类似于低硫钢和超低硫钢这类优质钢的合理冶炼在很大程度上取决于金属产品的竞争能力。几乎每个企业都具有铁水炉外脱硫的方法和能力。 以前制定的基本要素是在尽可能低的消费情况下确保铁水中含硫量达到 0.01~0.02%。目前对这种状况提出了更为严格的要求。 要想提高低硫钢(S≦0.005%)的冶炼数量,必须采用含硫量不超过0.001-0.003%的铁水。
为了建立和选择最有效的铁水炉外脱硫方法,黑色冶金公司和一些企业组织在工业条件下进行了综合研究。在完善铁水用非镁脱硫剂脱硫工艺时,铁水脱硫率提高到80%和80%以上,但尽管极大地改善技术经济指标,一直未完成消除非镁脱硫剂脱硫过程所固有的缺陷。例如,脱硫剂单位耗量大;损失大量含渣钢水;铁水温度明显降低;只有在铁水包内处理大量钢水时才能达到合格的脱硫指标;脱硫后钢水中最低含硫量几乎被限制在0.005%~0.010%;尽管脱硫剂价格不高脱硫成本却相当高。
因此,铁水用少量含镁脱硫剂炉外脱硫方法更有前景,该方法可改变脱硫深度和减少含硫量至0.001%。黑色冶金学院研究者们成功地采用镁进行铁水脱硫,并就此进行了试验,由此形成了经济、合理的炉外处理铁水方法,其主要包括以下几个部分:
脱硫剂为颗粒直径不大于1.4mm的颗粒镁;
在特殊的供入制度和物质交换条件下,通过控制喷入中性气体,镁按熔池最大深度喂入铁水;
在最深处,即包底完成蒸发过程和铁水充镁;
在镁的供入和物质交换区供热一致情况下,按照特殊制度和供入条件确保镁蒸发;
供料系统确保专门制定的配料和供入参数;
必要情况下调整包渣和铁水上方的气体成份。
为了保证铁水用镁脱硫的经济性和良好的效果,必须遵守上述全部要求。违反其中一条就有可能降低镁的回收率。目前,铁水用镁脱硫方式包括以下几个部:
供入颗粒镁(不含添加剂);
供入含粒状镁的粉末碳化钙或石灰混合物;
利用夹送器供入含镁包芯丝。
对上述3个铁水用镁炉外脱硫过程的理论和工艺原理进行全面分析表明,仅有喂入颗粒镁具有很大的技术经济优势,这种方法更有效、更可靠和更合理,其它方法次之。
比较表明, 高炉铁水包内处理铁水时为了将每吨铁水中硫量从0.035% 降至0.005%,需耗0.5kg粒状镁。同样条件下供入粉末镁石灰混合物则需消耗约0.7kg/t镁,喂入粉末镁包芯丝时则需耗 1.1kg镁/t铁水。
为了显著对比,在300t浇铸包内进行了脱硫试验。由浇铸包内铁水处理数据表中看出,根据脱硫的分析过程,供入粒状镁时的回收率最高,耗镁量最低。这比供入含镁石灰混合物时低7/17,比喂入粉丝时低29/39。通过比较单位脱硫率可以很好比较铁水脱硫效果,由表中看出,供入颗粒镁时效果最好,喂丝时效果最差。
表1 浇铸包内铁水用含镁脱硫剂的脱硫指标
脱硫类型 |
镁耗量,kg/t铁水 |
铁水中硫量% |
铁水脱硫率,% |
被清除硫的耗镁量,kg/t |
硫中的镁回收率,% |
原始 |
处理后 |
总的 |
单位 |
供入粒状镁
供入镁与石灰的粉末混合物
喂入粉末镁包芯丝 |
0.20
0.36
0.66 |
0.025
0.027
0.024 |
0.007
0.008
0.009 |
72
70
63 |
36
19
4.3 |
1.1
1.9
4.3 |
68
40
18 |
根据获得超低硫铁水不断增长的要求(0.001%~0.003%S),进行了粒状镁和含镁碳化钙粉末混合物供入300t浇铸包的比较试验。试验表明,尽管供入含镁碳化钙粉末时铁水脱硫效果显著,但在相应的工艺参数和条件下,仅供入1种粒状镁只需耗费极其少量的镁。例如,供入粉末混合物使含硫量从0.009%降至0.002%情况下,每吨铁水需耗约热0.37~0.4kg镁和约1.2~1.3kg碳化钙,单位脱硫率为20~22% 。 按照同样工艺供入粒状镁使含硫量从0.010%降至0.002%情况下,每吨铁水总共需耗0.25kg镁,即比采用粉末混合物时低1/2,单位脱硫率32%。
因此,工业试验表明,粒状镁供入铁水的综合工艺和技术方案确保有利地回收镁和降低镁耗量。
结语:铁水用不同脱硫剂脱硫的工业数据比较表明。用非镁脱硫剂处理铁水时,铁水中含硫量降至0.005%.在采用含镁脱硫剂情况下,铁水稳定地进行深度脱硫。但在一定的工艺参数和技术条件下,供入不含添加物的粒状镁则可更有利地回收镁,使铁水中含硫量降至0.001%~0.002%。从而大大降低了镁耗量和消费。