深脱硫钢在LF炉中的脱硫处理工艺分析

时间:2022-03-22 09:41:52 公文范文 来源:网友投稿

  摘 要 文章主要针对深脱硫钢在LF炉中的脱硫处理工艺展开分析,分别从以下几个方面详细介绍,目的在于提高钢铁企业脱硫处理工艺效率,为钢脱硫技术升级提供参考。
  关键词 深脱硫钢;LF炉;脱硫处理;脱硫剂;脱氧剂
  对于钢来讲,硫是直接有害元素,硫在钢中会导致钢本身过脆,坚实度下降。与此同时还会影响钢表面特性,出现氢致裂纹或者腐蚀裂纹,严重影响钢韧性。深脱硫钢在LF炉中进行脱硫处理,此工艺一直是国内外研究焦点。国家“西气东输”管线的全面发展,在一定程度上对钢的性能提出更高标准,因此需要进一步加强脱硫处理技术的应用,为钢输出发展奠定基础。
  1 LF炉脱硫处理工艺介绍
  钢生产加工程序复杂严谨,硫对钢的影响较大,钢厂在生产钢期间,必须进行钢水脱硫。具体方法种类较多,比如钢液渣洗、喂丝、喷粉冶金等。结合钢水脱硫处理机理,主要方法分为两种类型,第一種为直接生成、第二种为钢渣、钢液反应扩散。LF炉脱硫处理主要是第二种[1]。
  LF炉脱硫处理,因为处理条件特殊,能够保持脱硫处理全过程都能够通氩气。氩气与钢液产生反映,降低钢液中的氧活度,为钢液脱硫处理提供有利条件。在LF炉中能够直接使用脱硫剂,操作十分便捷。加上氩气可以从底部吹出,能够为钢液提供更多动力完成脱硫。当前钢液脱硫主要应用脱硫剂、喷粉,其中脱硫剂相较于喷粉,不仅操作成本较低,操作也较为简单,是较为理想的脱硫选择[2]。图1为LF炉脱硫处理工艺流程图。
  2 深脱硫钢在LF炉中的脱硫处理工艺反映机理
  热力学条件:
  LF炉中对钢液进行脱硫处理,依据公式:
  上述反应公式,包括硫容量(Cs);钢渣中的氧活度(a0);钢渣脱硫处理中硫的分配比(Ls);脱硫反映平衡常数(KA);硫反应平衡速率(fs)。结合对反应公式的分析可以发现,脱硫处理中,硫容量变化便是脱硫能力的反映。如果钢液中硫容留越来越高,则表示钢液脱硫处理能力也在持续提高。提高脱硫处理效率,需要从渣量的增加与硫分配比的提高实现。故硫容量与钢渣中的氧活度决定钢渣脱硫处理中硫的分配比[3]。具体从以下方面展开:
  第一,降低LF炉中钢渣氧活度。在脱硫之前先进行脱氧,使得钢液中FeO、MnO降低,切断LF炉氧源。对此方法的应用,需要注意挡渣处理,尽量将下渣量降到最低,并且还要持续为LF炉补充脱氧剂,抑或是添加CaSi粉、铝粒[4]。
  第二,热力学角度出发,对钢渣进行渣系分组,此行为的目的在于将LF炉中的硫容量提高,进而通过渣系予以处理。
  动力学条件:
  动力学LF炉脱硫处理,依据脱硫速率公式展开:
  动力学速率公式中,包含瞬态反应速率、持续反映速率,分别为KT,KP;粉剂反应速率、平衡程度,分别为η1,η2;粉剂加入速度、钢水量,分别为Wf,Wm;有效反映面积、钢水密度、综合传质系数,分别为AT,fp,ρ。结合上述内容,LF炉脱硫工艺其动力条件得到改善,钢渣之间的反映速率明显提高。尤其是钢液中硫含量低的情况下,脱硫最关键阶段是硫的扩散处理。有效限制硫在钢液中扩散,利用动力学条件,提高钢液传质系数,进而硫反映面积加大,脱硫效率得以提高。
  3 深脱硫钢在LF炉中钢渣系分析
  深脱硫钢的渣系划分,根据硫容量加以区分。主要包括CaO-CaF2、CaO-CaF2-SiO2、CaO-AlO3-SiO2等。脱硫效果最理想,硫容量最高的渣系为CaO-CaF2。LF炉钢渣系脱硫处理,喷粉条件不理想的情况下,一定会选择CaO-CaF2钢渣系进行脱硫。CaF2在脱硫上硫含量为40%,硫容比>170[5]。实际脱硫处理中,必须考虑到侵蚀情况,因此CaF2的含量只能达到30%。确保LF炉脱硫工艺能够脱氧的基础上,则选择CaO-CaF2钢渣系进行脱硫处理最理想。CaO-AlO3-SiO2钢渣系主要由CaO-CaF2延伸而来。利用铝的增加实现脱硫处理。
  4 深脱硫钢在LF炉中的脱硫处理实际工艺研究
  此次脱硫处理工艺以脱硫剂添加的方式实施,深脱硫钢的脱硫处理,具体操作以出钢阶段为主,出钢过程中在其中添加铝与脱硫剂,将LF炉中酸溶铝容量增加,进而加速脱硫速度。
  LF炉脱硫处理工艺在炉渣类型中选择CaO-CaF2-SiO2渣系,因为渣系在脱硫处理中CaF2在化学作用下出现阴离子F-,可以直接将Si-O键进行破坏,将LF炉中炉渣的黏度降低。随之添加脱硫剂,主要材料为白灰、萤石,调整炉渣的CaO、CaF2比例,与此同时还要加入铝与10-15kg/t的钢,理想比例6:4。白灰具有干燥处理功能,并且活度非常大,规定白灰粒度为3-5mm。
  LF炉温度迅速上升,炉渣逐渐融化,为脱硫提供了热力学条件,此时以氩气为载体进行脱硫搅拌,补偿LF炉温度需求。温度控制1560-1640℃,炉渣流动性在温度作用下得以提高,3min后向LF炉中添加脱氧剂,主要材料为铝粒与CaSi粉,提高LF炉脱氧效果。搅拌脱氧剂与脱硫剂,为钢渣与硫提供充足反映机会,加大底部吹氩气容量,脱硫速度明显提升。LF炉脱硫处理工艺脱硫率为>60%,满足钢生产需求的同时,还能够保证钢的质量。吹氩强度、时间对脱硫效率的影响见表1。
  5 结束语
  综上所述,深脱硫钢处理,以LF炉设备为载体,及时进行脱硫处理,脱硫效率明显提升。充分考虑脱硫剂、脱氧剂的使用,掌握脱硫效果与速率关系,进而满足钢脱硫标准。当然此方法还在不断改进与优化中,未来一段时间脱硫效率还会进一步提升。
  参考文献
  [1] 朱学谨,李建志,郭立新.承钢150tLF炉脱硫因素分析及工艺优化[J].河北冶金,2018,(3):28-30.
  [2] 高阳.P20塑料模具钢的冶炼工艺实践[J].大型铸锻件,2018,(1):5-6.
  [3] 谢学林,傅骏,王泽忠,等.GCr15SiMn钢LF精炼渣系脱硫研究[J].铸造技术,2018,(1):154-156,162.
  [4] 孙亮,朱良,赵晓东.3种铁水脱硫工艺的应用实践[J].中国冶金, 2018,(3):50-53.
  [5] 刘学奇,韦泽,熊云松,等.新型LF精炼扩散脱氧剂的开发[J].宽厚板,2018,(1):26-29.

推荐访问:脱硫 工艺 分析 LF