摘要：LF精炼脱硫最为常用, 研究的也最多, 但LF 工序要求较长的处理时间。渣洗脱硫是利用转炉出钢过程的高温钢流强大搅拌力, 实现精炼渣对钢水脱硫, 是一种简单、可行、高效的精炼脱硫工艺, 被广泛应用, 尤其适用于生产节奏比较快的转炉厂。采用此方法后, 以前必须经过LF 精炼处理的一些钢种, 现改为只进行吹氩处理, 就能满足成品钢水成分的要求, 降低了精炼成本。本文分析了LF精炼工艺的完善内容。
关键词：LF；精炼工艺；方法；
某炼轧厂 LF -连铸生产线投产, 原设计年生产能力105 万t 。近年来, 随生产工艺的优化, 现平均每炉冶炼周期达到31. 27 min , 小时产钢量221t , 月生产能力可达15 万t , LF 炉充分发挥协调缓冲和保证钢液质量的作用。同时减少了精炼前期造渣料的加入量和造渣时间，提高了精炼脱硫率． 但如果转炉终点渣料加入量较大，会导致炉渣不能充分融化或结壳，影响LF 精炼脱硫效果，降低精炼脱硫率。
一、钢包炉的主要设备与生产工艺
钢包炉的主要设备:双钢包车、炉体(钢包)、钢包盖、电弧加热系统、喂线系统、底吹氩搅拌系统装置、合金上料系统及其他辅助设备。其主要技术参数为:最小容量75t , 最大容量135t ;钢包的高度4 300mm , 上部外沿直径 3 426 mm , 最小自由空间900mm ;炉盖提升高度(液压)300mm ;电极直径 450mm , 提升行程3000mm ，电压调档方式为有载。
二、LF精炼工艺分析
1.造渣工艺分析。LF 精炼渣基本功能为:①深脱硫, 深脱氧;②起泡埋弧;③可去除钢中非金属夹杂物, 净化钢液;④改变夹杂物的形态;⑤防止钢液2 次氧化和保温。因此, 在选择精炼渣时, 除了要考虑深脱硫和深脱氧外, 还要兼顾其他功能。LF 精炼渣根据其功能由基础渣、脱硫剂、还原剂、发泡剂和助熔剂等组成。LF精炼渣的熔点一般控制在1300 ～1450℃, 且1500℃时渣的粘度一般控制在0. 25 ～ 0. 60 Pa s 。出钢采取挡渣塞挡渣操作, 出钢下渣量少, 保证下渣量≤50 kg /t , 出钢量1 /3 ～ 1 /2 时加入150 kg 铝矾土和300 kg 石灰预造渣;精炼过程以石灰∶铝矾土=2∶1 的比例小批量多次加入, 根据渣的稀稠适当调整配比, 渣量根据硫的质量分数来决定, 一般控制在钢液量的1. 5 %～2.0%。从脱硫反应的动力学角度分析，钢包精炼炉中增大氩气搅拌强度，不仅提高了渣－ 钢之间的接触面积，而且加大了扩散传质的推动力，因此增大氩气搅拌强度可加快脱硫反应速度，提高精炼过程脱硫率。但氩气压力过大，容易造成钢液大面积裸露、钢水的二次氧化和大幅度的钢水温降，使钢中的夹杂物含量增加，影响冶金效果和钢水质量。因此要根据具体的钢包透气性情况和钢包净空条件，选择合理的吹氩制度。钢水的弱搅拌净化处理技术是通过弱的氩气搅拌促使夹杂物上浮。由于钢包熔池深, 强搅拌作用下, 钢液循环带入钢包底部的夹杂和卷入钢液的渣需要一定时间上浮。对于LF 精炼末期钢液中仍有大量粒径<10μm 的夹杂这种情况, 必须保证软吹时间不少于7min 。
2.脱硫工艺分析。工业实践与理论研究表明, 熔渣碱度(R)、氧化铁、熔渣流动性、熔渣温度及搅拌等诸多因素均影响LF 精炼钢包炉的脱硫速度和脱硫能力。一是熔渣的脱硫效率。随着碱度的增大，渣中CaO 增多，自由氧离子增多，有利于脱硫反应的进行，提高脱硫率。但碱度过高会引起炉渣粘稠，从脱硫反应动力学角度来看，反而不利于脱硫反应的进行，脱硫率降低，钢种不同( 如含铝钢和不含铝钢)，对精炼渣碱度控制要求不同． 统计分析认为，LF 精炼过程含铝钢碱度控制在5～8，不含铝钢控制在2. 0～4. 0，脱硫效果最佳。二是熔渣碱度对脱硫的影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆提高熔渣的碱度, 渣中自由氧化钙的有效质量分数增加, 使脱硫反应朝降低硫的方向进行, 但并非熔渣的碱度越高越好,即提高渣中氧化钙的质量分数有利于脱硫;当R >4. 0 时, 再提高碱度则渣的粘度会过大而流动性不好, 精炼渣熔化困难, 渣中氧化钙质量分数的增加而使熔渣的流动性变坏, 影响硫化钙或在渣中的扩散与转移, 并将影响脱氧和脱硫的效果, 且R 值过大对精炼渣的发泡性能也有不利影响, 从而限制钢液的脱硫。R值最佳控制范围为2. 5～ 4.0。三是熔渣中氧化铁对脱硫的影响。从热力学角度考虑，脱硫反应是在还原性气氛中进行的，渣中含量高不利于脱硫反应的进行，因此，在精炼过程中，通过加入脱氧剂对炉渣氧化性进行调节，实现白渣精炼，促进精炼脱硫率。目前精炼过程主要加入的脱氧剂为硅铁粉、硅钙粉和铝粉，不同脱氧剂脱氧效果和加入量不同，导致精炼过程脱硫效果不同，随着脱氧剂加入量的提高，炉渣氧化性降低，钢水脱硫率逐渐提高，同时在相同脱硫率情况下，铝粉加入量显著低于硅铁粉和硅钙粉加入量。四是氩气搅拌对脱硫的影响。吹氩搅拌能增加钢- 渣界面和传质、传热速度,强化钢渣反应, 提高脱硫速度, 降低溶解氧, 促进夹杂上浮, 提高钢液质量;随氩气流量的增大则脱硫速率增大, 同时易造成钢液面裸露、钢水2 次氧化而导致钢液中氧和氧化物夹杂增加, 从而限制了搅拌强度的进一步提高;而搅拌能量太小又起不到吹氩搅拌去除夹杂物的作用。钢包在初始加热状态需升温和化渣, 强化脱氧,氩气流量应加大到400～700 L /min , 钢水搅拌能约500～ 950 kW /m3 ;随钢液脱氧、升温的进行, 氩气流量控制在300～450 L /min ;钢液中增加碳粉或加入合金量较大时氩气流量可增至600～1000 L /min , 或开启旁通阀进行搅拌, 以增加溶解速度、提高碳粉收得率和增加合金均匀程度;当钢液精炼接近结束时, 钢液喂线后氩流量控制在60～120 L/min, 进行弱搅拌, 促进夹杂进一步上浮。精炼终点喂Ca-Si 线(3m /t)并吹氩弱搅拌, 氩气压力和流量的控制以钢液面轻微抖动而不翻腾为原则。合理控制喂线和吹氩工艺不仅能均匀成分和温度, 同时也具有去氧、硫和夹杂的作用。
3.对相同氧化性范围内进站炉渣，不同石灰与脱氧剂加入比例所产生的脱硫效果进行统计分析，随着石灰与脱氧剂比例增加，精炼过程脱硫率逐渐降低，脱硫效果逐渐减小，同时在相同脱硫率条件下，由于脱氧剂不同，其石灰与脱氧剂比例差别显著，石灰与铝粉配比远大于与硅钙粉( 硅铁粉) 配比。精炼过程石灰与铝粉配比主要控制在5∶1 ～ 7∶1，石灰与硅钙粉( 硅铁粉) 配比主要控制在2∶1 ～ 4∶1，但由于实际生产过程影响因素较多且相互作用，因此在主要控制范围内会根据实际炉渣情况进行调节。出钢预脱氧可减轻钢包炉脱氧负担。喂铝线沉淀脱氧与CaC2 扩散脱氧相结合的复合脱氧方式能迅速降低钢中氧, 精炼渣变成脱氧良好的白渣。稳定转炉兑铁液量, 控制氧枪吹氧强度, 避免钢液过氧化, 出钢口后期采取挡渣塞挡渣操作, 下渣后及时倒渣可降低脱氧量。
4.钢水纯净度控制。在LF 炉操作中采用白渣精炼, 保持时间大于15 min , 钢中全氧较低, 氧化物夹杂减少;采用喂入Ca-Si 线的办法向钢中加入一定的钙, 对钢中夹杂物进行变性处理, 有利于夹杂物的去除;规定精炼时间须大于35min, 以保证夹杂物有充分的上浮时间, 喂线后弱搅拌时间应大于5 min这些措施的实施可进一步提高钢液的纯净度。
根据精炼过程工艺控制统计结果，对精炼工艺进行优化，精炼过程脱硫效果显著提高，满足现有钢种的质量要求需保证30 min精炼时间, 但超过40 min 则会降低精炼效率。合理运用精炼终点弱搅拌可进一步改善钢的质量, 其有效时间应大于5min。
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论文作者:程康,季景明,刘广勇,孙建
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/10/1
标签：精炼论文; 钢包论文; 钢水论文; 碱度论文; 脱氧剂论文; 炉渣论文; 工艺论文; 《基层建设》2018年第23期论文;