LF炉快速脱硫

关于LF炉如何快速脱硫的讨论
罗小武
1.引言
在实际的生产中,LF炉冶炼脱硫能力对后续能否生产出合格的产品至关重要。

特别是随着新产品开发的需要,对钢中S含量要求越来越高,对LF炉快速脱硫工艺要求更为严格。

因此在LF炉生产过程中快速有效的脱硫越来越受到我们的重视。

2.脱硫原理分析
2.1脱硫过程
LF脱硫机理按照冶金学理论脱硫应该按如下步骤进行：
(1)在钢-渣界面上,钢水中[FeS]按分配定律进入炉渣。

[FeS]=(FeS) (1-1)
(2)渣中(FeS)与渣中自由(CaO)结合为稳定的(CaS)。

(FeS)+(CaO)=(FeO)+(CaS) (1-2) 脱硫基本过程大体分为:硫由钢液内向钢-渣界面迁移;界面的化学反应,硫化物向渣层迁移。

2.2钢水氧化性对脱硫的影响
涟钢所采用的LF炉脱硫剂为石灰，其脱硫反应按离子理论可写作：
(O2-)+[S]=(S2-)+[O] (1-3) 由上式可知，降低炉渣氧化性促进反应向有利于脱硫的方向进行。

因为钢渣之间存在氧的传质，如果钢水的含氧量较高，必然将影响脱硫反应向右进行。

即钢水的脱氧与脱硫是相互联系的，脱氧良好的钢水可提高渣的脱硫能力，这也是脱硫的前提条件。

2.3炉渣碱度对脱硫的影响
炉渣碱度和流动性对脱硫的影响由式(1-3)可知:炉渣中Ca2 +活度越高，越促进脱硫反应的进行。

因此提高炉渣碱度，可促进脱硫反应向右进行。

但是在碱度达到一定程度后，继续提高碱度不利于脱硫，这是因为当( CaO)含量过高后,渣中会有固相质点析出,使炉渣粘度提高,流动性变差,影响了脱硫的动力学条件,使脱硫效果变差。

生产实践中,当炉渣碱度偏高时,采用加精炼渣的办法加以调整。

2.4渣量对脱硫的影响
理论分析,渣量越大,对脱硫越有利,但渣量过大,会导致原材料、电能等生产成本的增加,因此实际生产时，需要合理考虑渣量大小，在适当范围内尽量增大渣量。

2.5搅拌强度对于脱硫的影响
由于脱硫反应是钢渣界面反应，而钢中［S］向渣中扩散是这个反应的限制环节。

为使钢水快速深脱硫，必须保证钢有足够的搅拌能和充足的搅拌时间，以促使［S］向渣中的传质。

LF炉的搅拌主要通过底吹氩气实现，加大搅拌强度可以增大钢渣反应界面，加速反应的传质过程，提高脱硫速率。

但是随着吹氩强度提升到一定程度后，过度的吹氩会导致钢水与空气接触，发生钢水的二次氧化，增加钢水中AL2O3，降低钢水质量。

因此，综上考虑，吹氩强度并非越大越好，而是有一个最佳值。

3.快速脱硫工艺研究
通过对脱硫机理和脱硫影响因素进行系统的分析，结合生产实践，提出了重点从转炉控制和精炼快速成渣两个方面入手，开发如下快速深脱硫工艺。

3.1转炉工艺控制
3.1.1降低钢水终点［O］
降低钢水终点［O］是降低钢水全氧的前提，也是核心环节。

进站钢水和炉渣的氧化性直接决定了精炼成渣时间。

只有快速有效的造渣成渣，才可以保证LF炉脱硫的高效。

3.1.2加强转炉挡渣出钢操作，减少钢包下渣量
因为转炉渣FeO和MnO含量高，因此转炉出钢下渣量的多少将直接影响精炼成白渣时间。

同时，转炉渣仍保留有一定的氧化性，出钢下渣会增加LF炉造渣难度，降低钢渣质量。

3.2 LF炉精炼工艺控制
在LF 炉推行白渣精炼，其中“快速成渣”是快速深脱硫技术中最为关键的一环。

如果成渣不好或成渣时间晚，将直接影响精炼的脱硫效率。

3.2.1精炼渣系的选择
多年的现场经验以及数据分析表面，当精炼炉渣CaO≥50%、Al2O3≥25%、MgO＜10%、SiO2≤10%、( FeO + MnO)≤1. 5%时，可以达到较好的脱硫效果，同时还有相当优秀的吸附杂志的能力。

3.2.2精炼渣反复利用
钢水进站前进行钢包回浇余渣操作，可以促进快速成渣。

在加入了循环利用的精炼渣后，钢水进站后造渣难度大大降低，可以促进LF炉迅速造出成碱度高、流动性好的还原渣。

3.2.3渣量控制
渣量过大会降低合金收得率，化渣困难;渣量稀薄，则可能导致钢液二次氧化。

根据现场生产经验以及数据表明，将渣量在10kg/t左右最有利于精炼炉冶炼的进行。

3.2.4氩气搅拌控制
为了保证快速深脱硫的效果和钢水洁净度，在精炼不同阶段采用不同的供气强度:在化渣、软吹和钙处理阶段采用小气量; 脱硫和成分调整阶段采用大气量。

4.结语
( 1) 优化转炉冶炼工艺，降低钢水终点氧含量，降低钢渣FeO 含量，是快速深脱硫工艺的基础。

( 2) 优化转炉出钢挡渣效果，减少钢包下渣量
( 3) 钢水进站后实行回浇余渣操作，有利于快速成渣，同时又降低了渣料消耗。

( 4) 选择合理的精炼渣系，并快速造白渣是快速深脱硫工艺的关键。