1、低硫鐵水在轉爐冶煉過程中回硫的控制2009年6月第17卷第3期河南冶金HENANMETALLURGYJun.2009Vol_17No.3低硫鐵水在轉爐冶煉過程中回硫的控制吳飛鵬楊曉江張大勇劉少芹(河北鋼鐵集團唐山鋼鐵股份有限公司)摘要通過對脫硫鐵水在轉爐冶煉過程中回硫的各種因素進行分析,得出影響回硫的主要原因是鐵水硫含量,轉爐留渣,及石灰硫含量等,提出了冶煉低硫鋼減少回硫的主要措施,通過工藝改善,降低了轉爐終點硫含量.關鍵詞脫硫鐵水回硫石灰RESULPHURIZATIoNCoNTRoLoFHoTMETALDESULPHURIZATIoNDBoFWuFeipengYangXiaojiangZha

2、ngDayongLiuShaoqin(TangshanIron&SteelStockCo.,LtdofHebeiSteelGroup)ABSTRACByanalyzingfactorscausingtothehotmetalresulfurizationintheprocessofhotmetaldesulphuriztioninconveerrefiningthemainreasonsforresulfurizationaredeterminedtobethesulphurcontentinthehotmetal,existenceofslagremainderinconverter

3、andthesulphurconteninthelime.Thepropermeasuresalesuggestedinordeitoreduceresnlfurizationinrefininglowsulfurstee1.KEYWORDSdesulphurizinghotmetaresult)hurizationlime0前言隨著對鋼材性能要求的提高和超低硫鋼產量的增加,工藝技術對鋼鐵生產過程中的脫硫也提出了越來越高的要求,同時在全世界范圍內,努力制造低硫,高純凈度鋼已成為鋼鐵工業技術發展的趨勢,控制轉爐回硫是冶煉低硫,優質,高附加值鋼的重要前提.唐鋼通過優化工藝,降低了轉爐回硫量,為進一

4、步開發品種鋼奠定了基礎.1概況唐山鋼鐵股份公司第一鋼軋廠(以下簡稱唐鋼)現有單吹顆粒鎂鐵水預處理一座,三座150t頂底復吹轉爐,三座150tLF,一座RH精煉爐,1700mm中板坯連鑄機,1810mm薄板坯連鑄機.目前唐鋼部分低硫品種鋼成品要求硫含量小于0.012%,同時工藝要求轉爐大包硫含量小于0.010%.轉爐冶煉工序的回硫主要是指脫硫后的低硫鐵水在轉爐冶煉時,由于加人的造渣材料以及鐵水殘渣和廢鋼中含有較高的硫,部分硫回到鋼水中,造成轉爐冶煉終點硫超標,從唐鋼生產線實際鋼水成分看,轉爐冶煉低硫鋼時終點鋼水中的硫含量波動范圍比較大(|)(S)=0.007%0.018%),低硫鋼終點硫的達標率

5、僅50%.平均回硫為0.007%,最高達到0.016%(以上為質量分數)2回硫的影響因素分析轉爐煉鋼過程熔池中的脫硫方式為熔渣脫硫和氣化脫硫.FeS既溶于鐵液,又溶于渣中.脫硫的基本反應是:首先鋼液中硫擴散至熔渣中即Fe一(FeS);而后與熔渣中CaO或MnO結合成穩定的,只溶于熔渣的CaS或MnS.影響轉爐回硫的因素主要來源于兩方面:一方面轉爐人爐料總硫含量的影響;另一方面是轉爐冶煉過程工藝參數的影響.為了減少轉爐回硫量,必須減少轉爐入爐料的原始硫總量,提高轉爐終點硫的分配比Ls.2.1原材料條件對轉爐回硫的影響冶煉低硫品種鋼時,轉爐采用優質廢鋼保證硫含量小于0.015%,鐵水預處理采用噴吹

6、鎂粉脫硫,脫硫后的鐵水可控制硫含量小于0.003%.轉爐使用的散裝料主要有,石灰,輕燒白云石,礦石,鐵皮球.各種爐料成分具體見表1,表2.根據工藝環節取樣化驗各種原材料硫含量,及物料平衡的計算,得出轉爐原材料帶入的硫總重為26.76kg,各種原材料帶入的硫含量比例如圖1所不n表1鋼鐵料化學成分%聯系人:楊曉江,高級工程師,河北.唐山(063016),河北鋼鐵集唐1鋼鐵股份有限公司第一鋼軋廠;收稿日期:2oo9327.36.河南冶金2009年第3期圖1各種入爐原料帶入硫的比例由圖1可以看出,鐵水渣中硫含量占進入轉爐中的硫總量中的比例最高,L大】此必須減少鐵水帶渣量.其次鐵水中硫含量雖然為0.00

7、3%,但所占轉爐中硫總含量比例為20%,如果鐵水包中各部分鐵水硫含量不均勻,鐵水硫含量大于0.003%,也是造成轉爐回硫的重要影響因素.石灰,輕燒白云石中的硫總量占轉爐中硫總含量的24%,因此降低轉爐散料中硫含量對降低轉爐回硫也是十分必要的.從唐鋼目前的生產實際來看,冶煉低硫鋼時S在渣鋼間的分配比為47,轉爐渣量為10%左右,按硫的物料平衡計算,要確保終點鋼水中的W(S)0.012%,則所對應的爐料中硫的總量如圖2所示:圖2Ls與轉爐硫總量的對應關系在原材料質量穩定的情況下,人爐料帶人的硫總量平均為26.76kg,為_lr保證轉爐終點(o(S)0.012%,就要使硫在渣鋼之問的分配比Ls5.因

8、此,必須保證原材料所帶人的硫總量穩定在26kg以下,實際生產中,脫硫后的鐵水帶渣量,石灰和輕燒白云石的質量波動較大,使得爐料中帶人的硫總量比較高,造成了部分爐次的終點硫超標.岡此可以看出,采取必要措施減少原材料中的硫含量,減少入爐料的硫總量是相當重要的.2.2工藝條件對轉爐回硫的影響轉爐冶煉時,充分發揮堿性爐渣脫硫能力,是控制鋼液終點硫,減少吲硫的關鍵.轉爐脫硫反應式如下:s+(CaO):(CaS)+OG.=9847422.82TJ/tool硫的分配比Ls可以反應爐渣的脫硫能力,具體定義如下:一-Ks從脫硫反應可以看出,當堿度,溫度提高時,脫硫反應都向正反應方向進行.由于此反應吸熱值不大,實際

9、上高溫主要是增加了脫硫的速率.從Ls的定義式可以看出,當爐渣中氧化鐵增加時,既增大了N,但也增大了鋼中co(O).一般地,在一定溫度下,Lo=ol./O是一個定值,所以隨爐渣co(FeO)增加,硫分配系數變小,爐渣脫硫能力降低.所以在高(CaO),高溫,低FeO條件下,有利于脫硫.同時脫硫也是界面反應,因此熔渣必須有良好的流動性,同時進行充分的溶池攪拌,以加快其擴散速度和反應速度;適當地加大渣量對脫硫也有利.2.2.1溫度對硫分配系數的影響鋼水和轉爐渣間脫硫反應是吸熱反應,轉爐低硫鋼的終點溫度控制在1650C1700C,當溫度升高時,爐渣易于脫硫.由于熱效應值不大,實際高溫主要有利于石灰的渣化

10、,還可以改善轉爐渣的流動性和增加了爐渣的擴散速度,從而增加轉爐渣的脫硫能力.2.2.2堿度,氧化鐵對硫分配系數的影響轉爐渣系屬于CaOFeOSiO渣系,氧化鐵與堿度對轉爐分配系數的影響【4如圖3所示:lCa0十Mg(HMnU/【1O2十J十AL203)圖3轉爐氧化渣的堿度和氧化鐵含量對轉爐硫分配系數的影響由圖3可以看出,Ls主要取決于FeO和堿度R.轉爐堿度的提高,意味著熔渣具有吸附s的能力增加.對于實際造渣操作而言,渣中FeO是較難控制的,在整個轉爐冶煉過程中FeO波動范圍為2009年第3期河南冶金15%35%之間.一般在冶煉后期,此時鋼水溫度較高,一般采用低槍位吹煉,增加轉爐內的還原性氣氛

11、,降低爐渣中FeO含量,增加后期脫硫的效果.通過大量取樣,唐鋼轉爐渣堿度和鋼液間Ls的實際測驗結果見表3:表3唐鋼終渣R,FeO與Ls(平均值)的關系從生產實際數據看,當堿度R達到3以上時,轉爐終點的Ls才能夠達到6以上,同時可以看出,終渣FeO對轉爐的Ls影響不十分明顯,在相同堿度情7兌下,雖然FeO降低了,但Ls的變化量不大.由此可以得出,提高轉爐渣堿度是提高終渣Ls的重要條件,FeO的作川主要在于增加爐渣的熔化速度和流動性,加快脫硫的反應.3轉爐回硫的改進措施3.1原材料質量控制1)減少鐵水帶渣量.同時鐵水預處理脫硫過程加入部分鐵水聚渣劑,當脫硫結束后加入另一部分聚渣劑,這樣既能保證鐵水

12、渣有充分吸附MgS的能力,同時保證鐵水渣能夠扒凈.2)使HJ低硫鐵水進行脫硫,保證鐵水硫含量穩定.在實踐中,如果使剛s0.030%的鐵水,噴吹顆粒鎂后,鐵水的硫含量不穩定,轉爐同硫量0.010%.3)使用優質廢鋼,保證廢鋼硫含量穩定.廢鋼全部使用本廠回收的廢板坯或板卷的切邊.4)使用優質石灰,輕燒白云石,降低散裝料的s和SiO,含量,提高石灰和輕燒向云石的活性度,降低轉爐石灰,輕燒白云石的硫含量到0.030%以下.5)在冶煉低硫鋼種前兩爐即開始使用優質原料,前兩爐的爐渣必須大部分倒人渣罐,少留渣進行濺渣,降低轉爐濺渣后爐襯的硫含量.3.2轉爐冶煉工藝優化1)提高轉爐終渣堿度,保證堿度3.0.只

13、有終點堿度提高到3.0以上,才能夠提高Ls,岡此必須控制石灰質量,提高石灰活性度,同時降低其它原料SiO,含量.2)降低終點氧化鐵含量,氧化鐵含量高轉爐渣熔化的好,如果氧化鐵含量大于25%以上就會降低轉爐渣脫硫的趨勢,因此控制轉爐渣FeO在18%22%.但初渣(Fe0%)控制在25%30%的范圍內,保證爐渣早熔化,提高脫硫速率.3)提高一次拉碳率,這樣就能夠降低轉爐終渣氧化鐵,控制其在合適的范圍內.吹煉后期鋼液中的含碳量己經很低,氧量較高經過后吹又提高了爐渣中的FeO量,從而使渣中的硫向鋼液中擴散,造成回硫.4)保證底吹效果良好.底吹攪拌力量足,能夠降低終渣氧化鐵,同時提高終渣脫硫的能力,減少

14、轉爐后吹次數.5)保證終點成分與溫度命中率,控制轉爐終點溫度在1660C1680(2.轉爐終點溫度太高,侵蝕爐襯嚴重,如果溫度太低,既不符合下道工序要求,又回降低終渣的脫硫能力.6)增加優質石灰的使用量,或必要時采取雙渣操作,保證轉爐終點硫含量命中.4結論1)原材料帶入原始硫重量是造成轉爐冶煉過程回硫的重要因素.因此,應將散裝料中(s)控制在0.030%以內,采用清潔低硫廢鋼,保證廢鋼硫含量在0.015%以內,鐵水脫硫后硫含量控制在0.003%以內.2)鐵水原始硫含量對鐵水預處理后鐵水硫含量影響較大,必須使用低硫鐵水進行預處理,要求鐵水原始硫含量0.030%.3)提高轉爐渣堿度,降低轉爐渣FeO,對提高硫在鋼水和轉爐渣間的分配比是非常有利的.4)通過對轉爐原材料的質量控制和轉爐冶煉工藝參數的優化,目前低硫鋼點硫的達標牢達到90%以上,保證了公司品種鋼的順利開發.5參考文獻1王雅貞,李承祚,張巖,等.轉爐煉鋼問答.北京:冶金工業出版l:,2007:4546.2陳家祥.鋼鐵冶金學(煉鋼部分)lM.北京:冶金T.lk出版社,1990:115116.3吳發達,包燕平,劉建華,等.轉爐