LF精炼脱硫工艺改进

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作者简介: 孟凡玉( 1970- ) , 男, 山东济南 人, 1992 年 毕业 于华东 冶金 学院钢铁冶金专业。现为济钢第一炼钢厂副主任, 高级工程师, 从事 炼钢工艺技术工作。
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元, 还原剂铝粒 0.8 kg/t, 成本 14 元) , 造成品种钢生 产成本较高, 影响了品种生产效益。同时, 由于脱硫 时间长, LF 精炼周期达到 50 min, 严重影响正常品 种钢生产组织, 满足不了单铸机连续生产精炼钢种 要求, 被迫中间增加其它常规钢种, 造成连铸机生产 时接头废坯较多, 影响了铸坯质量的稳定和增加了 成本。
理论分析LF 脱硫率能达到 80%以上, 统计 2006 年一季度 LF 生产炉次平均脱硫率为 40%, 远远满足 不了低硫品种钢生产要求。同时吨钢脱硫渣料成本 较 高 , 2006 年 一 季 度 LF 生 产 低 S 钢 平 均 脱 硫 渣 料 成 本 为 19.64 元 /t 钢( 其 中 精 炼 剂 12 kg/t, 成 本 5.64
转炉吹炼过程控制, 终点加料、温度和 C 含量等 因素直接影响钢水氧化性, 从而影响钢水及炉渣脱 氧还原时间及钢水夹杂物控制, 对钢水精炼脱硫有 所 影 响 。实 际 操 作 中 采 取 措 施 主 要 是 根 据 钢 种 要 求 , 优化合金结构, 减少合金增 C 来最大限度地提高出 钢 C 含量; 通过合金烘烤、钢包烘烤、控制合适出钢 时间来降低出钢温度, 有效降低钢水初始氧化性。 3.2 转炉出钢控制
孟凡玉等
LF 精炼脱硫工艺改进
2007 年专刊
min 以上。 3.3 转炉脱氧合金化工艺控制
钢水终脱氧直接影响 LF 钢水和炉渣还原效率, 应强化 LF 钢种终脱氧, 实际生产中对 LF 精炼钢水 有效增加了终脱氧剂用量, 同时严格控制脱氧合金 化操作程序符合规定要求。 3.4 LF 前期化渣慢
LF 进站钢水温度偏低, 钢包未加顶渣是造成 LF 前期加料多化渣慢的主要原因, 需要进行改进。 3.5 精炼吹氩控制
LF 精炼初期采用边化渣边提温, 最终达到出站 温度的操作工艺, 由于对精炼初期和过程无严格温 度控制要求, 造成实际钢水前期温度偏低, 过程温度 较不稳定, 影响了精炼脱硫效率, 需要进行改进。 3.8 精炼过程时间控制
正常情况下 LF 精炼随着时间的延长 钢水中硫 含量不断降低, 钢水精炼 40 min 以后受渣量和 S 含 量影响, 脱硫速率大幅降低, 同时由于工艺结构上要 求 2 台 LF 供 1 台连铸机, 精炼周期相对固定, 即要 求精炼周期必须控制在 40 min 以内, 否则无法满足 铸机正常生产要求, 从实际情况看, 精炼周期应控制 在 35 min 左右, 以保证正常的铸机衔接生产。 3.9 精炼还原气氛控制
效率, 降低了生产成本。
关键词: LF; 精炼; 脱硫
中图分类号: TF769.9
文献标识码: A
1前言
LF 钢包精炼可对钢液实施升温、造渣、脱氧、脱 硫、去夹杂、合金化和吹氩搅 拌等精炼操作 , 使 钢液 成份和温度均匀, 纯净度提高, 从而促进钢水质量的 提高和品种钢的生产开发。为适应市场需要, 济钢第 一炼钢厂 2006 年新上 5 座 50 t LF, 自投产以来, 先 后 进 行 了 低 合 金 钢 、容 器 钢 、锅 炉 钢 、船 板 钢 、桥 梁 钢 、工 程 机 械 钢 、耐 候 钢 、模 具 钢 、管 线 钢 等 品 种 生 产, 精炼工艺及操作日益成熟。但根据市场形势的发 展和生产需要, 仍存在一些不足, 主要表现在脱硫成 本较高, 脱硫效率较低。为此, 对精炼造渣脱硫工艺 进行了分析和改进。
第 29 卷 专刊 2007 年 12 月
山东冶金
Shandong Metallurgy
Vol.29, Special lssue December 2007
·生产技术·
LF 精炼脱硫工艺改进
孟凡玉, 刘彦平, 霍自美, 孙 庆, 刘正华
( 济南钢铁集团总公司, 山东 济南 250101)
摘 要: 通 过改 进造 渣工艺 , 控制 过程 温度 , 优化吹 氩工 艺, 精 炼过 程还原 气氛 控制 , 炉渣 性能判 断及 调整 , 提高 了 LF 脱硫
原钢包为单透气砖, 由于透气砖质量原因, 部分 炉次底吹氩不透气或透气量太低, 不能满足精炼强 吹氩过程化渣脱硫要求, 需要调整。同时吹氩过程压 力流量变化对化渣脱硫去夹杂起着关键作用, 需对 吹氩过程控制进行规范。 3.6 精炼造渣工艺
精炼造渣主要包括合理控制渣量、炉渣氧化性 和炉渣碱度 3 个方面, 实际生产中受钢包净空( 钢包 净空 300 mm) 限制, 实际渣量控制在 500 kg 左右, 而 碱度通过采用高活性小颗粒石灰基本都能保证在 3~4 左右。
和电耗成本控制。
根据实际情况对精炼过程温度控制制定了规
范: 1) 为 保证精炼前期化渣脱硫, 适当提高钢水到站
温度, 从制度上规定钢水进 LF 温度控制在 1 560 ℃以
上。2) 钢水到站后迅速提温操作, 避免加渣料造成的钢
水和渣子温降, 保持精炼过程钢水温度在 1 580~1 590
℃之间。3) 过程采用频繁短时间提温, 目的是保持钢
4 提高精炼脱硫效率的改进措施
4.1 改进精炼造渣还原工艺 4.1.1 精炼顶渣配加 出 钢前向钢 包 配 加 适 量 顶 渣, 利用钢流冲击动能及钢水显热将顶渣熔化, 有利 于钢包精炼渣前期熔化, 减少了在 LF 加入的渣量, 缩短了 LF 化渣时间。为保证加入石灰有效熔化, 经 多次试验, 采用了石灰: 萤石为 4: 1 比例混合渣料, 在精炼跨吹氩平台上部出钢主线位设称量加料设 备, 在出钢前按规定量分散加入钢包, 加入后的顶渣 对钢包内渣子起到改质及预脱氧的作用, 使顶渣碱 度提高, 氧化性降低, 起到了早化渣、预 脱氧 和 预 脱 硫的效果。 4.1.2 精炼还原剂改进 为进一步降低成本, 提高 LF 脱 硫 效 率 , 试 验 应 用 了 高 品 位 粉 状 SiC 造 还 原 渣, 在精炼过程中代替铝粒洒到炉渣表面, 配合合理 地吹氩搅拌, 进行还原渣造渣工艺操作, 取得了良好 的使用效果。
提高钢水温度, 补偿处理过程钢水温降及造渣、合金
化的吸热, 便于形 成有利于脱硫 、脱氧、去 除夹 杂的
钢包渣, 还可精确控制温度, 为连铸机提供温度合适
的钢水温度。脱硫反应是一个吸热反应, 提高温度有
利于脱硫反应的进行, 同时加热使渣产生较高的温
度, 较好地提供了脱硫反应的热力学条件。但过分提
高钢水炉渣温度, 不利于钢包包衬使用寿命的提高
相对转炉氧化性炉渣而言, LF 脱硫是在还原渣 条件下进行的, 因而其脱硫效率要远远高于转炉, 其 反应主要发生在炉渣和钢水界面之间, 通过钢渣反 应, 使硫由钢水向炉渣的扩散转移, 其基本反应为: [FeS]+( CaO) =( CaS) +( FeO) 。
LF 精炼脱硫, 首 先 要 形 成 还 原 性 的 白 渣 , 将 氧 化性钢包渣子进行还原, 渣中 w( FeO+MnO) < 1%还 原才比较充分, 然后钢水和炉渣中的氧以 FeO 形式 被渣子吸收, 在白渣中还原, 并达到一定的平衡值, 这是脱硫去夹杂的基本条件, 在一定碱度和氩气环 境下, CaO 被还原渣中 Al、C、Si 等元素还原出 Ca 与 钢水中的硫反应形成高熔点 CaS 进入炉渣。LF 脱硫 效 率 受 钢 水 条 件 、炉 渣 状 况 、动 力 搅 拌 及 操 作 多 方 面 影响。 3.1 转炉钢水氧化性
保持精炼过程钢包上面还原气氛有利于减少钢
水二次氧化, 保持炉渣还原状态, 同时有效减少钢水 吸氮现象, 保证钢水纯净度。LF 采用罩式除尘, 可有 效将精练过程烟气排走, 但相应造成钢水表面空气 流动, 炉盖内为氧化性气氛, 不利于钢水质量控制。 3.10 精炼喂线控制
根据钢种需要精炼后期喂 Ca 线, 统计喂 Ca 线 100 炉前后钢水硫含量, 喂线脱硫率为 5%, 对脱硫有 一定影响, 但过分增加 Si、Ca 量, 严重增加生产成本, 同时影响钢水成分稳定性, 不作为重点改进方面。
1) 使用高品位粉状 SiC 造还原渣, Si 和 C 元素 均能迅速脱出炉渣中氧, 从而形成还原渣, 同时形成 SiO2 与前期加入顶渣反应, 进一步促进了化渣。2) 使 用高品位 SiC 造还原渣, 由于 C- O 反应形成气泡, 使 流动性良好的炉渣发泡, 增大了钢渣接触面, 提高了 钢渣反应脱硫能力, 同时提高了炉渣吸附夹杂能力 和减少了钢水吸气。3) 精炼过程适时加入 SiC 造还 原渣产生 CO 气体能持续保持炉气的还原性, 防止 炉渣中( FeO) 上升。4) 适时加入 SiC 造还原渣泡沫比 加入发泡剂持续稳定, 使电极埋弧效果良好, 电极加 热和保温效果提高, 同时有效避免了电极加热造成 的 钢 水 增 C 现 象 。5) 原 生 产 中 铝 粒 加 入 量 为 0.8 kg/t, 吨钢成本为 14 元。调整脱氧剂后实际使用平均 SiC 吨 钢 2 kg, 使 用 成 本 为 5.5 元 , 比 使 用 铝 粒 吨 钢 降低成本 8.5 元。
转炉炉渣 FeO 含量一 般 在 15%~20%左 右 , 因 此转炉炉渣脱硫能力较差, 为提高 LF 脱硫能力, 必 须将炉渣中氧含量降低。实践证明当炉渣中 FeO 含 量低于 2.5%后 , 炉渣的脱硫能 力 逐 步 提 高 , 特 别 是 当 FeO 含量低于 1%后, 炉渣脱硫能力显著提高。根 据其他厂家经验工艺, 初期使用铝粒造还原渣, 用铝 粒造还原渣造渣较快, 脱氧程度较高, 但其使用成本 高, 渣子稀, 无泡沫, 渣层薄, 加热增 C 现象, 不能提 高吹氩强度, 造成脱硫速度慢。熔渣碱度影响, 需要 对精炼造渣工艺进行改进。 3.7 精炼过程温度控制
转炉钢渣含∑FeO 在 20%左右, 不利于还原渣 快速形成, 同时易造成钢水回磷, 影响钢水炉渣搅拌 效果和低 P 钢生产。为防止下渣, 一方面强化出钢操 作, 避免出钢夹渣, 另一方面强化挡渣操作, 控制出 钢下渣, 同时为避免出钢口后期下渣量较大、钢水初 始氧含量偏高现象, 规定 LF 炉次出钢时间控制在 2