摘要:根據(jù)梅山煉鋼廠的ｌｆ精煉爐投產(chǎn)后的生產(chǎn)工藝及設(shè)備情況,詳細(xì)闡述了ｌｆ精煉爐針對鋁硅鎮(zhèn)靜鋼采用造白渣脫硫技術(shù)的生產(chǎn)工藝實(shí)踐,分析了該工藝的實(shí)施效果以及工藝實(shí)施過程中存在的問題、解決辦法等。

　　0 前言
　　隨著國內(nèi)外市場的需求,對鋼材產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高,特別是對鋼中有害元素硫的含量限制更加嚴(yán)格。如石油管、天然氣輸送管、海上采油平臺(tái)用鋼等,要求鋼材具有更好的均勻機(jī)械性能和更高韌性,要求鋼中硫含量低于500ｐｐｍ。另外,在目前全連鑄技術(shù)的普遍應(yīng)用中,硫化物在鋼中的偏析成為連鑄坯產(chǎn)生裂紋的重要原因之一,也是影響連鑄坯合格率的關(guān)鍵因素。因此,解決鋼水的含硫問題已經(jīng)成為保證鋼材質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。梅山煉鋼廠為了滿足管線鋼等品種鋼低硫含量的要求,成功開發(fā)了ｌｆ精煉爐造白渣深脫硫技術(shù),并且已成功批量生產(chǎn)ｘ65、ｘ60等超低硫種,此項(xiàng)技術(shù)已運(yùn)用成熟悉,脫硫率可達(dá)30%以上%。
　　1 設(shè)備概況
　　梅鋼ｌｆ精煉爐是從意大利巴袼諾利廠引進(jìn)的二手設(shè)備,其主要設(shè)備包括加熱系統(tǒng)、電磁攪拌系統(tǒng)、加料系統(tǒng)等。目前,正常使用的主要是加熱系統(tǒng)與攪拌系統(tǒng),加精煉渣料主要通過行車吊袋裝精煉渣在處理前加入鋼包內(nèi),微量合金及少量造渣料則人工手動(dòng)加入。
　　加熱系統(tǒng)的主要技術(shù)性能參數(shù)見表1。
　　表1ｌｆ爐加熱系統(tǒng)的主要技術(shù)性能
　　項(xiàng)目 參數(shù)
　　變壓器容量/ｍｖａ 25+20%
　　一次側(cè)電壓/ｋｖ 30
　　二次側(cè)電壓/ｖ1 40～400
　　二次側(cè)電流/ｋａ ｍａｘ43
　　電極直徑/ｍｍ 350
　　極心圓直徑/ｍｍ 600
　　電磁攪拌系統(tǒng)主要安裝在鋼包運(yùn)行車上,鋼包車有3個(gè)工位:鋼包接受位,鋼水處理位,鋼包起吊位;電磁攪拌的主要技術(shù)性能參數(shù)見表2。
　　表2電磁攪拌系統(tǒng)主要技術(shù)性能
　　項(xiàng)目 參數(shù)
　　容量/ｋｖａ 630
　　電壓/ｖ 380
　　電流/ａ 400,800
　　頻率/ｈｚ 1.1
　　鋼包容量/ｔ ｍａｘ162
　　攪拌方向/2 　
　　2 基本理論
　　硫在鋼液中主要以ｆｅｓ及ｍｎｓ形式存在,在爐渣中以ｃａｓ形式存在最為穩(wěn)定。脫硫基本反應(yīng)為:
　?。妫澹?ｃａｏ=ｃａｓ+ｆｅｏ　　　　 (1)
　　造白渣后,爐渣中的ｓｉ不斷將ｆｅｏ還原成ｆｅ,促進(jìn)脫硫反應(yīng)進(jìn)行,因而造成白渣脫硫反應(yīng)可寫成:
　　2ｆｅｓ+2ｃａｏ+ｓｉ=2ｆｅ+2ｃａｓ+ｓｉｏ2　　　　 (2)
　　由此,影響脫硫的因素主要有以下幾點(diǎn)。
　　(1) 爐渣堿度:渣中含有ｃａｏ是脫硫的首要條件,提高渣中ｃａｏ濃度有利于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行,生產(chǎn)實(shí)踐表明,堿度ｒ=2.5～3.0時(shí),脫硫效果最好;
　　(2)渣中ｆｅｏ含量:從式(1)可看出,隨著ｆｅｏ含量的降低有利于脫硫反應(yīng)進(jìn)行;
　　(3) 渣量:適當(dāng)加大渣量可以提高ｃａｏ含量,稀釋ｃａｓ濃度,對脫硫有明顯效果;
　　(4) 攪拌能力:滿足脫硫的熱力學(xué)條件后,限制環(huán)節(jié)變?yōu)榱蛟阡撝械臄U(kuò)散與硫在渣中的轉(zhuǎn)移,因此,增強(qiáng)攪拌能力,增大有效反應(yīng)面積可提高脫硫速率。
　　3 脫硫操作實(shí)踐
　　3.1造渣制度
　　“煉鋼及煉渣”,基于脫硫的基本理論,只有滿足爐渣較高的堿度,具有足夠的渣量,爐渣保持還原性,才能保證脫硫的基本前提。梅鋼結(jié)合自身的生產(chǎn)特點(diǎn)開發(fā)了造白渣脫硫技術(shù)。
　　(1) 渣量控制　適當(dāng)?shù)脑渴敲摿虻氖滓獥l件。渣量小,渣中堿度達(dá)不到要求,不利于脫硫;渣量過大,雖可以提高脫硫率,但原材料、電耗也增加];同時(shí),爐渣過厚,脫硫反應(yīng)時(shí)間過長,不利于調(diào)節(jié)生產(chǎn)節(jié)奏。目前,梅鋼在生產(chǎn)中脫硫每爐鋼所用精煉渣量有兩個(gè)級別:一種是0.5～1.0ｔ,一種是1.0～1.5ｔ,兩者的脫硫?qū)Ρ冗x取生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表3。
　　表3不同渣量時(shí)的脫硫效果
　　渣量/ｔ 處理前/ｐｐｍ 處理后/ｐｐｍ 脫硫率/%
　　0.55 70 60 14.0
　　0.70 80 70 12.5
　　0.65 80 70 12.5
　　0.90 90 70 22.2
　　1.30 100 70 30.0
　　1.40 90 60 33.3
　　1.55 90 40 55.5
　　1.35 80 40 50.0
　　由表3明顯看出,渣量對脫硫的效果影響很大,因此,在梅鋼的生產(chǎn)中,對于要求深脫硫的鋼種,一般渣量占鋼水量的1%左右,即渣量為1.5ｔ左右更有利于脫硫。在生產(chǎn)中,1.5ｔ的渣料不是一次性加入,而是分批加入,第一次在加熱前加入1ｔ左右含ｃａｏ>50%的精煉渣,剩余0.5ｔ的則為硅鈣粉、石灰、鋁粒等在處理過程中分批次根據(jù)爐渣狀況加入。
　　(2) 渣況判斷及渣性控制　白渣是一種堿性渣,具有良好的脫氧和脫硫能力。造白渣的好壞直接關(guān)系到鋼液脫硫的效果。而評定白渣的好壞首先是看渣色,不僅看爐渣白的程度,而且要看白渣保持時(shí)間。白渣顏色穩(wěn)定,且保持時(shí)間長,才能說明鋼液脫氧良好]。堿性渣隨著爐渣的氧化性而呈現(xiàn)不同的顏色,所以渣色是爐渣與鋼液脫氧程度的標(biāo)志,隨著爐渣氧化性的減弱,爐渣顏色也逐漸變淺,由黑色→棕色→黃色→淡黃色→白色變化。
　　梅鋼ｌｆ精煉爐造白渣脫硫主要是在稀薄渣熔化形成后,添加ｃａｓｉ粉使?fàn)t渣具有還原性,逐步使?fàn)t渣變白。由于受設(shè)備限制,ｌｆ精煉爐在加熱前所加精煉渣由行車吊加至鋼包,精煉渣主要含ｃａｏ>50%,然后進(jìn)行加熱化渣處理,待精煉渣基本熔化時(shí),加入第1批ｃａｓｉ粉,第1次加熱結(jié)束,測溫取樣同時(shí),觀察爐渣狀況,氧化渣一般呈黑色,如果爐渣呈淡黃色、黃色、棕色以至發(fā)黑時(shí),說明爐渣脫氧不良,需進(jìn)一步脫氧,如果爐渣呈白色或稍帶一點(diǎn)灰色,說明爐渣脫氧良好,可以不加或少加ｃａｓｉ粉。梅鋼在造白渣處理中,為了加速爐渣脫氧,在加casi粉時(shí)，也采取加適量鋁粒進(jìn)行脫氧。
　　在造白渣過程中ｃａｓｉ粉的投入量占總渣量的20%左右,即ｃａｓｉ粉投入量在300ｋｇ左右,加鋁粒是為了加速脫氧,投入量為100ｋｇ左右,造好的白渣鋼渣呈均勻的小泡末,用渣棒粘渣,渣層均勻,冷卻后表面呈白色魚子狀,斷面白色帶灰色或細(xì)線,且疏松多孔,冷卻后會(huì)自動(dòng)粉化成白色粉末。這是最理想的白渣現(xiàn)象。如沒粉化,則堿度不夠,仍須加石灰調(diào)整,所以在處理時(shí),也須人工加精煉渣調(diào)整堿度。
　　3.2 節(jié)奏調(diào)整
　　在ｌｆ精煉爐脫硫過程中,如何控制好生產(chǎn)節(jié)奏,就是要合理分配化渣、造白渣時(shí)間及鋼渣反應(yīng)時(shí)間。在轉(zhuǎn)爐短周期冶煉、連鑄高拉速澆鑄的大生產(chǎn)中,ｌｆ精煉爐作為中間環(huán)節(jié),在保證較高脫硫率的同時(shí),處理時(shí)間也應(yīng)是越短越好,表4顯示一組每爐鋼各階段的脫硫率,以渣量1.5ｔ為例。
　　表4各階段的脫率效果
　　編號(hào) 化、造渣時(shí)間 處理時(shí)間 脫硫率
　?。恚椋?ｍｉｎ %
　　1 15 27 27.5
　　2 18 44 37.5
　　3 20 32 50.0
　　4 15 41 28.6
　　5 20 43 42.8
　　6 16 36 33.3
　　7 23 33 42.8
　　8 21 38 37.5
　　平均 18.5 36.5 37.5
　　由表4可知,目前,梅鋼ｌｆ精煉爐在35ｍｉｎ左右完全有能力保證脫硫率在35%以上,能夠滿足大生產(chǎn)的要求。但在快節(jié)奏的生產(chǎn)中,結(jié)合梅鋼的生產(chǎn)實(shí)際,仍有許多可進(jìn)一步改進(jìn)縮短精煉脫硫處理時(shí)間的措施。
　　(1) 根據(jù)表4,脫硫過程中化渣時(shí)間相對較長,因此,合理調(diào)節(jié)加熱的電壓、電流級數(shù),提高加熱效率,加大升溫速度,做到早化渣,快速造渣,而且可滿足溫度調(diào)整的需要。
　　(2) 目前,梅鋼ｌｆ精煉爐的攪拌系統(tǒng)為電磁攪拌,且攪拌最大電流為800ａ,攪拌強(qiáng)度遠(yuǎn)不能滿足脫硫反應(yīng)所須的鋼渣充分?jǐn)嚢璧男枨?因此,在生產(chǎn)中脫硫時(shí),必須接底吹攪拌加快反應(yīng)速度,縮短反應(yīng)時(shí)間。
　　(3) 充分利用好ｌｆ精煉爐的加料系統(tǒng),可以縮短由行車吊加精煉渣的時(shí)間,同時(shí),也完善了ｌｆ精煉爐的功能。
　　(4) 優(yōu)化生產(chǎn)工藝,可以在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中把須脫硫的精煉渣加進(jìn)鋼包中,一方面可以增加鋼與脫硫渣的反應(yīng)界面,另一方面也可以縮短由行車吊加精煉渣的時(shí)間。但這又同時(shí)要求轉(zhuǎn)爐的氧化渣須控制好和出鋼過程中的合理脫氧。
　　4 結(jié)論
　　梅鋼就ｌｆ精煉爐設(shè)備狀況,結(jié)合脫硫基本理論,開發(fā)了造白渣脫硫技術(shù),此技術(shù)適用于鋁硅鎮(zhèn)靜鋼,且效果明顯。
　　(1) 造渣量保持在1500ｋｇ左右可滿足生產(chǎn)需要,能使脫硫率在30%以上,其中主要是精煉渣,其含ｃａｏ>50%;其次是ｃａｓｉ粉,占渣量的20%;另外還有少許鋁粒加速脫氧;
　　(2) 白渣是最理想的脫硫堿性渣,用渣棒粘渣,其現(xiàn)象為:渣層均勻,冷卻后表面呈白色魚子狀,斷面白色帶灰色點(diǎn)或細(xì)線,且疏松多孔,冷卻后會(huì)自動(dòng)粉化成白色粉末;
　　(3) 脫硫時(shí)間在35ｍｉｎ左右即可使脫硫率達(dá)到30%以上。
　　為了適應(yīng)快節(jié)奏的大生產(chǎn),進(jìn)一步縮短脫硫時(shí)間,提高脫硫效率,目前ｌｆ精煉爐脫硫仍有許多可改進(jìn)之處。
　　(1) 合理調(diào)節(jié)加熱的電壓、電流級數(shù),提高加熱效率,做到快速造白渣;
　　(2) 充分利用好電磁攪拌與底吹系統(tǒng),做好鋼渣充分快速反應(yīng);
　　(3) 充分利用ｌｆ精煉爐的加料系統(tǒng),縮短加料時(shí)間;
　　(4) 優(yōu)化生產(chǎn)工藝,可以實(shí)踐在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中把須脫硫的精煉渣加進(jìn)鋼包中。