低硫鋼煉鋼工藝實踐

【摘要】通過低硫鋼的生產(chǎn)試驗，中包[S]含量控制在平均96ppm。結(jié)果表明，精煉終渣的堿度、鋼包底吹氬工藝、鋼水過程溫度控制和鋼中氧活度控制等低硫鋼冶煉的關(guān)鍵技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】精煉；堿度；低硫鋼

引言

由于日照鋼鐵控股集團(tuán)有限公司（以下簡稱日鋼） 第二煉鋼廠目前120t轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)組織模式、鐵水裝入量不穩(wěn)定性及波動較大鐵水成分等因素的限制，造成爐機(jī)節(jié)奏緊張，低硫合金鋼脫硫效果未能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

1、低硫鋼試驗條件

根據(jù)試驗鋼種要求噴吹鎂基脫硫劑，保證入爐要求（S）≤0.040%；處理后（S）≤0.007%。轉(zhuǎn)爐出鋼合金化過程中配加500kg石灰、預(yù)熔性精煉渣300kg隨鋼流加入，保證過程大氬氣攪拌，盡早成渣。氬站加鋁渣球50kg在鋼包渣面吹氬，控制好氬氣流量以免鋁渣球大量卷入鋼水。精煉過程盡早一次性加入石灰700-800kg，螢石在爐渣通電約7min后爐渣明顯變色才分批加入，爐渣適度泡沫埋弧加熱。

2、試驗結(jié)果及分析

2.1試驗結(jié)果

鐵水預(yù)脫硫后，[S]均在38ppm，轉(zhuǎn)爐出鋼后鋼中[S]均在109ppm，LF精煉后鋼中[S]均控制在100ppm，中包[S]均在96ppm，最低硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60ppm，達(dá)到了低硫鋼的冶煉水平。

2.2試驗結(jié)果分析

2.2.1爐渣堿度對脫硫的影響

趙保國等人[1]的實驗在80t～90tLF爐上進(jìn)行，精煉周期為40min～42min，精煉渣中CaO含量為45%～55%，SiO2含量為10%～20%，MgO含量為5%～9%，CaF2含量為7%～12%。他們認(rèn)為，當(dāng)堿度達(dá)到一定值時，隨著爐渣堿度繼續(xù)升高，渣中CaO含量升高，熔渣粘度增大，渣界面硫擴(kuò)散成為限制環(huán)節(jié)，爐渣脫硫的動力學(xué)條件變差，脫硫率反而下降。

日鋼低硫鋼精煉渣樣顯示CaO含量為38.59%～43.91%，SiO2含量為3.33%～6.80%，MgO含量為4.84%～7.61%，精煉渣堿度在6～16之間，（SiO2）<8%，T（Fe）<1.5%，（Al2O3）控制在30%附近的條件下，可以滿足深脫硫條件。

2.2.2鋼中氧活度的控制

精煉終點的氧活度直接影響硫在鋼渣中的平衡分配，首先要確定鋼水中的氧活度，鋼中氧活度直接影響精煉脫硫效果。隨著鋼中氧活度的提高，將抑制脫硫反應(yīng)的進(jìn)行，應(yīng)采取措施來盡量降低精煉進(jìn)站鋼中氧含量。渣中氧含量也影響鋼中氧含量，因為鋼渣間存在著氧的平衡分配，當(dāng)爐渣氧化性較高時，爐渣會向鋼中供氧，從而影響鋼水氧化性。精煉后期鋼包底部氬氣強(qiáng)攪拌的動力性條件，保證精煉終點氧活度在10ppm內(nèi)，脫硫率超過92%，滿足深脫硫條件。

2.2.3精煉溫度的影響

從熱力學(xué)角度考慮，隨著鋼水溫度的增加，熔渣的硫容量增加，爐渣吸硫能力增加[2]；從動力學(xué)角度考慮，將使鋼渣界面元素的擴(kuò)散速度加快，因而提高溫度有利于脫硫。隨著鋼水溫度升高，硫分配比呈下降趨勢，但改善了脫硫的熱力學(xué)和動力學(xué)條件，對脫硫反應(yīng)的促進(jìn)作用大于硫分配比下降帶來的負(fù)作用。

隨著溫度的升高，脫硫分配比平緩升高，溫度每升高10℃，硫在渣鋼中的分配比增加4～5，即溫度從1600℃升高到1700℃時，硫分配比從717升高到760；溫度對脫硫分配比的影響有限，考慮到LF精煉升溫速度限制及高溫鋼水對耐火材料的侵蝕等因素，不應(yīng)靠大幅提高溫度來優(yōu)化脫硫條件。

2.2.4吹氬攪拌的影響

為創(chuàng)造深脫硫的動力學(xué)條件，以滿足精煉試驗過程中的氬氣流量調(diào)節(jié)，保證各階段合適的氬氣流量。

從鋼包進(jìn)入精煉開始，基本采用全程吹氬模式，精煉過程中，在同一壓力下要選擇不同的氬氣流量，即：強(qiáng)-弱—中—強(qiáng)-軟，精煉過程中，尤其在中后期來創(chuàng)造深脫硫的動力學(xué)條件，調(diào)節(jié)合適的氬氣流量對鋼水進(jìn)行攪拌。進(jìn)站加料時采用較強(qiáng)攪拌以促進(jìn)化渣；化渣期弱吹穩(wěn)定電弧、促進(jìn)化渣；加熱時采用中攪拌促進(jìn)鋼渣混合，改善脫硫的動力學(xué)條件，同時合金化微調(diào)時提高合金元素收得率；精煉后期采用較強(qiáng)攪拌使大顆粒夾雜物上浮，同時均勻溫度成分，改善鋼水的可澆注性；精煉結(jié)束時采用軟吹氬促進(jìn)小顆粒夾雜物上浮。

2.3物料消耗

結(jié)合日鋼的實際物料狀況及鋼水條件，轉(zhuǎn)爐工序和精煉工序平均每爐加入精煉渣為731kg，按每爐120t鋼水計算，即精煉渣加入總量為6.09kg/t。低于日本鋼管、新日鐵等廠家[3]生產(chǎn)低硫鋼時10kg/t的用量，達(dá)到了脫硫環(huán)節(jié)的降本增效。

3、結(jié)論

綜上所述，精煉終渣的堿度、鋼包底吹氬工藝、鋼水過程溫度控制和鋼中氧活度控制是低硫鋼冶煉的關(guān)鍵技術(shù)，達(dá)到了脫硫環(huán)節(jié)的降本增效。

參考文獻(xiàn)

[1]趙保國等.LF精煉造渣工藝研究[J].包鋼科技，2003.29：24-27

[2]郝寧等.硫容量和硫分配比的計算和分析[J].北京科技大學(xué)學(xué)報.2006.28（1）：25-28.

[3]Zhang B W，Xie H W. Effete of alloying elements on the a-morphous formation and corrosion resistance of electroless Ni-P based alloys[J].Materials Science and Engineering A，2000，281：286-291.

作者簡介

李強(qiáng)剛（1982—），男，助理工程師，2007年畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué)冶金工程學(xué)院冶金工程專業(yè)，日照鋼鐵控股集團(tuán)有限公司第二煉鋼廠技術(shù)科，助理工程師，從事煉鋼工藝質(zhì)量管理工作。