150tLF快速脱硫工艺实践.pdf

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1、作者简介:杨晓江(1971-),男(汉族),河北秦皇岛市人,唐山钢铁集团公司热轧薄板厂连铸部,高级工程师。150 t LF快速脱硫工艺实践杨晓江,夏春学,王晓明,崔宝民,刘太新(唐山钢铁集团有限责任公司 热轧薄板厂,河北 唐山063016)摘 要:介绍和分析了唐钢150t LF精炼薄板坯连铸钢水时的快速脱硫工艺。生产实践表明,合理的渣系组成、温度控制、酸溶铝含量、吹氩搅拌及喂线技术是实现快速脱硫的关键技术。关键词:LF;快速脱硫;工艺实践中图分类号:TF769.2 文献标识码:B 文章编号:100221043(2006)0120016203Practice of accelerated des

2、ulphurization process for 150 t LFYAN G Xiao2jiang,XIA Chun2xue,WANG Xiao2ming,CUI Bao2min,LIU Tai2xin(The Hot Rolled Strip Mill of Tangshan Iron andSteel Co.,Ltd.,Tangshan063016,China)Abstract:The present paper mainy introduces the accelerated desulphurization processfor150t ladle furnace in refini

3、ng the molten steel for the thin slab continuous castingpurpose.Production practice shows that the appropriate slag series compositions,tem2perature control,acid2soluble aluminum content,argon bubbling and wire feeding tech2nologies are key to the realization of the accelerated desulphurization proc

4、ess.Key words:LF;accelerated desulphurization;process pracice 薄板坯连铸由于是在高拉速条件下(3.06.0m/min)进行,铸坯厚度薄,浇钢空间狭小,唐山钢铁集团公司(以下简称唐钢)FTSC薄板坯连铸机又采用复杂横截面的长漏斗型结晶器,为保证连续浇铸和薄板坯表面质量,对硫含量提出了更高的要求,一般要控制w(S)0.008%。同时,薄板坯连铸的生产还需要时间节奏、温度的协调匹配。因此,开发LF快速脱硫工艺是薄板坯连铸短流程生产线的一个重要研究课题。唐钢在2003年3月开始对LF快速脱硫工艺进行了有针对性的研究,并取得了较好的工艺效果。

5、1LF设备技术参数唐钢150t LF主要技术参数如下。容量 150t最小钢水处理量 100t最大钢水处理量 160t钢包净空高度 500mm电极直径 457mm极心圆直径 750mm电极升降行程 2500mm电极升降速度 150mm/s炉盖提升行程 700mm钢包透气砖数量 2个变压器容量 25MVA2 薄板坯连铸钢水精炼工艺流程钢水进站 接底吹氩管 钢包到LF精炼位 测温取样 给电、加渣料、造还原渣 调整钢水成分及酸溶铝 测温取样 成分温度合格 弱吹 喂线 弱吹 钢水到LF起吊位 加保温剂 吊包 薄板坯连铸机。3 脱硫的热力学动力学研究3.1 脱硫反应1在钢 渣界面上的脱硫反应是伴有电子转移

6、的置换反应,其基本式为:S+2e=(S2-)612006年2月 第22卷 第1期炼 钢SteelmakingFeb.2006Vol.22No.1为保持电中性,必有一些能释放电子的元素同时经过界面进入渣中,对于铝镇静钢来说,脱硫基本反应为:3(O2-)+3S+2Al=3(S2-)+(Al2O3)3.2 炉渣的脱硫能力适当增加渣量,可以稀释渣中CaS浓度,加快脱硫速率。但渣量过大会使炉渣过厚,影响钢渣界面反应。在实际生产过程中,由于转炉渣中FeO含量高,出钢下渣过多,会影响造白渣过程,从而恶化脱硫过程降低脱硫效率。因此,在生产实践中转炉出钢下渣量要求小于450kg。从热力学角度考虑,脱硫反应是在还

7、原性气氛中进行,渣中FeO含量高不利于脱硫反应。根据生产数据,在脱硫反应中渣中FeO含量与硫分配系数的关系如图1所示。此外,在生产实践中还发现,渣中w(FeO+MnO)1%时,脱硫反应速率显著提高。图1 渣中FeO含量与硫分配系数的关系3.3 钢水温度提高钢水温度将有利于脱硫反应的进行,同时可以加快渣料熔化,提高钢水流动性,加快反应速度,从而加速脱硫。生产实践表明,钢水温度低于1 560 时,脱硫速率明显降低;钢水温度高于1 560 时,渣料熔化快,炉渣流动性好,脱硫反应快。因此,要求转炉钢水进站温度要大于1 560。3.4 钢中酸溶铝含量实测钢中w(Als)2010-6,不利于脱硫反应。钢水

8、的脱氧与脱硫是相互联系的,脱氧良好的钢水可提高渣的脱硫能力,是深脱硫的必需条件,并符合以下规律:wS=30aO式中,aO指钢水中氧的活度。通过对生产数据的统计,得到钢中酸溶铝含量与脱硫率的关系,如图2所示。图2 酸溶铝含量与脱硫率的关系 从图2可以看出,钢中w(Als)20010-6时脱硫率显著提高,若再提高钢中酸溶铝含量脱硫率提高则不明显。因此,要求转炉到LF钢中w(Als)要大于20010-6。3.5CaF2含量CaF2本身没有脱硫能力,但加入炉渣中可使脱硫速率显著提高,这说明CaF2在脱硫过程中可以起到类似于催化剂的作用,其作用机理主要是2:CaF2可以与网状硅酸盐发生反应,提供少量的O

9、2-,使渣中自由O2-增多;CaF2能显著降低渣的熔点,改善动力学条件,使硫容易向CaO等破网组元固相扩散;氟离子可以破坏硅酸盐赖以结合的化学键,形成空隙,使硫更容易扩散到CaO等金属氧化物内部。最终的结果是随着CaF2的增加,脱硫速率和脱硫率都大大提高。3.6 吹氩搅拌氩气搅拌可以增加钢 渣反应界面,加快反应速度。从动力学角度分析,钢包精炼炉中脱硫反应的限制环节是钢液本体向钢 渣界面的传质过程。因此,加强氩气搅拌有利于提高脱硫反应速度。文献1指出,脱硫时钢水搅拌能一般大于7 000W/t,钢水搅拌能由下式给出:=6.18QArTlWg1-TnTl+ln1+H01.4610-5P2式中,QAr

10、为吹氩量,m3/min;T1、Tn分别为钢水和氩气的温度,K;H0为吹氩深度,m;P2为氩气压力,Pa;Wg为钢水重量,t。在唐钢LF精炼条件下,吹氩脱硫时的氩气搅拌能约为9 000W/t。3.7 钙处理唐钢LF喂线处理主要用于对Al2O3夹杂进行改性处理,使之形成球形12CaO7Al2O3夹杂,防止中间包浸入式水口堵塞,一般要求钢水中m(Ca)/m(Als)0.1。但对喂CaSi线前后钢水取样分析表明,喂CaSi线后钢水将进一步深脱71第1期杨晓江,等:150tLF快速脱硫工艺实践硫,平均脱硫率为13.7%。4 快速脱硫工艺的开发与实践根据理论分析及生产实际情况,唐钢认识到合理的渣系组成、温

11、度控制、钢中酸溶铝含量、吹氩搅拌及喂线技术是实现LF快速脱硫的关键技术。因此,制订了如下工艺路线。(1)造渣制度:根据唐钢实际情况(石灰中SiO2含量较高)以及考虑到成本因 素,唐钢150t LF精炼渣料实际消耗为石灰1214kg/t;萤石45kg/t;预熔精炼渣45kg/t;造白渣用铝粉0.51kg/t。表1为合理的渣系成分以及唐钢实际的渣系成分控制。唐钢实际的渣系其硫容比可达到200。在实际生产中还发现,越早造白渣,脱硫效率越高,因此要求钢水进站后立即加铝粉脱氧,一次给电后要求造好白渣。表1 渣系成分控制情况%w(CaO)w(Al2O3)w(FeO+MnO)w(SiO2)w(MgO)合理的

12、渣系成分50602030 168唐钢实际渣系成分50551520 20010-6,过程w(Als)控制在25010-6左右,喂线前w(Als)控制在20010-6左右。结果表明,脱硫率良好。(4)氩气搅拌制度:为保证脱硫及去除夹杂物,要 求 冶 炼 前 期 脱 硫 时 氩 气 搅 拌 强 度 为600L/min;强搅有利于脱硫;均匀成分、温度时搅拌强度为400500L/min;喂线前后静吹时氩气搅拌强度为200L/min,避免钢水液面裸露,引起二次氧化。(5)钙处理制度:唐钢一般要求喂线前钢中w(S)0.1,静吹时间不低于5min。在特殊情况下,钢中w(S)0.012%时可以喂线脱硫,但要适当

13、增加喂线量,喂线时氩气流量为300400L/min,喂线后要保证静吹时间大于8min,以利于CaS夹杂上浮。5 工艺效果采用快速脱硫工艺后,唐钢LF脱硫生产周期明显缩短,能满足薄板坯连铸生产节奏的要求,对稳定薄板坯连铸生产提供了保障。图4是采用快速脱硫工艺前后LF脱硫情况的对比。图4 工艺改进前后各时段脱硫程度的对比6 结 语唐钢通过对LF脱硫热力学的分析研究,采用合理的渣系组成、温度控制、钢中酸溶铝含量、吹氩搅拌及喂线技术,实现了LF快速脱硫,满足了薄板坯连铸的生产要求。参 考 文 献1韩其勇.冶金过程动力学 M.北京:冶金工业出版社,1998.2 周 宏.硫在CaO2Al2O3系熔渣与钢液间的分配率J.钢铁,1995,30,(6):14.(修回日期:2005206205)81 炼 钢第22卷