安鋼150t鋼包精煉爐(LF爐)深脫硫技術(shù)工藝實(shí)踐
安鋼第二煉軋廠150t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐—150t LF爐—寬板坯連鑄生產(chǎn)線于2005年8月投產(chǎn)。由于開發(fā)新品種冶煉低碳低硫鋼的要求,LF爐擔(dān)負(fù)著快速深脫硫的任務(wù),需要將進(jìn)站硫0.010%～0.025%在最短時(shí)間內(nèi)快速脫至0.005%以內(nèi),因此,選擇一種具有較低熔點(diǎn)、流動(dòng)性良好、較強(qiáng)脫硫、脫氧、吸附夾雜能力的渣系,并制定合理的造渣工藝是確保LF爐精煉快速脫硫的關(guān)鍵。
1、技術(shù)參數(shù)
安鋼150t鋼包精煉爐主要技術(shù)參數(shù)見下表:
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2、安鋼150t鋼包爐精煉工藝流程
鋼水進(jìn)站→鋼包車到LF精煉位→測溫取樣→送電、加渣料、造還原渣→調(diào)整鋼水成分→測溫取樣→成分溫度合格→喂線→軟攪拌→鋼包到LF爐起吊位→加保溫劑→吊包→寬板坯連鑄機(jī)
3、LF脫硫技術(shù)的分析
從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)方面對(duì)LF深脫硫工藝的分析來看,大渣量、高堿度、適當(dāng)高的鋼水溫度、較低的爐渣氧化性、良好的吹氬攪拌以及鋼水鈣處理是鋼水深脫硫的有利條件。
3.1 脫硫反應(yīng)
對(duì)于鋁鎮(zhèn)靜鋼來說,脫硫基本反應(yīng)為:3(CaO)+2[Al]+3[FeS]=3(CaS)+(Al2O3)+3[Fe]
3.2 渣量對(duì)脫硫效果的影響
適當(dāng)增加渣量,可以增加渣中CaO含量,稀釋渣中CaS濃度,可以加快脫硫速率,但渣量過大會(huì)使?fàn)t渣過厚,影響鋼渣界面反應(yīng),在實(shí)際生產(chǎn)過程中,轉(zhuǎn)爐出鋼下渣過多,會(huì)使鋼中氧含量增加,影響造白渣的過程,從而惡化脫硫條件降低脫硫效率。因此,在生產(chǎn)實(shí)踐中轉(zhuǎn)爐出鋼下渣量要求小于30mm。
冶煉低碳低硫鋼種,轉(zhuǎn)爐出鋼硫平均達(dá)到0.018%，要求成品硫小于0.005%，脫硫率大于80%。渣量與脫硫率的關(guān)系如下圖所示。可以看出脫硫率要達(dá)到80%，渣量最少12.5kg/t。
3.3 堿度的控制
實(shí)測爐渣的堿度影響爐渣的熔化溫度、粘度和脫硫能力。該渣系爐渣堿度R =(CaO+MgO)/(Al2O3 +SiO2)。渣系的粘度與(CaO+MgO)含量的關(guān)系如圖所示,由圖可見:當(dāng)(MgO+ CaO)含量超過70%時(shí),爐渣粘度急劇升高。
3.4 鋼水溫度
生產(chǎn)實(shí)踐表明,鋼水溫度低于1560℃時(shí),脫硫速率明顯降低;鋼水溫度高于1560℃時(shí),渣料熔化快。因此,要求轉(zhuǎn)爐鋼水進(jìn)站溫度要大于1560℃,渣料熔化速度快,流動(dòng)性好,脫硫速度快。
3.5 爐渣氧化性
LF精煉爐在白渣下脫硫和合金微調(diào),因此爐渣脫氧是造白渣操作的關(guān)鍵,LF爐采用鋁粒脫氧。爐渣中氧含量與硫分配比關(guān)系如圖3,由圖可知,氧含量越低脫硫效果越好。
爐渣堿度與脫硫的分配比Ls的關(guān)系如圖4所示,由圖可見當(dāng)堿度為2.5～3.5時(shí),爐渣具有最大的脫硫能力,但是爐渣堿度過高會(huì)增加粘度而不利于脫硫,因此,本渣系選擇堿度為2.6左右。
3.6 吹氬攪拌
在精煉過程中,鋼水始終處于吹氬攪拌狀態(tài),這精煉過程中,鋼水始終處于吹氬攪拌狀態(tài),這有利于增大鋼-渣界面,促進(jìn)鋼-渣界面的化學(xué)反應(yīng),有利于脫氧、脫硫反應(yīng)的順利進(jìn)行。吹氬攪拌可使非金屬夾雜物相互碰撞、聚集,逐漸變大顆粒,便于上浮去除。吹氬還可以加速鋼中成分和溫度的均勻,便于精確控制鋼水成分、溫度。
3.7 鈣處理
喂入CaSi線可以凈化鋼液和控制夾雜形態(tài)。鈣具有較強(qiáng)的脫氧、脫硫能力,能對(duì)鋼液進(jìn)行良好的脫氧和脫硫。若鈣用量控制適當(dāng),CaO和Al2O3能形成低熔點(diǎn)的鋁酸鹽,在鋼液中呈球狀,易于上浮排出。但對(duì)喂CaSi線前后鋼水取樣分析表明,喂CaSi線后鋼水將進(jìn)一步深脫硫,使硫含量進(jìn)一步降低。
4、深脫硫工藝的開發(fā)與實(shí)踐
安鋼第二煉軋廠根據(jù)渣量、爐渣堿度、鋼水溫度、爐渣氧化性、吹氬攪拌以及鋼水鈣處理等因素對(duì)鋼水深脫硫的影響,結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況,制定出較為合理的工藝制度,以滿足生產(chǎn)需要。
4.1 造渣制度
根據(jù)安鋼實(shí)際情況以及考慮到成本因素,安鋼150t LF鋼包精煉爐渣料實(shí)際消耗為:石灰9～13kg/t;螢石0.6～1kg/t;預(yù)熔精煉渣2kg/t;鋁礬土2kg/t。下表為安鋼實(shí)際的渣系成分控制。在實(shí)際生產(chǎn)中還發(fā)現(xiàn),越早造白渣,脫硫效率越高,因此,要求鋼水進(jìn)站后立即加鋁粒脫氧,一次給電后要求造好白渣。
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項(xiàng)目
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CaO
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Al2O3
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FeO+Mn
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SiO2
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MgO
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安鋼的渣系成分
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55-60
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20-30
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＜1
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6-10
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5-8
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4.2 溫度制度
根據(jù)實(shí)際情況,安鋼要求進(jìn)LF精煉站鋼水溫度盡量大于1560℃,從圖可以看出溫度低于1560℃時(shí),脫硫效率將會(huì)明顯降低。
4.3 氬氣攪拌制度
為保證脫硫及去除夾雜物,要求冶煉前期脫硫時(shí)氬氣攪拌強(qiáng)度為800NL/min,強(qiáng)攪有利于脫硫;均勻成分、溫度時(shí)氬氣攪拌強(qiáng)度為400～500NL/min;喂線后氬氣軟攪拌強(qiáng)度為50～100NL/mim,避免裸露鋼水液面,引起二次氧化。在LF爐處理過程中,吹氬攪拌強(qiáng)度對(duì)脫硫效果有很強(qiáng)的影響。下圖所示為底吹氬攪拌強(qiáng)度指數(shù)與脫硫率的關(guān)系。隨著吹氬強(qiáng)度的增加,脫硫率增加。當(dāng)吹氬強(qiáng)度指數(shù)達(dá)到20時(shí),脫硫率達(dá)到85%以上。
5、工藝效果
經(jīng)過采用深脫硫工藝后,安鋼第二煉軋廠150t LF鋼包精煉爐脫硫時(shí)間明顯縮短,經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn),能滿足冶煉低硫鋼種[S]≤0.005%的要求,下表為現(xiàn)場冶煉低硫鋼數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和記錄,脫硫率超過80%,說明目前采用的深脫硫工藝是行之有效的。
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爐號(hào)
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精煉前S含量
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精煉后S含量
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脫硫率
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1
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0.021
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0.003
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85.7
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2
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0.016
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0.0019
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88.1
|
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3
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0.015
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0.0026
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82.7
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4
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0.013
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0.0018
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86.2
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5
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0.017
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0.0020
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88.2
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6
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0.018
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0.0022
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87.8
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7
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0.013
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0.0016
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87.7
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8
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0.011
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0.0025
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77.2
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9
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0.014
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0.0027
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80.7
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10
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0.014
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0.0027
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85.7
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平均
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0.015
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0.0023
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85.0
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6、結(jié)論
1)通過控制CaO-SiO2-Al2O3-MgO渣系的堿度和Al2O3含量,可降低爐渣的理論熔點(diǎn),改善爐渣流動(dòng)性,得到堿度在2.6左右,流動(dòng)性良好的渣,適于深脫硫。
2)降低渣中FeO的含量是實(shí)現(xiàn)快速深脫硫的關(guān)鍵環(huán)節(jié),轉(zhuǎn)爐工序應(yīng)采取措施盡量減少下渣量,擋渣出鋼,LF爐在最短時(shí)間內(nèi)造好白渣,為實(shí)現(xiàn)快速深脫硫創(chuàng)造良好的條件。
3)在LF處理過程中,各環(huán)節(jié)吹氬攪拌強(qiáng)度的控制對(duì)脫硫效果有很大的影響,因此,合理控制吹氬強(qiáng)度也是快速深脫硫工藝的關(guān)鍵所在。
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