复吹转炉超低硫钢冶炼工艺的开发与应用.docVIP

复吹转炉超低硫钢冶炼工艺的开发与应用 　　【摘 要】在对转炉和钢包脱硫热力学条件和动力学条件分析的基础上，对转炉冶炼制度和钢包渣洗制度进行了优化，并提出了适用于转炉冶炼和钢包渣洗的超低硫钢冶炼工艺，该工艺具有较好的脱硫效果。 　　【关键词】超低硫钢；转炉；渣洗 　　【Abstract】On the basis of analysis of thermodynamic and dynamic conditions for desulfurization of converter and ladle， the converter smelting system and steel ladle slag washing system were optimized，and the ultra low sulfur steel smelting process for the converter smelting and ladle slag washing is presented，this process has better desulfurization effect. 　　【Key words】The ultra low sulfur steel； Converter； Slag washing 　　0 前言 　　目前，大多数转炉炼钢厂在冶炼低硫钢时分三道工序进行金属液的脱硫处理，分别是铁水预处理脱硫、转炉冶炼脱硫和LF钢包脱硫。生产实践表明，在冶炼对于成品硫含量要求小于20×10-6的钢种时，若进LF炉之前钢水硫含量大于80×10-6，则在LF将钢水硫含量降低至规格要求的水平将变得十分困难。因此，冶炼超低硫钢时，转炉工序将钢水硫含量控制在80×10-6以下，既是降低LF工序脱硫负担的必然要求，也是确保成品硫含量符合钢种要求的可靠保障。 　　1 转炉脱硫机理及分析 　　1.1 脱硫机理 　　研究和实践表明，复吹转炉炼钢脱硫中炉渣脱硫占总脱硫量的90%，气化脱硫占10%，因此炉渣脱硫是转炉降低钢中硫含量使之达到规格要求的主要手段。根据炉渣的离子理论提出下述脱硫方程式[1]： 　　[S]+（O2-）=（S2-）+[O]（1） 　　用Ls表示熔渣和金属之间的脱硫分配系数，则存在如下关系： 　　式中T表示温度，C是常数。 　　1.2 脱硫机理分析 　　由上述（1）式和（2）式可知，脱硫条件如下： 　　1.2.1 热力学条件 　　碱性氧化物CaO、MgO、MnO都能给炉渣提供O2-，因此增加炉渣碱度有利于脱硫；[%O]增加有利于（1）式的逆反应进行，由于（FeO）/[%O]在一定温度下是一个定值，故渣中（FeO）增加使脱硫能力降低；钢渣间脱硫反应是吸热反应，由（2）式可知，提高温度有利于提高硫的分配系数；增加渣量能够稀释渣中（S2-），有利于脱硫反应的进行。 　　1.2.2 动力学条件 　　脱硫反应是渣――金界面反应，其过程有三个环节：1）反应物由金属液和炉渣向渣――金界面传质； 2）反应物在渣――金界面反应；3）生成物离开渣――金界面进入渣中。第2）个环节进行得十分迅速，要提高脱硫效果，就必须提高传质系数和增大反应的界面积，而加强搅拌和适当提高反应高温是实现上述目的的有效和必要方法。 　　2 转炉工序的脱硫工艺开发 　　2.1 转炉冶炼环节的脱硫工艺控制 　　2.1.1 炉渣碱度 　　炉渣适当的高碱度是脱硫的必要条件，这是因为在碱性渣条件下，炉渣中的CaO先与SiO2和P2O5反应，剩余自由CaO才能与（FeS）反应，因此碱度是炉渣脱硫能力的重要标志[2]。但是炉渣碱度过高，渣中存在大量的高熔点的CaO质点时，炉渣变粘，恶化了脱硫反应的动力学条件，降低了传质速度，反而不利于脱硫。 　　2.1.2 渣中（FeO）含量 　　鉴于（FeO）对脱硫反应的双重影响，因而需根据转炉冶炼各阶段的反应特点和需要，合理控制吹炼过程各时期的渣中（FeO）含量。冶炼初期，尽快形成具有一定碱度的炉渣，可采用铁质成渣路线法提高前期渣中（FeO）含量；冶炼中期防止炉渣发生返干，以确保炉渣流动性，渣中（FeO）需保持在10%以上；冶炼后期严格控制渣中（FeO）含量，使其在吹炼终点时不超过15%。 　　2.1.3 渣量 　　在硫的分配系数相同的情况下，渣量越大渣中所含总硫量也越多，相应的钢中硫含量也就越低。但是渣量增加也增加了冶炼过程中地喷溅风险并易导致炉渣碱度超标，给转炉吹炼过程控制和脱硫带来不利影响。造渣料的加入量主要取决于铁水成分，尤其是铁水的硅含量。生产经验表明，铁水中的硅含量在0.4%～0.6% 时，既可以确保吹炼平稳又可以确保有足够的渣量。 　　2.1.4 底吹强度 　　对脱硫而言，若全程采