酒泉钢铁酒钢120tLF快速脱硫工艺实践.docVIP

120t LF快速脱硫工艺实践 李积鹏　成东全 杨鑫 吕钢 酒泉钢铁集团有限责任公司碳钢薄板厂,甘肃嘉峪关735100 摘要：本人介绍和分析了碳钢薄板厂120t精炼薄板坯连铸钢水时的快速脱硫工艺，生产实践表明，合理的渣系组成、温度控制、酸溶铝含量及吹氩搅拌是实现快速脱硫的关键技术。 关键词：LF 脱硫 工艺实践 薄板坯连铸由于是在高拉速条件下（3.0-6.0m/min）进行，铸坯厚度薄，浇钢空间狭小，又采用复杂横截面的长漏斗型结晶器，为保证连续浇铸和薄板坯表面质量，对硫含量提出了更高的要求，一般要控制W(S)＜0.010%，同时，薄板坯连铸的生产还需要时间节奏、温度的协调匹配。因此，开发LF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。自2008年以来，碳钢薄板厂对 LF快速脱硫工艺进行了有针对性的研究，取得了较好的效果。 1.LF设备主要参数 碳钢薄板厂120t LF主要参数如下。 公称容量 120吨钢水处理量最大130吨，最小90吨变压器额定容量 21000KVA（可超载20％，持续时间2小时）升温速度最大5.0℃/min电极直径Φ450 mm(国产UHP电极)电极节圆直径Φ740mm电极升降行程 3000mm电极调节速度90mm/s电极提升速度 4.5-5m/min钢包透气砖数量1个2.薄板坯连铸钢水精炼工艺流程 钢水进站→自动或手动接底吹氩管→喂入铝线→钢包开至LF处理位→测温取样→加渣料、送电升温、造还原渣→调整钢水成分→测温取样→弱吹→钙处理→静吹5—8min→成分温度合格→加保温剂→钢包开至起吊位→吊包→薄板坯连铸机 3.脱硫的热力学动力学研究 3.1 脱硫反应 在钢—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=(S2-) 为保持电极中性，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(O2-)+3[S]+2[Al]=3(S2-)+(Al2O3) 3.2炉渣的脱硫能力 适当增加渣量，可以稀释渣中CaS浓度，加快脱硫速度。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，由于转炉渣中FeO含量高，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5kg/t。 从热力学角度考虑，脱硫反应是在还原性气氛中进行，渣中FeO含量高不利于脱硫反应。根据生产数据，在脱硫反应中渣中FeO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W(FeO+MnO)＜1%时，脱硫反应速率显著提高。 图1 渣中FeO含量与硫分配系数的关系 3.3钢水温度 提高钢水温度有利于脱硫反应的进行，同时可以加快渣料溶化速度，改善钢水流动性，加快渣钢反应速度，从而加速脱硫。生产实践表明，钢水温度低于1560℃时，脱硫速度明显降低；钢水温度高于1560℃时，渣料溶化快，炉渣流动性好，脱硫反应快。因此，根据我厂实际情况，要求转炉钢水进站温度不低于1530℃，且进站后快速进行升温。 3.4钢中酸溶铝含量 经计算，钢中W(Al)＜70×10-6时，钢水W(O)＞20×10-6，不利于脱硫反应的进行。钢水的脱氧与脱硫是相互联系的，脱氧良好的钢水可提高炉渣的脱硫能力，钢水深脱氧是深脱硫的必要条件，并符合以下规律： 式中a［O］指钢水中氧的活度。 通过统计分析生产数据，钢中酸溶铝含量与脱硫率的关系如图2所示。 图2 酸溶铝含量与脱硫率的关系 从图2可以看出，钢中W(Al)＞200×10-6时脱硫率显著提高，若再提高钢中酸溶铝含量，则脱硫率提高不明显。因此，要求转炉到LF钢中W(Al)要大于150×10-6。 3.5 CaF2含量 CaF2本身没有脱硫能力，但加入炉渣中可使脱硫速率显著提高，这说明CaF2在脱硫过程中可以起到类似于催化剂的作用，其机理是：①CaF2可以于网状硅酸盐发生反应，提供少量的O2-，使渣中自由O2-增多；②CaF2能显著降低炉渣熔点，改善动力学条件，使硫容易向CaO等破网组元固相扩散；③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CaF的增加，脱硫速度和脱硫率都大大提高。 3.6 吹氩搅拌 氩气搅拌可以增大钢—渣反应界面，增加钢渣反应的几率，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钢液本体向钢—渣界面的传质过程，因此加大气量搅拌有利于提高脱硫反应速度。文献［2］指出，脱硫时钢水搅拌能一般大于7000W/t，钢水搅拌能计算公式如下： 式中，QAr为氩气流量，m3/h