超低硫钢精炼工艺生产实践

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1、冶金之家网站超低硫钢精炼工艺生产实践杨荣光，王志刚(首秦金属材料有限公司炼钢部，河北秦皇岛066326)摘要：采用“铁水脱硫-转炉-钢包喷粉脱硫-LF炉精炼-RH精炼-连铸”工艺路线，通过钢包喷粉脱硫环节，降低LF炉精炼的到站硫质量分数，实现LF炉精炼快速深脱硫，将钢水硫质量分数稳定地控制到0.0015%以下，满足生产超低硫优质板材钢种的需要。关键词：脱硫；喷粉；钢包精炼根据目前日本及欧洲国家的先进水平来看，极低硫钢的硫质量分数已经控制在0.0005%～0.0010%的范围。生产极低硫钢合理的工艺路线是[1-4]：①铁水脱硫预处理—顶底复吹转炉炼钢—LF炉(大

2、流量强搅拌脱硫)-RH脱气(以日本神户製鋼、NKK、川崎公司水岛钢厂为代表)；②铁水脱硫预处理—顶底复吹转炉炼钢—VD真空大流量搅拌—喂线软吹(以德国迪林根钢厂为代表)；③铁水脱硫预处理—顶底复吹转炉炼钢—钢包喷粉脱硫-LF炉升温、调合金—RH真空脱气—喂线软吹(以奥地利林茨钢厂为代表)。采用如上工艺路线均可将钢水硫质量分数稳定地控制到0.0010%以下。1深脱硫精炼工艺深脱硫技术是一项全工序脱硫和控制硫技术，包括铁水深脱硫、转炉控硫、防止回硫，其核心技术是钢水深脱硫。鉴于高级别管线钢、低温容器用钢、海洋平台用钢等钢种使用条件的恶劣，它们对钢中硫质量分数有着非

3、常苛刻的要求。根据首秦公司现有工装设备，采取“铁水脱硫-转炉-钢包喷粉脱硫-LF精炼-RH精炼-连铸”工艺路线，从降低原辅材料中的硫质量分数入手，从铁水脱硫开始加强各个工序的脱硫，整体控制。通过钢包喷粉脱硫环节，降低LF炉的到站硫质量分数，实现快速深脱硫，来满足生产超低硫优质板材钢种的需要。各工序控制点如下。1)脱硫前要求铁水硫质量分数≤0.0400%，包底加固硫剂500kg；在喷吹完毕后进行扒渣操作时，添加酸性聚渣剂，具体方法为先扒3min，然后加聚渣剂0.5kg/t(铁)，停2min再扒3min，扒除渣量60%～80%时，第2次加入聚渣剂0.5kg/t(铁

4、)，保证净扒渣时间7～9min，加强扒渣操作，保证扒渣后铁水亮面达95%以上，铁水预处理结束后铁水中的硫质量分数控制在≤0.005%；铁水脱硫扒渣过程和效果如图1和图2所示。冶金之家网站2)转炉控制、减少回硫；采用了自循环的优质板条废钢(w(S)≤0.0050%)和优质低硫活性白灰、适量轻烧白云石。采用强脱氧工艺，挡渣出钢，减少下渣量，如果钢包中带入过多的FeO含量高的炉渣，不仅会恶化操作条件，还会造成许多纯净度和成本问题[5]；出钢过程在线氩气底吹，并进行二元渣洗料(CaO-CaF2)5～8kg/t(渣)洗脱硫，渣洗剂要尽早加入，以保证出钢过程渣洗剂与钢水充

5、分反应脱硫，通过统计发现在出钢1/5时加入渣洗剂脱硫效果最佳，通过采用以上转炉防回硫及渣洗工艺将精炼进站钢水硫质量分数控制在0.0070%以内。3)钢包喷粉工艺按照喷粉结束目标硫质量分数小于0.0040%控制。喷吹完毕控制钢水硫质量分数小于0.004%，同时调整钢中w([Alt])≥0.050%，并加入30～50kg铝粒进行渣面脱氧，为LF炉快速深脱硫提供良好的条件。4)为了确保LF炉精炼快速、有效深脱硫，采用低硫合成渣进行造渣，白渣形成后，进行合金微调，并采用大氩气流量进行强搅拌脱硫，保证过程强搅时间≥5min，LF炉处理结束将钢水硫质量分数控制在0.001

6、0%以内。5)为了抑制或减少RH精炼钢水回硫，保证LF炉结束成分满足目标要求，RH精炼不进行成分调整，防止合金增硫。冶炼超低硫钢前，RH精炼采用低硫钢水(w([S])≤0.0030%)进行涮真空室操作。2生产实践2.1钢包喷粉脱硫首秦公司钢包喷粉关键喷吹设备和技术从德国VELCO引进，其余配套设施全部国产化。喷吹粉剂采用钝化CaO，粒度<63μm的占95%。喷粉工艺参数如表1所示。影响脱硫效果的因素是多方面的。对喷粉脱硫工艺，主要影响因素为钢中溶解氧(脱氧)、顶渣、脱硫剂组成、喷吹参数、钢液温度、初始硫等。图3为钢液氧质量分数对脱硫率的影响[6]。由图3可见，

7、钢液溶解氧对脱硫的影响非常显著，脱硫率较高炉次的氧质量分数在5×10-6以下，当钢液氧质量分数大于5×10-6后，脱硫率明显降低。要将钢水硫脱除，必须用强脱氧剂把氧活度降下来。钢液的溶解氧对脱硫具有决定性的影响，深脱硫的前提条件是钢液的溶解氧质量分数应尽可能低[7]。为此炼钢出钢过程采用铝铁进行强脱氧，保证进站w([Alt])≥冶金之家网站0.060%。喷吹过程中，脱氧剂与脱硫剂同时作用，取得了很好的效果，用方程式表示为：3[S]+3CaO+2[Al]=3CaS+Al2O3。喷粉脱硫包含2个反应，顶渣持续反应和粉剂瞬间反应。顶渣持续反应决定了整个体系的热力学，

8、而瞬间反应则起了加快过程速率的作用，所