安鋼150t鋼包精煉爐(LF爐)深脫硫技術工藝實踐
安鋼第二煉軋廠150t頂底復吹轉爐—150t LF爐—寬板坯連鑄生產線于2005年8月投產。由于開發新品種冶煉低碳低硫鋼的要求,LF爐擔負著快速深脫硫的任務,需要將進站硫0.010%～0.025%在最短時間內快速脫至0.005%以內,因此,選擇一種具有較低熔點、流動性良好、較強脫硫、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鍵。
1、技術參數
安鋼150t鋼包精煉爐主要技術參數見下表:
|
2、安鋼150t鋼包爐精煉工藝流程
鋼水進站→鋼包車到LF精煉位→測溫取樣→送電、加渣料、造還原渣→調整鋼水成分→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
3、LF脫硫技術的分析
從熱力學和動力學方面對LF深脫硫工藝的分析來看,大渣量、高堿度、適當高的鋼水溫度、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
對于鋁鎮靜鋼來說,脫硫基本反應為:3(CaO)+2[Al]+3[FeS]=3(CaS)+(Al2O3)+3[Fe]
3.2 渣量對脫硫效果的影響
適當增加渣量,可以增加渣中CaO含量,稀釋渣中CaS濃度,可以加快脫硫速率,但渣量過大會使爐渣過厚,影響鋼渣界面反應,在實際生產過程中,轉爐出鋼下渣過多,會使鋼中氧含量增加,影響造白渣的過程,從而惡化脫硫條件降低脫硫效率。因此,在生產實踐中轉爐出鋼下渣量要求小于30mm。
冶煉低碳低硫鋼種,轉爐出鋼硫平均達到0.018%，要求成品硫小于0.005%，脫硫率大于80%。渣量與脫硫率的關系如下圖所示。可以看出脫硫率要達到80%，渣量最少12.5kg/t。
3.3 堿度的控制
實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)含量的關系如圖所示,由圖可見:當(MgO+ CaO)含量超過70%時,爐渣粘度急劇升高。
3.4 鋼水溫度
生產實踐表明,鋼水溫度低于1560℃時,脫硫速率明顯降低;鋼水溫度高于1560℃時,渣料熔化快。因此,要求轉爐鋼水進站溫度要大于1560℃,渣料熔化速度快,流動性好,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,因此爐渣脫氧是造白渣操作的關鍵,LF爐采用鋁粒脫氧。爐渣中氧含量與硫分配比關系如圖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的關系如圖4所示,由圖可見當堿度為2.5～3.5時,爐渣具有最大的脫硫能力,但是爐渣堿度過高會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,這精煉過程中,鋼水始終處于吹氬攪拌狀態,這有利于增大鋼-渣界面,促進鋼-渣界面的化學反應,有利于脫氧、脫硫反應的順利進行。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。鈣具有較強的脫氧、脫硫能力,能對鋼液進行良好的脫氧和脫硫。若鈣用量控制適當,CaO和Al2O3能形成低熔點的鋁酸鹽,在鋼液中呈球狀,易于上浮排出。但對喂CaSi線前后鋼水取樣分析表明,喂CaSi線后鋼水將進一步深脫硫,使硫含量進一步降低。
4、深脫硫工藝的開發與實踐
安鋼第二煉軋廠根據渣量、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鋼水深脫硫的影響,結合生產實際情況,制定出較為合理的工藝制度,以滿足生產需要。
4.1 造渣制度
根據安鋼實際情況以及考慮到成本因素,安鋼150t LF鋼包精煉爐渣料實際消耗為:石灰9～13kg/t;螢石0.6～1kg/t;預熔精煉渣2kg/t;鋁礬土2kg/t。下表為安鋼實際的渣系成分控制。在實際生產中還發現,越早造白渣,脫硫效率越高,因此,要求鋼水進站后立即加鋁粒脫氧,一次給電后要求造好白渣。
|
項目
|
CaO
|
Al2O3
|
FeO+Mn
|
SiO2
|
MgO
|
|
安鋼的渣系成分
|
55-60
|
20-30
|
＜1
|
6-10
|
5-8
|
4.2 溫度制度
根據實際情況,安鋼要求進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,脫硫效率將會明顯降低。
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氬氣攪拌強度為800NL/min,強攪有利于脫硫;均勻成分、溫度時氬氣攪拌強度為400～500NL/min;喂線后氬氣軟攪拌強度為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,吹氬攪拌強度對脫硫效果有很強的影響。下圖所示為底吹氬攪拌強度指數與脫硫率的關系。隨著吹氬強度的增加,脫硫率增加。當吹氬強度指數達到20時,脫硫率達到85%以上。
5、工藝效果
經過采用深脫硫工藝后,安鋼第二煉軋廠150t LF鋼包精煉爐脫硫時間明顯縮短,經實踐檢驗,能滿足冶煉低硫鋼種[S]≤0.005%的要求,下表為現場冶煉低硫鋼數據統計和記錄,脫硫率超過80%,說明目前采用的深脫硫工藝是行之有效的。
|
爐號
|
精煉前S含量
|
精煉后S含量
|
脫硫率
|
|
1
|
0.021
|
0.003
|
85.7
|
|
2
|
0.016
|
0.0019
|
88.1
|
|
3
|
0.015
|
0.0026
|
82.7
|
|
4
|
0.013
|
0.0018
|
86.2
|
|
5
|
0.017
|
0.0020
|
88.2
|
|
6
|
0.018
|
0.0022
|
87.8
|
|
7
|
0.013
|
0.0016
|
87.7
|
|
8
|
0.011
|
0.0025
|
77.2
|
|
9
|
0.014
|
0.0027
|
80.7
|
|
10
|
0.014
|
0.0027
|
85.7
|
|
平均
|
0.015
|
0.0023
|
85.0
|
6、結論
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,改善爐渣流動性,得到堿度在2.6左右,流動性良好的渣,適于深脫硫。
2)降低渣中FeO的含量是實現快速深脫硫的關鍵環節,轉爐工序應采取措施盡量減少下渣量,擋渣出鋼,LF爐在最短時間內造好白渣,為實現快速深脫硫創造良好的條件。
3)在LF處理過程中,各環節吹氬攪拌強度的控制對脫硫效果有很大的影響,因此,合理控制吹氬強度也是快速深脫硫工藝的關鍵所在。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
