摘要：为充分发挥酒钢LF的精炼功能，选择含BaO的复合渣系，在酒钢60 t LF上进行了脱硫试验。结果表明，试验渣的脱硫效果理想，最高达到71．3％，平均脱硫率达到59．8％。说明酒钢LF已具备发挥其精炼功能的条件。切实改进工艺制度，加强操作，使LF脱硫功能得以实现。

关键词：LF；脱硫；试验

    酒泉钢铁集团公司(以下简称酒钢)LF当初是为处理事故钢水而设置的。自1997年投产以来，主要用来调整转炉钢水的成分和温度，并没有发挥其深脱氧、深脱硫的基本功能。随着用户对钢材纯净度的要求日渐提高，充分发挥LF的精炼功能就变的尤为迫切。针对酒钢精炼炉现状，在60 t LF上进行了合成渣的试验，取得了良好的效果。为酒钢今后的品种钢开发提供了保障。

1   LF主要参数

    酒钢LF系三电极直线布置的直流椭圆形钢包炉(即TDC—LF)。主要参数见表1。

2  试验

2．1 试验条件

    酒钢60 t LF实为3次扩容后的公称容量，受酒钢现场条件的制约，采用了椭圆型的钢包。现以72A钢为例，简单介绍试验工艺：

(1)    使用椭圆包，红包出钢；

    (2)进站钢水顶渣厚度在50 mm以下，保证净空高度500～600 mm；

  (3)精炼钢包密封良好；

  (4)进站钢水碳含量在中、下限。

2．2  渣料方案

    要想获得良好的脱硫效果并减少钢中非金属夹杂物，所采用的粉体合成渣料除具有保温、隔气等一般炉渣性质外，必须具有碱度高、密度小、界面张力适中、熔化温度低、熔化速度快且有良好的发泡，埋弧性质。本次试验采用两种渣的成分见表2、表3，主要物化性能见表4。

  在实验室内用50 kg感应炉对上述两种渣料进行了钢水脱硫的初步试验，试验条件如下：

    (1)钢水由工业纯铁+石墨粉+FeS按低碳钢配置；

    (2)试验温度恒定在1 550℃左右；

    (3)渣料按钢水量的2．5％加入；

    (4)精炼时间为20 min，吹Ar保护，期间用钼棒搅动3次。

  试验结果见表5。

    由表5可见，两种渣系均具有脱硫能力，但以1号渣系为最佳，2号渣系虽脱硫略差，但发泡性能良好。从CaO－Al₂O₃一SiO₂：相图(图1)上看，1号渣系在CaO－Al₂O₃一SiO₂系相图中处于低熔点区(图中小三角所示区域)CaO含量高，有利于脱硫。2号渣碱度高，熔点更低且表面张力小有利于发泡及泡沫稳定，研究表明，渣中CaO、MgO等第2相固体质点的存在，可延长气泡在渣中的停留时间，增强液膜强度和弹性，使液膜寿命延长，稳定性得到改善。BaO含量较高是2号渣系的一大特点。研究表明BaO能够提高炉渣的硫容，含BaO的渣系具有较强的脱硫能力。

    由于是初次进行工业试验，针对现状以及具体冶炼钢种要求，决定采用大渣量，Al丸曾用到10 kg／炉，但水口堵塞现象严重，根据原始硫含量的不同，决定每炉加2．5～5．0㎏。经过与旧工艺的对比及理论计算，最终确定每炉的加料方案如表6所示：

2．3  吹氩制度

    经过1：3缩小后的水模试验指出，酒钢LF的供氩曲线应由图2所示。

    图2可见，酒钢60 t LF合理的吹氩制度应为：进站测温取样前弱吹以均匀温度和成分，氩气流量为5～8 rn³／h，加精炼渣料时可适当增大流量以促进化渣，吹氩量为20 m³／h，加热提温时可适当增大流量以促进钢、渣混合，在不吹开渣面的情况下，流量越大越好；加热结束后进行合金微调时吹氩量为18～20 m³／h，精炼结束进行弱吹以去夹杂、均匀温度和成分，氩气流量降至5～8 m³／h。

2．4  试验结果

    本次试验共进行了6炉，试验结果见表7。

    与酒钢传统的工艺基本不脱硫相比，脱硫率获得了显著地提高，平均达到了59．8％，最高的达到71．3％。可见试验效果比较理想。

3   结果分析

3．1  炉渣氧化性

    由酒钢钢研院的分析化验数据表明，精炼后钢水中ω(O)平均降到了13．2×10^-6。良好的脱氧效果为脱硫奠定了坚实的基础。与传统工艺相比，本次试验在炉渣氧化性控制方面取得了良好的效果。本次试验与传统工艺精炼后渣中(FeO+MnO)的含量比较见表8。

    由表8见，与传统工艺相比，炉渣的氧化性已大为减弱，虽未达到满意水平(1．0％以下)，但(FeO+MnO)含量有明显下降，因此在LF精炼中应努力降低炉渣氧化性，使脱硫反应能顺利进行，保证了LF所需要的还原性气氛。

3．2  渣量

    优化试验渣料为每吨钢15 kg，并采用了碱度高、脱氧、脱硫效果良好的1号渣和发泡效果良好的2号渣，较大的渣量降低了渣中脱氧产物的活度，间接地促进了脱硫反应的进行，试验过程也证明了化渣和发泡良好，噪音小，耐材消耗较低。良好的发泡埋弧效果防止了由于钢水裸露造成的二次氧化和吸气。

3．3  炉渣碱度

    试验结果中，终渣碱度为2．4～3．6，达到了预定值。传统工艺的碱度过低，平均为1．47，有时甚至在微酸性条件下冶炼，故传统工艺难以脱硫。试验得出的碱度对脱硫率的影响如图3所示。

3．4  吹氩制度

    酒钢传统工艺中氩气压力流量均维持同一水平，吹氩压力为0．3 MPa，流量为25m³／h，基本没有实行精炼结束后期的有效弱吹，不利于夹杂物的上浮，有时发生卷渣现象，甚至造成精炼后回硫。本次试验中吹氩量严格按照图2进行，分阶段恒压变流量。较长的吹氩时间为脱硫反应创造了良好的动力学条件，供氩量越大，钢渣接触越充分，反应越彻底，反应产物更容易与钢液分离。

3．5  钢中氧含量

    由脱硫反应式[S]+(O^2－)=(S^2－)+[O]可以看出，降低钢中氧含量，会使硫在渣钢间的分配系数增大，所以，钢液良好的脱氧是脱硫的必要保证。另外，钢中溶解氧对S的相互作用系数呈现出较大的负值，会显著降低钢中硫的活度系数。

4   结论

    (1)试验渣有良好的脱硫效果，平均达到了59．8％，最高达到71．3％。

    (2)高碱度、大渣量、弱氧化性是LF脱硫的关键，各厂根据实际情况将三者关系搭配好，争取做到最低成本。

    (3)要生产超低硫的钢种，除了要做好以上工序以外，还需严格控制原始硫含量，尽可能做到低，减轻LF脱硫负担。

    (4)试验渣系有良好的脱硫效果，为酒钢进一步开发新钢种，生产纯净钢提供了有力的保证。