超低硫钢生产技术

超低硫钢生产技术,首钢技术研究院田志红tianzhihong,目录,硫的危害脱硫工艺，铁水预脱硫、转炉防止回硫技术、出钢渣洗脱硫技术、LF深脱硫技术、钢包喷粉技术、RH深脱脱硫技术超低硫钢生产工艺,硫的危害,增加钢的裂纹敏感性(代表钢种为低合金高强度钢)影响钢的某些特性(代表钢种为无取向电工钢)硫的危害贯穿于从钢水凝固轧钢最终用户加工成形的全过程,低硫(超低硫)钢生产的关键环节,铁水脱S,转炉控S,钢水精炼脱S,一、铁水脱硫,铁水脱硫的优点铁水中碳、硅含量高，提高硫的反映能力，从而有利于脱硫；铁水中氧含量低，提高渣、铁之间的硫分配比，脱硫效率高；铁水脱硫因其较好的动力学条件，脱硫剂利用率高，而且脱硫速度快；铁水脱硫费用低，如高炉、转炉、炉外精炼每脱除1kg硫，其费用分别约为铁水脱硫的2.6倍、16.9倍和6.1倍；铁水脱硫对提高炼铁和炼钢的生产能力、节约工序能耗、降低成本都有利。,2.铁水脱硫的方法20世纪三十年代开始，人们就开始研究铁水脱S，至今共采用过数十种方法。可归纳为四大类：投入法(铺撒法)铁水容器转动法(摇包法)机械搅拌法(KR法)喷吹法(鱼雷罐、铁水包),3.当前最常用的铁水脱硫方法机械搅拌法与喷吹法以KR为代表的机械搅拌法越来越多在日本、韩国等亚洲国家被采用喷吹法越来越多以铁水罐喷吹代替鱼雷罐喷吹,4.常用铁水脱硫剂碳化钙系脱硫剂CaC2脱硫的基本反应式CaC2+S=CaS(s)+2CCaC2脱硫能力非常强。在动力学条件较好时，最低S可达0.001%，可广泛用于机械搅拌和喷吹脱硫方法中。增加反应界面，提高扩散系数可提高脱硫速度。主要措施：减少CaC2粒度、加强搅拌、提高铁水温度等。添加适量的碳和CaCO3等成份，形成复合CaC2脱硫剂，提高脱硫效率。主要缺点：易吸水，运输和存贮需要采取特殊安全措施比较昂贵脱硫渣对环境污染较大,石灰系脱硫剂CaO脱硫的基本反应式CaO(s)+S=CaS(s)+O纯CaO的脱硫能力低于CaC2，脱硫速度慢，脱硫效果不稳定。添加适量C等反应促进剂，形成复合石灰系脱硫剂，提高脱硫效率。提高脱硫效率的主要措施加大搅拌增大反应面积提高铁水温度适用于KR机械搅拌脱硫工艺,金属镁脱硫剂金属镁脱硫的基本反应式Mg(g)+S=MgS(s)主要优点：脱硫能力强，速度快，脱硫后渣量少、铁损少、热损少。脱硫反应为放热过程，适应温低铁水脱硫。主要缺点价格昂贵，容易挥发。措施：制作成钝化镁粒添加CaO进行复合喷吹广泛用于喷吹法脱硫工艺,铁水脱硫效果,KR脱硫，脱后S10ppm，渣易扒。喷镁脱硫，脱后S30ppm，渣稀，不易扒。,二、转炉吹炼过程“回硫”的控制,脱硫过程要求氧势低，无论是熔渣中氧化铁活度降低或是金属中氧活度降低，都有利于S还原为(S2-)进入渣中。转炉吹氧脱碳过程的渣中FeO和金属中的O都不可能低，硫分配比一般在10以下。所以指望在转炉中有较大脱硫效果是不现实的。当入炉铁水S被降到足够低时，转炉终点S不仅不会降低，反而会升高。,转炉终点S高于入炉铁水S的现象称为“回硫”现象。转炉回硫率随着入炉铁水S降低而增大。控制转炉回硫是生产低硫、超低硫钢种十分关键的环节，它直接关系到品种钢炼成率和生产成本。人们容易更加关注铁水脱硫和钢水脱硫，而忽视回硫的控制。,转炉回硫控制思路,减少铁水带渣，铁水脱硫后扒渣时应尽量扒尽。提高铁水比，降低废钢装入量。使用低硫废钢。控制转炉残留渣量，应考虑停止溅渣12炉后再冶炼，在炉况允许的情况下，连续冶炼低硫钢种时也应该停止溅渣。造渣材料要满足低硫要求。,1.回硫影响因素分析,入炉铁水S对回硫的影响,脱完S铁水扒渣对回硫的影响,废钢种类对回硫的影响,石灰中S对回硫的影响,不同脱硫工艺对转炉回硫影响,出钢过程渣洗脱硫,效果对比,由于10Kg渣量实验采用的是厂内自循环废钢，因此硫含量较低，钢包内即可实现全部小于50ppm，均值31ppm，也因此渣洗脱硫量最小为18ppm；5Kg渣洗脱硫量平均为23ppm，且到站有3炉大于80ppm，因此该渣量无法满足稳定生产要求；而7Kg渣洗脱硫量为41ppm，且强搅后硫含量可以稳定的实现硫小于80ppm，因此该7Kg/t钢为较为理想的渣量。,钢包渣氧势对脱硫的影响,出钢过程渣洗脱硫,出钢过程渣洗脱硫,出钢脱硫的主要措施出钢开始1分钟加石灰，对准钢流，尽快弥散在钢水中，出钢2/5前加完。随合金加入铝脱氧剂，造成强还原气氛控制下渣量，60mm出完钢加入适量铝进行渣脱氧，避免回硫出钢过程维持大气量搅拌，80120NM3/h,LF深脱硫,控制炉渣成分，提高炉渣碱度为此，炉渣中SiO2的含量要控制在10%以下，最好达到5%的水平。强化对炉渣和钢水的脱氧向炉渣中加入扩散脱氧剂，使渣中（FeO+MnO）含量达到1%甚至0.5%以下。在一次供电15min分钟内形成白渣，LF炉目标渣成份：55-60CaO，25-30%Al2O3，6-9MgO，5-10%SiO2，TFeMnO1%。控制钢中酸溶铝含量，使钢水中氧活度控制在3ppm以下。较高的精炼温度和良好的底吹氩搅拌对炉渣和钢水的原始硫含量进行限制，同时也保证相应的渣量.,钢包喷粉脱硫情况,奥地利LinZ的voestalpineStahlGmbH厂在喷Ca-Si粉之前，加入2.6公斤/吨钢石灰，然后喷吹2.6-3.3kg/t钢CaSi粉，进行脱硫，可将钢水中硫脱至5ppm。喷吹CaSi粉不仅可以脱硫，同时实现了对夹杂物的变性处理。,钢包喷粉脱硫情况,日本千叶的KIP与V-KIP日本新日铁千叶制铁所250吨和300吨转炉流程，采用KIP与V-KIP法的工艺为：转炉出钢根据下渣量，出钢过程中添加石灰进行改质，然后在精炼站进行喷吹脱硫，喷吹时间1015分钟。真空减压下的VKIP法脱硫效果要远高于KIP法，减压下真空度能够达到1Torr，减压条件下能够很快的降低顶渣氧化性，降低空气引起的二次氧化。采用VKIP法很容易的将钢水中硫由50ppm左右降低到10ppm以下。针对抗HIC管线钢，这种喷吹的方法还实现了对夹杂物的变性。,RH喷粉脱硫,住友金属和歌山RH喷粉脱硫和喷铁矿石脱碳在和歌山厂二炼钢160吨RH上，进行了CaO-CaF2系熔剂的喷吹，当脱硫剂用量为5公斤/吨钢时可将钢水硫降至5ppm，当脱硫剂用量为8公斤/吨钢时可将钢水硫降至1.32.9ppm。喷吹铁矿石粉可将消除20ppmC时脱碳反应的停滞期，将钢水中碳降至5ppm。,RH喷粉脱硫,RH喷粉脱硫,新日铁大分厂RH喷粉脱硫采用CaOCaF2熔剂最佳组成为40的CaF2，吨钢使用4kg的用量，可以获得80的脱硫率，稳定的生产S含量小于5ppm的钢水。,RH脱硫真空室加脱硫剂,国内某厂利用此工艺生产高牌号无取向硅钢，使成品S稳定保持在10ppm。采用40%CaF2+60%CaO脱硫剂，单耗为5kg/t钢时，脱硫率可达到80%加拿大某厂经RH脱硫后的S含量平均达10ppm。,VD脱硫,非常好的动力学条件由于VD脱硫有如此高的效率，使该厂在生产超低硫钢时留有很大潜力。如产品S要求20ppm时，甚至不用铁水脱硫(该厂