魏國立

（酒鋼鋼鐵（集團）股份有限公司榆中公司， 甘肅榆中730104）

摘要：結(jié)合生產(chǎn)實踐，就影響精煉脫硫效果的因素進行了探討。通過探討認為，轉(zhuǎn)爐下渣、轉(zhuǎn)爐終點碳、精煉渣系的選擇、過程吹氬以及快速成渣工藝對精煉脫硫效果均有顯著影響，應嚴格按照各鋼種工藝條件控制轉(zhuǎn)爐下渣和轉(zhuǎn)爐終點碳、根據(jù)產(chǎn)品的特點選擇精煉渣系、應用快速成渣技術(shù)。

關(guān)鍵詞：LF爐 底吹氬 脫硫 工藝優(yōu)化

近年來，隨著鋼鐵高效化的發(fā)展，煉鋼工藝環(huán)節(jié)拋棄了混鐵爐等流程，不太穩(wěn)定的鐵水波動給煉鋼生產(chǎn)造成直接的影響，甚至造成廢品或者生產(chǎn)中斷的事故。部分公司為了解決這一矛盾，選擇加強精煉工藝的方式，以穩(wěn)定生產(chǎn)和提高鋼水質(zhì)量。就如何提高鋼水質(zhì)量已經(jīng)有很多探討，并得出了有助于生產(chǎn)質(zhì)量提高的相關(guān)理論，但對于如何快速提高精煉爐的脫硫效率相對較少；因此探討如何提高鋼水的脫硫速率，為提高生產(chǎn)順行提供技術(shù)支持。

1 脫硫效果的主要影響因素

從精煉操作工藝來看，鋼水脫硫效果主要決定于轉(zhuǎn)爐操作、渣系選擇、吹氬操作及采取的新工藝等方面。

在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中，爐渣受鋼流的混沖乳化起到充分氧化鋼液的作用，會有部分爐渣隨鋼水一并流入鋼包，增加鋼水的脫氧及合金化難度，使脫氧劑及合金消耗明顯上升，導致煉鋼成本增加；嚴重時會引起鋼水回磷，氧化性夾雜物數(shù)量明顯增加，嚴重影響鋼水質(zhì)量。轉(zhuǎn)爐渣氧化性強，給營造LF精煉脫硫所需的還原氣氛造成很大困難，使造渣時間延長、渣料加入量大，精煉與鑄機匹配不暢。

對于終點碳的控制，盡量采取高拉補吹的操作方式，以取代在轉(zhuǎn)爐出鋼合金化的過程中加入增碳劑的操作方式，因為在該過程中加入大量增碳劑時，有部分碳?；烊脘撛?，且白灰、合金的加入使得鋼水溫降較大，使熔渣變稠甚至硬化結(jié)殼，導致精煉前期化渣困難、成渣時間延長和脫硫率降低。

脫硫反應屬于吸熱反應，出鋼溫度較高有利于脫硫，但從熱力學觀點看，因熱效應不大，故溫度對脫硫的影響不大。溫度對脫硫的影響主要在動力學方面，當溫度高時，能改善鋼渣流動性，提高硫的擴散能力，加速脫硫。

精煉渣系的選擇直接關(guān)系到精煉的操作和鋼水質(zhì)量的控制，現(xiàn)在大多數(shù)精煉渣料的構(gòu)成為石灰+螢石，特別在硫含量比較高的情況下，操作過程若一味加大渣料量，不僅使成本提高，而且會增加LF爐的操作難度，不利于精煉環(huán)節(jié)脫硫效果的提升。

對于渣系的選擇，生產(chǎn)過程普遍采用高堿度精煉渣，最高堿度的渣中w（CaO）=65%，但還是能夠獲得較好的脫硫效果。其原因在于渣加入了較多的Al₂O₃，利于提高爐渣流動性。Mannesmann提出了一種表達熔渣脫硫能力的概念，即曼內(nèi)斯曼熔渣指數(shù)（IM）［ 1］，在堿度一定的條件下其表達式為：IM=w（CaO）［/ w（SiO）·w（Al₂O₃）］。

另外，m（CaO）/m（Al₂O₃）對熔渣硫分配比、脫硫率有影響作用。下頁圖1 為m（CaO）/m（Al₂O₃）對硫分配常數(shù)和脫硫率的影響［2］，由圖1 可知，當m（CaO）/m（Al₂O₃）>3 時，硫分配比隨著m（CaO）/m（Al₂O₃）的增加而降低。這主要由于隨CaO質(zhì)量的增加，熔渣黏度增加，熔渣脫硫的動力學條件變差，導致熔渣的脫硫效果降低，最終造成熔渣的硫分配比降低。由圖1 還可知，m（CaO）/m（Al₂O₃）=2.5~3 時，可以取得較高的硫分配比。

從動力學方面考慮，吹氬攪拌不僅提高渣鋼間接觸面積，而且使擴散傳質(zhì)的推動力加大，對于脫硫效果比較有利；但是吹氫量過大，將無法保證精煉過程的還原氣氛；另外由于鋼水裸露造成的鋼水二次氧化將直接影響精煉的效果及產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，合理的吹氫制度也是直接影響脫硫效果的關(guān)鍵因素之一。

研究發(fā)現(xiàn)^［3］在相同爐渣組成的條件下氬氣攪拌動能對脫硫速率的影響：當氬氣流量由1.7 m³/min提高到8 m³/min 時，脫硫速率大幅度提高；在此基礎上，配合爐渣組成控制，脫硫率達到80%~90%，可實現(xiàn)w［S］<0. 000 5%的低硫鋼的生產(chǎn)；增加氬氣攪拌動能，脫硫率顯著提高。

為了加強脫硫動力學條件，現(xiàn)在大多數(shù)鋼廠采用雙透氣磚底吹氬，該技術(shù)可使脫硫率提高1.25倍，w［S］降低至0. 000 6%。

隨著生產(chǎn)工藝的不斷進步，應用預成渣技術(shù)后，將精煉的成渣周期和熱力學條件前移，精煉環(huán)節(jié)的脫硫效果得到明顯的提高。精煉過程是一個造渣并利用爐渣進行脫硫和吸附夾雜的過程，快速成渣可有效提高精煉效果。

快速成渣技術(shù)^［4］是指在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中采取渣洗的技術(shù)。在出鋼過程向鋼包中加入精煉渣和石灰，利用鋼流沖擊動能及鋼水顯熱將精煉渣和石灰熔化，從而加速精煉渣前期熔化效果，增加鋼包表面渣層的厚度，減少鋼水吊運過程中的溫度損失，減少精煉環(huán)節(jié)渣料的加入量，縮短精煉化渣時間。

鋼水進入精煉爐后，加入石灰與螢石的質(zhì)量比例為4∶1的混合渣料，并加入適量的脫氧劑，以在短時間內(nèi)改善爐渣流動性，并快速生成還原性白渣，使爐渣的脫硫時機前移，為后續(xù)軟吹作業(yè)提供時間保證，確保爐渣吸附夾雜物和高效脫硫的要求。

2 結(jié)論

由于不同鋼種選擇的精煉渣系對于脫硫效果的影響也存在較大差異，需要技術(shù)人員根據(jù)生產(chǎn)實際情況進行驗證性試驗，優(yōu)化出最佳的工藝參數(shù)。

1）轉(zhuǎn)爐終點成分及溫度的控制，直接關(guān)系到后續(xù)脫硫的效率，應嚴格按照各鋼種工藝條件控制轉(zhuǎn)爐終點碳含量及出鋼溫度。

2）控制出鋼過程的下渣量，可降低精煉環(huán)節(jié)脫硫過程脫氧難度及合金燒損。

3）對于精煉渣系的選擇，主要根據(jù)產(chǎn)品的特點等進行，在保證產(chǎn)品質(zhì)量控制要求的前提下，適當提高渣系堿度有利于脫硫效率的提高。

4）過程吹氬強度及透氣磚塊數(shù)均與脫硫效率成正比關(guān)系，若生產(chǎn)高附加值鋼種，應盡量匹配雙透氣磚工藝，以有效提高脫硫效率并提高產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文獻

［1］ 蔣國昌.純凈鋼及二次精煉［M］.上海：上?？茖W技術(shù)出版社，1996.

［2］ 徐增答.爐外精煉［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1988.

［3］ 張鑒.爐外精煉理論與實踐［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1993.

［4］ 高詳明.低硫鋼爐外精煉工藝技術(shù)研究［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2006.