转炉炉后渣洗脱硫试验研究

发表时间：[2013-02-04]　　作者：赵彦华，胡志刚，孙玉虎，李任春，盖领军　　编辑录入：admin　　点击数：1300

转炉炉后渣洗脱硫试验研究

赵彦华，胡志刚，孙玉虎，李任春，盖领军

(邯郸钢铁集团公司)

摘要：在转炉-LF-CSP流程中，LF精炼时间紧张和钢水增碳增硅现象常成为限制性环节。本文通过试验研究了转炉渣洗脱硫的效果及其影响因素。结果表明：(1)渣洗脱硫主要发生在转炉渣进入钢包以前的几分钟时间内，预熔渣的物化性能，诸如熔点、熔速、与钢水的润湿性和硫容量对渣洗脱硫率起决定作用；(2)渣洗脱硫剂的CaO含量对渣洗脱硫效果影响很大；(3)转炉渣洗脱硫后，可缩短LF精炼时间和减轻冷轧低碳钢的增碳和增硅现象。

关键词：预熔渣；LF精炼；脱硫

1 前言

CSP连铸连轧工艺具有节能、投资省、生产周期短、生产率高和成本低等优点，在全世界范围内迅速发展[1]。由于CSP工艺对钢水的硫含量要求较高，一般都采用LF精炼工艺。LF精炼效率高，脱硫效果好，升温灵活，在CSP生产线发挥了重要作用。但随着产量的提高，生产节奏不断加快，以及由于品种结构的调整，LF的缺点也逐步暴露出来，主要表现在：(1)由于脱硫任务重，精炼时间长，超过了转炉冶炼周期和CSP铸机浇钢时间，反而成为提高生产节奏的瓶颈制约因素，限制了连浇炉数的提高；(2)冶炼低碳钢时，特别是冶炼冷轧低碳钢时，LF炉在脱硫的同时，增硅、增碳的现象较严重，影响了产品的最终性能和合格率。

转炉炉后采用预熔渣渣洗脱硫工艺，操作方便，成本低，可有效地利用转炉出钢和钢包调运时间提前进行渣系调整、提前化渣和预脱硫，可有效地缩短精炼时间[2，3]、提高精炼效率和CSP连浇炉数，并可减轻低碳钢的增碳和增硅现象。

2 冷轧低碳钢转炉出钢渣洗脱硫试验研究

2．1 转炉出钢渣洗工艺要求

采用出钢渣洗要求钢包不得有残渣，并保证红包出钢；出钢过程脱氧合金化：目标[Al]s=0．03~0．05％。铝的加入量决定于终点钢水氧含量。在邯钢目前条件下，当转炉终点碳含量小于0．08％时，复吹转炉吹炼终点[％C]×[％O]=0．0028～0．0032。出钢碳含量小于0．04％时，转炉终点钢水氧含量大于700~800ppm。出钢前必须堵挡渣帽，出钢3／4~4／5加挡渣塞，转炉下渣厚度控制在70mm以下。当钢水出来1／5后，顺序加入低碳锰铁、铝块、预熔渣及石灰。出钢过程吹氩时采用大气量搅拌。出钢后吹氩3分钟后取样；出钢后钢包内钢水温度不低于1570℃。

2．2 冶炼钢种及渣洗用预熔渣成分

冷轧低碳钢SPHD的化学成分见表1。渣洗用预熔渣和白灰成分见表2

渣洗用铝酸钙系预熔渣化学成分按CaO含量从高到低分别为预溶渣(I)和预溶渣(II)，预熔渣熔化温度随氧化钙含量升高而升高。

2．3 试验方案

根据铝酸钙预熔渣CaO含量和出钢时预熔渣加入数量不同，试验按3个方案进行，见表3。转炉出钢时在预脱氧后随钢流加入2kg／t~2．7kg/t预熔渣和2．3kg／t白灰进行渣洗脱硫。

3 转炉出钢渣洗效果的影响因素分析

转炉渣洗可起到提前造渣和预脱硫的效果，造渣主要与预熔渣的熔点有关，脱硫的影响因素则很多，如转炉终点成分([S]、[C])、出钢脱氧([Als])和挡渣(FeO)、预熔渣脱硫能力(与其光学碱度或硫容量及本身硫含量等有关)及单位钢水预熔渣加入量、出钢后钢包顶渣成分等[4-7]。

3．1 顶渣氧化性的影响

转炉出钢后钢包顶渣氧化性，用进LF工位前渣中(FeO)含量表示，渣中FeO主要来自转炉出钢下渣，并被转炉出钢时加入的渣洗料(包括预熔渣和白灰)稀释，部分FeO被出钢时加入钢包的铝还原。图1为钢包进LF精炼工位前渣中(FeO)含量与渣洗脱硫率的关系。从图1可见，当转炉终点硫含量[S]0<0．02％时，渣中(FeO)对渣洗脱硫率影响较大，即：对钢水深脱硫必须将渣中(FeO)降低到较低的水平，比如3．0％以下；当转炉终点硫含量[S]0>0．02％时，渣中(FeO)对渣洗脱硫的影响并不明显。

3．2 出钢后钢水氧化性的影响

转炉出钢后钢包内钢水氧化性指的是钢水溶解氧含量([O])，而钢水溶解氧含量决定于钢水酸溶铝含量。出钢过程中加入钢包的铝一部分被转炉终点钢水中的氧氧化，另一部分被渣子中的FeO氧化。出钢后钢包中钢水的残余铝含量因转炉终点氧含量和出钢下渣量的不同而波动，因而对渣洗脱硫率产生影响。

图2给出了试验测定的钢水酸熔铝含量与渣洗脱硫率之间的关系。

图2表明，在各种情况下钢水酸溶铝含量都对渣洗脱硫率产生影响。即渣洗脱硫率随钢水酸溶铝含量升高而增加。

3．3 转炉终点钢水[C]含量的影响

转炉终点钢水碳含量直接影响终点钢水氧含量，从而对渣洗脱硫产生影响。转炉吹炼低碳钢时，终点钢水氧含量达到0．06％~0．09％；当将终点碳提高到0．07％~0．08％时，终点氧含量下降到0．03％~0．04％。

图3为用预熔渣(II)对不同转炉终点碳含量的钢水进行渣洗脱硫的结果。图3表明，转炉终点碳含量对出钢渣洗脱硫效率产生十分重要的影响。转炉终点碳含量对渣洗脱硫的影响远大于转炉出钢下渣的影响。这说明渣洗脱硫主要发生在转炉渣进入钢包以前的几分钟时间内，预熔渣在钢流冲击下乳化成渣滴对钢水起脱硫作用。因此，预熔渣的物化性能，诸如熔点、熔速、与钢水的润湿性和硫容量对渣洗脱硫率起决定作用。

3．4 预熔渣CaO含量的影响

预熔渣CaO含量对其本身的光学碱度和硫容量影响很大。因此，预熔渣CaO含量对渣洗脱硫率的影响是十分显著的。本次试验中，尽管预溶渣I的CaO含量只比预溶渣II高出2．0％，但在基本相同的加入量下，平均渣洗脱硫率从6．17％升高到16．79％。当转炉终点硫含量低于0．02％时，用CaO含量相对较高预熔渣I渣洗仍能脱硫。