悦式中：η糖S侦——脱硫率糟，%；S短0选——铁水初式始硫含量，殖10哗×10汁-6部；T——铁而水温度，K讽。聚I——钙镁曾比；喉——喷吹速须度，妥kg/mi船n奉；丧——镁单耗点，kg/F雨e惊；评A忘0崖、A嫁1女、A颈2玩、A栽3另、A谢4庆、A收5顽分别为各项奥的系数。雁（3）计算鄙机运行确定夏参数狐第二阶段采每集2572以炉数据进行递运算，对或脱硫率影响屿从大到小依牧次为镁单耗科、铁水温度奸、钙镁比、备初始硫含量庸、喷吹速度矛。从而得出终的回归方程笛如下：房（3.2）检甚阀善租胜陈厨臭粉敬贯岗身各因素对图铁水脱硫率斑影响的讨论环与分析雕（1）铁水蜘初始[S灿0佳]对脱硫率糖（蜂η葱S找）的影响绩初始[S变0席]与单位脱芦硫量所耗镁啄粉量关系如坟图背3.2荐所示，初始渔[S荒0愤]与脱硫率脊的关系如图哈3.3孙所示，初始但[S厘0絮]、脱硫剂寻用量与脱硫摘率的关系如炮图骆3.4壤所示。可见项，铁水初始弟[S建0往]越高，其狗脱硫效果越帝好，单位脱句硫量所耗的掠镁粉量越低厉。这是因为除铁水初始[妨S值0遥]越高，[撒S]的活度急越大，故脱夹硫反应越易逼进行。岔图3.2初且始[S呈0愧]与单位脱槽硫量所耗镁挺粉量关系逐图3.3初典始铁水[S温0蒙]与脱硫率兽的关系打图3.4初变始[S0]盘、脱硫剂用侨量与脱硫率宣的关系冤（2）而钙镁比（C营aO/Mg接）对脱硫率风（η快S逐）的影响平金属镁粉作耽为脱硫剂其式脱硫能力很豆强，反应速从度很快。但烛是，如果单许独喷吹镁粉剧，Mg的挥肌发损失很大方，而且大量粉聚集的镁粉慢会因快速气倡化、急骤反移应而造库成喷溅。为烦了控制Mg柜的挥发速度亮，减缓反应访速度，必须堤配加一定石橡灰粉。著要实现镁的职高脱硫能力躬，必须在包邪底深处完成健镁的受热、圾熔化和气化冶过程，过多纯的增加石灰正粉剂，不利距于这一过程校。因为，C演aO主要是皮起分散剂的竹作用，只有龙一部分Ca脖O参与脱硫季反应，起脱嘉硫作用的主里要是镁粉。易另外，添加兆石灰粉剂不塘可避免地含音有CaCO资3臂和Ca(O筋H)啊2划等组分，会竿导致镁的氧凳化损失，降舟低了脱硫效华率。怠Mg+子1/2Ca磨CO酸3振=Mg蛇O+1省/2CaO鱼+1/罚2C赶Mg+胳Ca(OH苦)横2诉=Mg剩O+C企aO+杰H刊2岗浩钙镁比（C腾aO/Mg腊）与脱硫量蛇的关系如图恢3.5所示猜。由图可见诚，随着钙镁眨比（CaO伪/Mg）增何加，单位粉执剂脱硫量降杆低。从试验宝结果确认当尾CaO/M辽g＝2～3骨范围内，且粉偏下限脱硫阔效果为佳。累图晨3.5振钙镁比与脱境硫量的关系劈（3）乓喷粉速度（罪Vp）对脱聚硫率（η罢S陵）的影响蠢喷粉速度V崇p画和铁水初始沙[S腹O纷]对脱硫率仁的影响如图迹3.6所示掌。摄图3.6喷您粉速度V喇p述和[S灾O爷]对脱硫率况的影响腹生产实践表纯明：脱硫率蜡随着喷粉速够度的增加而凝升高，但喷轻粉速度对脱帅硫率的影响冈较小。由图惭3.6和图叶3.7可见纠：喷粉速度旋的增加幅度抗相同；而脱询硫率升高幅道度并不相同痰。喷粉速度清增加，单位召时间内喷吹锄量增加，脱狭硫剂在铁水易中分散性不袄好，脱硫反旦应不充分。疫靠提高喷粉循速度来提高赢脱硫率不是嫁最好的方法苏。喷粉速度俱过高，降低哈了镁的利用秧率；喷粉速腔度太低，虽嚼然能提高镁阶的利用率，挺但喷吹时间送延长，温降份大、生产率圾低下，工艺粗上也是不可其取的。所以伯，合适的喷估粉速度，既该能提高镁的收利用率，又锣不至于使脱醒硫时间过长刑。喷粉速度碑在40～5以0kg/m诚in较合适词，其中沫镁粉10～蹈14kg/树min、石遗灰粉30～茅36kg/滑min叼。羡喷粉速度（景Vp）对脱答硫率（η辈s仰）的影响如厘图3.7所晌示。暗图3.7喷丝粉速度（V岸p）对脱硫网率（η过s墨）的影响爹（4）闻铁水温度对惧脱硫率的影滥响邀有资料介绍无：随铁水温梢度增高，镁谷在铁水中溶金解度降低。扛铁水温度高庭，[Mg]桑的气泡上升找速度快，从电气泡脱硫角估度上看不利标于气相脱硫纤；又由于铁徒水温度高，碌[Mg]溶秧解度降低，流也不利于液轰相脱硫。但虏是由于温度缩对[S]在披铁水中的扩页散和传质影歇响较大，温稼度升高、扩祸散传质系数校增加。从反们应的动力学要条件上看，亏高温又有利乐于脱硫。总僚体上分析，顶提高温度还旅是有利于脱分硫率的提高敢，每提高涂100℃插，脱硫率提柴高约10%他。铁水温度勺高，则脱硫挎率增高。这网是因为：铁桥水温度高时麻，[S]在测铁水中的扩晚散和传质速何度提高。转3.2款LF精炼以脱硫蜂匙本钢当炼钢厂1#抗LF炉简介骆本钢炼钢厂营现有7台L杂F炉，本课荣题仅涉及1附#LF炉。乏1#打LF炉装置徐是从意大利臂达涅利公司涂引进的，该秩装置于糟2001年叛11月29燕日谱进行第一炉抱热负荷试车键，2001强年12月进示入试生产阶忙段，200裤2年1月正厌式投产并于棕当月达产。乒1#蜜LF钢包炉混建成及投产烫为本钢炼钢段厂开辟了一猾条新的钢水革精炼方法，鹊对扩大品种捎、提高质量橡、稳定生产陵具有重大意毁义。肆1#绿LF炉是一志座双工位处接理站，年处待理钢水能力洁在150万族吨以上。其妨主要技术参磁数如表3.哈2所示酱。军表3.2本脾钢青炼钢厂1#砖LF炉主要无技术参数裕序号匀项目愚单位挺参数弄1品正常炉子容亏量扯T狱150淋2流钢包净空高闭度阔mm植300～5进00季3都电极直径间mm恢457±2血4钳加热速度填℃彼/min期4～5治5乘变压器容量蜜MVA挥28斑6崇最大电极电榜流曲KA留45岗7磨处理时间豆min其25～40响8佛钢包透气砖科数量嗽个政1竹9奇氩气压力率MPa投0.6～1皆.2萝3.2蓄.2夕LF工序贯操作标准①脱氧标准辰钢包到站后柳进行定氧，魂[O]≯5特0ppm时艰加入铝球1她00～15柳0kg；钢级中[O]每蝶增加100箱ppm，增吊加铝球暮20kg候。吹氩时，秆钢水裸露直怀径≯铁500mm旱。京②渣料加入蚂标准隶铝球加完后后加入活性灰抚及预熔渣（胜石灰与预熔酿渣比例3：盼2），加入刑量1000射～1500迫kg，2m掀in内加完纹。销吹氩时，钢凭水裸露直径绿≯凝600mm均。③供电标准番渣料加完开掠始供电，电屋流6档，电设压5～9级弟。习埋弧好用高够电压，埋弧宫不好用低电乳压。涛④还原剂加附入标准贩供电3mi砌n后，开始摸加铝屑，禁套止加电石。口铝屑要分批垦、连续加入借，直到成白暴渣并保持白震渣。塑若喷粉后升伞温，继续加鞠入少量铝屑楼。泪⑤造渣、合辆金化标准思第一次通电鞠15min染后，进行第晶二次测温取熄样。筛第二次测温唤取样结束后烘，立即下电师极进行第二魄次供电（工埋艺路线A：晴调温至16探00～16彻10℃），班供电10m赔in后，进订行第三次测毒温取样。尿第二个样报蜜回后，调锰牧至内控中下走限，调铝至帖内控上限+皂0.01～点0.02%蜓。合金化过淡程中抬电极流，合金化在拌第二次供电舒中进行。⑥离站淘喷粉结束后拼进行调温，学保证离站时缴钢水温度为消1610℃天。浓离站前进行批第五次测温猴取样，不加止钢包覆盖剂设。介任役1#务LF炉造渣煤深脱硫工艺月的确定轧①国1#金LF进行造坝渣深脱硫对概钢水条件的俯要求雁转炉出钢要铁控制下渣量繁，出钢后钢赶包内渣厚≯药100mm庙；出钢过程骂中进行脱氧乒和合金化，鹅LF要求处中理前钢中游吴离氧≯60役ppm；钢禁包净空控制探在300~护600mm矛；对某些钢停种，出钢过正程中向钢包瓣加入钢包改字性渣4~惯6kg侨/t。欢②辅1#缎LF造渣材钱料加入杠造渣材料的塘加入量按8狸~污10kg骗/t控制，臂预熔渣、埋蛇弧渣和石灰驴的比例按1共.5：0.惕5：3控制秀。埋弧渣的宰加入量根据铅埋弧效果进恐行增减；炉袍渣流动性不酷好时加入萤领石改善流动盾性；炉渣较顾稀时补加石拢灰，提高炉汁渣碱度。战③邪1#催LF脱氧制叔度值在造渣材料应加入前要先每对钢水进行择铝的脱氧和瓶预合金化，声将科钢中酸溶铝妈含量相[Als]挽控制在内控轰上限左右。夺炉渣基本熔并化后，分批翁加入铝屑、跑电石造还原值渣，直到顶榆渣转为白色启（即FeO卧+MnO≤吓1%），并样继续分批少轻量加入铝屑垂、电石，来程持续保持白绩渣。谣④抓1#详LF供电制滴度位在起弧阶段枯采用低电压模以利于埋弧度；起弧稳定天后提高电压永以加快渣料灵熔化并使钢礼水温度升高熟；在造渣后中期采用低电南压，以避免艰电弧裸露和宿保持还原性薯气氛。袖⑤岩1#璃LF吹氩搅梅拌制度亩在造渣材料连加入过程中爷要进行强吹吗氩搅拌，以负加快渣料的乖熔化和避免楼渣料结团；腿在供电造渣荐过程中采用巩弱吹氩搅拌鸽，但要在保烤证电极不过编分波动的前失提下适当增娃加底吹氩气细量；在供电禽结束及测温慕、取样之前饱采用强吹氩屿搅拌，以促握进钢、渣的这充分接触加灶快脱硫速度风。纯赞LF脱硫刘工业试验数轰据统计乱1#LF炉秆脱硫工业试骆验部分数据打统计如表3宅.3所示。阳表3.3耕1#LF炉膏脱硫工业试季验部分数据犹统计表涌炉号便钢种仆成品[S]社/%怪脱硫率芽/%酬炉渣欲碱度外(FeO)阶+(MnO砖)车/%毙钢水温度办/℃互1甚X70比0.002较4水40夫4.2换1.18严1600神2仆X70雁0.001仔7卵57.5吴4.8后1.0把1600胜3水X70忽0.001缩4判65樱6.5船0.8倍1600诉4酸X70迷0.002趋1奖47.5手7.0杠1.1茶1600满5约X70蹦0.001愈5结62.5纽7.1堂0.8挣1600旅6姓X70三0.001蔬1红72.5航7.3醋0.6射1600结7励X70劝0.000勒5叫87.5纤8.2期0.5甲1600欲8餐X70矛0.001康3告67.5勿9.0铜0.9胜1600毯9离X70甘0.000遥5肾87.5旨9.8读0.5尽1600茎10促X80摇0.002婆3亏42.5船4.0诚1.2恳1600颜11吓X80床0.001颜9斩52.5爷5.3钓1.1械1600驾12智X80核0.001余0耻75校6军0.7轿1600笼13赵X80统0.000安5鹿87.5矮7.8岔0.5肢1600捆14科X80根0.000脸9栋77.5磁8.7旦0.7工1600贺15刊X80记0.000岁7号82.5绍9.7伐0.6效1600条16异X80窃0.000效5障87.5且10.3借0.5渗1600娃3.2.活5坏各冶炼条件恨对LF脱硫见效果的影响唤分析凭（1）渣量作对脱硫效果抚的影响毁LF利用泡安沫渣埋弧操旺作。减少了侨对钢包和炉轿盖耐火材料袋的热辐射损鞭失，可以实钓现长弧操作饿，电弧稳定贼，电能输入宜最佳，电极劈消耗降低，限同时可以避土免电极增碳反。埋弧加热罩要求熔池的亮渣层厚度达兴到电弧长度宣的2倍左右道，要求弧长佳与渣层的合上理匹配，电辉弧长度的计赏算公式为：叹扑接高熄饿英作（梦3.3）猛式中：L为梦电弧长度，羊mm；U为奖电压，V；闯J为电流，赔A。难适当增加渣动量，可以增蚊加渣中Ca持O含量，稀霸释渣中Ca袜S浓度，可适以加快脱硫络速率，但渣杀量过大会使耻炉渣过厚，腐影响钢渣界倡面反应皱，渣量及渣喜中CaO对绘终点平衡硫像含量的影响拜如图3.8谎及3.9所扑示阔。荷图3.8渣姻量对终点平戒衡硫含量的起影响李图舟3.9画熔渣中Ca精0的含量与昂脱S率的关园系剧（2）炉渣巷碱度对脱硫代效果影响往实测炉渣的成碱度影响炉哭渣的熔化温局度、粘度和便脱硫能力。朽该渣系炉渣谢碱度R肢=殃(CaO+艰MgO)／舱(Al烂2旷O各3狠+SiO倡2件)。渣系的飞粘度与(C示aO+Mg聚O)含量的渠关系如图黑3.10建所示，由图哲可见：当(扫Mg鸦O典+CaO)袭含量超过7圈0％时，爹渣中会有固赚相质点析出拦，使熔渣出张现非均相，概炉渣粘度急俯剧升高，流首动性变差，愈脱硫效率降伯低。掌（3）钢水层温度对脱硫哲效果影响任生产实践表科明，钢水温盛度低于15援60倘o挤C时，脱硫己速率明显降岔低；钢水温饥度高于15海60肢o壮C时，渣料缸熔化快。因岩此，要求转酿炉钢水进站呢温度要大于极1560惹o抖C，渣料熔摆化速度快，俩流动性好，熊脱硫速度快惯。苏（4）炉渣搞氧化性对脱拌硫效果影响豪由脱硫热力托学条件可知茄LF好精炼炉在白裕渣下脱硫和剪合金微调，祥因此炉渣脱煎氧是造白渣头操作的关键独，身本识钢炼钢厂采背用铝系脱氧飘剂进行脱氧烫。炉渣中氧巩含量与硫分赤配比关系如返图3.1肝1称，由图3.众1孤1闲可知，渣中薪氧含量越低腊脱硫效果越薯好。翼图籍3.10创森LF精炼终兵渣碱度对成乎品钢中硫质首量分教的影瞎响朋图台3.11络抽LF歉精炼终渣氧席化性对周成品钢硫质泳量分数的影链响秋（5）LF典处理时间对曲脱硫率的影矮响封LF开始精绿炼时，碱度池低，渣中