转炉流程生产管线钢钢中硫含量的控制毕业论文(doc 54页).doc

辽宁科技学院本科生毕业论文 第I页 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 辽宁科技学院本科生毕业论文 第II页 Abstract With the exploitation and use of the petroleum and the natural gas in our country the wide and thick steel plate which is used for the pipeline to diliver petroleum and the natural gas is needed hugely the pipeline steel with higher strength higher ductility better weldabitity and resistance to H2S erosion will be needed greatly in the 21 century Decreasing the content of the harmful elements in the steel especially the sulfur content and controlling the shape and distribution of the sulfide inclusion are one of the important works for the metallurgists The core of this topic is the control technology of sulfur content in pipeline steel Theoretical calculation and analysised the sulfur content in pipeline steel of Benxi Steel Explored the desulfurization conditions of the various processes analysised various factors on the sulfur content of the steel Experimented and explored the desulfurization slag system which suitable for the industrial production applications to seek the most reasonable refining process To improve the product quality reduce the production costs and improve efficiency To achieve the research purpose analyzed the desulfurization conditions on thermodynamics and kinetics for the various production processes and as a theoretical basis conducted industrial tests on the key process to pipeline steel desulfurization Rely on the results of pipeline steel industrial test Analysised the influence of various factors on desulfurization efficiency and explored the limitations for desulfurization to arrive at possible options to improve the desulfurization efficiency Mass production results show that After the hot metal dusting pretreatment the average of the sulfur content in Benxi Steel hot metal can be 16 10 6 provides a premise for the smelting of ultra low sulfur pipeline steels and greatly reducing the desulfurization task of follow up process effectively reduced the cost of high level pipeline steel production After LF refining sulfur content can beas low as 5 10 辽宁科技学院本科生毕业论文 第III页 6 to meet the requirements of the production of high level pipeline steel Key words pipeline steel sulfur content LF furnace slag desulphurization hot metal injection desulfurization 辽宁科技学院本科生毕业论文 第IV页 目 录 第一章第一章 绪绪 论论 1 1 1 1 选题背景及目的 1 1 1 1 选题背景 1 1 1 2 本课题目的 1 1 1 3 管线钢控制钢中硫含量研究的意义 2 1 2 文献综述 2 1 2 1 国外现状 2 1 2 2 国内现状 6 1 2 3 管线钢的性能要求 8 1 2 4 管线钢的主要质量问题及其产生原理 10 1 2 5 硫对管线钢的危害 11 1 2 6 管线钢发展趋势 12 1 3 研究内容 13 第二章第二章 脱硫反应热力学及动力学分析脱硫反应热力学及动力学分析 15 2 1 脱硫反应热力学分析 15 2 2 脱硫反应动力学分析 16 第三章第三章 管线钢脱硫工业性试验管线钢脱硫工业性试验 1919 3 1 铁水预处理脱硫 19 3 1 1 本钢 1 2 铁水脱硫站基本概况 19 3 1 2 铁水喷吹 CaO Mg 脱硫工艺的试验统计 21 3 1 3 各因素对铁水脱硫率影响的讨论与分析 22 3 2 LF 精炼脱硫 25 3 2 1 本钢炼钢厂 1 LF 炉简介 25 3 2 2 LF 工序操作标准 26 3 2 3 1 LF 炉造渣深脱硫工艺的确定 27 辽宁科技学院本科生毕业论文 第V页 3 2 4 LF 脱硫工业试验数据统计 28 3 2 5 各冶炼条件对 LF 脱硫效果的影响分析 29 3 2 6 LF 深脱硫操作要点 31 结结 论论 3333 致致 谢谢 3333 参考文献参考文献 3434 附录附录 3535 外文原文 35 外文翻译 43 辽宁科技学院本科生毕业论文 第1页 第一章 绪 论 1 1 选题背景及目的 1 1 1 选题背景 本钢石油管线钢的开发研制始于 80 年代末 是国内较早开发石油管线用钢 的钢铁企业 历时十几年的发展 本钢先后研制开发了符合石油 天然气输送 管线用的 A B X42 X46 X52 X56 X60 X65 X70 管线钢 实现了石 油 天然气输送管线用钢的系列化 特别是本钢通过 2002 年对炼钢 热轧进行 现代化改造后 加快了高性能管线钢的研制开发力度 先后研制开发了能够满 足用户要求的高性能石油管线用钢 X52 X70 石油套管用钢 J55 参与了国家 973 项目 新一代钢铁材料的重大基础研究 中的子课题 高强度管线钢的产业 基础研究 工作 在国家组织实施的 振兴东北老产业基地高技术产业项目 中 本钢同中科院金属研究所共同申报的 高性能管线钢生产产业化 通过了专家组 的评审 并获得国家资金的支持 高性能管线钢生产产业化 项目的实施将使 本钢成为国内继宝钢 武钢 鞍钢之后能生产具有高附加值的 X70 以上级别管 线钢的钢铁企业 到目前为止 石油管线钢 X52 X70 先后通过中石油管材所 管道局的板卷及钢管的性能评定 实物质量满足国家西气东输对管线钢特殊质 量的技术要求 其产品已应用于多条输气 输油 成品油管线工程 目前 本 钢已批量生产石油管线钢 产品经华油钢管有限公司 宝鸡石油钢管厂等多家 钢管厂的生产使用 产品质量完全符合用户的特殊标准及技术要求 X80 管线 钢也已通过鉴定验收 并于 2009 年第一季度进行了试生产 高品质高附加值管 线钢的批量生产在为企业创造经济效益的同时也为我国经济发展起到一定的推 动作用 1 1 2 本课题目的 以管线钢硫含量的控制技术为核心 对本钢生产条件下从铁水预处理经转 炉到精炼过程中的钢中硫含量控制技术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 辽宁科技学院本科生毕业论文 第2页 成本 提高效益 1 1 3 管线钢控制钢中硫含量研究的意义 能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力 是人类赖以生存的基 础 在 21 世纪里 石油和天然气在整个世界的能源结构中的比重将会进一步增 加 绝大多数的石油和天然气的运输都要依靠管道 预计今后 10 年 我国将建 设超过 5 万 km 的油气管道 平均每年需铺设 5000km 每年天燃气管道需要钢 材近 400 万 t 共需各类油气输送干线用钢约 1000 万 t 研究表明 石油 天然 气管道的建设成本会随着所用管线钢级别的提高而下降 如图 1 1 所示 1 图 1 1 管线建设采用不同钢级钢管的成本变化率 与此同时 随着石油 天然气需求量的不断增大 管道的输送压力和管径 也需要不断地增大 以增加其输送效率 因此对管线钢材的质量和性能要求也 日益苛刻 需要其具有高强度 高韧性 良好的可焊性 低温下的断裂抗力和 抗 H2S 侵蚀能力等特性 而在管线钢中影响影响这些性能的主要元素就是硫 硫含量的高低直接影响到管线钢质量的好坏 长远来看 研究管线钢中硫含量 的控制具有深远而重大的意义 1 2 文献综述 1 2 1 国外现状 早期的管线钢一直采用 C Mn Si 型的普通碳素钢 在冶金上侧重于性能 对化学成分没有严格的规定 自 60 年代开始 随着输油 输气管道输送压力和 辽宁科技学院本科生毕业论文 第3页 管径的不断增大 开始采用低合金高强钢 HSLA 主要以热轧及正火状态 供货 这类钢的化学成分 C 0 2 合金元素 3 5 随着管线钢的进一步 发展 到 60 年代末 70 年代初 美国石油组织在 API 5LX 和 API 5LS 标准中提 出了微合金控轧钢 X56 X60 X65 三种钢 1968 日本 X65 级管线钢的使用 为高强度管线钢的生产开创了新的里程碑 此后 高级别管线钢的开发速度加 快 图 1 2 示出了高强度管线钢的发展历程 2 图 1 2 各级别管线钢的主要合金成分与生产工艺进展 20 世纪 70 年代初 TransCanada 首次使用了 X70 钢管 20 世纪 80 年代 X70 级管线钢逐渐引入工程建设中 欧洲钢管公司到 2001 年底已经生产 X70 钢管近 321 万 t X70 钢管的生产技术在欧洲钢管 新日铁 住友 NKK KAWASAKI IPSCO ILVA 等公司均已成熟 并且批量供应 用于工 中 1985 年 API 标准又增加了 X80 钢 而后又开发了 X100 管线钢 碳含量 降到 0 01 0 04 碳当量相应地降到 0 35 以下 真正出现了现代意义上的多元 微合金化控轧控冷钢 3 1996 年 美国埃克森美孚公司与日本新日铁公司 住 友公司签订了 X120 级管线钢联合开发协议 2001 年成功开发出具有高止裂韧 性的 X120 级管线钢 并于 2004 年进行了示范段的敷设 随后 JFE 公司也已经 完成了高强度 X120 级管线钢的开发 提高钢液纯净度是大幅度提高管线钢强度 韧性和使用寿命的基础 近二 十年来随着冶炼技术的进步 管线钢的纯净度水平不断提高 以钢中碳 磷 硫 氮 氢 氧含量为例 1980 年德国蒂森公司生产的钢上述杂质总量可去除 辽宁科技学院本科生毕业论文 第4页 到 600 10 6 到 90 年代则可去除到 100 10 6 韩国浦项可将 P S O N H 总量去除到 80 10 6的水平 德国人预测 在今后几年中上述杂质含量可以达到 以下水平 C 20 10 6 P l5 10 6 S 5 10 6 N 15 10 6 TO 10 10 6 H 0 7 10 6 总和为 65 7 10 6 而日本人预测将来日本纯净钢的冶炼水平 可达到 C 6 P 2 S 1 10 6 N 14 10 6 TO 5 10 6 H 0 2 10 6 总量为 28 2 10 6 下面是国外几个先进的管线钢生产厂家的管线钢工艺 1 日本新日铁 JFE 住友 表 1 1 是日本三大钢铁公司高强度管线钢的生产工艺 表表 1 1 日本三大钢铁公司高强度管线钢的生产工艺日本三大钢铁公司高强度管线钢的生产工艺 公司生产技术显微组织构成其他技术 新 日 铁 1 KIP 技术 向钢包内钢水喷粉来生产低硫 钢的高效二次精炼技术 通过调整钢包内 渣的成分获得超低 S 含量 2 板坯轻压下技术 3 控制轧制技术 连续在线控制冷却技术 X100 钢 上贝氏体 MA X120 钢 上贝氏体 弥 散碳化物 含碳钢 HTUFF 技术 FEA 精密成 型技术 高 精度制管技 术 JFE 1 采用低 Si 铁 在铁水预处理炉中采用无 渣炼钢法提高钢的纯净度 2 控制轧制技术 超级在线加速冷却技术 并与在线热处理工艺相结合 X100 钢 贝氏体中分散 有硬质 M A X120 钢 铁素体 贝氏 体双相组织 无硼钢 EWEL 技术 提高了大线 能量焊接的 HAZ 任性 住友 金属 1 采用高纯净钢技术 降低 P S N 等杂 质 2 住友控轧技术 动态加速冷却技术 水 冷停止温度低于 400oC X100 钢 贝氏体 马氏 体 X120 钢 下贝氏体 弥 散碳化物 含碳钢 SHT 技术 焊接部位超 声波探伤技 术 注 HTUFF 新日铁开发的提高厚板 HAZ 韧性技术 EWEL JFE 开发的提高厚板 HAZ 韧性技术 SHT 住友金属开发的高韧性技术 表 1 2 列举了新日铁 JFE 公司高强度 抗大变形性能管线钢的化学成分 2 日本钢管京滨厂 日本钢管的京滨厂电弧炉车间包括一台 50t 高功率电炉 1 台 VAD 和 VOD 双联精炼炉 由计算机控制电炉熔炼过程 并在电炉上安装了辅助燃烧器 辽宁科技学院本科生毕业论文 第5页 搅拌器 在精炼工位上安装了喷粉设备 精炼的钢水可由电炉或转炉供应 该 厂利用上述设备生产超低硫 低磷 低氧 低氮 低氢 低碳钢管用钢 3 日本新日铁 新日铁生产管线钢的工艺流程为 复合铁水预处理 顶底复吹转炉 减压 下的钢包喷粉 V KIP RH 处理 连铸轻压 形变热处理控轧 UOE 表表 1 2 新日铁 新日铁 JFE 公司高强度 抗大变形性能管线钢化学成公司高强度 抗大变形性能管线钢化学成 化学成分 质量分数 公司钢级 CSiMnPSNbTi其他元素CeqPcm X800 060 261 810 0050 0020 040 01NiMo Mg0 410 17 X100 低 C 0 030 201 960 0050 0020 040 01Ni Cu Cr Mo V0 600 22 X100 中 C 0 060 221 960 0070 0020 040 01Ni Cu Mo0 460 19 新 日 铁 X1200 041 93含有0 02Ni Cu Cr Mo B0 21 X800 060 201 800 010 0010 04含有Ni Cu Mo X1000 070 202 00 010 0010 02含有Ni Cu MoJFE X1200 060 151 91Mo 无 B0 22 注 Ceq C Mn 6 Ni Cu Cr Mo V Pcm C Si 30 Mn Cu Cr 20 Ni 60 Mo 15 V 10 5B 4 俄罗斯 俄罗斯塔干罗格钢铁厂为提高产品质量 生产出高强度 耐低温 耐腐蚀 的无缝钢管 2000 年在平炉炼钢车间建成了钢包精炼炉 采用精炼技术后 该 厂可将钢中的硫含量降低到 120 10 6以下 5 德国蒂森钢铁公司 德国蒂森管线钢 HIC 钢 的冶炼工艺路线为 铁水脱硫 S 30 10 6 复吹 P 50 10 6 钢包内加合成渣 Ar 搅拌深脱硫 S 10 10 6 RH 脱气 TN 喷粉 钙处理和搅拌排除夹杂物 另一种冶炼路线为 铁水脱硫 S10 03 3 快速升温化渣 石灰等造渣材料要及时分批加入 控制好渣的流动性 4 化渣后小批量连续加入脱氧剂 直至炉渣颜色转为 黄 白色形成还原 渣 并持续保持 5 造渣过程小气量钢包底吹氩气 还原渣形成后较大气量底吹 要使钢 渣充分搅拌接触 6 在还原渣形成后进行进一步合金微调 然后小气量较长时间 10 min 以上 钢 包底吹氩 辽宁科技学院本科生毕业论文 第33页 结 论 1 在本钢现有冶炼条件下 经过镁基喷粉预处理脱硫后 铁水中的硫的 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少了后续 工序的脱硫任务 有效降低了生产高级别管线钢的成本 2 铁水用 CaO 和 Mg 脱硫时 起主要脱硫作用的是 Mg 产物 MgS 在高 炉渣中是稳定的 但在铁水预脱硫过程中容易被空气中的氧氧化产生回硫 CaO 的加入对于稳定脱硫产物防止回硫有利 3 提高铁水预处理效率 降低处理成本最有效的方法是控制钙镁比及气 体搅拌强度 钙镁比以 2 5 左右为宜 4 在管线钢生产过程中 转炉冶炼过程有增硫现象 不能脱硫 LF 脱 硫效果将直接决定成品管线钢中硫含量水平 本钢生产条件下 经 LF 精炼脱硫 后硫含量可低至 5 10 6 可满足较高级别管线钢生产要求 5 LF 脱硫时 为保证还原性气氛 创造良好脱硫条件 需造碱性白渣较 理想的脱硫终渣成分为 CaO 50 55 Al2O3 25 SiO2 10 MgO 10 MnO FeO 1 5 采用缓释脱氧剂替代铝屑脱氧可实现节铝和快速 成白渣的目的 6 LF 脱硫时 加强气体搅拌是其高脱硫率和脱硫速率的有效方法 辽宁科技学院本科生毕业论文 第34页 致 谢 本课题的研究和论文的撰写是在宋满堂老师的悉心指导下完成的 老师严 谨的治学态度 开阔敏锐的思维方法 系统的理论知识和丰富的实践经验使我 受益匪浅 令我终生难忘 特别感谢宋老师 在论文的酝酿构思 试验方案设计 写作修改以及定稿 过程中都倾注了大量的心血 给予了全面细致的指导 感谢辽宁科技学院冶金工程系的陈韧 孙丽娜 李丽颖 等各位老师 在 大学的四年学习生活中给予了我无微不至关怀和极大的帮助 感谢本钢特殊钢研发所的各位老师在现场试验过程中给我留下的深刻印象 和对我未来工作带来的深远影响 感谢我的家人和朋友对我的关心和照顾 正因为你们的悉心照顾使我在学 习上无后顾之忧 最后衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家 教授 辽宁科技学院本科生毕业论文 第35页 参考文献 1 GLOVER A XS0 design construction and operation The International Symposium Proceedings on X80 Steel Grade Pipelines Seijing 2004 143 198 2 HILLENBRAND H G GRAS M KALWA C 高强度管线钢的发展和生 产 科学与技术 北京 冶金工业出版社 2003 340 356 3 李树庆 潘贻芳 管线钢的研发过程及方向 J 天津冶金 2006 123 1 1 4 蒋晓放 朱立新 宝钢纯净钢冶炼技术 J 宝钢技术 2000 3 39 42 5 郑磊 宝钢管线钢的发展及在西气东输工程中的应用前景 J 宝术 2001 3 41 46 6 刘良田 武钢 RH 真空精炼脱碳和脱硫实践 J 炼钢与连铸 1997 1 45 52 7 吴铿 梁志刚 张二华等 洁净钢的生产实践 J 炼钢 2000 16 1 11 15 8 李树庆 潘贻芳 管线钢的研发过程及方向 J 天津冶金 2006 123 1 1 9 许家彦 超低硫管线钢冶炼技术基础研究 D 沈阳 东北大学 2005 10 王祖滨 东涛 低合金高强度钢 M 北京 冶金工业出版社 1996 93 11 张显程 巩建鸣 涂善东 等 高强钢硫化物应力腐蚀开裂及防范 J 炼油技术与工程 2003 33 10 25 28 12 赵平 H2S 腐蚀的影响因素 J 全面腐蚀控制 2002 16 3 8 9 13 于赋志 侯纯明等 钢水深脱硫的方法 J 材料与冶金学报 2002 1 2 14 郑磊 傅俊岩 高等级管线钢的发展现状 J 钢铁 2006 41 10 2 15 D Takahashi M Kamo Y Kurose and H Nomura Deep steel desulphurisation technology in ladle furnace at KSC Ironmaking Steelmaking Volume 30 Number 2 April 2003 pp 116 119 4 辽宁科技学院本科生毕业论文 第36页 附录 外文原文 Deep steel desulphurisation technology in ladle furnace at KSC D Takahashi M Kamo Y Kurose and H Nomura At the MizushimaWorks of Kawasaki Steel Corporation a new deep desulphurisation protechnology to produce ultralow sulphur steels has been developed to replace the conventional process that comprised ladle furnace treatment followed by flux injection In the new process the use of a double plug gas injection systemin the ladle furnace to promote desulphurisation and optimisation of the ladle slag composition by thermodynamic calculations to maximise sulphide capacity have enabled the flux injection stage to be omitted and shortened the desulphurisation time As a result of thesemodifications 35min after treatment start the sulphur content can be reduced to 5 3 ppm On average the time from tapping at converter until teeming start at caster has been reduced by 20 8min enabling production schedules to be synchronised and the maximum number of sequential casting heats to be increased from 3 to 10 There have also been economic benefits the total steelmaking cost of ultralow sulphur steel has been reduced by 25 5 INTRODUCTION The demand for mass production of ultralow sulphur steels with S content less than 10 ppm for example line pipe steels with resistance to hydrogen induced cracking and high tension steels has increased continuously over the years in order to achieve better properties In response to the demand deep desulphurisation technology is playing a more important role than ever in the entire steelmaking process At the Mizushima Works of Kawasaki Steel Corporation Japan conventional deep desulphurisation comprised a combination of ladle furnace LF and flux injection processes The flux injection process was indispensable after LF treatment to lower stably the S content to less than 10 ppm Since this prolonged the process time it was diYcult to synchronise the converter and secondary re ning schedule with the casting schedule resulting in low productivity due to a small number of sequential casting heats To raise productivity KSC has developed a new deep desulphurisation technology by improving the LF process which has made it possible to omit the flux injection treatment Details of the technology are discussed below 辽宁科技学院本科生毕业论文 第37页 STEELMAKING PROCESS OF ULTRALOW SULPHUR STEEL Figure 1 shows the outline of the steelmaking process for ultralow sulphur steels in the Mizushima Works Hot metal tapped from the blast furnaces is dephosphorised and desulphurised in the hot metal pretreatment process The pretreated At the MizushimaWorks of Kawasaki Steel hot metal is charged into a converter and is decarburised by blowing oxygen In the steelmaking process of ultralow sulphur steels additional desulphurisation is performed in the LF where submerged arc heating and desulphurisation with the permanent reaction between metal and slag are performed Figure 1 Outline of steelmaking process for ultralow S steels in Mizushima Works conventional deep desulphurisation required flux injection FI just after ladle furnace LF treatment Submaterials are added to make desulphurisation slag during tapping Previously in the conventional deep desulphurisation process in which a target S content lower than 10 ppm was required flux injection was carried out just after the LF treatment In the improved LF process flux injection is omitted Then following degassing treatment and continuous casting cast slabs are sent out to the downstream processes IMPROVEMENT OF LF TREATMENT The conventional deep steel desulphurisation process time was too long To shorten the desulphurisation time the following two improvements were executed increase of stirring energy to promote desulphurisation reaction during the LF treatment optimisation of ladle slag compositions to maximise sulphide capacity Increase of stirring energy It was diYcult to reduce the S content to lower than 10 ppm without flux injection treatment since the LF process could not have stirring energy suYcient for 辽宁科技学院本科生毕业论文 第38页 such deep desulphurisation when only one gas injection plug was used Therefore an additional gas injection plug was set on the bottom of a ladle A diagram of the ladle with double gas injection plugs slit type is shown in Fig 2 Fig 2 Diagram of ladle with double gas injection plugs The two plugs were set as far as possible from arc heating spots To obtain stronger stirring of molten steel without any interference with submerged arc heating it is necessary to make a single circulation stream keeping the surface fluctuation minimum Trials of deep desulphurisation were carried out to con rm the eYcacy of the double gas injection system under the conditions given in Table 1 Figure 3 shows the changes of S content during the LF treatments The improved desulphurisation rate was 1 63 times higher than the rate with the original single plug system and the S content after the LF treatment had been decreased from 10 3 to 5 2 ppm It is evident that flux injection treatment can be omitted by applying the new double plug gas injection system in the LF 辽宁科技学院本科生毕业论文 第39页 Figure 3 Changes of S content after LF treatment no flux injection Optimisation of ladle slag compositions Ladle slag for desulphurisation is mainly composed of CaO SiO2 Al2O3 MgO CaF2 FeO and MnO Considering the extension of campaign life of ladle refractory the MgO content in conventional slag was excessively saturated which naturally raised its melting point to 2100K resulting in deterioration of desulphurisation rate and prolongationb of the treatment time An ideal ladle slag chemistry for desulphurisation was calculated with a thermodynamic calculation program ChemSage1 Figure 4 shows the influence at 1873K of CaO SiO2 Al2O3 on saturated content of MgO and sulphide capacity The sulphide capacity de ned by Richardson and Fincham2 is calculated from the following equation by applying optical basicity3 theory for slag log CS 13 913 42 84A23 82A2 11710 T 0 025 SiO2 0 020 Al2O3 1 where CS is sulphide capacity A is optical basicity T is temperature K and SiO2 and Al2O3 contents are in weight percent Figure 4 indicates that as the parameter CaO Al2O3 SiO2 increases the MgO saturated content decreases whereas the sulphide capacity increases The conventional ladle slag was composed of 48CaO 26Al2O3 12SiO2 14MgO wt and the saturated MgO content was calculated as 10 8 辽宁科技学院本科生毕业论文 第40页 Fig 4 Influence of CaO SiO2 Al2O3 on saturated content of MgO and sulphide capacity at 1873K Figure 4 also suggests that in order to improve the desulphurisation reaction rate it will be very eVective to decrease the MgO content and increase the parameter CaO Al2O3 SiO2 Deep desulphurisation tests aiming at CaO Al2O3 SiO2 1 35 and MgO 10 were carried out while also applying the double plug gas injection system the results are shown in Fig 5 The overall desulphurisation rate in 45min was 1 24 times higher than that of conventional slag compositions The two improvements mentioned above have allowed the S content to be reduced stably to less than 6 ppm within 45min without the flux injection treatment Fig 5 Effect of optimised slag compositions on desulphurisation rate EFFECTS OF NEW DESULPHURISATION PROCESS ON OPERATION The new desulphurisation process has been applied since January 2000 The results of the new process as regards S content change are shown in Fig 6 in comparison with results for the conventional process 辽宁科技学院本科生毕业论文 第41页 Fig 6 Comparison of results for new desulphurisation process double plug LF with conventional process single plug LF followed by FI In the new process 35min after the treatment was started S was reduced to 5 3 ppm without additional desulphurisationby flux injection In addition as shown in Fig 7 desulphurisation time was drastically reduced and LF treatment time became controlled not by desulphurisation time but by heating up time Fig 7 Distribution of LF treatment time for ultralow S steels average treatment time with conventional LF FI 66 4 min and with new double plug LF 45 6 min The average treatment time with the new process was 45 6 min it was shortened by 20 8min in comparison with the conventional process The time from tapping until teeming start for ultralow sulphur steels takes in general much longer than the time for normal steels d