LF精煉渣脫硫能力的優(yōu)化研究

邊英華

【摘要】隨著世界經(jīng)濟(jì)趨于信息化的快速發(fā)展，現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)于鋼材的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。LF鋼包精煉可對(duì)鋼液實(shí)施升溫、造渣、脫氧、脫硫、去夾雜、合金化和吹氬攪拌等精煉操作，使鋼液成份和溫度均勻，純凈度提高，從而促進(jìn)鋼水質(zhì)量的提高和品種鋼的生產(chǎn)開發(fā)。本文主要就LF精煉渣脫硫能力優(yōu)化方面的內(nèi)容展開了論述，以供參閱。

【關(guān)鍵詞】LF精煉渣；脫硫能力；優(yōu)化

一、影響LF脫硫效率因素分析

（一）轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)渣料加入量對(duì)脫硫的影響

在轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)加入渣料，對(duì)鋼包內(nèi)原始渣起到了改質(zhì)、預(yù)脫氧和渣洗脫硫的作用，調(diào)節(jié)了LF爐精煉進(jìn)站前爐渣堿度，同時(shí)減少了精煉前期造渣料的加入量和造渣時(shí)間，提高了精煉脫硫率。如果轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)渣料加入量較大，會(huì)導(dǎo)致爐渣不能充分融化或結(jié)殼，影響LF精煉脫硫效果，降低精煉脫硫率，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)加渣料量根據(jù)鋼種和終點(diǎn)硫含量不同，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)加渣料量控制在300～600kg/爐較合適。

（二）熔渣堿度對(duì)脫硫的影響

隨著堿度的增大，渣中CaO增多，自由氧離子O2-增多，有利于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行，提高脫硫率。但堿度過(guò)高會(huì)引起爐渣粘稠，從脫硫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)角度來(lái)看，反而不利于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行，脫硫率降低，鋼種不同（如含鋁鋼和不含鋁鋼），對(duì)精煉渣堿度控制要求不同。統(tǒng)計(jì)分析認(rèn)為，LF精煉過(guò)程含鋁鋼堿度控制在5.0～8.0，不含鋁鋼控制在2.0～4.0，脫硫效果最佳。

（三）氬氣攪拌對(duì)脫硫的影響

從脫硫反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)角度分析，鋼包精煉爐中增大氬氣攪拌強(qiáng)度，不僅提高了渣-鋼之間的接觸面積，而且加大了擴(kuò)散傳質(zhì)的推動(dòng)力，增大氬氣攪拌強(qiáng)度，可加快脫硫反應(yīng)速度，提高精煉過(guò)程脫硫率。但氬氣壓力過(guò)大，容易造成鋼液大面積裸露、鋼水的二次氧化和大幅度的鋼水溫降，使鋼中的夾雜物含量增加，影響冶金效果和鋼水質(zhì)量，因此要根據(jù)具體的鋼包透氣性情況和鋼包凈空條件，選擇合理的吹氬制度。通過(guò)對(duì)LF精煉數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，結(jié)合鋼包的透氣性，氬氣量LF加熱過(guò)程設(shè)定在60～160NL/min，強(qiáng)攪拌過(guò)程設(shè)定在400～600NL/min，精煉結(jié)束后軟吹過(guò)程設(shè)定在30～60NL/min（透氣性差的鋼包除外）。

（四）脫氧劑對(duì)脫硫的影響

從熱力學(xué)角度考慮，脫硫反應(yīng)是在還原性氣氛中進(jìn)行的，渣中（FeO）和（MnO）的含量高，不利于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行。因此，在精煉過(guò)程中，通過(guò)加入脫氧劑對(duì)爐渣氧化性進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)白渣精煉，促進(jìn)精煉脫硫率。目前，精煉過(guò)程主要加入的脫氧劑為硅鐵粉、硅鈣粉和鋁粉，不同脫氧劑脫氧效果和加入量不同，導(dǎo)致精煉過(guò)程脫硫效果不同，隨著脫氧劑加入量的提高，爐渣氧化性降低，鋼水脫硫率逐漸提高，同時(shí)在相同脫硫率情況下，鋁粉加入量顯著低于硅鐵粉和硅鈣粉加入量。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析LF爐精煉過(guò)程中，鋁粉加入量在40～80kg/爐，硅鐵粉或硅鈣粉加入量在100～140kg/爐，鋼中硫含量可降低到0.01%以下。

二、提高精煉脫硫效率的改進(jìn)措施

（一）精煉過(guò)程溫度控制

LF提溫是在非氧化性氣氛下，利用電弧加熱來(lái)提高鋼水溫度，補(bǔ)償處理過(guò)程鋼水溫降及造渣、合金化的吸熱，便于形成有利于脫硫、脫氧、去除夾雜的鋼包渣，還可精確控制溫度，為連鑄機(jī)提供溫度合適的鋼水溫度。脫硫反應(yīng)是一個(gè)吸熱反應(yīng)，提高溫度有利于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行，同時(shí)加熱使渣產(chǎn)生較高的溫度，較好地提供了脫硫反應(yīng)的熱力學(xué)條件。但過(guò)分提高鋼水爐渣溫度，不利于鋼包包襯使用壽命的提高和電耗成本控制。根據(jù)實(shí)際情況對(duì)精煉過(guò)程溫度控制制定了規(guī)范：首先，為保證精煉前期化渣脫硫，適當(dāng)提高鋼水到站溫度，從制度上規(guī)定鋼水進(jìn)LF溫度控制在1560℃以上。其次，鋼水到站后迅速提溫操作，避免加渣料造成的鋼水和渣子溫降，保持精煉過(guò)程鋼水溫度在1580℃～1590℃之間。再次，過(guò)程采用頻繁短時(shí)間提溫，目的是保持鋼水爐渣溫度的穩(wěn)定性，避免溫度大幅度波動(dòng)，保證渣子有效活性，促進(jìn)爐渣脫硫去夾雜。最后，出站前將鋼水溫度提高到規(guī)定到站溫度的10℃以上，軟吹氬5min，開出鋼水上鑄機(jī)。

（二）爐渣性能判斷及調(diào)整

由于爐渣成分化驗(yàn)滯后和運(yùn)行成本問(wèn)題，實(shí)際生產(chǎn)中不能及時(shí)對(duì)爐渣進(jìn)行理化性質(zhì)檢測(cè)，而主要通過(guò)經(jīng)驗(yàn)來(lái)了解爐渣性質(zhì)并采取措施予以調(diào)整，保證爐渣最佳脫硫狀態(tài)。正常情況下，LF渣子顏色隨著氧化性變化，爐渣堿度不同，其物理狀態(tài)也不同，因此可以利用對(duì)渣子狀態(tài)觀察來(lái)判斷其氧化性和堿度情況。為及時(shí)了解渣子特性，需要對(duì)渣子外觀物理特性有所了解，在實(shí)際生產(chǎn)中，使用燒氧管粘鋼包內(nèi)渣子，觀察渣子顏色形狀來(lái)判斷渣子氧化性和堿度等化學(xué)性質(zhì)，然后做相應(yīng)調(diào)整，保證爐渣合適的理化性能。

（三）精煉過(guò)程還原氣氛控制

精煉還原氣氛主要受除塵抽氣量和底吹氬量影響，為保持爐蓋內(nèi)還原性氣氛，對(duì)除塵閥門設(shè)計(jì)了微機(jī)調(diào)整控制。在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)電極環(huán)煙氣外溢情況及時(shí)調(diào)整閥門開度，保持爐蓋電極環(huán)上部煙氣能溢出又被收回狀態(tài)，以此保持爐內(nèi)還原氣氛。

三、結(jié)語(yǔ)

總而言之，通過(guò)對(duì)LF精煉爐工藝的改進(jìn)，為能夠有效提高LF精煉爐中脫硫的效率和精煉的效率。我們可以強(qiáng)化鋼水及爐渣的脫氧，提高光學(xué)堿度，優(yōu)化爐渣成分，選擇合適的渣量能夠有效提高脫硫的效率，保證鋼材的質(zhì)量，以更好地適應(yīng)快速發(fā)展的信息時(shí)代。

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