mgo对四元渣系硫容量的影响

mgo对四元渣系硫容量的影响

随着用户对钢中硫含量的严格要求，纯钢硫全氮开采理论和技术的研究已成为国内外的研究重点。生产中的精炼渣基本都为CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系,炉渣的脱硫能力是由炉渣的硫容量和渣钢间硫平衡分配比来表征的,前人研究主要集中在CaO、Al2O3、SiO2三个组元上,即要有高碱度、好的炉渣流动性。而关于MgO对精炼渣的脱硫能力的研究较少,一般认为,渣中w(MgO)<10%时,渣系脱硫能力较高,当w(MgO)>15%时,大量的MgO会显著提高炉渣黏度,恶化脱硫的动力学条件,使炉渣脱硫能力下降。为了得出渣中MgO含量对炉渣硫容量的影响以及合理的脱硫渣的组成,利用Factsage软件能够实现夹杂物(炉渣)的成分、熔点分析及钢水、夹杂物、渣之间的热力学计算的特性以及KTH模型计算多元渣系硫容量的特性,计算并分析了渣中的MgO含量对四元渣系炉渣硫容量和渣钢间硫平衡分配比的影响。1渣中不同mgo含量对cao饱和溶解度的影响应用Factsage软件作出w(MgO)为0、5%和10%的CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系在1600℃时的等温线,并将这三个图重合,观察渣中不同MgO含量对CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系中CaO饱和溶解度的影响。根据KTH模型计算并分析MgO(5%~10%)-CaO-Al2O3-SiO2渣系的硫容量,然后利用OhtoSuito模型计算渣中Al2O3活度,进而计算钢液氧活度,最终计算1600℃、钢中溶解铝质量分数在0.03%时的渣钢间硫平衡分配比,得出不同MgO含量时,达到较高硫平衡分配比的最优炉渣组成。2渣钢间硫平衡分配比的变化用Factsage软件分别作出w(MgO)为0、5%和10%的CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系在1600℃时的等温线,重合在一起后如图1所示。从图1可以看出,随着CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系中MgO含量的增加,CaO的饱和溶解度降低。因此,在精炼过程中,如果渣中MgO的含量多,就要降低渣中CaO的含量,才能保证炉渣的完全熔化。根据KTH模型分别计算了w(MgO)分别为5%、8%和10%时,CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系的硫容量,等硫容量线如图2~4所示。从图2~4中可以看出,CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系的硫容量随着渣中SiO2含量的减少而增加,随渣中CaO含量的增加而增加。变化趋势和渣钢间硫平衡分配比的变化趋势基本相同,且随着渣中MgO含量的增加,四元渣系在CaO饱和区的硫容量变小。即在w(MgO)=5%时,CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系在CaO饱和区的硫容量高于w(MgO)=8%、10%时CaO饱和区的硫容量。在温度为1600℃,w(Als)=0.03%的条件下,分别计算了w(MgO)为5%、8%、10%时的CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系的硫平衡分配比,并将硫分配比为50、100、300、500、800的组成点分别标在用Factsage软件画的w(MgO)为5%、8%、10%时的CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系在1600℃时的等温线图上,结果如图5~7所示。从图5~7可以看出,在固定SiO2含量下,降低炉渣w(Al2O3)/w(CaO),渣钢间硫平衡分配比增大。在渣中w(SiO2)<5%、w(Al2O3)>35%的区域渣钢间的硫平衡分配比也能达到500以上。但是在实际冶炼过程中,由于转炉下渣中的SiO2含量较高以及造渣料中会带入SiO2,因此控制渣中w(SiO2)<5%很困难,另外当渣中w(Al2O3)>35%时,不利于吸附钢液中的夹杂物,所以这些配比的炉渣在实际精炼过程中不适用。从计算结果可以得出,w(MgO)分别为5%、8%、10%时,渣钢间硫平衡分配比达到800、500、300时的炉渣的主要配比见表1。从表1可以看出,要想使渣钢间硫平衡分配比达到800,在w(MgO)=10%时,需要将渣中w(Al2O3)控制在35%以上,w(SiO2)控制在5%以下,不符合实际的冶炼过程。因此必须将渣中w(MgO)控制在8%以下,w(CaO)控制在54%~59%,w(Al2O3)控制在25%~30%,w(SiO2)控制在6%~10%。要想使渣中硫平衡分配比达到500,应将渣中w(MgO)控制在8%以下,w(CaO)控制在54%~58%,w(Al2O3)控制在20%~30%,w(SiO2)控制在8%~15%。要想使渣中硫平衡分配比达到300,应将渣中w(MgO)控制在10%以下,w(CaO)控制在51%~58%,w(Al2O3)控制在20%~30%,w(SiO2)控制在8%~20%。3精益-板坯连铸根据上述研究结果,在Q345D-Z15钢种进行了深脱硫的实验,采用“铁水喷镁脱硫-转炉-LF精炼-板坯连铸”工艺流程。并在LF内采取措施将渣样控制在w(MgO)≤8%,w(CaO)为54%~59%,w(Al2O3)为25%~30%,w(SiO2)为5%~10%,最终在LF结束时钢液中w(S)降到了10×10-6以下,取得了良好的深脱硫效果。实验过程数据见表2~3所示。4元渣系的硫平衡分配比(1)通过计算1600℃,钢液w(Als)为0.03%时,CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系的硫平衡分配比,得出渣中w(MgO)对CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系的硫平衡分配比有重要的影响。要想达到同一渣钢间硫平衡分配比,MgO含量越低,炉渣组成就越容易控制。(2)精炼过程中要想取得良好的深脱硫效果,应将CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系的组成控制为:w(MgO)<8%,w(CaO)=54%~59%,w(Al2O3)=25