包钢LF精炼过程脱硫工业实验研究.doc

香雪制药 胆囊炎 小儿化食口服液 清肝利胆口服液 盆腔炎 麦粒肿 新生儿黄疸 广州市根竹药业有限公司 第36 卷第 8 期 钢铁 Vo l . 36,No. 82 0 0 1 年 8 月 IRON AND STEEL A ugust 2 0 0 1包钢LF 精炼过程脱硫工业实验研究吴铿梁志刚(北京科技大学) (包头钢铁(集团)有限公司)摘要通过重轨钢在L F 过程的工业实验, 研究了渣中各氧化物对脱硫效率的影响。给出了达到高脱硫效率的渣指数(M annesman 指数)、熔渣碱度和渣中的(FeO + M nO )含量。采取适当措施减少转炉出钢过程中带入钢包中的下渣量, 对提高脱硫率也是非常重要的。针对包钢生产情况, 采取了减少带入钢包下渣量的措施,获得了高脱硫效率。关键词L F 精炼过程脱硫工业实验炉渣aINDUSTRIAL EXPERIM ENT OF DESULFURIZATION IN LF REF ININGPROCESS AT BAOTOU IRON AND STEEL (GROUP) CO. ,LTD.WU Keng(U n iversity of Science and Techno logy Beijing)L IAN G Zh igang(Bao tou Iron and Steel (Group ) Co1,L td . )ABSTRACTTh rough the indu st r ial exper im en t of L F ref in ing p rocess fo r heavy rails, effectof ox ides in slag on the desu lfu r izat ion w as invest igated . The su itab le M annesm an index,basicity and FeO and M nO con ten t of slag have been recomm ended to ob tain an effect ivedesu lfu r izat ion . In addit ion, it is also impo r tan t fo r increasing desu lfu r izat ion eff iciency totake a su itab le m easu re fo r reducing the car ry2 over slag . A cco rding to the condit ion ofsteelm ak ing at Bao tou steel, a m ethod of reducing the car ry2 over slag has been given toob tain h igh desu lfu r izat ion eff iciency .KEY WORDSL F ref in ing p rocess, desu lfu r izat ion, indu st r ial exper im en t, slag硫化物是重轨钢中最常见的一种夹杂物, 硫是由原材料带入的杂质, 钢结晶时S 与Fe 及其他元素反应形成硫化物, 热轧时形成热脆, 并且是钢轨断裂的原因之一 1, 2 。硫对钢的裂纹敏感性影响随钢中C M n 加大而加剧。许多国家连铸生产实践已证明, 钢中硫化物往往是连铸坯外裂和内裂的根源之一, 钢中硫含量控制在 0101 % 0102 %以下时, 连铸坯质量有明显改善。包钢生产重轨钢的工艺为: 转炉炉外精炼(L F+ VD )大方坯连铸(带电磁搅拌)。目前, 包钢没有铁水炉外脱硫装置, 为了达到重轨钢水中较低的硫含量和保证连铸坯的质量,采用了L F 精炼炉中脱硫工艺。针对包钢重轨钢的生产工艺, 通过L F 工业实验, 确定了熔渣碱度和渣指数(M annesm an 指数)对脱硫效率的影响, 并且给出了如何减少带入钢包下渣量, 达到高脱硫率的方法。1实验设备和过程L F 精炼炉上配备有高位料仓、带炉盖的三相电极加热、测温取样、双透气砖底吹氩和除尘等装置。其技术参数: 变压器功率为 14MVA (过载 2 h) ;10 级加热; 底吹氩气压力为 019 110M Pa; 升温速度为4 m in; 初级电压35 kV; 频率50 Hz。L F 精炼炉吹氩正常以后, 进行测温取样并加入造渣剂, 加入量为: 石灰 300 400 kg、铝矾土 100a 联系人: 吴铿, 副教授, 北京(100083)北京科技大学冶金学院150 kg、萤石80 100 kg。然后下降电极, 供电电流由低级数到高级数逐级升高。加热过程中分批加入30 kg 电石, 初期加热为10m in 后, 对钢水测温和取样,再次加热到预定温度目标值上20 。之后, 对钢液进行配碳和合金化, 使之达到钢种要求的成分。并充分搅拌后使钢水成分、温度均匀达到目标值。造渣原料为石灰、萤石、铝矾土, 其成分如表1 所示。表 1精炼原料成分Table 1Compo sit ion of raw mater ial fo rthe ref ining p rocess %项目 CaO SiO 2 A l2O 3 CaF2 S石灰 82100 2174 2104 0107铝矾土 80121 0101萤石 2180 14180 0196 75179加入的脱硫剂配料方法为: 石灰 300 400 kg,萤石80 100 kg, 铝矾土 100 150 kg, 电石 30 kg。脱硫剂加入到钢包后, 被转炉渣稀释及参与反应, 加入量应保证最终炉渣成分控制在所要求的范围。在不同的实验条件下, 共进行了48 炉工业实验。2实验结果和分析211熔渣成分的影响钢液中初始硫含量对脱硫率 G S 的影响如图 1所示, 初始硫含量S i 越高, G S 越大。初始硫含量01032 %的脱硫率是初始硫含量为 01017 %的一倍多, 但高初始硫含量经L F 处理后的硫含量是低初始硫含量处理后的两倍。要获得双零级的硫含量, 必须降低初始硫含量。为得到适合的熔渣成分, 对渣中不同氧化物的脱硫影响进行了研究。随着CaO 含量的提高, S 降低, 但是当(CaO ) 60 %后, CaO 含量提高使脱硫效果降低, 如图2 所示。原因是当CaO 含量过高后,渣中会有固相质点析出, 使熔渣出现非均相, 炉渣粘度上升、流动性变差。因此, 影响了脱硫的动力学条件, 使脱硫效果变差。由于精炼炉罐体M gO 耐火材料的侵蚀, 在精炼后有一定量M gO 进入渣中。M gO 也是碱性氧化物, 能提供(O 2-) , 其脱硫能力略低于CaO , 且在铝酸钙中含有少量M gO 对改善熔渣脱硫效率是有益的。如M gO 含量过高, 也会恶化脱硫的动力学条件。实验时熔渣中M gO 的含量在415 % 818 % ,对脱硫效率影响不大。萤石中的SiO 2 高达 14180 % , 采用CaSi、 Fe2 Si合金作为脱氧剂也带入一部分SiO 2 , 包钢熔渣中图 1钢中初始硫含量和脱硫率的关系F ig11Relat ion betw een p r imary sulfur content inmo lten steel and desulfur izat ion eff iciency图 2熔渣中CaO 含量与脱硫率的关系F ig12Relat ion betw een CaO content in mo ltenslag and desulfur izat ion eff iciencySiO 2 含量较高。图3 给出了SiO 2 含量对脱硫效率的影响, 随着 SiO 2 含量的增加, 平均脱硫效率将下降10 %。通常认为合适的SiO 2 量应不超过 10 % , 但包钢熔渣 SiO 2 含量大都接近于 20 % , 最高可达23 %。 所以, 从各环节降低精炼渣中 SiO 2 量是非常重要的。图 3熔渣中SiO 2 含量和脱硫率的关系F ig13Relat ion betw een SiO 2 content in mo ltenslag and desulfur izat ion eff iciency有关文献认为, 精炼脱硫渣中A l2O 3 的最佳范围是 20 % 25 % ,A l2O 3 除影响熔渣的理化性能外, 主要的作用是成渣时形成铝酸盐, 可以增加炉渣硫容量CS, 提高脱硫效率 3 。由于包钢渣中SiO 2 含量高, 在A l2O 3 含量低于 10 %时, 要加入较多的萤 71 第 8 期吴铿等: 包钢L F 精炼过程脱硫工业实验研究石才能达到较好的脱硫效果。根据本实验研究结果,包钢渣中的A l2O 3 应控制在10 % 15 %的范围。炉渣的氧化程度取决于渣中 FeO 及M nO 含量, 渣中(FeO + M nO )含量对脱硫效果有较大的影响。渣中(FeO + M nO )含量大于1 %以后, 脱硫效率将明显下降。FeO 的活度随熔渣成分变化较大, 渣组成不同, FeO 和M nO 影响脱硫的性质有所区别。为达到较高的脱硫效率, 应严格控制渣中(FeO +M nO ) 1 %。在L F 过程中还原条件下脱硫, 渣中FeO 和M nO 升高, 使O 2-浓度增加, 不利于脱硫。实验中发现, 钢中氧位O 低于 2010- 6, 钢中终点硫含量 01015 %; 钢中氧位O 低于 1510- 6, 可使钢中终点硫含量 01010 %。通常采用CaO (SiO 2A l2O 3)表示熔渣成分对脱硫的影响, 其值称为M annesm an 指数, 用M I 表示。在本实验条件下,M I 的值在 0140 时对应的脱硫效率最高。这比文献中推荐的值0125 0135 大一些, 这是由于在渣中加入了一定量的萤石, 改善熔渣流动性所致。212L F 脱硫工艺分析原生产条件下L F 顶渣成分得知, 熔渣中SiO 2 的含量偏高, 为14 % 23 % , 使得熔渣的碱度偏低。减少熔渣中SiO 2 含量是提高精炼过程脱硫率的一个重要因素。由伪三元渣系(SiO 2+ A l2O 3 +P2O 5 ) 2(CaO + M gO + M nO ) 2FeO 硫分配比, 可以得知在1 873 K 时, 当熔渣成分约为: 60 %CaO 210 %SiO 2230 %A l2O 3, 其中(FeO + M nO ) 60 % ,M gO 为6 % 8 % , (FeO + M nO ) 1 % , 渣的碱度为 312 315 和渣指数M I = 014 时, 可以得到较高的脱硫率。由于包钢生产条件等方面的限制, 使熔渣中SiO 2 含量较高。通过改善挡渣方法, 提高挡渣效果, 降低转炉出钢带入精炼包的渣量, 可减少渣中SiO 2 和FeO 的总量, 提高L F 脱硫效率。目前包钢钢水中初始硫含量偏高, 有必要在转炉工序前, 采用铁水预处理进行预脱硫, 降低钢水中初始硫含量, 这样可减少L F 的脱硫负荷和达到更低的硫含量, 同时也可以提高L F 精炼炉炉衬的寿命。参考文献1知水1炉外精炼1北京: 北京大学出版社, 199312蒋国昌1纯净钢及二次精炼1上海: 科学技术出版社, 199613Gladman T. Developments in Inclusions and Their Effects on Steel P rope