影响LF炉脱硫效率因素分析

影响LF炉脱硫效率因素分析
相对转炉氧化性炉渣而言，LF炉脱硫是在还原渣条件下进行的，因而其脱硫效率要远远高于转炉，其反应主要发生在炉渣和钢水界面之间，通过钢渣反应，使硫由钢水向炉渣的扩散转移，其基本反应为：[FeS]+(CaO)＝(CaS)+(FeO)。

LF炉精炼脱硫，首先要形成还原性的白渣，将氧化性钢包渣子进行还原，渣中w(FeOH-MnO)<1%原才比较充分，然后钢水和炉渣中的氧以FeO形式被渣子吸收，在白渣中还原，并达到一定的平衡值，这是脱硫去夹杂的基本条件，在一定碱度和氩气环境下，CaO被还原渣中A1、C、Si等元素还原出Ca与钢水中的硫反应形成高熔点CaS进入炉渣。

LF炉脱硫效率受钢水条件、炉渣状况、动力搅拌及操作多方面影响。

1.1转炉钢水氧化性
转炉吹炼过程控制，终点加料、温度和C含量等因素直接影响钢水氧化性，从而影响钢水及炉渣脱氧还原时间及钢水夹杂物控制，对钢水精炼脱硫有所影响，实际操作中采取措施主要是根据钢种要求，优化合金结构，减少合金增c 来最大限度提高出钢c含量；通过合金烘烤、钢包烘烤、控制合适出钢时间来降低出钢温度，有效降低钢水初始氧化性。

1.2转炉出钢控制
转炉钢渣含∑FeO在20%左右，不利于还原渣快速形成，同时易造成钢水回磷，影响钢水炉渣搅拌效果地提高和低P钢生产。

为防止下渣，一方面强化出钢操作，避免出钢夹渣，一方面强化挡渣操作，控制出钢下渣，同时为避免出钢口后期下渣量较大，钢水初始氧含量偏高现象，规定走LF炉次出钢时间控制在2min 以上。

1.3转炉脱氧合金化工艺控制
钢水终脱氧直接影响LF炉钢水和炉渣还原效率，应强化LF炉钢种终脱氧，实际生产中对LF精炼钢水有效增加了终脱氧剂用量，同时对脱氧合金化操作严格控制程序符合规定。

1.4LF炉前期化渣慢
LF炉进站钢水温度偏低，钢包未加顶渣是造成LF炉前期加料多化渣慢的主要原因，需要进行改进。

1.5精炼吹氩控制
原钢包为单透气砖，由于透气砖质量原因，部分炉次底吹氩不透气或透气量太低，不能满足精炼强吹氩过程化渣脱硫要求，需要调整。

同时吹氩过程压力流量变化对化渣脱硫去夹杂起着关键作用，需对吹氩过程控制进行规范。

1.6精炼造渣工艺
精炼造渣主要包括合理控制渣量，炉渣氧化性和炉渣碱度3个方面，实际生产中受钢包净空(钢包净空300mm)限制，实际渣量控制在500kg左右，而碱度通过采用高活性小颗粒石灰基本都能保证在3—4左右。

转炉炉渣FeO含量一般在15—20%左右，因此转炉炉渣脱硫能力较差，为提高LF炉脱硫能力，必须将炉渣中氧含量降低，实践证明当炉渣中FeO含量低于2.5%后，炉渣的脱硫能力逐步提高，特别是当FeO含量低于1%后，炉渣脱硫能力显著提高。

根据其他厂家经验工艺，初期使用铝粒造还原渣，用铝粒造还原渣造渣较快，脱氧程度较高，但其使用成本高，渣子稀，无泡沫，渣层薄，加热增C现象，不能提高吹氩强度，造成脱硫速度慢。

熔渣碱度影响，需要对精炼造渣工艺改进。

1.7精炼过程温度控制
LF炉精炼初期采用边化渣边提温，最终达到出站温度的操作工艺，由于对精炼初期和过程无严格温度控制要求，造成实际钢水前期温度偏低，过程温度较不稳定，、影响了精炼脱硫效率，需要进行改进。

1.8精炼过程时间控制
正常情况下LF精炼随着时间的延长钢水中硫含量不断降低，钢水精炼40min 以后受渣量和S容量影响，脱硫速率大幅降低，同时由于工艺结构上要求两台LF炉供一台连铸机，精炼周期相对固定，即要求精炼周期必须控制在40min以内，否则无法满足铸机正常生产要求，从实际情况看，精炼周期应控制在35min 左右，以保证正常的铸机衔接生产。

1.9精炼还原气氛控制
保持精炼过程钢包上面还原气氛有利于减少钢水二次氧化，保持炉渣还原状态，同时有效减少钢水吸氮现象，保证钢水纯净度。

LF炉采用罩式除尘，可有效将精练过程烟气排走，但相应造成钢水表面空气流动，炉盖内为氧化性气氛，不利于钢水质量控制。

1.10精炼喂线控制控制
根据钢种需要精炼后期喂Ca线，统计喂Ca线100炉前后钢水硫含量，喂线脱硫率为5%，对脱硫有一定影响，但过分增加SiCa量严重增加生产成本，同时影响钢水成分稳定性，不作为重点改进方面。

2提高精炼脱硫效率的改进措施
2.1改进精炼造渣还原工艺
2.1.1精炼顶渣配加出钢前向钢包配加适量顶渣，利用钢流冲击动能及钢水显热将顶渣熔化，有利于钢包精炼渣前期熔化，减少了在LF加人的渣量，缩短了LF化渣时间。

为保证加入石灰有效熔化，经多次试验，采用了石灰：萤石为4：1比例混合渣料，在精炼跨吹氩平台上部出钢主线位设称量加料设备，在出钢前按规定量分散加入钢包，加入后的顶渣对钢包内渣子起到改质及预脱氧的作用，使顶渣碱度提高，氧化性降低，起到了早化渣，预脱氧和预脱硫的效果。

2.1.2精炼还原剂改进为进一步降低成本，提高LF炉脱硫效率，试验应用了高品位粉状SiC造还原渣，在精炼过程中代替铝粒洒到炉渣表面，配合合理地吹氩搅拌，进行还原渣造渣工艺操作，取得了良好的使用效果。

1)使用高品位粉状SiC造还原渣，Si和C元素均能迅速脱出炉渣中氧，从而形成还原渣，同时形成SiO2与前期加人顶渣反应，进一步促进了化渣。

2)使用高品位SiC造还原渣，由于C—O反应形成气泡，使流动性良好的炉渣发泡，增大了钢渣接触面，提高了钢渣反应脱硫能力，同时提高了炉渣吸附夹杂能力和减少了钢水吸气。

3)精炼过程适时加人SiC造还原渣产生CO气体能持续保持炉气的还原性，防止炉渣中(FeO)上升。

4)适时加入SiC造还原渣泡沫比加入发泡剂持续稳定，使电极埋弧效果良好，电极加热和保温效果提高，同时有效避免了电极加热造成的钢水增C现象。

5)原生产中铝粒加入量为0.8kg／t，吨钢成本为14元。

调整脱氧剂后实际使用平均SiC吨钢2kg，使用成本为5.5元，比使用铝粒降低成本8.5元／吨钢。

取样化验使用SiC炉次，炉渣脱氧效果、炉渣碱度、流动性和脱硫效果良好。

2.2精炼过程温度控制
LF炉提温是在非氧化性气氛下利用电弧加热来提高钢水温度，补偿处理过程钢水温降及造渣、合金化的吸热，便于形成有利于脱硫、脱氧、去除夹杂的钢包渣。

还可以精确控制温度，为连铸机提供温度合适的钢水温度。

脱硫反应是一个吸热反应，提高温度有利于脱硫反应的进行，同时加热使渣产生较高的温度，较好地提供了脱硫反应的热力学条件。

但过分提高钢水炉渣温度，不利于钢包包衬使用寿命的提高和电耗成本控制。

根据实际情况对精炼过程温度控制制定了规范：1)为保证精炼前期化渣脱硫，适当提高钢水到站温度，从制度上规定钢水进LF炉温度控制在1560℃以上。

2)钢水到站后迅速提温操作，避免加渣料造成的钢水和渣子温降，保持精炼过程钢水温度在1580～1590℃之间。

3)过程采用频繁短时间提温，目的是保持钢水炉渣温度的稳定性，避免温度大幅度波动，保证渣子有效活性，促进炉渣脱硫去夹杂。

4)出站前将钢水温度提高到规定到站温度的10℃以上，软吹氩5min，开出钢水上铸机。

2.3优化吹氩工艺控制
要提高脱硫率，除热力学上的保证外，还要改善反应的动力学条件，而底吹氩系统正好做到了这一点，增大了钢渣接触面积及反应的碰撞机率，使反应充分进行。

原包吹氩系统为单管控制双砖，实际生产中经常出现因管子开裂、碰坏或因透气砖的透气性较差造成钢包不透气和透气不良情况，影响了吹氩效果，实际透气率为97%左右。

为此，结合水模试验情况，把钢包吹氩单管改为双管，对快速接头进行改造，实现双气路控制双砖，采用微机有效控制氩气流量压力，达到了透气率100%的目标，同时有效提高了吹氩可控性。

2.4精炼过程还原气氛控制
精炼还原气氛主要受除尘抽气量和底吹氩量影响，为保持炉盖内还原性气氛，对除尘阀门设计了微机调整控制，实际生产中，根据电极环烟气外溢情况及时调整阀门开度，保持炉盖电极环上部烟气能溢出又被收回状态，以此保持炉内还原气氛。

2.5炉渣性能判断及调整
由于炉渣成分化验滞后和运行成本问题，实际生产中不能及时对炉渣进行理化性质检测，而主要通过经验来了解炉渣性质并采取措施予以调整，保证炉渣最佳脱硫状态。

正常情况下LF炉渣子颜色随着氧化性变化，渣子氧化性不同，其颜色也不同。

同时炉渣碱度不同，其物理状态也不同，因此可以利用对渣子状态观察来判断其氧化性和碱度情况情况，。

为及时了解渣子特性，需要对渣子外观物理特性有所了解，实际生产中，使用烧氧管粘钢包内渣子，观察渣子颜色形状来判断渣子氧化性和碱度等化学性质，然后做相应调整，保证炉渣合适的理化性能。

3结论
3.1通过对LF精炼炉脱硫工艺的改进，有效提高了LF炉脱硫能力和精炼效率，统计2007年共生产低S精炼钢种70万余吨，平均脱硫率为63%，脱硫率在70%以上炉次达到40%左右，平均精炼周期为32min，满足了生产精炼钢种要求和正常的铸机衔接。

3.2通过精炼造渣工艺的改进，精炼造还原渣由原来铝粒改为高品位SiC，吨钢精炼成本降低3.25元，合计降低还原剂成本227余万元。

3.3LF炉精炼脱硫工艺的改进有效促进了高附加值专用品种钢的生产开发，2007年生产低S高附加值专用品种钢同比提高50%。

3.4通过对LF精炼炉脱硫工艺的改进，有效提高了LF炉钢水精炼质量，促进了精炼钢水纯净度提高，为开发牛产高纯净度钢打下良好基础。