提高LF精煉爐脫硫效率的有效策略研究

李寶慶

摘 要：通過對LF爐脫硫效率影響因素的分析，以便選擇合適的方法能夠有效的提高精煉脫硫率。實踐證明：提高LF爐的脫硫效率，關(guān)鍵在于提高渣中CaO的活度、降低爐渣氧化性等，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，來適應快速發(fā)展的經(jīng)濟時代。

關(guān)鍵詞：LF精煉；脫硫；研究

隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展，現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)和科學技術(shù)的發(fā)展對于鋼材的質(zhì)量要求也越來越高。目前精煉爐脫硫工藝已經(jīng)成為了現(xiàn)代煉鋼工藝中不可或缺的必要環(huán)節(jié)，以前傳統(tǒng)的爐外精煉的施工流程為高爐→煉鋼爐（轉(zhuǎn)爐）→鑄錠，現(xiàn)在已經(jīng)慢慢的被高爐→鐵水預處理→煉鋼爐→爐外精煉→連鑄新的工藝流程所取代，成為了大中型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn)工藝流程。在這其中，精練技術(shù)起到了至關(guān)重要的作用，它一方面可以作為一種緩沖裝置，有利的讓連鑄生產(chǎn)能夠均衡平穩(wěn)的進行，另外一個方面不僅可以減少鋼材質(zhì)量缺陷，而且能夠減少能源材料和鐵合金的消耗。時至今日，精煉的主要任務(wù)，除了脫氧、微調(diào)成分與控溫之外，便是脫硫的操作顯得尤為重要。目前脫硫方法主要有轉(zhuǎn)爐出鋼過程“渣洗”脫硫和LF精煉過程脫硫。

1.“渣洗”脫硫

1）渣洗過程是利用轉(zhuǎn)爐出鋼的時候，增加鋼流攪拌力，從而實現(xiàn)了脫氧劑、精煉渣、鐵合金等對鋼水的充分脫硫。是一種高效、簡單、可行性很高的精煉脫硫工藝。

2）高氧化性的轉(zhuǎn)爐渣與脫硫、脫氧產(chǎn)物混合成頂渣。由于出鋼過程脫硫和脫氧混合產(chǎn)物與鋼水建立平衡，造成頂渣向鋼水傳氧、回硫。因此，為了提高出鋼過程脫硫率，一方面要改善出鋼過程時鋼―渣界面的動力學條件，另一方面要調(diào)整頂渣成分。在提高脫硫率的同時，還要兼顧考慮頂渣成分。出鋼過程脫硫是在短時間的鋼流強大的攪拌作用下所完成。出鋼3-9分鐘內(nèi)需快速地加入合金、精煉渣、脫氧劑等，增加了鋼水與加料的接觸面積與接觸時間。成渣速度快慢與否，直接影響脫硫速率的快慢，提高成渣速度，可以加快脫硫的速度和效率。于此之外，出鋼過程脫硫率還受到和鋼、渣氧化性等一系列其他因素的影響。低氧化性是獲得高脫硫率的關(guān)鍵之一，如在出鋼前期未進行脫氧操作，即使生成了足夠的頂渣，脫硫率仍然不高。因此，轉(zhuǎn)爐出鋼過程中進行預脫氧處理，以提高脫硫率。

2.LF精煉過程脫硫

2.1LF精煉爐工藝流程

鋼包入LF工位→取樣測溫→送電→造還原渣→調(diào)整成分→調(diào)整溫度→軟攪拌→吊包澆注。

2.2LF脫硫原理

LF法就是在非氧化性氣氛下，通過電弧加熱、造高堿度還原渣，進行鋼液的脫氧、脫硫、合金化等冶金反應，以精煉鋼液。鋼包底部的吹氬攪拌，使鋼液與所造的精煉渣充分接觸，強化精煉反應，有效去除雜質(zhì)，促進鋼液溫度和合金成分的均勻化，為連鑄提供溫度、成分準確均勻的鋼水，協(xié)調(diào)煉鋼與連鑄的節(jié)奏。LF合成渣精煉可以更好完成脫硫、脫氧、去除夾雜的任務(wù)，從而得到純凈鋼水。

硫在鋼液中主要以FeS及MnS形式存在，在爐渣中以CaS形式存在最為穩(wěn)定。脫硫基本反應為：FeS+CaO=CaS+FeO。造白渣后，爐渣中的Si不斷將FeO還原成Fe，促進脫硫反應進行，因而造成白渣脫硫反應可寫成：FeS+2CaO+Si=2Fe+2CaS+SiO2，從熱力學和動力學角度分析，滿足“三高一低”：高堿度、高溫、大渣量、低氧化性以及良好的吹氬攪拌是鋼液深脫硫的有利條件。

2.3影響脫硫效果的因素

①渣量：適當加大渣量可以提高CaO含量，稀釋CaS濃度，對脫硫有明顯效果；但渣量過大會影響界面反應，降低脫硫反應效率。因此生產(chǎn)實踐中渣量要適中，噸鋼渣量在12kg左右較為合適。

②攪拌能力：滿足脫硫的熱力學條件后，限制環(huán)節(jié)變?yōu)榱蛟阡撝械臄U散與硫在渣中的轉(zhuǎn)移，吹氬攪拌有利于增大鋼渣界面，促進鋼渣界面的化學反應，有利于反應向脫氧、脫硫方向進行。吹氬攪拌形成的氣體真空效應，為帶走鋼中的硫化物雜質(zhì)創(chuàng)造了條件，從而提高脫硫效率。

③堿度：渣中含有CaO是脫硫的必要條件。爐渣的堿度直接影響爐渣的粘度和脫硫能力。提高渣中CaO濃度有利于脫硫反應的進行。但一味的提高渣中CaO的含量會引起鋼渣粘度增加，界面反應受阻，從而影響脫硫反應。因此，堿度對脫硫的影響非常大。實踐證明，堿度R=2.5-3.5時脫硫效果最好。

④鋼液溫度：鋼液溫度直接影響鋼液和爐渣的流動性和脫硫反應。鋼液溫度低于1560℃時脫硫很困難。因此要求轉(zhuǎn)爐鋼水進站溫度要大于1560℃。溫度高，渣料熔化速度快，流動性好，脫硫效率高。

⑤爐渣氧化性：LF精煉是在白渣下進行脫硫及合金微調(diào)，因此爐渣脫氧是造白渣操作的關(guān)鍵。鋼渣中氧含量過高，會嚴重影響脫硫效果，氧含量越低脫硫效果越好。

3.提高LF精煉脫硫有效策略

煉鋼則為煉渣。只有滿足具有流動性良好的爐渣、適當?shù)膲A度及渣量再配以合適的吹氬操作才能保證脫硫反應的順利進行。結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)情況，制定較合理的工藝制度，才能保證生產(chǎn)的順利進行。

（1）渣量控制。LF爐精煉對渣量的要求從兩方面考慮。一方面要考慮埋弧操作對渣量的要求，渣層厚度要不小于100mm；另一方面則是脫硫反應對渣量的要求。適當?shù)脑渴敲摿虻氖滓獥l件。渣量小，渣中堿度達不到要求，不利于脫硫；渣量過大，雖可以提高脫硫率，但原材料、電耗也增加，同時，爐渣過厚，脫硫反應時間過長，不利于適應當前過快的生產(chǎn)節(jié)奏。

（2）渣況判斷及渣性控制。白渣是一種堿性渣，具有良好的脫氧和脫硫能力。造白渣的好壞直接關(guān)系到鋼液脫硫的效果。而評定白渣的好壞首先是看渣色，不僅看爐渣白的程度，而且要看白渣保持時間及形態(tài)。白渣顏色穩(wěn)定，且保持時間長，才能說明鋼液脫氧良好。堿性渣隨著爐渣的氧化性而呈現(xiàn)不同的顏色，所以渣色是爐渣與鋼液脫氧程度的標志，隨著爐渣氧化性的減弱，爐渣顏色也逐漸變淺，由黑色→色→黃色→淡黃色→白色變化。爐渣的形態(tài)也很重要。厚而平的爐渣：這種渣最理想，冷卻后會脆化，如果不脆化說明渣中Al2O3含量較多會影響脫硫，這時應加人一些石灰厚而粗糙的爐渣：石灰太多且沒有完全熔化，這時加一些鋁礬土，熔化后再取樣觀察。

（3）吹氬操作。為保證脫硫反應的進行及鋼液中夾雜物的充分上浮，要求冶煉脫硫時氬氣攪拌強度為200NL/min，強力的攪拌有利于脫硫反應的進行；均勻鋼液成分、溫度時氬氣攪拌強度為100-150NL/min；軟吹時攪拌強度為50-80NL/min，避免液面裸露，引起鋼液二次氧化。在LF精煉處理過程中，吹氬攪拌有著不可取代的作用，對脫硫效果有很強的影響。

通過對LF精煉爐工藝的改進，有效的提高LF精煉爐中脫硫的效率和精煉的效率，采用合理的渣系、堿度，降低渣中FeO的含量是快速脫硫的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)爐工序應采用合理的措施減少下渣量，采取擋渣出鋼，LF爐在最短的時間內(nèi)造好渣，為實現(xiàn)脫硫創(chuàng)造良好的條件。保證鋼材質(zhì)量，以更好的適應快速發(fā)展的經(jīng)濟時代。

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