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：結合生產實踐，就影響精煉脫硫效果的因素進行了探討。通過探討認為，轉爐下渣、轉爐終點碳、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爐下渣和轉爐終點碳、根據產品的特點選擇精煉渣系、應用快速成渣技術。
關鍵詞：LF 爐底吹氬脫硫工藝優化
近年來，隨著鋼鐵高效化的發展，煉鋼工藝環節拋棄了混鐵爐等流程，不太穩定的鐵水波動給煉鋼生產造成直接的影響，甚至造成廢品或者生產中斷的事故。部分公司為了解決這一矛盾，選擇加強精煉工藝的方式，以穩定生產和提高鋼水質量。就如何提高鋼水質量已經有很多探討，并得出了有助于生產質量提高的相關理論，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，為提高生產順行提供技術支持。
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爐操作、渣系選擇、吹氬操作及采取的新工藝等方面。
1.1 轉爐操作對于脫硫效果的影響
1.1.1 轉爐下渣對爐外精煉的影響
在轉爐出鋼過程中，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，氧化性夾雜物數量明顯增加，嚴重影響鋼水質量。轉爐渣氧化性強，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。
1.1.2 轉爐終點碳及溫度對于精煉的影響
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，有部分碳粒混入鋼渣中，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。
1.2 精煉渣系的選擇對于脫硫效果的影響
精煉渣系的選擇直接關系到精煉的操作和鋼水質量的控制，現在大多數精煉渣料的構成為石灰+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，不利于精煉環節脫硫效果的提升。
對于渣系的選擇，生產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，即曼內斯曼熔渣指數（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。圖1 為m（CaO）/m（Al2O3）對硫分配常數和脫硫率的影響［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。
1.3 過程吹氬對于脫硫效果的影響
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品的質量。因此，合理的吹氫制度也是直接影響脫硫效果的關鍵因素之一。
研究發現［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w［S］<0. 000 5%的低硫鋼的生產；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，現在大多數鋼廠采用雙透氣磚底吹氬，該技術可使脫硫率提高1.25倍，w［S］降低至0. 000 6%。
1.4 快速成渣工藝對于脫硫效果的影響
隨著生產工藝的不斷進步，應用預成渣技術后，將精煉的成渣周期和熱力學條件前移，精煉環節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［4］是指在轉爐出鋼過程中采取渣洗的技術。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，減少精煉環節渣料的加入量，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，為后續軟吹作業提供時間保證，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，需要技術人員根據生產實際情況進行驗證性試驗，優化出最佳的工藝參數。
1）轉爐終點成分及溫度的控制，直接關系到后續脫硫的效率，應嚴格按照各鋼種工藝條件控制轉爐終點碳含量及出鋼溫度。
2）控制出鋼過程的下渣量，可降低精煉環節脫硫過程脫氧難度及合金燒損。
3）對于精煉渣系的選擇，主要根據產品的特點等進行，在保證產品質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均與脫硫效率成正比關系，若生產高附加值鋼種，應盡量匹配雙透氣磚工藝，以有效提高脫硫效率并提高產品質量。
參考文獻
［1］ 蔣國昌.純凈鋼及二次精煉［M］.上海：上海科學技術出版社，1996.
［2］ 徐增答.爐外精煉［M］.北京：冶金工業出版社，1988.
［3］ 張鑒.爐外精煉理論與實踐［M］.北京：冶金工業出版社，1993.
［4］ 高詳明.低硫鋼爐外精煉工藝技術研究［M］.北京：冶金工業出版社，2006.