转炉炼钢脱硫工艺分析

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1、转炉炼钢脱硫工艺分析摘要：木文介绍了炉内脱硫和炉外脱硫，单喷颗粒镁、复合喷吹，合成精炼渣对钢水脱硫的影响，以及各种脱硫工艺效果Z间的比较。关键词：脱硫工艺；精炼渣；效果分析o前言硫对钢的性能会造成不良影响，钢中硫含量高，会使钢的热加工性能变坏，造成钢的“热脆”性。硫在钢中以FeS的形式存在,Fe与FeS组成的共晶体的熔点FeS的更低。液态的Fe与FeS虽然可以无限互溶，但固溶体屮的溶解度很小，仅为0.015%-0.02%时，钢夜在凝固过程屮由于偏析使得低熔点Fe-FeS共晶体分布于晶界处，在热加工过程中晶界处的共熔体熔化，钢受压时晶界破裂

2、，即发生“热脆”现象如钢中(Mn)高，也以[MnS]的形式存在，当钢中含氧高时(钢水过氧化)，“热脆”更加严重。硫对钢的机械性能产生不良影响，使钢的塑性变差，特别是使钢材的横向塑性变差。硫使焊接性能变坏，含硫钢材在焊接时往往出现高温龟裂，同时在焊接过程中硫会氧化成S02逸出,在焊缝屮造成气孔。硫对钢还冇一•种好的影响，即它能改善钢的切削性能。硫化锚，特别是稀土硫化物的这一作用更为显著。基于以上原因。脱硫问题在钢铁冶炼屮占有垂要的地位。1脱硫原理1.1钢液的脱硫钢液的脱硫主要通过两种途径來实现及炉渣脱硫和气化脱硫。在-•般炼钢操作条件下，炉

3、渣脱硫占主导O1.2渣钢间的脱硫反应根据熔渣的分子理论，碱性氧化渣与金属间的脱硫反应为：[S]+(CaO)=(CaS)+[0]G=98474-22.82TJ/mol[S]+(MnO)=(MnS)+[0]G=l33224-33.49TJ/mol[S]+(MgO)=(MgS) +[0]G=191462-32.70TJ/mol事实上硫在金属液的存在三种形式：[FeS]、[S]和S2-。FeS既溶于钢液也溶于熔渣。根据离子反应理论，脱硫反应可表示为：[S]+(02-)=(S2-)+[0]。在酸性适屮儿乎没有自由的02-,因此酸性渣脱硫

4、作用很小，而碱性渣则不同，具冇较强的脱硫能力。上式反应的平衡常数可写为：Ks=里查森将下式定义为硫容，即：CS二Ks.表达了炉渣容纳硫的能力。如果将硫的分配比定义为：Ls二二Ks.则Cs=Ls.o取样分析炉渣中和钢液中的含硫量可求出Lso影响钢渣间脱硫反应的因素主耍有熔池温度、炉渣成分和钢夜成分。2四种不同脱硫工艺的比较2.1炉内脱硫炉内硫主要以有机硫、硫化物及硫酸盐的形式随炉料带入，这与高炉类似在熔炼过程中，小部分以气相形式随炉气挥发，绝人部分分布于铁水和炉渣屮，提高脱硫率的有效措施就是提高炉渣的含硫量。影响炉渣脱硫率的因素有二：1）炉

5、渣的碱度（CaO/SiO2）：碱度高则CaO多,可以增加渣中（02-）的浓度，从而使炉渣脱硫能力提高，一定炉温下碱度过高反而会降低脱硫效率。由于碱度太高，炉渣的熔化性温度升高，在渣中将出230・SiO：固体颗粒,降低炉渣的流动性,影响脱硫反应进行时离子问的相互扩散,且高碱度渣稳定性不好，易造成炉况不顺。CaO/Si02的值在1左右较好，对于复杂的炉料（含有人量泥砂）其碱度（Ca（+MgO）Si02+A1203）o以不小于1.5为宜。2）炉温：脱硫反应是吸热反应，△IIe~124kJ/niol,炉温愈高，K越大，当温度达1300°C时，Ks

6、为167,对脱硫就愈有利；同时升高炉温会改散脱硫的力学条件，即降低炉渣粘度，加快炉渣与铁水Z间离子的扩散，加快CaO和CqS的反应速度；此外，FeO在高温下易于还原成为单质铁，降低渣小FeO含量。表1为不同炉渣对去硫效果的影响。1.2炉外脱硫炉外脱硫受脱硫剂成分及脱硫剂用量，炉渣碱度、铁水温度及脱硫过程的动力学条件的影响很人。根据经济有效去硫原则，实验中选择以新鲜石灰粉（CaO）为主，加入适量电石（CaC2）和萤石（CaF2）的粉状复合脱硫，脱硫剂（CaC2与S呈放热反应）与铁水中的硫反应过程为吸热反应，造成铁水温度降低较快，加入少量优质

7、焦炭粉，当焦炭粉燃烧时放热有利铁水保温，同时有利于形成还原性气氛、对提高脱硫率有明显的效果。将脱硫剂放人铁水包底部，铁水直接冲入铁水包，利用铁水冲人铁水包的重力为动力，同时机械器开始搅拌，使诙水与脱硫剂混合，极大地改善了饮水的脱硫动力学条件，恢水与脱硫剂得以充分混合，达到良好的反应条件。由此可见炉外用复合脱硫剂的消耗量为2.4%时机械搅拌保持4min左右，可产生铁水中硫含量降低至0.03%-0.05%（表2）的良好效果。处理工艺为：高炉出铁一高炉鱼雷罐一转炉铁水罐一（扒渣）一脱硫一扒渣一转炉。2.3单喷颗粒镁、复介喷吹脱硫工艺脱硫T艺原理

8、及特点：单喷颗粒镁和复合喷吹属于典型喷吹法，即利用幡性气体（N2、Ar）作载体将脱硫粉剂（伽。、CaC2>Mg）rfl喷枪喷入铁水中，载气同时起到搅拌饮水的作用，使喷吹气体、脱硫剂和恢水三者Z