安钢 150t LF 炉深脱硫技术工艺实践
摘要:介绍和
分析
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了安钢 150t LF 钢包精炼炉深脱硫工艺。生产实践表明:合理的
渣系组成、温度控制、吹氩搅拌及喂线技术是实现快速深脱硫的关键环节。
关键词: 钢包精炼炉 深脱硫 工艺实践
安钢第二炼轧厂 150t 顶底复吹转炉—150t LF 炉—宽板坯连铸生产线于 2005
年 8 月投产。由于开发新品种冶炼低碳低硫钢的要求,LF 炉担负着快速深脱硫的
任务,需要将进站硫0.010%~0.025%在最短时间内快速脱至0.005%以内,因此,选
择一种具有较低熔点、流动性良好、较强脱硫、脱氧、吸附夹杂能力的渣系,并
制定合理的造渣工艺是确保 LF 炉精炼快速脱硫的关键。
1 技术参数
安钢 150t 钢包精炼炉主要技术参数见表 1:
表 1 150t LF 炉主要技术参数
公称容
量/t
钢水处
理量/t
钢水净
空高度
/mm
电极提
升行程
/mm
电极提
升速度
/mm/s
电极直
径/mm
极心圆
直径
/mm
变压器
容量
/MVA
150 120-170 ≥600 3400 40 450 750 26
2 安钢 150t 钢包炉精炼工艺
流程
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钢水进站→钢包车到 LF 精炼位→测温取样→送电、加渣料、造还原渣→调整
钢水成分→测温取样→成分温度合格→喂线→软搅拌→钢包到 LF 炉起吊位→加
保温剂→吊包→宽板坯连铸机
3 LF 脱硫技术的分析
从热力学和动力学方面对 LF 深脱硫工艺的分析来看,大渣量、高碱度、适当
高的钢水温度、较低的炉渣氧化性、良好的吹氩搅拌以及钢水钙处理是钢水深脱
硫的有利条件。
3.1 脱硫反应
对于铝镇静钢来说,脱硫基本反应为:
3(CaO)+2[Al]+3[FeS]=3(CaS)+(Al2O3)+3[Fe]
3.2 渣量对脱硫效果的影响
适当增加渣量,可以增加渣中 CaO 含量,稀释渣中 CaS 浓度,可以加快脱硫速
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,转炉出钢
下渣过多,会使钢中氧含量增加,影响造白渣的过程,从而恶化脱硫条件降低脱硫
效率。因此,在生产实践中转炉出钢下渣量要求小于 30mm。
冶炼低碳低硫钢种,转炉出钢硫平均达到 0.018%,要求成品硫小于 0.005%,脱
硫率大于 80%。渣量与脱硫率的关系如图 1 所示。可以看出脱硫率要达到 80%,渣
量最少 12.5kg/t。
3.3 碱度的控制
实测炉渣的碱度影响炉渣的熔化温度、粘度和脱硫能力。该渣系炉渣碱度 R
=(CaO+MgO)/(Al2O3 +SiO2)。渣系的粘度与(CaO+MgO)含量的关系如图 2 所示,由图
可见:当(MgO+ CaO)含量超过 70%时,炉渣粘度急剧升高。
3.4 钢水温度
生产实践表明,钢水温度低于 1560℃时,脱硫速率明显降低;钢水温度高于
1560℃时,渣料熔化快。因此,要求转炉钢水进站温度要大于 1560℃,渣料熔化速
度快,流动性好,脱硫速度快。
3.5 炉渣氧化性
LF精炼炉在白渣下脱硫和合金微调,因此炉渣脱氧是造白渣操作的关键,LF炉
采用铝粒脱氧。炉渣中氧含量与硫分配比关系如图 3,由图可知,氧含量越低脱硫
效果越好。
炉渣碱度与脱硫的分配比 Ls 的关系如图 4 所示,由图可见当碱度为 2.5~3.5
时,炉渣具有最大的脱硫能力,但是炉渣碱度过高会增加粘度而不利于脱硫,因
此,本渣系选择碱度为 2.6 左右。
3.6 吹氩搅拌
在精炼过程中,钢水始终处于吹氩搅拌状态,这精炼过程中,钢水始终处于吹
氩搅拌状态,这有利于增大钢-渣界面,促进钢-渣界面的化学反应,有利于脱氧、
脱硫反应的顺利进行。吹氩搅拌可使非金属夹杂物相互碰撞、聚集,逐渐变大颗
粒,便于上浮去除。吹氩还可以加速钢中成分和温度的均匀,便于精确控制钢水成
分、温度。
3.7 钙处理
喂入 CaSi 线可以净化钢液和控制夹杂形态。钙具有较强的脱氧、脱硫能力,
能对钢液进行良好的脱氧和脱硫。若钙用量控制适当,CaO 和 Al2O3能形成低熔点
的铝酸盐,在钢液中呈球状,易于上浮排出。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硫,使硫含量进一步降低。
4 深脱硫工艺的开发与实践
安钢第二炼轧厂根据渣量、炉渣碱度、钢水温度、炉渣氧化性、吹氩搅拌以
及钢水钙处理等因素对钢水深脱硫的影响,结合生产实际情况,制定出较为合理
的工艺
制度
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,以满足生产需要。
4.1 造渣制度
根据安钢实际情况以及考虑到成本因素,安钢 150t LF 钢包精炼炉渣料实际消
耗为:石灰 9~13kg/t;萤石 0.6~1kg/t;预熔精炼渣 2kg/t;铝矾土 2kg/t。表 2
为安钢实际的渣系成分控制。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粒脱氧,一次给电后要求造好白渣。
表 2 渣系成分控制 %
项目 CaO Al2O3 FeO+Mn SiO2 MgO
安钢的渣
系成分
55-60 20-30 <1 6-10 5-8