LF精炼脱硫工艺

1、1技术质量室技术质量室2 精炼造渣主要包括精炼造渣主要包括合理控制渣量合理控制渣量，炉渣氧化性炉渣氧化性和和炉渣碱度炉渣碱度3 3个方面，实际生产中受钢包净空个方面，实际生产中受钢包净空( (钢包净钢包净空空300mm)300mm)限制，实际渣量控制在限制，实际渣量控制在500kg500kg左右，而碱度左右，而碱度通过采用高活性小颗粒石灰基本都能保证在通过采用高活性小颗粒石灰基本都能保证在3434左左右。右。 转炉炉渣转炉炉渣FeOFeO含量一般在含量一般在1520%1520%左右，因此转炉左右，因此转炉炉渣脱硫能力较差，为提高炉渣脱硫能力较差，为提高LFLF炉脱硫能力，必须将炉脱硫能力，必须

2、将炉渣中氧含量降低，实践证明当炉渣中炉渣中氧含量降低，实践证明当炉渣中FeOFeO含量低于含量低于2.5%2.5%后，炉渣的脱硫能力逐步提高，特别是当后，炉渣的脱硫能力逐步提高，特别是当FeOFeO含含量低于量低于1%1%后，炉渣脱硫能力显著提高。后，炉渣脱硫能力显著提高。LFLF炉精炼渣脱硫工艺及理论炉精炼渣脱硫工艺及理论3精炼渣渣系介绍：精炼渣渣系介绍：1 1、CaO-CaFCaO-CaF2 2渣系渣系 CaO-CaFCaO-CaF2 2渣系具有很强的脱硫、脱氧能力。渣系具有很强的脱硫、脱氧能力。据文献报道，该渣系在据文献报道，该渣系在15001500下的硫容高达下的硫容高达0.030.0

3、3，被认为是脱硫能力最强的渣系。，被认为是脱硫能力最强的渣系。LFLF炉精炼渣脱硫工艺及理论炉精炼渣脱硫工艺及理论42 2、CaO-AlCaO-Al2 2O O3 3渣系渣系 CaO-Al CaO-Al2 2O O3 3渣系也具有较强的脱硫能力，该渣渣系也具有较强的脱硫能力，该渣系也被用来生产超低硫钢。系也被用来生产超低硫钢。 E.T. TurkdoganE.T. Turkdogan等人对熔融氧化物的硫容进等人对熔融氧化物的硫容进行了研究，他们认为铝酸盐与硅酸盐相比脱硫行了研究，他们认为铝酸盐与硅酸盐相比脱硫速度和硫容更大，但该渣系的炉渣流动性稍差。速度和硫容更大，但该渣系的炉渣流动性稍差。L

4、FLF炉精炼渣脱硫工艺及理论炉精炼渣脱硫工艺及理论53 3、CaO-AlCaO-Al2 2O O3 3-CaF-CaF2 2渣系渣系 国内部分钢厂和国外很多钢厂都在国内部分钢厂和国外很多钢厂都在CaO-AlCaO-Al2 2O O3 3渣系的基础上加入适量的渣系的基础上加入适量的CaFCaF2 2形成形成CaO-AlCaO-Al2 2O O3 3- -CaFCaF2 2渣系，但在实际生产过程中，由于炉衬受渣系，但在实际生产过程中，由于炉衬受到侵蚀等原因会带入一定的到侵蚀等原因会带入一定的MgOMgO，作为脱氧产物，作为脱氧产物和精炼渣原料中都会带入部分和精炼渣原料中都会带入部分SiOSiO2

5、2，因而实际，因而实际渣系为渣系为CaO-AlCaO-Al2 2O O3 3-CaF-CaF2 2-MgO- SiO-MgO- SiO2 2五元渣系。五元渣系。LFLF炉精炼渣脱硫工艺及理论炉精炼渣脱硫工艺及理论6钢水脱硫的原因：钢水脱硫的原因： 硫在通常情况下是有害元素。钢材热压力硫在通常情况下是有害元素。钢材热压力加工时加工时(1150-1200(1150-1200) )产的硫化合物产的硫化合物-FeS-Fe-FeS-Fe共晶体已经熔化共晶体已经熔化, ,导致钢材晶间开裂导致钢材晶间开裂, ,即产生热即产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时

6、造成裂纹。硫对焊接性能也不利，它不但导时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，它不但导致焊缝产生热裂致焊缝产生热裂, ,而且在焊接过程中容易后成而且在焊接过程中容易后成SO2SO2气体气体, ,使焊缝产生气孔和疏松。它还降低钢使焊缝产生气孔和疏松。它还降低钢材耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于材耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%0.055%，优质钢要求小于，优质钢要求小于0.040%0.040%。但是它也有好的一。但是它也有好的一面，在钢中加入面，在钢中加入0.08-0.20%0.08-0.20%的硫，可以改善切的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。削加工性，通常称易切削钢。 LFLF炉精

7、炼渣脱硫工艺及理论炉精炼渣脱硫工艺及理论7钢中硫的去除同以下因素有关：钢中硫的去除同以下因素有关：w 钢同渣的混合程度钢同渣的混合程度w 渣量渣量w 温度温度w 钢中氧含量钢中氧含量w 炉渣氧化程度炉渣氧化程度1. 炉渣的粘度炉渣的粘度LFLF炉精炼炉精炼渣渣脱硫工艺及理论脱硫工艺及理论8脱硫四要素（三高一低）：脱硫四要素（三高一低）：高温高温低氧化性低氧化性大渣量大渣量高碱度高碱度脱脱 硫硫LFLF炉精炼炉精炼渣渣脱硫工艺及理论脱硫工艺及理论9脱硫工艺及理论脱硫工艺及理论利用白渣进行精炼，实现利用白渣进行精炼，实现脱硫脱硫、脱氧、生产超低硫、脱氧、生产超低硫和低氧钢。白渣精炼是和低氧钢。白渣

8、精炼是LFLF炉工艺操作的炉工艺操作的核心核心出钢挡渣，控制下渣量出钢挡渣，控制下渣量 5kg/t5kg/t钢包渣改质，控制钢包渣改质，控制R R 2.52.5白渣精炼，一般采用白渣精炼，一般采用Al2O3-CaO-SiO2Al2O3-CaO-SiO2系炉渣系炉渣控制炉内气氛为弱氧化性，避免炉渣再氧化控制炉内气氛为弱氧化性，避免炉渣再氧化适当搅拌，避免钢液面裸露，并保证熔池内具有较适当搅拌，避免钢液面裸露，并保证熔池内具有较高的传质速度。高的传质速度。LFLF炉精炼炉精炼渣渣脱硫工艺及理论脱硫工艺及理论101 1、精炼渣脱硫机理、精炼渣脱硫机理脱硫反应：脱硫反应：S + (CaO)=(CaS)

9、+OLFLF炉精炼炉精炼渣渣脱硫工艺及理论脱硫工艺及理论112 2、碱度对精炼渣脱硫性能的影响、碱度对精炼渣脱硫性能的影响精炼渣碱度对精炼过程的精炼渣碱度对精炼过程的脱硫脱硫、脱氧脱氧均有均有较大的影响。较大的影响。碱度提高可使钢中碱度提高可使钢中平衡氧降低平衡氧降低，而且可，而且可提提高硫高硫在渣钢间的分配比。在渣钢间的分配比。LFLF炉精炼炉精炼渣渣脱硫工艺及理论脱硫工艺及理论12在各脱硫渣系中，对脱硫起主要作用的组在各脱硫渣系中，对脱硫起主要作用的组元是元是CaOCaO，其含量的高低将直接影响脱硫效果，其含量的高低将直接影响脱硫效果的好坏。的好坏。随着随着CaOCaO的提高，的提高，SS

10、降低，但当降低，但当(CaO)60%(CaO)60%以后，以后，CaOCaO含量提高使脱硫效果降低。含量提高使脱硫效果降低。由于由于CaOCaO含量过高后，渣中会有固相质点析含量过高后，渣中会有固相质点析出，使熔渣出现非均相，炉渣粘度上升，流出，使熔渣出现非均相，炉渣粘度上升，流动性变差，从而影响了脱硫的动力学条件。动性变差，从而影响了脱硫的动力学条件。LFLF炉精炼炉精炼渣渣脱硫工艺及理论脱硫工艺及理论13 研究发现：研究发现：随着炉渣碱度提高，硫的分配比增大，有利随着炉渣碱度提高，硫的分配比增大，有利于脱硫进行；于脱硫进行；当碱度大于当碱度大于2.32.3以后硫的分配比可以超过以后硫的分配

11、比可以超过100100；当炉渣碱度大于当炉渣碱度大于4.04.0以后，炉渣熔化困难；以后，炉渣熔化困难；该研究提出适合精炼的炉渣碱度在该研究提出适合精炼的炉渣碱度在2.3-3.52.3-3.5之间。之间。LFLF炉精炼炉精炼渣渣脱硫工艺及理论脱硫工艺及理论143 3、CaF2CaF2对脱硫的作用对脱硫的作用CaF2CaF2本身不具备脱硫作用；本身不具备脱硫作用；主要作用是降低脱硫渣的熔点，改善脱硫主要作用是降低脱硫渣的熔点，改善脱硫渣的流动性；渣的流动性；CaF2CaF2与与CaOCaO等形成一系列低熔点共晶物来助等形成一系列低熔点共晶物来助熔化渣。熔化渣。LFLF炉精炼炉精炼渣渣脱硫工艺及理

12、论脱硫工艺及理论15随着脱硫反应的进行，渣随着脱硫反应的进行，渣- -钢界面将有钢界面将有CaSCaS固相固相形成，而形成，而CaSCaS固相的存在，阻止了脱硫反固相的存在，阻止了脱硫反应的继续进行，而且使液相量减少。应的继续进行，而且使液相量减少。渣中加入渣中加入CaF2CaF2，有利于，有利于固相的破坏固相的破坏，使液，使液相量增加，改善了脱硫条件。相量增加，改善了脱硫条件。但当渣中但当渣中CaF2CaF2含量达到足以阻止含量达到足以阻止CaSCaS固体形固体形成时，继续增加成时，继续增加CaF2CaF2，会造成渣中，会造成渣中CaOCaO被稀释，被稀释，使有效使有效CaOCaO浓度降低，

13、不利于脱硫。浓度降低，不利于脱硫。LFLF炉精炼炉精炼渣渣脱硫工艺及理论脱硫工艺及理论16CaFCaF2 2含量高，渣中自由含量高，渣中自由O O2-2-离子增多；离子增多；按照反应按照反应S+S+（O O2-2-）= =（S S2-2-）+O+O，如果熔，如果熔渣中有足够的渣中有足够的O O2-2-，反应将向右进行，有利于，反应将向右进行，有利于脱硫；脱硫；CaFCaF2 2能显著降低能显著降低CaO-SiO2-MgO-Al2O3CaO-SiO2-MgO-Al2O3渣系的渣系的熔点，提高其熔点，提高其流动性流动性。保证了脱硫的动力学。保证了脱硫的动力学条件。条件。 LFLF炉精炼炉精炼渣渣脱

14、硫工艺及理论脱硫工艺及理论17CaF2CaF2与与CaOCaO等形成一系列低熔点共晶物来助等形成一系列低熔点共晶物来助熔化渣，但在电弧温度下，将有下述反应发生。熔化渣，但在电弧温度下，将有下述反应发生。产生的产生的SiF4SiF4为气体，并随炉气散失。为气体，并随炉气散失。LFLF炉精炼炉精炼渣渣脱硫工艺及理论脱硫工艺及理论184 4、Al2O3Al2O3在精炼渣中的作用在精炼渣中的作用根据根据CaO-SiO2-Al2O3CaO-SiO2-Al2O3三元相图，随着渣中三元相图，随着渣中Al2O3Al2O3含量在一定范围内的提高，渣的含量在一定范围内的提高，渣的熔化温度熔化温度降低降低。提高渣中

15、的提高渣中的Al2O3Al2O3含量，能够含量，能够促进化渣促进化渣，进行，进行快速造渣。快速造渣。富含的富含的Al2O3Al2O3还原渣有还原渣有疏松和泡沫特性疏松和泡沫特性，反应，反应面积大，可提高渣中的氧离子活度。面积大，可提高渣中的氧离子活度。LFLF炉精炼炉精炼渣渣脱硫工艺及理论脱硫工艺及理论19由于由于Al2O3Al2O3两性特征，故能适当提高熔渣碱度，两性特征，故能适当提高熔渣碱度，降低熔渣中硫离子的活度系数降低熔渣中硫离子的活度系数；同时，其含量的提高对同时，其含量的提高对炉渣粘度炉渣粘度影响较小，能影响较小，能保证炉渣有高的碱度和良好的流动性；保证炉渣有高的碱度和良好的流动性

16、；还能还能提高熔池的升温速度提高熔池的升温速度，提高，提高硫在熔池中的硫在熔池中的传质系数传质系数，这些都有利于提高硫在渣钢间的分配，这些都有利于提高硫在渣钢间的分配比，提高脱硫速度。比，提高脱硫速度。LFLF炉精炼炉精炼渣渣脱硫工艺及理论脱硫工艺及理论20另一方面，另一方面，Al2O3Al2O3富含的还原渣中，富含的还原渣中，铝酸钙熔铝酸钙熔点低点低，对钢液的，对钢液的粘附力粘附力大，能迅速从钢液中浮出；大，能迅速从钢液中浮出；且且CaSCaS能很好地润湿铝酸钙能很好地润湿铝酸钙，并一起浮出钢液，并一起浮出钢液，从而降低钢中夹杂物含量。从而降低钢中夹杂物含量。LFLF炉精炼炉精炼渣渣脱硫工艺

17、及理论脱硫工艺及理论215 5、渣中、渣中MgOMgO对脱硫的影响对脱硫的影响MgOMgO为碱性物质，与硫有一定的结合能力；为碱性物质，与硫有一定的结合能力；但不如但不如CaOCaO，其主要作用是降低渣中，其主要作用是降低渣中a aSiO2SiO2，提高提高a aCaOCaO，从而提高脱硫效果。，从而提高脱硫效果。LFLF炉精炼炉精炼渣渣脱硫工艺及理论脱硫工艺及理论22不利因素是不利因素是MgOMgO提高渣的熔点，特别是当提高渣的熔点，特别是当MgOMgO含量大于含量大于6.0%-8.0%6.0%-8.0%时，渣迅速时，渣迅速稠化稠化，不，不利于反应进行。利于反应进行。精炼渣中适量的精炼渣中适

18、量的MgOMgO含量可以起到保护镁质含量可以起到保护镁质炉衬的作用，减少炉衬向熔渣的熔解过程。炉衬的作用，减少炉衬向熔渣的熔解过程。 LFLF炉精炼炉精炼渣渣脱硫工艺及理论脱硫工艺及理论236 6、FeO+MnOFeO+MnO的影响的影响炉渣氧化性是影响炉渣脱硫效果的主要因素。炉渣氧化性是影响炉渣脱硫效果的主要因素。FeO+MnOFeO+MnO含量大于含量大于1%1%时，脱硫效率将明显下时，脱硫效率将明显下降。降。渣中渣中FeOFeO十十MnOMnO含量小于含量小于1%1%，可得了较好的冶，可得了较好的冶金效果。金效果。在在FeOFeO十十MnOMnO含量小于含量小于1%1%的炉次，脱硫率可达

19、的炉次，脱硫率可达到到86%86%，硫的分配比可达，硫的分配比可达120-150120-150。LFLF炉精炼炉精炼渣渣脱硫工艺及理论脱硫工艺及理论247 7、炉渣物理性质对、炉渣物理性质对LFLF脱硫的影响脱硫的影响 炉渣的物理性质包括的内容较多，主要有炉渣的物理性质包括的内容较多，主要有密度、粘度、熔化温度、表面张力和电导率密度、粘度、熔化温度、表面张力和电导率等。等。相对于脱硫而言，相对于脱硫而言，影响最大的因素影响最大的因素是粘度是粘度和熔化温度。和熔化温度。LFLF炉精炼炉精炼渣渣脱硫工艺及理论脱硫工艺及理论251 1）炉渣粘度的影响）炉渣粘度的影响炉渣粘度是影响渣炉渣粘度是影响渣-

20、 -钢界面脱硫反应的主要因素钢界面脱硫反应的主要因素; ;液相中的传质速率与熔渣的粘度成反比。液相中的传质速率与熔渣的粘度成反比。 若炉渣粘度过大，则恶化了脱硫的动力学条件，若炉渣粘度过大，则恶化了脱硫的动力学条件，造成脱硫困难。造成脱硫困难。 提高炉渣的流动性，可以减小乳化渣滴的平均提高炉渣的流动性，可以减小乳化渣滴的平均直径，增大渣钢接触面积，促进脱硫。直径，增大渣钢接触面积，促进脱硫。 若粘度过小，炉渣向耐火材料的渗透能力强，若粘度过小，炉渣向耐火材料的渗透能力强，会造成耐火材料损耗增加，同时在精炼炉中也不利会造成耐火材料损耗增加，同时在精炼炉中也不利于实现埋弧操作。于实现埋弧操作。LF

21、LF炉精炼炉精炼渣渣脱硫工艺及理论脱硫工艺及理论262 2）炉渣熔化温度的影响）炉渣熔化温度的影响炉外精炼脱硫过程能否正常进行，往往和炉炉外精炼脱硫过程能否正常进行，往往和炉渣的熔化温度有关。渣的熔化温度有关。在一定的炉温下，炉渣的熔化温度越低，过在一定的炉温下，炉渣的熔化温度越低，过热度越高，流动性越好，渣热度越高，流动性越好，渣- -钢间脱硫反应就越钢间脱硫反应就越快。快。LFLF炉精炼炉精炼渣渣脱硫工艺及理论脱硫工艺及理论278 8、冶炼工艺条件对脱硫的影响、冶炼工艺条件对脱硫的影响1 1）LFLF操作温度的影响操作温度的影响热力学讲，脱硫反应属于热力学讲，脱硫反应属于吸热吸热反应，因而

22、高反应，因而高温有利于脱硫。温有利于脱硫。温度对脱硫的影响主要在动力学方面，随着温度对脱硫的影响主要在动力学方面，随着温度的升高，炉渣粘度下降，改善钢渣流动性，温度的升高，炉渣粘度下降，改善钢渣流动性，从而提高了脱硫的动力学条件。温度升高，将从而提高了脱硫的动力学条件。温度升高，将使渣使渣- -钢间的扩散速度加快，也有利于脱硫。钢间的扩散速度加快，也有利于脱硫。LFLF炉精炼炉精炼渣渣脱硫工艺及理论脱硫工艺及理论282 2）渣量的影响）渣量的影响当熔渣组成一定时，其当熔渣组成一定时，其脱硫效率脱硫效率主要取决于主要取决于渣量。渣量。在考虑合成渣用量时，必须注意进在考虑合成渣用量时，必须注意进入

23、钢包内入钢包内的氧化渣量的氧化渣量、脱氧产物及包衬侵蚀量等的影响。、脱氧产物及包衬侵蚀量等的影响。既要满足合理的熔渣组成要求，又要满足对既要满足合理的熔渣组成要求，又要满足对渣量的要求，同时要兼顾到允许一定温降。渣量的要求，同时要兼顾到允许一定温降。冶炼超低硫钢时，文献推荐的渣量为冶炼超低硫钢时，文献推荐的渣量为12kg/t12kg/t。LFLF炉精炼炉精炼渣渣脱硫工艺及理论脱硫工艺及理论293 3）钢中全氧量（溶解氧）的影响）钢中全氧量（溶解氧）的影响钢水钢水氧位氧位是影响硫平衡分配比的重要因素之是影响硫平衡分配比的重要因素之一，低氧位的钢水对于极低硫钢的冶炼是十分一，低氧位的钢水对于极低硫钢的冶炼是十分必要的。必要的。硫和氧属同族元素，具有相似的性质，但氧硫和氧属同族元素，具有相似的性质，但氧的化学性质比硫更为活泼，要得到极低硫钢必的化学性质比硫更为活泼，要得到极低硫钢必须先得到超低氧钢。须先得到超低氧钢。LFLF炉精炼炉精炼渣渣脱硫工艺及理论脱硫工艺及理论30炉渣脱硫反应表明，随着钢中氧含量的提高，炉渣脱硫反应表明，随着钢中氧含量的提高，将抑制脱硫反应的进行，应尽量采取措施降低将抑制脱硫反应的进行，应尽量采取措施降低钢中氧含量。钢中氧含量。渣中氧含量也会影响到钢中的溶解氧含量。渣中氧含量也会影响到钢中的溶解氧含量。在渣在渣- -钢间存在