1-脱硫技术研究

0.04
0.08
0.04
0.09
0.09 0.08
0.03
3.6 溅渣护炉对脱硫的影响
由于溅渣护炉的需要，上一炉钢出钢后约有1/3～ 1/2的炉渣留在炉内，下一炉冶炼时，残留渣会熔化 ，与新生成的炉渣混合，使炉渣w（S）升高，降低 了炉渣的脱硫能力，增大回硫。马钢转炉冶炼一般 非低硫钢种时渣中的硫含量达到0.090％左右，而低 硫钢冶炼时渣中的硫含量平均在0.050％左右，正常 情况下不采取措施可造成回硫增加0.003～0.005％ ；这也是造成冶炼低硫钢第一炉终点硫偏高的主要 原因之一。 因此，转炉冶炼硅钢前，应停止溅渣护炉1～2炉后 再进行冶炼。
3 转炉脱硫工艺影响因素分析
3.1冶炼过程钢中硫的变化 冶炼硅钢过程从开始吹氧到出钢终点钢水中w[S]平 均值变化趋势如图1所示
0.01 0.008 [S],% 0.006 0.004 0.002 0 0 5 10 吹氧时间，min 15 20
图1硅钢冶炼过程中[S]的变化
从图1可以看出，在转炉冶炼的过程中，吹炼前、 中期，钢水中硫含量呈现上升趋势，平均增加到 0.0088%，吹炼中后期随着渣中碱度、钢水温度上 升， 钢水中硫含量又呈现明显下降趋势。吹氧 16min时， W([S]降低为0.0048%，满足钢种要求， 具备出钢条件。 硫的分配比LS可以反应炉渣的脱硫能力，而分配比 LS主要与转炉的终点温度、炉渣碱度以及炉渣中的 w（FeO）含量有关。因此，合理控制转炉冶炼终 点是提高硫的分配比LS的关键。
项目 质量/ 质量/ kg
W(S)%/
%
含硫质 量/ kg
比例/ 比例/ ％
项目
质量/ 质量/ W(S)%/ kg %
含硫质 比例/ 比例/ 量/ ％ kg
铁水
12300 0
0.003 0.010 0.9 0.020
3.69 2.00 1.35 1.20
31.70 17.18 11.60 10.31
图4 Ls与温度的关系
8 7 6 5 Ls 4 3 2 1 0 1580
1600
1620
1640 终点温度/℃
1660
1680
1700
3.5底吹搅拌对脱硫影响
由于脱硫反应是渣钢间界面反应，钢中[S]向渣中扩 散是脱硫反应的限制性环节，因此，转炉强有力的 底吹搅拌有利于脱硫反应，特别是转炉吹氧后期加 大底吹搅拌强度不仅促进脱硫反应，而且又能起到 降低渣中w(FeO)和钢中氧含量的作用，间接起到脱 硫作用. 马钢120t转炉现采用A、B、C三种底吹模式，底吹 供气强度C＞B＞A。转炉冶炼硅钢时，三种底吹模 式对硫在渣钢之间的分配比Ls的关系见图5所示：
含量 ≥90% ≤2% ≤2%
≤0.0 20%
≤5%
达到 360ml
大于 85%
不超 过15%
不超 过10%
2.3 钢中硫的来源分析 铁水深脱硫后，铁水深脱硫后w（s） ≤0.003%，扒渣后残余渣量150kg，含硫为 0.9%，铁水、废钢及转炉造渣料含硫量如表 2所示。
表2 钢中硫的来源分布比例
2.2使用低硫废钢及散状料 选用内部自循环低硫优质废钢（硫含量 ≤0.010%），冷料中不加生铁；提高造渣料 质量标准，石灰质量要达到二级以上，白云 石S含量≤0.025%；镁球S含量≤0.040%。造 渣料应符合标准，以减少造渣料带入硫含量 。石灰标准如表1所示。
表1 马钢二级石灰标准
粒度 成分 CaO MgO SiO2 S IL 活性度 40-80 40mm ≤40m m ≤10m m
白云 2500 石 镁球 其它 合计 2250 3000
0.025 0.625 5.37 0.030 0.675 5.80 0.070 2.100 11.64 18.0 4 100
废钢 20000 铁水 渣 石灰 150 6000
由表2可见，钢中硫主要来源：铁水、废钢、铁水 渣及石灰，占总硫量70.79%，按装入量143t计算， 出钢量在132t，若原料中硫含量11.64 kg全部进入 钢中，钢中硫含量为0.0088%，以转炉正常脱硫率 25％～30%考虑，终点出钢硫应在0.0062～ 0.0066%之间。 根据以上分析，转炉冶炼硅钢要达到转炉终点 S≤0.006％的目标，必须优化转炉冶炼工艺提高S的 分配比。
马钢120t转炉冶炼硅钢时炉渣碱度和炉渣w（ FeO）含量对硫在钢渣间分配比的影响见图3 。从图3看出，增加炉渣的碱度有利于提高硫 的分配比LS。而提高炉渣中w（FeO）含量则 是降低了硫在渣钢间的分配比，是不利于转 炉脱硫的。要保证转炉冶炼时硫在渣钢之间 的分配比大于5.5，合适的炉渣成分是,炉渣的 二元碱度应该控制在3.0～3.5之间,渣中w（ FeO）含量小于20%。
图2 烟气成分变化对应的终点C含量变化
根据模型预报炉内熔池中的碳含量，确定合 适的倒炉时机，避免过氧化。降低转炉终渣 中的w（FeO）含量，提高脱硫的效果。终渣 中的w（FeO）含量对脱硫有重要的影响，具 体见后面分析
3.3炉渣性质对硫分配比的影响
炉渣的组成成份对硫分配比的影响主要体现在两个 方面：碱度，氧化性。碱度对硫分配比的影响是由 于所有的碱性氧化物都能够提供脱硫反应所需的O2，其中以CaO带入的O2-作用最大,使分配比增加。 氧化性对硫分配比的影响是由于w（FeO）增加即 意味着钢液中的［％O］增加，则使分配比减小;但 一定量的w（FeO）有利于石灰的熔化，使分配比 提高。
图3 炉渣组成与Ls关系
7.5 7 6.5 6 5.5 5 4.5 4 3.5 3 10 R=2.5 R=3.0 R=3.5 R=4.0
Ls
15
20 渣中FeO含量/％
25
30
3.4转炉终点温度对硫分配比的影响
由文献[3]可知,温度对脱硫反应本身的影响不很大， 但高温能够促进石灰的溶解和提高熔渣渣流动性。 图4是马钢120t转炉冶炼硅钢时转炉终点温度与硫在 渣钢间的分配比与的关系。从图4看出，随着转炉 终点温度的提高，硫在渣钢之间的分配比是逐渐增 加的，当钢水温度达到1660℃以上时, 分配比显著 增加,有利于转炉脱硫。 因此，冶炼硅钢转炉合适的转炉出钢温度为1680℃ 左右，此温度有利于提高硫的分配比。
3.2应用烟气分析技术
马钢120t转炉自2004年就采用了烟气分析动态控制炼钢技术 ，该系统主要由静态模型和动态模型两部分组成:静态控制模 型（一次、二次加料计算）的主要任务是依据原料条件，利 用模型热平衡计算，寻找最佳原料配比，即：确定合适的装 入制度，并根据铁水、废钢以及加入炉内造渣料的信息计算 终点钢水温度。根据硅钢的终点要求，确定终渣碱度为3.2 ～3.8，FeO为 15%～26%， 终点温度1680～1710℃ ，终 点碳0.02%～0.04%。将铁水成份和温度、废钢、以及所用 造渣料石灰、轻烧白云石、镁球等成份输入静态控制模型， 计算出确保达到终点要求所需要铁水、废钢配比及散状料加 入量。经过300炉硅钢冶炼实践后，确定冶炼硅钢的装入制 度为：总装入量143t，其中，深脱硫后铁水：123t，低硫废 钢：20t。
4 冶炼效果
根据以上分析，对转炉冶炼生产无取向硅钢 时冶炼工艺进行优化，统计分析结果如表4所 示： 表4为628炉硅钢钢水终点[C]、[S]、出钢温度 、钢中氧含量、终渣碱度、w(FeO)取样分析 结果统计表。
表4硅钢冶炼时转炉终点主要参数
项目 [C]% [S]% ≤0.006 0 0.0048 0.0060 0.0020 出钢温度 ℃ 1680～ 1680～ 1710 1702 1728 1671 钢中氧含量% 钢中氧含量% 0.0055～ 0.0055～ 0.0086 0.0065 0.0086 0.0055 碱度 3.0～ 3.0～ 3.5 3.3 3.6 3.2 w(FeO) % ≤20
目标值 ≤0.040
平均值 最大值 最小值
0.034 0.052 0.024
19 26 15
5 结论
在马钢现有生产条件下，马钢120t转炉采用 单联工艺生产无取向硅钢时,采取以下措施， 可以提高转炉终点钢水硫含量的达标率： 铁水、废钢、铁水渣及石灰中的硫占入炉总 硫量70.79%，使用低硫废钢、减少造渣料带 入硫含量、扒除铁水渣是降低转炉出钢硫含 量的有效手段。
2008年以来，一钢轧进行了技术攻关，在铁 水深脱硫扒渣、使用低硫废钢及提高散状料 质量的基础上，通过转炉烟气分析静态模型 计算最佳原料配比，确定适合的装入制度， 应用烟气分析动态控制技术确定脱硫参数渣 碱度、w(FeO)、渣量、钢水温度和底吹搅拌 量等参数，取得了很好的实际效果。
1 生产工艺装备及硅钢终点要求 一钢轧现有3座120t转炉，2座铁水脱硫站，3 座LF炉、1座VD炉、1座RH炉， 1台圆坯连 铸机、1台板坯连铸机，2台薄板坯连铸机。 转炉冶炼硅钢时，要求钢水终点：[C]≤0.04% 、[S]≤0.006%、氩前温度≥1630℃、出钢温 度在1680℃～1710℃。
120t转炉冶炼无取向硅钢脱硫技术 转炉冶炼无取向硅钢脱硫技术 研究
吴 明 马鞍山钢铁股份公司第一钢轧总厂 安徽， 安徽，马鞍山 243000
马钢第一钢轧总厂（以下简称一钢轧）120t转炉在 冶炼无取向硅钢时，为确保硅钢成品的性能满足标 准要求，成品碳、硫含量均要求小于0.0050%。为 保证碳成分不超标，减少成分超标导致的改判，采 用单联工艺流程生产无取向硅钢，即：铁水脱硫扒 渣—转炉—吹氩站—RH炉—CSP连铸连轧，本流程 特点是RH真空脱碳、微调成分后直接上CSP连铸机 ，不再经过LF处理，从而避免因LF炉加热致钢水增 碳的现象的发生。由于RH炉脱硫效果不佳，因此， 单联工艺对转炉冶炼终点硫含量提出了很高要求， 转炉能否保证终点出钢硫小于0.0060%，是单联工 艺成功与否的关键环节。
图5 Ls与3中不同底吹模式的关系
7 6
Ls 5
4 3
A B C
表3 冶炼硅钢时转炉底吹模式
吹氧前期 吹氧中期 吹氧后期 出钢 120-6 min 6-12min 12-18min
操作内容
加料
溅渣
等待
底吹供气流 量Nm3/h
280
560
280
620
620
560
200
供气强度 /Nm3/t.min
2 钢中硫的来源分析冶炼工艺控制要点
2.1铁水深脱硫扒渣 采用铁水“深脱硫”工艺，即要求深脱硫后铁水终点S含量 ≤0.003%。实际生产中，应用单喷颗粒镁和复合喷吹二种铁 水脱硫方式，控制要点一是喷吹前尽量将高炉渣扒除，因为 高炉渣中含硫量很高，同时还含有SiO2、Al2O3、TiO2等不 利于脱硫的组分；二是喷吹脱硫后要将脱硫渣彻底扒除干净 ，并要求铁水亮面大于95%以上。本步操作是稳定脱硫最终 效果的关键，直接影响到转炉终点出钢硫含量，因为高硫渣 兑入转炉将产生回硫效应[1]：（MgS）+[O]=(MgO)+[S]， 硫又重新回到钢中，即使少量未扒除的脱硫渣进入转炉,也会 导致转炉“回硫”，特别是在转炉冶炼超低硫钢时这种“回 硫”更为明显。
转炉动态控制模型（DYNACON）是烟气分 析整个系统的核心部分，是对静态模型精度 的补偿，根据物料平衡、能量平衡、热力学 、动力学等理论，在烟气分析结果基础上建 立脱C速度计算模型、温度变化计算模型及 其它元素变化计算模型等进行有效监控和指 导操作。
在吹炼末期2分钟，炉内[C]、[O]反应趋于平 衡后，通过取样系统和质谱仪连续采集、分 析（1.5秒周期）转炉炉口逸出的炉气成分， 根据炉气成分的变化，动态控制模型计算脱 碳速率，为操作人员提供吹炼结束前2分钟钢 中碳含量的变化情况，根据动态模型计算的 终点[C]、T并结合转炉烟气变化曲线由模型 自行确定吹炼终点[2]。烟气成分变化对应的 终点C含量的变化如图2所示。
转炉冶炼冶炼硅钢时，炉渣的二元碱度应控 制在3.0～3.5之间,渣中w（FeO）含量小于 20%，出钢温度≥1680℃，有利于提高硫在 渣钢之间的分配比； 转炉冶炼硅钢前，应停止溅渣护炉1～2炉后 再进行冶炼。 转炉吹氧后期加大底吹搅拌强度能促进脱硫 反应，提高脱硫。
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