KR法铁水脱硫效果的影响因素

铁水脱硫效果的影响因素 张 勇 （攀 枝花 钢钒 有限公司 ） 摘 要 : 介绍了 水预处理工艺与装置，分析了铁水温度、铁水初始硫含量、搅拌时间、脱硫剂加入量以及扒 渣和 脱硫后扒 渣对 脱硫效果的影响，对开展 水预处理操作具有一定的参考价值。 关键词 :；铁水预处理；脱硫效果；扒 渣； 铁水温度 0 引言 某些特殊用钢 ,对钢中硫含量要求严格 ,特别是管线钢、厚船板钢、汽车用板等钢种 ,其成品钢中的S 必须不大于 或更低。要实现如此低的硫含量 ,单靠转炉或炉外精炼等工序是无法或者很难实现的。 因为如果转炉采用高硫铁水冶炼低硫钢，势必采用造高碱度渣，并经多次扒渣、再造渣操作，这样必然造成后吹，严重影响钢的质量，使炉龄降低 ,而且也不能把 S脱到较低的水平。 生产应用表明，采用 将铁水硫脱至 右。 可以减轻转炉脱硫负担，实现少渣冶炼，大大改善转炉炼钢技术经济指标。 963年研发，在 1965年实际应用于工业生产。日本钻石工程株式会社的 脱硫装置在日本、韩国、中国众多钢厂得到 广泛应用。 1 硫工艺 置的主体设备 主要包括： 备料系统，加料系统，地面车辆系统，扒渣系统，搅拌系统 。 备料系统有料仓下旋转给料器、料仓振打器、布袋除尘器、料仓流态化切断阀、调节阀等；加料系统有称量斗称、流态化切断阀和调节阀、升降溜槽、称量斗下旋转给料器以及压力、流量检测仪表等；地面车辆系统有铁水罐车行走机构、渣罐车行走机构、铁水罐倾翻机构等；扒渣系统采用成套扒渣机，与铁水罐车保持一定的连锁关系；搅拌系统有搅拌头升降机构、搅拌头旋转机构、升降小车夹紧装置、翻板轨道、铁水罐车 防尘门、渣罐车防尘门、除尘阀门等；液压系统有液压主泵、电加热器、电磁阀等。 械搅拌法脱硫就是将耐火材料制成的搅拌器插入铁水罐液面下一定深处，并使之旋转。当搅拌器旋转时，铁水液面形成 “V”形旋涡 (中心低，四周高 )，此时加入脱硫剂后，脱硫剂微粒在浆叶端部区域内由于湍动而分散，并沿着半径方向 “吐出 ”，然后悬浮，绕轴心旋转和上浮于铁水中，也就是说，借这种机械搅拌作用使脱硫剂卷入铁水中并与接触，混合、搅动，从而进行脱硫反应。当搅拌器开动时，在液面上看不到脱硫剂，停止搅拌后，所生成的干稠状渣浮到铁水面上，扒渣后即 达到脱硫的目的。 脱硫技术的主要特点为：可以对熔池进行高速强力搅拌，铁水脱硫的动力学条件较好；搅拌过程中熔池不存在 “死区 ”，脱硫铁水的回硫量通常较小；能满足预处理深脱硫工艺要求，铁水硫含量可脱至 2 影响 硫效果的因素 铁水温度 在脱硫剂成分等参数相同的情况下，脱硫率随初始铁水温度的升高而增加。由于石灰脱硫反应是吸热反应，因此从热力学角度看，升高温度有利于脱硫反应的进行。且温度升高有助于石灰溶解，有利于获得碱度高，均匀性好的熔渣，同时改善熔渣流动性，提高硫在铁水及熔渣中 的扩散系数，因此温度升高也有利于改善脱硫的动力学条件。 从动力学角度来讲 ,高温有利动力学条件的改善 ,在铁水温度低于 1300 对脱硫率、扒渣、回硫有极大负面影响 ,从马钢铁水预处理的应用实践来看 ,铁水温度在1300 1400 为佳 ， 因为温度高增大传质系数 ， 改攀 钢 技 术 35 善动力学条件 ,对提高脱硫率、扒渣是有利的，见 图11。 图 1 脱硫前铁水温度对脱硫率的影响 脱硫剂单耗的影响 随脱硫剂用量的增加 ,铁水脱硫率增大；但当脱硫剂用量增加到一定量时再增大脱硫剂用量 ,脱硫率 提高甚微。即在铁水初始硫含量一定时 ,脱硫剂用量达最佳值后，再继续增加脱硫剂用量 ,对提高脱硫率作用不大 ,反而增加脱硫预处理费用，还会带来更多的渣量，增大扒渣难度和温降。 武钢二炼钢厂脱硫工艺采用石灰系脱硫剂 ,其脱硫剂加入量与脱硫率的关系曲线如 2 图所示。由图 2 可知 ,脱硫率随脱硫剂加入量的增加而升高 , 当脱硫剂加入量为 600 时 , 脱硫率接近 100%, 再继续增加脱硫剂用量 , 对脱硫已不起作用 2。 图 2 脱硫剂加入量与脱硫率关系 加入量过大，在硫向渣铁界面扩散传质速度一定的条件下，反应界面积不再 明显增加，脱硫率也无法提高 ,但加入量过小反应不足，脱硫率低，说明脱硫剂用量有一适宜范围。此外， 铁水处理前硫含量与脱硫剂加入量的关系如图 3所示 , 由图 3可知 , 在保证脱硫目标的前提下 , 脱硫剂加入量随铁水硫含量的增加而增加 2。 图 3 铁水处理前硫含量与脱硫剂加入量的关系 搅拌时间 在一定温度下，用 铁水进行炉外脱硫，只要反应条件得当，通常脱硫反应进行 10右可达到最佳脱硫效果。反应时间过短，脱硫反应进行不足，脱硫率不 高；而反应时间过长，亦导致脱硫率的下降。反应时间过长脱硫率引起下降的原因是发生了回硫现象。为了防止回硫发生 , 应在脱硫反应达到最佳效果时及时停止反应，即及时将脱硫渣扒除，这一点在实际的脱硫生产操作中尤其重要。 从生产实践中得知，延长搅拌时间，增加了脱硫剂与铁水反应的时间，从而降低了铁水硫含量；加快搅拌头旋转速度，就加快了脱硫反应的传质，也加快了脱硫反应速度。但延长搅拌时间和加快搅拌头旋转速度，都会增大搅拌头及其动力消耗，从而增加处理成本，同时还会加快铁水温度降低。因此，应控制搅拌时间和旋转速度。 在保证脱硫目标的前提下 ,搅拌时间与铁水硫含量有，如图 4所示 , 搅拌时间随铁水硫含量的增加而延长。 图 4 铁水硫含量与搅拌时间关系 水 硫 含量 /% 900 800 700 600 500 400 300 200 脱硫剂加入量/0 60 40 20 0 1300 1310 1320 1330 1340 1350 1360 1370 1380 铁水温度 / 脱硫率/% 36 2010 年第 33 卷第 6 期 水初始硫含量 铁水初始硫含量与脱硫率的关系如图 5 3。 初始硫 含量 105 图 5 初始硫与脱硫率关系 从图 5 可以看出随着铁水初始硫含量的增加，脱硫率越高。这是因为铁水初始硫含量越高， S的活度越大，脱硫反应越容易进行，脱硫率越高。在初始硫大于 ，脱硫率基本稳定。 扒 渣 对 硫效果的影响 在采用 进行铁水脱硫时，由于铁水包内的高炉渣会使含石灰脱硫剂的性能下降，将无法获得稳定的脱硫效果，下深脱硫的影响更为显著，因此采用 要在脱硫前预先扒除铁水包内的高炉渣，目标扒渣率取决于脱硫铁水硫含量目标值，一般为 75% 90%。 硫 反应的产物中有游离氧 , 它容易与铁水中的硅发生反应：2(S+1/2(1/2(其产物高熔点物质，它容易在石灰表面形成很薄而致密的 “包裹层 ”,阻碍着脱硫反 应和脱硫速度。而且渣中 不利于脱硫 , 如果不扒除高炉渣就进行 将使脱硫效率进一步降低。因此 ,应尽可能地扒除高炉渣，以确保脱硫效果 4。 在铁水脱硫过程中生成新渣，脱硫后的渣 S含量是铁水中 S含量的几百倍甚至更高，因此后渣扒除 得 越干净就越能巩固和提高脱硫效率，在生产过程中 脱硫后渣 量控制不当会引起转炉冶炼出现返 硫。 3 结论 1)铁水温度和高炉渣量对脱硫效果有着相当大的影响，在其它条件相同的情况下，铁水温度越高，则脱硫效果越好。 采用 铁水预处理脱硫时，需要在脱 硫前预先扒除铁水包内的高炉渣，扒渣率一般为 75% 90%,以确保脱硫效果。 2)延长搅拌时间和加快搅拌头旋转速度，都会增大搅拌头及其动力消耗，从而增加处理成本，同时还会加快铁水温度降低。因此，应控制搅拌时间和旋转速度。 在保证脱硫目标的前提下 ,搅拌时间与铁水硫含量有关。 通常脱硫反应进行 10右可达到最佳脱硫效果。 3)随脱硫剂用量的增加 ,铁水脱硫率增大，但当脱硫剂用量增加到一定量时再增大脱硫剂用量 ,脱硫率提高甚微，反而增加脱硫预处理费用，还会带来更多的渣量，增大扒渣难度和温降。因此，脱硫剂用量应控制适 宜范围。 参考文献 1 吴明 ,李应江 喷、 J 2008,12: