摘要:研究了铁水温度、铁水初始硫含量、搅拌时间、旋转速度和脱硫剂加入量对80tKR铁水预处理装置脱硫效果的影响。结果表明，提高铁水温度，则增大脱硫效果;在铁水硫含量为0.043%～0.046%、铁水温度为1290～1310℃时，加入600～650㎏脱硫剂(铁水温度1340～1350℃时，加入450～550㎏脱硫剂)，搅拌时间5～8min，旋转速度85～90r/min，具有较佳的脱硫效果。
关键词:KR法 铁水预处理 脱硫效果
理论和实践表明，采用铁水预处理脱硫是最经济、合理和省时的脱硫方式。而且转炉利用低硫铁水冶炼，实现少渣炼钢，从而减少喷溅、提高金属收得率和加快生产节奏，极大地降低炼钢成本。KR脱硫具有脱硫剂单耗低、脱硫效果稳定、处理周期短等优点，多用于冶炼优质钢。
武钢二炼钢厂在生产取向硅钢、无取向硅钢、耐火耐候钢、电视机框架钢、磁屏蔽钢、压力容器钢及军工用钢时均采用KR脱硫;宝钢集团一钢公司不锈钢现代化改造工程铁水预处理选择了KR法脱硫工艺;济钢第三炼钢厂冶炼管线钢、船板钢、优质碳素钢时也采用了KR脱硫工艺;另外昆钢、川威钢厂等已先后采用KR法。
1 KR脱硫工艺的主要设备及流程
双脱硫工艺是以一个外衬耐火材料的搅拌器浸入铁水罐内，进行旋转搅动铁水，使铁水产生旋涡，同时加入脱硫剂(Ca0)使其卷入铁水内部进行充分反应，从而达到铁水脱硫的目的。其反应式为:
(CaO)+[S]=(CaS)+[O]
武钢双脱硫工艺主要设备包括:80t脱硫铁水罐车、电动渣罐车、扒渣机、搅拌系统升降小车、升降导轨及框架、定位夹紧装置、升降小车卷扬装置、除尘烟罩提升装置、脱硫剂输送装置、液压驱动系统、自动测温取样装置、搅拌头以及电气自动化控制设备等。
KR工艺流程:向铁水罐中兑铁水→铁水罐运到扒渣位并倾翻→第一次测温取样→第一次扒渣→铁水罐回位→加脱硫剂→搅拌脱硫→搅拌头上升→第二次测温取样→铁水罐倾翻→第二次扒渣→铁水罐回位→铁水罐开至吊罐位→兑入转炉。
武钢二炼钢厂KR法脱硫工艺采用石灰系脱硫剂，其主要化学成分如表1所示，粒度组成如表2所示。
表1 脱硫剂的成分/%
|
CaO |
CaF2 |
S |
SiO2 |
H2O |
|
≥80 |
≥13 |
＜0.05 |
＜5 |
＜1 |
表2 脱硫剂粒度组成
|
粒度直径/㎜ |
组成/% |
|
＞1 |
5 |
|
0.1-1 |
90 |
|
＜0.1 |
5 |
2 KR脱硫工艺的影响因素
从生产现场连续取100炉，每炉铁水量为(84士5)t，对生产数据进行分析，确定KR脱硫的影响因素。分析表明，铁水温度铁水硫含量、搅拌时间，搅拌器旋转速度和脱硫剂加入量都会对脱硫率产生影响。
2.1 铁水温度
一般说来，铁水温度高时，铁水硫含量会降低，在高温状态下，Ca0脱硫反应能更好地进行。对所取100炉数据作预处理前铁水温度与铁水硫含量关系曲线，如图1(a)所示。在所取100炉数据中，处理前铁水温度在1200～1300℃的共有36炉，其中处理后铁水[S]≥0.005%的共有7炉，占总数的19.4%，而处理后铁水[S]≥0.001%的共有12炉，占总数的33.3%;处理前铁水温度在1300～1330℃的共有30炉，其中处理后铁水[S]≥0.005%的共有1炉，占总数的3.3%，而处理后铁水[S]≥0.001%的共有4炉，占总数的13.3%;处理前铁水温度在1330～1382℃的共有34炉，处理后铁水[S]均小于0.001%。脱硫效率的高低，可用下式表示:
脱硫率=([S]处理前-[S]处理后)/[S]处理前×100%
取处理前铁水硫含量为0.045%～0.047% ,铁水量为84～86t，搅拌头旋转速度为88～92r/min，脱硫剂加人量为550～650kg的部分数据进行分析，得到温度与脱硫率关系曲线(图1b)，由图可知，脱硫率随铁水温度的升高而升高。由以上分析可知，铁水温度对脱硫效果有着相当大的影响，在其它条件相同的情况下，铁水温度越高，脱硫效果越好。
2.2 脱硫剂加入量
KR脱硫预处理使用Ca0作脱硫剂，取处理前铁水硫含量为0.043%～0.046%，铁水量为84～86t，搅拌头旋转速度为88～92 r/min，处理前铁水温度为1290～1320℃的部分数据进行分析，得到脱硫剂加入量与脱硫率的关系曲线如图2所示。为方便计，设现场处理后[S]<0.001%的炉次硫含量为0，所得脱硫率为100%，由图2可知，脱硫率随脱硫剂加入量的增加而升高，当脱硫剂加入量为600kg时，脱硫率接近100%，再继续增加脱硫剂用量，对脱硫已不起作用，却要增加成本，并增加温降和对铁水的污染。
由前面的分析可知，铁水温度低时，脱硫效果变差，因此铁水温度低的炉次要多加入脱硫剂。如现场中对[S]为0.036%的铁水，在铁水温度为1290～1310℃时，脱硫剂加入量为600～650kg,铁水温度为1340～1350℃时，脱硫剂加入量为450～550kg。
2.3 铁水初始硫含量
铁水初始硫含量高时，要达到预期的脱硫目标，必须要加入更多的脱硫剂和延长搅拌时间。对所取100炉数据作铁水处理前硫含量与脱硫剂加入量的关系图(图3a)，由图可知，在保证脱硫目标的前提下，脱硫剂加入量随铁水硫含量的增加而增加。搅拌时间与铁水硫含量的关系如图3(b)所示，搅拌时间随铁水硫含量的增加而延长。
2.4 搅拌时间与旋转速度
延长搅拌时间，增加了脱硫剂与铁水反应的时间，从而降低了铁水硫含量;加快搅拌器旋转速度，加快了脱硫反应的传质，也加快了脱硫反应速度。但延长搅拌时间和加快搅拌器旋转速度，都会增大搅拌器及其动力消耗，从而增加处理成本，同时还会加快铁水温度降低。因此，现场中一般控制搅拌时间为5～8min，旋转速度为85～90r/min，只有在铁水初始硫含量较高时，才需要延长搅拌时间和加快搅拌器旋转速度。如对部分铁水[S]≥0.06%的炉次，延长搅拌时间到10min,增大旋转速度到98r/min，脱硫后铁水[S]<0.001%。
3 结论
(1)铁水温度对脱硫效果有着相当大的影响，在其它条件相同的情况下，铁水温度越高，则脱硫效果越好。
(2)脱硫率随脱硫剂加入量的增加而升高，但加入量到一定量后，对脱硫已不起作用，过多的增加脱硫剂用量，会增加成本，增加温降，增加对铁水的污染。因此在铁水温度为1290～1310℃时，脱硫剂加入量为600～650kg，铁水温度为1340～1350℃时，脱硫剂加入量为450～550kg, 比较适宜。
(3)延长搅拌时间和加快搅拌器旋转速度能提高脱硫效果，但也会增加处理成本，增加铁水温降，因此搅拌时间以5～8min，旋转速度以85～90r/min为宜。只有在铁水初始硫含量较高时，才需要延长搅拌时间和加快搅拌器旋转速度。
客服电话0311-80927349 
客服传真0311-80927348 
客服邮箱gtjiacom@126.com
