铁水炉外复合脱硫剂的研制与应用

铁水炉外复合脱硫剂的研制与应用王岩春摘要为向炼钢提供优质低硫铁水，针对目前中小型高炉和化铁炉生产低温、高硫铁水的生产实际，研制低熔点、低粘度自动流渣的高效炉外铁水复合脱硫剂。经安钢试用，脱硫率达到50%，且对铁水温降，磷、硅含量等无不良影响。关键词铁水脱硫自流渣熔点粘度Development and Application of Compound Desulphurizerfor Hot Metal out of FurnaceWang Yanchun(Anyang Iron & Steel Co.Ltd)AbstractAs it is very common that hot metal has higher sulphur content under normal working condition in cupola furnace and middle or mini blast furnace,one kind of with the characteristics of new compound desulphurizer has beenlowermelting-point,lower viscosity and free-flowing successfully developed.Through practice in Anyang Iron & Steel Co.,it is shown that desulphurization rate can get up to 50%,and this desulphurizer has no bad effect on temperature drop of hot metal and content of phosphorus and silicon.Keywordshot metaldesulphurizationfree flowing slagmelting-pointviscosity1前言在铁水低温且无扒渣条件下如何实现炉外脱硫是一项需探索的课题，对我国目前仍存在化铁炉及中小型高炉铁水有一定的现实意义。以安钢为例，一炼钢厂有2座20t、2座30t化铁炉，年化铁水45万t左右。铁水硫含量一般在0.050%以上，因此，炼钢前必须进行炉外脱硫。但目前化铁炉铁水炉外脱硫具有两大不利因素：一是铁水温度较低，一般出铁温度13401360，包内铁水温度12401260，要求脱硫剂必须具有低温脱硫功效。二是化铁车间不具备扒渣条件，要求脱硫剂必须具备自动流渣功能。根据市场调查，目前市场上还没有能满足这种要求的脱硫剂，必须自行研制开发。经过一系列实验室实验和工业应用试验，开发出一种低熔点、低粘度的铁水复合脱硫剂。试用表明，在不搅拌情况下，铁水脱硫率达到50%左右，且能够自动流渣。2试验内容及方法2.1工业应用试验条件2.1.1生产工艺条件试验分别在一炼钢3号、4号化铁炉上进行。化铁炉连续自动流铁，流铁量为每2030min流满一包铁水，现场无计量条件，只能在入转炉时对铁水计量。统计表明，一般情况下，3号、4号化铁炉出每包铁水10t左右，均按10t计算。经现场测试，正常生产情况下，3号、4号化铁炉平均出铁温度为13401360，出满10t铁后包内铁水温度降至12401260，出铁过程平均温降80。2.1.2脱硫剂理化指标工业试验所用脱硫剂为自行研制出的低熔点、低粘度复合铁水脱硫剂，其理化指标如表1所示。表1脱硫剂理化指标化学成份/%物理性能CaOSiO2MgOCaF2Na2OCaCFe2O3粒度/目密度/kg.cm-3熔点/粘度/Pa.S13003227841393-2000.818920.22.2试验方法2.2.1脱硫剂加入方法及加入量由于受现场条件限制，试验时将脱硫剂成袋(25kg)抛入铁水包内，无任何辅助搅拌措施。脱硫剂加入量按吨铁2.5kg、5kg、7.5kg、10kg四种比例试验。其中：第一种比例加入方法：出铁1/3包时，加25kg。折算比例2.5kg/t；第二种比例加入方法：出铁1/3包时，加25kg;出铁1/2包时，再加25kg，合计50kg。折算比例5kg/t；第三种比例加入方法：出铁1/3包时，加50kg；出铁1/2包时，加25kg，合计75kg。折算比例7.5kg/t；第四种比例加入方法：出铁1/3包时，加50kg；出铁1/2包时，加50kg，合计100kg。折算比例10kg/t。2.2.3评价及分析方法现场观察包内脱硫剂的熔化状况；分别测量化铁炉出铁口铁水温度及脱硫后包内铁水温度。铁水包流满(10t)后立即测温取样，无静置时间，分别取化铁炉出铁槽中铁水样、铁水包内铁水样及渣样进行化学分析。 3实验结果及分析3.1脱硫剂熔化情况在试验中发现，不管脱硫剂加入比例多少，铁水温度多高，在出铁1/2包开始，脱硫剂均全部熔化且流动性很好，在铁水表面未出现渣壳现象，完全达到渣铁自动分离的条件。这与脱硫剂低熔点、低粘度的物理特性是完全吻合的。这对提高脱硫效率，省去扒渣操作，减轻劳动强度，降低生产成本创造了条件。3.2脱硫效果脱硫试验结果如表2所示。表2铁水脱硫试验的统计结果项目脱硫剂加入量/kg.t -12.55.07.510.0试验包次39810平均出铁温度/1354132113361347平均包中铁水温度/1263122812371241平均脱硫温降/11131926平均原始硫含量/%0.0770.0700.0720.060平均脱后硫含量/%0.0390.0350.0320.029平均脱掉硫含量/百分点0.0380.0350.0400.031平均脱硫率/%49.450.058.351.7平均原始磷含量/%0.0720.0650.0680.071平均脱后磷含量/%0.0630.0620.0650.069平均脱掉磷含量/百分点0.0090.0040.0030.002平均脱磷率/%12.55.483.82.63平均原始硅含量/%0.800.760.760.93平均脱的硅含量/%0.750.660.720.79平均脱掉硅含量/百分点0.050.100.040.14平均脱硅率/%6.2513.15.2515.0平均脱后渣中硫含量/%2.162.281.972.04平均渣铁中硫分配比55.465.161.670.3注：硫、磷、硅含量均为质量百分数从表2可以看出，经过脱硫，铁水的硫含量分别从0.077%、0.070%、0.072%、0.060%下降到0.039%、0.035%、0.032%、0.029%，脱硫率分别达到49.4%、50.0%、58.3%、51.7%，平均脱硫率达到52.4%，脱硫效果非常显著。值得指出的是，该结果是在无任何搅拌且出铁槽流股很小的情况下取得的，若加强搅拌，增加渣铁反应界面，提高铁水温度或出铁量大，脱硫效果将必进一步提高。3.3铁水脱硫对磷、硅的影响脱硫的过程也是铁水包中造渣的过程。脱硫剂的加入除了脱硫之外是否会影响铁水中其他元素的含量进而影响铁水的品质，为此我们同时考察了铁水脱硫过程中磷、硅的变化情况，结果见表2。从表2可见，脱硫的同时，铁水中磷和硅分别平均下降了0.004和0.08个百分点，下降率分别平均为6.1%和9.9%。可见炉外脱硫不会对铁水产生负面影响，反而对脱硫、脱硅有利。3.4脱硫剂加入量对脱硫效果的影响从表2看出，在不考虑铁水温度条件下，脱硫率基本随脱硫剂加入量增加而增加。且只要加入量在5.0kg/t以上，脱硫效果均可达50%以上。但从表2中还可看出，加入量在10.0kg/t时，虽然脱硫程度很高，但脱硫率却低于加入量在7.5kg/t时的脱硫率。这主要是因为：一方面铁水包容量小，直径小，脱硫剂与铁水接触面积小，加上无搅拌措施，较多的脱硫剂不能与铁水充分反应，导致脱硫不充分。另一方面由于加入量增加，导致铁水温降增加，在一定程度上恶化了脱硫条件。因此，在一般情况下，脱硫剂加入量以5.07.5kg/t为宜。若能增加搅拌可以多加脱硫剂进行深度脱硫。另外将脱硫剂分批加入并且在第二批加入前排出第一批渣料的话，同样可以实现深度脱硫。3.5铁水脱硫对铁水温降的影响从表2可见，当脱硫剂加入量分别为吨铁2.5kg/t、5.0kg/t、7.5kg/t、10.0kg/t时，由脱硫引起的铁水温降分别平均为11、13、19、26。可见，在一般的加入量情况下，铁水脱硫温降仅在20以内，无太多的热量损失，不会影响炼钢使用。3.6铁水脱硫后硫在渣、铁间的分配比在试验中，我们同时考察了脱硫后渣中的含硫情况。经化学分析，所用脱硫剂的原始硫含量为0.285%，而从表2可见，铁水脱硫后，渣中硫含量在1.97%2/28%之间，因此硫在渣中比原始含量富集了6.98倍，同时硫在渣、铁中也具有较高的分配比，达55.4%70.3%。5结论(1)经工业试验，自行开发研制的脱硫剂在无搅拌低温铁水中达到了脱硫50%的效果，达