孫猛林，王志軍，李建軍

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西太原 030003）

轉(zhuǎn)爐爐后脫硫工藝探討

孫猛林，王志軍，李建軍

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西太原 030003）

在對影響轉(zhuǎn)爐爐后鋼包中脫硫效果的因素進行理論分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)爐后鋼包內(nèi)脫硫的特點，以試驗的方式，通過控制轉(zhuǎn)爐終點脫氧工藝以及鋼水中的氧含量、在脫硫劑中加入碳、增加鋼包渣堿度、降低鋼包渣中FeO、保證必要的吹氬時間和合適的吹氬方式，研究爐后脫硫的效果。結(jié)果顯示，采用爐后脫硫工藝具有較好的脫硫效果，滿足生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼的要求。

轉(zhuǎn)爐 爐后脫硫 優(yōu)質(zhì)鋼

國內(nèi)外一些大型轉(zhuǎn)爐（＞120 t轉(zhuǎn)爐）鋼廠采用轉(zhuǎn)爐出鋼過程“渣洗”脫硫工藝，對于不同的鋼種，平均脫硫率一般能被控制在30%～50%的范圍，特別適用于生產(chǎn)節(jié)奏較快的轉(zhuǎn)爐鋼廠[1]。連鑄高效化的轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)節(jié)奏和鑄坯高質(zhì)量要求，要求成品硫含量w(S)＜0.015%，以滿足生產(chǎn)低硫鋼的需要。因此，太鋼煉鋼二廠相關(guān)人員提出轉(zhuǎn)爐出鋼過程加脫硫劑的方法，并自行研究出有效的含碳脫硫劑，將鋼水中硫控制在較低水平（w(S)≤0.015%）。通過試驗，取得十分顯著的脫硫效果。

1 試驗條件

1.1 工藝及設(shè)備參數(shù)

本次試驗在1座80 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐上進行，主要試驗鋼種為Q235A，轉(zhuǎn)爐氧槍為4噴頭，氧氣量為1 800 m3/h，氧槍槍位180～230 cm。

1.2 采用爐后脫硫的工藝路線

采用爐后脫硫的工藝路線為：混鐵爐鐵水—轉(zhuǎn)爐冶煉—出鋼擋渣—LD出鋼過程爐渣改質(zhì)和脫硫—底吹氬攪拌—連鑄。

1.3 含碳脫硫渣的化學(xué)成分（見表1）

表1 含碳脫硫渣的化學(xué)成分%

2 試驗結(jié)果

2.1 含碳脫硫劑的脫硫效果

脫硫劑用量5 kg/t鋼，共試驗150爐。由表2可知，含碳脫硫劑試驗取得了較好的脫硫效果，平均一次脫硫率達到45.7%，最終平均脫硫率達到35.97%，最高一次脫硫率達50%。從一次脫硫率和最終脫硫率情況看，從吹氬后到連鑄工序存在少量回硫現(xiàn)象，這與轉(zhuǎn)爐氧化性渣下渣過多及脫氧程度有關(guān)。

表2 含碳脫硫劑的脫硫效果%

2.2 氬后鋼包渣組成以及渣鋼間的硫分配系數(shù)

從下頁表3看，轉(zhuǎn)爐終點渣鋼間硫的平均分配系數(shù)為6.18，最大為7.10，而吹氬終點渣、鋼間硫的平均分配系數(shù)為46.33，最大為59.00。說明采用爐后脫硫工藝后，渣鋼間硫的平均分配系數(shù)明顯提高，有利于鋼中硫的去除。

3 鋼包內(nèi)脫硫的基本原理

3.1 主要脫硫反應(yīng)

加入含碳脫硫劑后轉(zhuǎn)爐出鋼過程中的主要脫硫反應(yīng)如下：

表3 氬后鋼包渣組成以及渣鋼間的硫分配系數(shù)

3.2 脫硫反應(yīng)的平衡條件

熔渣金屬液間的脫硫反應(yīng)可用下式表示[2]：

熔渣金屬液間的硫分配系數(shù)可用下式表示：

因此，為增大LS，我們從高堿度、低氧化鐵、鋼包渣組成等方面研究，以取得好的脫硫效果。

4 影響爐后脫硫效果的主要因素

4.1 終點脫氧工藝以及鋼水中的氧含量、(FeO)含量

氧、硫?qū)儆谕恢髯?、相鄰周期的較為活潑的非金屬元素[3]，它們在很多方面具有相似的性質(zhì)，故要深脫硫必須首先進行深度脫氧，并保持一定的堿度。轉(zhuǎn)爐廠原工藝為，在轉(zhuǎn)爐合金化到吹氬站階段，進行吹氬攪拌并在攪拌后期喂鋁線強脫氧，使得大包頂渣氧化性增強，造成回硫現(xiàn)象（一般鋼中回硫w(S)= 0.001%～0.003%）。理論上講，在堿度一定的情況下，鋼包渣中w(FeO)≤4%時，可大幅度脫硫；若w(FeO)≤1%時，則可深度脫硫。從圖1我們也可看到，隨著渣中(FeO)含量的降低，LS明顯增大。

為此，將轉(zhuǎn)爐爐后脫氧工藝改為，先采用合金脫氧后采用鋁餅強脫氧，使鋼中氧含量保持較低的水平（平均氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28×10-6），使?fàn)t后脫硫取得良好的效果。

4.2 含碳脫硫劑成分組成

圖1 渣中FeO對渣中硫分配系數(shù)的影響

該脫硫劑以活性石灰為基，配入相應(yīng)的輔助劑。使用該脫硫劑，由于以下兩方面的原因，使得脫硫效果顯著。一方面，由于在同一脫硫反應(yīng)溫度下，轉(zhuǎn)爐出鋼先進行充分深脫氧，金屬鋁的氧化造成反應(yīng)處于還原氣氛；另一方面，由于添加的Al203與CaO易形成鋁酸鈣系多組元渣，如3CaO·Al2O3、CaO·7Al2O3等，這種渣系有脫氧能力，并有較高的硫容量，渣的熔點也較低，渣的流動性較好，因此有利于脫硫產(chǎn)物向渣相擴散。在鐵水脫硫反應(yīng)過程中形成的鋁酸鈣鹽與CaS親合性好，易融合后上浮進入渣相，從而達到脫硫、潔凈鐵水的目的。

4.3 轉(zhuǎn)爐終渣

在目前操作條件下，轉(zhuǎn)爐帶渣現(xiàn)象不可避免，轉(zhuǎn)爐終渣氧勢較高，轉(zhuǎn)爐終渣w(FeO)為8%～17%，平均為12%，這部分高氧化性爐渣與脫硫和脫氧產(chǎn)物融合后作為大包頂渣，與脫硫后的鋼水持續(xù)接觸，將造成爐后脫硫達到的平衡狀態(tài)發(fā)生改變。因此，降低轉(zhuǎn)爐終渣FeO的含量，減少轉(zhuǎn)爐出鋼帶渣量將有利于爐后脫硫反應(yīng)的進行，一般控制帶渣量不大于100mm。

4.4 鋼包渣堿度

4.5 脫硫的動力學(xué)條件

從動力學(xué)角度考慮脫硫的條件[4]為：一是脫硫劑在包底加入，充分利用轉(zhuǎn)爐出鋼時鋼水沖擊對脫硫反應(yīng)的攪動作用，有利于及早熔化和最大限度地與鋼水混合；二是出鋼結(jié)束后的吹氬攪拌，使脫硫劑與鋼液充分接觸，有利于反應(yīng)的進行；三是脫硫劑中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%～10%的碳，一方面碳溶入鋼液，減少增碳劑用量，另一方面碳在高溫下燃燒生成CO攪動鋼液，同時保證反應(yīng)面上具有強的還原狀態(tài)，有利于脫硫反應(yīng)進行。

5 結(jié)論

1）改善脫氧工藝，合金脫氧后采用鋁餅強脫氧，提早使鋼包中處于還原氣氛，增強爐后脫硫效果。

2）增加鋼包渣堿度、最大限度地降低鋼包渣中FeO以及改善脫硫動力學(xué)條件等措施都有利于增強爐后脫硫效果。

3）在脫硫渣中添加適量的碳元素可以起到良好的欲脫氧效果，形成局部還原氣氛，有利于鋼包脫硫。

4）控制轉(zhuǎn)爐出鋼帶渣量不大于100 mm，將有利于爐后脫硫反應(yīng)的進行。

5）保證必要的吹氬時間和合適的吹氬方式，有利于改善脫硫的動力學(xué)條件。

[1]黃希祜.鋼鐵冶金原理[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1990：207.

[2]王雅貞.煉鋼知識問答[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2003.

[3]廖明.采用含碳合成渣生產(chǎn)低硫鋼的工藝研究[J].鋼鐵研究，2004，32（1）：15-20.

[4]鄭沛然.煉鋼學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1994.

（編輯：胡玉香）

Research of Desulphurization during Converter Tapping

SUN Menglin，WANG Zhijun，LI Jianjun
（Shanxi Taigang Stainless Steel Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030003）

The influence factors on the effect of desulphurization in the ladle during converter tapping are studied. According to the characteristic of the desulphurization,good desulphurization effect can be achieved to meet the requirement of high quality steel by controlling the deoxidation process at converter terminal and the oxygen content in molten steel,adding carbon into desulphurater,increasing the basicity and decreasing the FeO of ladle slag,ensuring argon blowing time and using suitable mode.

converter,desulphurization in the ladle,high-quality steel

TF713.3

A

1672-1152（2016）06-0024-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.06.08

2016-11-15

孫猛林（1979—），男，工程師，從事爐外精煉工作。