魏國立
（酒鋼鋼鐵（集團(tuán)）股份有限公司榆中公司， 甘肅榆中730104）
摘要：結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，就影響精煉脫硫效果的因素進(jìn)行了探討。通過探討認(rèn)為，轉(zhuǎn)爐下渣、轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)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(yīng)嚴(yán)格按照各鋼種工藝條件控制轉(zhuǎn)爐下渣和轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳、根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)選擇精煉渣系、應(yīng)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(dòng)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(qiáng)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。
1.1 轉(zhuǎn)爐操作對于脫硫效果的影響
1.1.1 轉(zhuǎn)爐下渣對爐外精煉的影響
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(huì)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(dǎo)致煉鋼成本增加；嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起鋼水回磷，氧化性夾雜物數(shù)量明顯增加，嚴(yán)重影響鋼水質(zhì)量。轉(zhuǎn)爐渣氧化性強(qiáng)，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(shí)間延長、渣料加入量大，精煉與鑄機(jī)匹配不暢。
1.1.2 轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳及溫度對于精煉的影響
對于終點(diǎn)碳的控制，盡量采取高拉補(bǔ)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?yàn)樵谠撨^程中加入大量增碳劑時(shí)，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(jié)殼，導(dǎo)致精煉前期化渣困難、成渣時(shí)間延長和脫硫率降低。
脫硫反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)，出鋼溫度較高有利于脫硫，但從熱力學(xué)觀點(diǎn)看，因熱效應(yīng)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(dòng)力學(xué)方面，當(dāng)溫度高時(shí)，能改善鋼渣流動(dòng)性，提高硫的擴(kuò)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(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(huì)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(dòng)性。Mannesmann提出了一種表達(dá)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(dá)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(shù)和脫硫率的影響［2］，由圖1 可知，當(dāng)m（CaO）/m（Al2O3）>3 時(shí)，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(dòng)力學(xué)條件變差，導(dǎo)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(shí)，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(dòng)力學(xué)方面考慮，吹氬攪拌不僅提高渣鋼間接觸面積，而且使擴(kuò)散傳質(zhì)的推動(dòng)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(dòng)能對脫硫速率的影響：當(dāng)氬氣流量由1.7 m3/min提高到8 m3/min時(shí)，脫硫速率大幅度提高；在此基礎(chǔ)上，配合爐渣組成控制，脫硫率達(dá)到80%~90%，可實(shí)現(xiàn)w［S］<0. 000 5%的低硫鋼的生產(chǎn)；增加氬氣攪拌動(dòng)能，脫硫率顯著提高。
為了加強(qiáng)脫硫動(dòng)力學(xué)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%。
1.4 快速成渣工藝對于脫硫效果的影響
隨著生產(chǎn)工藝的不斷進(jìn)步，應(yīng)用預(yù)成渣技術(shù)后，將精煉的成渣周期和熱力學(xué)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(gè)造渣并利用爐渣進(jìn)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(dòng)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(yùn)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(shí)間。
鋼水進(jìn)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(shí)間內(nèi)改善爐渣流動(dòng)性，并快速生成還原性白渣，使?fàn)t渣的脫硫時(shí)機(jī)前移，為后續(xù)軟吹作業(yè)提供時(shí)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(shí)際情況進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)，優(yōu)化出最佳的工藝參數(shù)。
1）轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)成分及溫度的控制，直接關(guān)系到后續(xù)脫硫的效率，應(yīng)嚴(yán)格按照各鋼種工藝條件控制轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)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(diǎn)等進(jìn)行，在保證產(chǎn)品質(zhì)量控制要求的前提下，適當(dāng)提高渣系堿度有利于脫硫效率的提高。
4）過程吹氬強(qiáng)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(yīng)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(xiàn)
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