半钢水KR法脱硫生产实践

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[摘 要]承德建龙特殊钢有限公司向特钢企业的不断转型，产品结构中高品质低硫钢所占比重逐渐增加，因此精炼生产难度越来越大，延误生产节奏。为了满足客户对低硫管线钢的要求，同时减轻精炼工序的脱硫难度，承德建龙特殊钢有限公司根据自身生产条件特点，对提钒后的半钢开发了一种半钢kr法脱硫工艺。通过稳定半钢装钢量，选择合理的提钒工艺，控制添加的脱硫物料和搅拌参数，使进入精炼的钢水硫含量由原来的0.040%左右降到现在的0.020%以下，大幅减轻了精炼脱硫压力，使成品硫含量能达到0.008%以下，满足客户对低硫钢种的要求，同时也为公司以后生产超低硫钢打下了坚实的基础。

[关键词]半钢水；KR法；脱硫

中图分类号：T57.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0010-01

引言

就大多数钢材而言，S属于有害元素，在钢中偏析严重恶化钢质量，高温下显著降低钢塑性，导致钢的“热脆”现象[1]。近来公司向高品质特殊钢的转型，面向的客户对钢材品质要求越来越高，因此对钢中的有害元素S含量也越来越低，目前钢材含S小于0.010%的低硫钢已经占到工业发达国家钢材需求量的50%以上[2]，而含硫量在0.001%～0.003%的超低硫钢的需求量也大幅增加。而本公司由于铁水条件差，到精炼的钢水含硫量大部分硫含量在0.035%～0.050%，精炼脱硫异常困难，常常因为S元素脱不下去而影响生产节奏，并且不具备生产超低硫钢条件。

2 工艺流程及过程控制

2.1 工艺流程

我公司2014年12月进行了60炉半钢KR法脱硫实验，通过稳定半钢装钢量，选择合理的提钒工艺，控制添加的脱硫物料和搅拌参数等措施，使进入精炼的钢水S含量由之前的0.035%～0.050%，下降到现在的0.020%以下，大幅降低精炼脱硫压力，为生产低硫钢，甚至是超低硫钢的生产创造了条件。KR法脱硫工艺流程如图1所示。

2.2 过程操作控制

1、稳定铁水装入量

提钒转炉铁水装入量控制在68-70吨，半钢包净空≥400mm，通过控制装入量确保吨钢脱硫物料偏差较小；相同搅拌参数条件下，钢水搅拌效果不受影响。

2、合理的提钒工艺

我公司提钒转炉工艺要求操作如下：吹炼时间控制在4-5min，控制冷料加入量，控制终点出钢温度在1360-1400℃范围，吊包温度1330-1370℃。

3、控制脱硫物料加入量和搅拌参数

出钢前将已准备好的脱硫物料加入半钢包包底。控制石灰加入量，搅拌头的搅拌参数和铝粒加入量：

3 试验效果及分析

3.1 石灰加入量的影响

图2为固定参数下（铝粒15KG，搅拌参数70r/min，萤石80KG），脱硫率受石灰加入量的影响，从图中可以看出，在石灰加入量在600KG每炉时脱硫率达到最高73%。之后随着石灰的添加，脱硫率下降，当加入石灰为700KG每炉时，其脱硫率降到32%。

石灰的脱硫反应式为CaO+[S]=CaS+[O]，从反应式中可以看出加入石灰有利于脱硫反应的进行，实验结果与之相同，但是当石灰加入量超过600KG后脱硫率下降，这是由于随着CaO含量提高，渣子中有固相质点析出，进而炉渣的粘度上升，渣子流动性变差，固导致了脱硫反应的动力学条件变差，从而导致脱硫率下降[3]，故选择KR法石灰加入量600KG。

3.2 搅拌强度的影响

图3为固定参数下（石灰600KG，铝粒15KG，萤石80KG），改变搅拌参数的脱硫率，从上图中可以看出，随着搅拌参数的不断增大，脱硫率逐渐升高，这是由于搅拌头转速提高，铁水和渣子的反应面积增大，相当于采用机械的方法提高了反应的动力学条件，促进脱硫反应的进行[4]，但是由于考虑到铁水外溢和设备情况，故将搅拌参数固定在75r/min。

3.3 铝粒加入量的影响

图4为固定参数下（石灰600KG，搅拌参数75r/min，萤石80KG），改变铝粒加入量的脱硫率，从上图中可以看出，随着铝粒加入的增加，脱硫率慢慢升高，之后趋于平缓。

铁水中脱硫反应是个还原反应过程，可以写成如下反应式：[S]+O2-=S2-+[O]。式中如果O2-是有氧化钙提供，则必须将氧活度用强氧化剂降下来，这样反应式才会向着脱硫反应进行，依此类推，脱硫反应需还原剂的加入，给出电子，这样反应才能不断地向右边进行，而铝属于强还原剂，将其加入铁水能显著降低铁水氧含量，促进脱硫反应的进行，从而使脱硫率下降[5]。从成本考虑选择铝粒加入量为15KG。

4 总结

（1）承德建龙首创半钢KR法脱硫，为国内半钢KR法脱硫填补了空白。

（2）半钢KR法脱硫取得了显著的脱硫效果，减轻了精炼脱硫的压力，稳定了精炼生产节奏，为承德建龙生产高品质超低硫钢做了重要铺垫。

（3）通过实验选择的工艺参数为每炉添加石灰600KG，铝粒15KG，搅拌参数控制在75r/min。该工艺下脱硫率稳定在80%左右，并且成本低，脱硫渣料用量少，给企业创造了可观的经济效益。

参考文献

[1] 徐在培.磷，硫元素对钢水成分的影响[J].一重技术，2007（5）：74-74.

[2] 冯聚和，艾立群，刘建华.铁水预处理与钢水炉外精炼[M].冶金工业出版社， 2006.

[3] 李平，孟劲松，刘承军，等.LF脱硫精炼渣的研究与开发[D].2004.

[4] 韩宝，邓勇，胡淑霞.马钢300tKR 铁水预处理生产实践[J].安徽冶金科技职业学院学报，2011，21（4）：5-8.

[5] 徐国涛，杜鹤桂，周有预，等.脱硫过程中脱氧作用的分析与实验验证[J]. 炼钢，2000，16（2）：44-47.

作者简介

张国东，1989年.工作单位：承德建龙特殊钢有限公司。

职务：转炉工程师.职称：助理工程师，学位：专科。

研究方向：转炉提钒及铁水预处理工艺研究。