準(zhǔn)確獲取鐵水中硫含量的方法

張學(xué)東 郭洪濤 茹秀麗 楊云山

摘 要：硫含量檢驗是鋼鐵冶金成分質(zhì)量管理環(huán)節(jié)的主要工作，是關(guān)乎檢驗工作是否成功的主要著眼點和落腳點。本人就如何提高硫含量檢驗的準(zhǔn)確度，將有關(guān)硫含量檢驗的主要工作過程和影響因素進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：鐵水；硫含量；檢驗方法應(yīng)用

硫是生鐵中的有害元素，脫硫是高爐冶煉的重要任務(wù)之一，硫含量過高，會造成鋼材成品的熱脆性，降低鋼的焊接性、防腐和耐磨性，并產(chǎn)生裂紋，難于切削并降低韌性。準(zhǔn)確獲取鐵水中硫含量，是鐵水質(zhì)量管理的主要內(nèi)容和關(guān)鍵點，也是影響鋼鐵冶煉操作的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，是下道煉鋼工序極為關(guān)注的質(zhì)量問題。因高爐鐵水含硫量是由多個方面造成的結(jié)果，準(zhǔn)確的獲取鐵水硫含量，應(yīng)從以下幾個環(huán)節(jié)開展測硫工作。

1 了解入爐硫負(fù)荷總量情況

鐵水中主要來自焦炭、礦石和噴吹燃料，其中焦炭能占到硫負(fù)荷的60%—80%。焦炭含硫量變動原因主要是配煤結(jié)構(gòu)的變動，配煤結(jié)構(gòu)的調(diào)整，往往會引起含硫量的較大波動。焦炭含硫量一般為生鐵的十倍左右，各鋼鐵廠對焦炭硫含量都有嚴(yán)格的控制標(biāo)準(zhǔn)，及時掌握配煤結(jié)構(gòu)的變化情況。了解入爐焦炭的含硫情況，能夠針對性的開展檢驗工作，對提高鐵水含硫測定有很大的作用。噴吹煤、入爐礦石對硫負(fù)荷總量也有一定的影響，在測硫工作前，了解其含硫量變動情況，對硫含量檢驗工作也能起到參考作用。

2 掌握高爐運行情況

高爐運行情況決定鐵水含硫量水平。高爐順行，入爐配料結(jié)構(gòu)合理，鐵水含硫量也比較穩(wěn)定。高爐不順，需要配比較大焦炭或冷料，爐溫有較大波動，必然引起鐵水含硫量的變化，總的趨勢是含爐溫高，硫就下降，爐溫降低，硫分上升。在高爐運行出現(xiàn)問題的時候，應(yīng)該適當(dāng)?shù)脑黾尤拥拿芏群统椴楸葘Ψ绞剑拍軠?zhǔn)確反應(yīng)鐵水硫含量的真實水平。當(dāng)焦比提高時，由于硫負(fù)荷整體上升，也從另一方面造成的高硫影響。

爐渣對鐵水含硫的影響也是很大的，爐渣堿度提高，增加了爐料的吸硫能力，降低鐵水含硫量。一般爐渣量增加，鐵水硫含量降低。

3 取制樣方法的應(yīng)用

取制樣過程是獲取鐵水硫含量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其工作中的微小偏差，都能造成檢驗結(jié)果的失真。

（1）每座高爐出鐵時間相對固定，每爐出鐵的不同階段含硫量不同，如果要取到真實的含S試樣，在取樣時就需要用科學(xué)的態(tài)度，按出鐵時間均勻分布取樣，保證取樣過程涵蓋出鐵的全過程，不能拘泥于時間規(guī)定。按高爐出鐵時間長短和出鐵量的大小，最少應(yīng)采取兩個以上的試樣，按算數(shù)平均數(shù)取值。尤其注意的是出鐵渣前后的鐵水樣都要采集到，這樣才能體現(xiàn)整爐鐵水的真正含硫水平，采取有代表性的試樣。

（2）常用的取樣方法有勺式取樣和管式取樣，其中勺式取樣方法應(yīng)用比較廣泛，管式取樣主要用于鐵罐取樣。勺式取樣要注意取樣勺和金屬模具要保持潔凈和干燥，取樣后及時除去爐渣和其他附著物，用鋼絲刷清潔模具內(nèi)表面。如果模具內(nèi)表面有損傷，用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行加工。管式取樣要注意取樣位置，不要受到鐵罐表面爐渣和覆蓋劑的影響。

（3）取樣時應(yīng)該去掉表面的爐渣，含渣試樣會引起硫含量的不真實突變。

（4）試樣加工要符合要求。1）分析試樣的表面制備應(yīng)該制備到露出適合于分析方法使用的表面，表面平整且沒有對分析結(jié)果準(zhǔn)確度產(chǎn)生影響的缺陷；2）根據(jù)分析方法的要求，用于制備分析試樣的最后階段的磨料應(yīng)選擇避免污染表面的材料。磨料的粒度應(yīng)該與分析方法所需的表面光潔度要求一致。對于光譜分析方法，使用的磨料的粒度在60目到120目較合適。對于熒光分析方法，其選擇的表面制備方法應(yīng)該確保樣品與樣品間的表面拋光級別具有較好的再現(xiàn)性；3）試樣表面應(yīng)該沒有顆粒異物，打磨或拋光機(jī)械除去樣品表面一般為0.5—1m m的厚度，用固定頭研磨機(jī)磨至表面露出樣品有代表性的白口組織；4）冷卻淬火過程不能產(chǎn)生裂紋，產(chǎn)生裂紋應(yīng)重新選取斷面制樣或更換試樣；5）研磨和拋光制備樣品的表面時，試樣表面應(yīng)保持干燥。研磨可以用濕法，以避免樣品過熱，但最后要進(jìn)行樣品表面干燥拋光。也可以研磨后將樣品浸人水中冷卻，然后進(jìn)行干燥拋光；6）化學(xué)分析試樣用破碎機(jī)或振動研磨機(jī)粉碎樣品，分析試樣量要足夠化驗和備份要求，破碎研磨后過篩，保證其粒度大于150目。

4 比對措施及數(shù)據(jù)分析

4.1 保留樣比對

爐前取樣最好多取一塊，作為保留樣，其作用主要有兩個方面，一是爐前取樣有時效性，如果正常試樣存在問題，可以及時用保留樣作為替補(bǔ)樣；在制樣過程中出現(xiàn)非合格樣，也可以用到保留樣。更主要的用途，是在分析后發(fā)現(xiàn)異常情況，可以用保留樣作為重要的比對物證。保留樣至少應(yīng)該保存到該爐鐵水入煉鋼爐以后方可處理。

4.2 抽查比對

任何取樣、制樣過程都可能產(chǎn)生人工操作誤差，鐵罐抽樣既是煉鋼脫硫前的工作需要和準(zhǔn)備，也是和爐前鐵樣進(jìn)行比對的一個辦法，能有效發(fā)現(xiàn)取制樣過程中產(chǎn)生的異議，及時加密采取鐵罐抽查試樣，確定準(zhǔn)確的含硫量。

高爐鐵水硫含量是生產(chǎn)過程中形成的，但其形成有一定的規(guī)律，通過入爐硫負(fù)荷和高爐運行情況分析，能夠?qū)﹁F水硫含量有一個大致的判斷。檢驗結(jié)果與判斷情況偏差較大，需要進(jìn)行綜合分析和檢查，得到科學(xué)、準(zhǔn)確的檢驗結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

[1]《鋼和鐵化學(xué)成分測定用試樣的取樣和制樣方法》[S].GB/T 20066-2006/ISO 14284：1996.

[2]《煉鋼用生鐵》[S].YB/T5291—2011.