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LF精炼炉脱硫效率的生产实践研究探讨

贾黎杰，杜亚伟，王二林

(安阳钢铁集团有限责任公司 第一炼轧厂，河南 安阳 455004)

摘 要：随着世界经济趋近于信息化的快速发展，现代工农业和科学技术的发展对于钢材的质量要求也越来越高。本文对于影响钢材中脱硫的因素进行分析，从LF快速化渣、造渣脱氧及精炼温度等进行探讨。以便选择合适的方法能够有效的提高精炼脱硫率，保证产品的质量，来适应快速发展的经济时代。

关 键 词：LF精炼；脱硫；精炼渣

1 引言

安阳钢铁集团公司第一炼轧厂100t顶底复吹转炉于2004年3月26日建成投产，标志着安钢三步走战略的第一步顺利完成。配合1台R8m小方坯连铸机，1台R8m板坯连铸机，全连铸生产。主要冶炼钢种为低合金钢、冷镦钢、钢绞线，小方坯(规格150mm×150mm)、板坯(规格200mm×1500mm)。连铸比100%，基本形成了复吹转炉→精炼→连铸→铸坯热送的现代化工艺流程。然而硫是大多数钢材中的有害元素，它不但会引起钢材的脆度，并且还会增加表面的裂纹发生的几率，降低钢材的韧性。目前精炼炉脱硫工艺已经成为了现代炼钢工艺中不可缺少的重要环节，这种技术的提高不仅可以减少钢材质量缺陷，并且能够减少能源材料和铁合金的消耗。目前我国的主要脱硫的办法是LF精炼过程脱硫和渣洗脱硫。

2 精炼炉脱硫技术

2．1 精炼炉脱硫的发展史和功能

精炼炉脱硫技术在20世纪70年代日本率先使用，当时是为了提高钢的质量和纯净度，并且能够降低成本。将炉外技术用于生产特殊钢当中。随后慢慢的传入西方的钢铁企业当中并且得到了大力发展和推广。精炼脱硫的效率也在不断的增加。通过现在科技的发展，已经能够达到70%～85%。在出钢之前，要尽量去除氧化渣，在钢包之中重新造还原渣，从而保持钢包中依然具有还原性。降低钢中含有的S、O、P、C等一系列元素的含量。从而避免出现白点、偏析、大颗粒的夹杂物，保证钢材的韧性和抗拉强度。

2．2 国内外精炼炉脱硫技术的对比

以前传统的炉外精炼的施工流程为高炉→炼钢炉(转炉)→铸锭，现在已经慢慢的被高炉→铁水处理→炼钢炉→炉外精炼→连铸这新的工艺流程所替代，已经成为了大中型钢铁企业的主要生产工艺流程。在这个流程中精练技术起到了至关重要的作用，它一方面可以作为一种缓冲装置，有利的让连铸生产能够均衡的进行，另外一个方面有了这一道程序能够提高钢的质量，去除里面有害的杂质。它不但降低了LF的精炼脱硫的处理时间，降低了精炼的消耗及成本，缩短了精炼的时间，降低了精炼的劳动强度，快速的完成钢水成分的控制。并且还有着较高的脱硫效率。它的初炼→精炼→连铸简短的施工工艺也成为现代化典型的工艺短流程。

2．3 渣洗脱硫的概念及机理

渣洗过程是利用转炉出钢的时候，来增加钢流搅拌力，从而实现了脱氧剂、精炼渣、铁合金等对钢水的充分脱硫。是一种高效、简单、可行性很高的精炼脱硫工艺，在钢水脱硫的反应属于还原反应，就是在脱硫的过程中将钢材中所含有的硫元素还原成为硫离子。并与钢材中含有的Ca离子和Mg离子形成稳定的化合物。在去除的时候被炉渣所吸附。钢中的脱硫剂钙离子用氧化钙作为材料。它的反应化学方程可表示为：

(CaO)+［S］=(CaS)+［O］

影响脱硫效率的因素包括高温、高碱度、低氧化性气氛均有利于脱硫。LF炉采用氧化钙进行深入的脱硫，一般看硫容量S(Sulphide Capasity)来判断脱硫的能力。

2．4 渣量对于脱硫率的影响

通过图1可以知道，在渣量减少的时候。增加渣量，在末尾硫的含量迅速下降。慢慢的增加渣量，在末尾硫的下降趋势将会变得平缓。因此不能片面增加渣量。应要有一个适度的值。前人实验数据得出，一般生产合适的低硫钢的渣量为15～25kg/t。

另外，钢水的含硫量初始值为0．005%，渣的含硫量为0．1%的生产环境下。把钢水中硫的含量下降到0．002%。需要的Ls会比增加渣量更加有效。

2．5 在出钢过程中提高脱硫的效率

在出钢的时候因为脱氧和脱硫混合产物与钢水之间建立了化学平衡，就很容易造成顶渣向钢水中回硫、传氧。因此为了提高在出钢的时候，提高脱硫的效率。不但需要改变出钢的时候钢与渣界面的动力学条件，还需要调整顶渣的成分。顶渣成分是出钢过程中调整工艺的基础。在出钢的过程中，脱硫是利用短时间的钢流进行搅拌完成的。出钢3～10min内需要快速的加入脱氧剂、精炼渣、合金等，充分增加材料与钢水之间的接触面积与接触时间。成渣速度的提高，可以提高脱硫的效率。不但如此，在出钢的时候，脱硫的效率还会受到钢、渣氧化性等一系列条件的影响。而获得高效率脱硫的关键是低氧化性物质。如果在出钢时没有进行脱氧，就算形成了足够数量的顶渣，也很难提高脱硫的效率。所以在脱硫的过程中需要进行预脱氧处理，从而提高脱硫的效率。

3 LF全面细致的脱硫

3．1 钢中脱硫技术控制

炉渣的碱度主要取决于炉渣的化学成分和温度，在化学成分和温度一定的条件下，因为渣有一种固定的特性，炉渣对于钢中硫元素的吸收也是一定的，这也是人们常常用来比较渣对于硫吸收能力的强弱的判定方法。而渣的化学成分和温度会影响自身的黏度，而自身的黏度又是影响炉渣脱硫效果的重要因素。假如炉渣的黏度性过高的话，则炉渣的流动性会比较差，会阻碍钢到渣界面中硫的质量传递。从而会影响到脱硫的效率。我们可以通过提高熔池温度和添加萤石和精炼渣来改善炉渣的黏度。搅拌的时间和搅拌能是两个影响脱硫效率最重要的两个动力学参数。搅拌能的多少直接影响到了硫在钢水之中的硫处于钢水之中的传质的序数的大小。而钢水脱硫的化学反应需要还原条件下进行。它的实质是将钢材中的硫转化为硫离子，并与钢中的其他化合物形成稳定的硫化物，最后被吸附而去除的一个过程。

3．2 钢中硫主要的操作技术

⑴转炉出钢成渣是一个很迅速的过程，为了减少LF化渣的时间。在出钢脱氧合金化的过程中，需要添加精炼渣170～300kg(参考)、石灰450～600kg(参考)，且需要强搅拌6min使其尽早成渣。

⑵LF精炼炉是一个迅速化渣，并在这个过程中有一定的碱度，为了能够更好的保证渣量的流动性，碱度在CaO＞4，我们需要根据炉渣的渣量和流动性，适当的增加大概120～200kg(参考)的石灰和精炼渣。使渣具有更强的流动性。

⑶在造渣、化渣的过程之中，需要尽量快速的升温，保持熔池的温度在1500～1600℃，因为温度与脱硫反应的速率成正比，温度越高，脱硫反应的速率就越快。又由于Ca类的化合物属于碱性物质，碱度的升高，也会影响着脱硫效率。图2为温度和碱度对脱硫效果的影响。

⑷对熔池的搅拌深度加大。在炉渣造好并具有足够高的熔池温度，同时又能够保证具有良好的流动性的前提下。为了缩短脱硫的处理周期，就需要对熔池的搅拌强度进行增大。同时为了预防对钢水进行二次氧化，可以采取的方法是对钢包进行加盖搅拌，在有条件的情况下，可以在VD真空条件下进行强力脱气搅拌。

⑸优化炉渣的成分。炉渣之中硫的容量和硫的分配比是衡量炉渣脱硫效率和性能的重要参数。依据脱氧方式的不同，选择不同的渣系并依据炉渣光学模型和渣相图来预测硫容量和炉渣的熔点。光学碱度的增加，脱硫的效率也会增大，当光学碱度上升到一定的数值之后，脱硫的效率就会趋于下降和平缓。例如对于深脱硫钢，就需要选择高碱度的白渣。式中通过以铝为例来选择相适应的渣系，来提高脱硫效率。

4 炉渣性能的判断及调整

在实际的生产过程中，因为炉渣的成分化验滞后于成本运行问题，并不能够对炉渣进行严谨的性质检测。而对于炉渣的性质我们主要是通过工作经验来相应的措施进行调整，从而来保证炉渣处于最佳的脱硫状态。一般情况下，LF炉渣是会随着氧化性而产生变化的。渣子氧化性的变化，它的颜色也会不同，呈现的物理状态也会有所不同，因此，我们可以通过对渣子状态的变化来判断它的碱度情况和氧化性。例如在使用烧氧管粘钢包内的渣子，通过观察渣子的的形状颜色来判断渣子的碱度和氧化性等化学性质，并作出相应的调整。

5 结语

通过对LF精炼炉工艺的改进，为能够有效的提高LF精炼炉中脱硫的效率和精炼的效率。我们可以强化钢水及炉渣的脱氧，提高光学碱度，优化炉渣成分，选择合适的渣量是能够有效的提高脱硫的效率。保证钢材的质量，以更好的适应快速发展的信息时代。

参 考 文 献：

［1］   张彩明，蔡开科，袁伟霞．钢管的性能要求与炼钢的生产特点［M］．北京：北京科技大学，2003．3．

［2］   陆钢，程国光，宋波．超低硫钢精炼工艺［M］．北京：北京科技大学，2002．5．

［3］   张彩军．管线钢中非金属夹杂物行为研究［M］．北京：北京科技大学，2006．11．

［4］   徐晓梅，冯改山．超低硫钢生产工艺技术［M］．武汉：武汉大学出版社，2004．10．