邢钢转炉双联生产超低碳钢脱锰优化与回硫控制.pdf

2 0 1 5 年炼钢品种、 质量提升研讨会论文集邢钢转炉双联生产超低碳钢脱锰优化与回硫控制霍志斌 赵彦岭 王秋坤 豆红卫 张进红（ 邢台钢铁有限责任公司 ）摘 要： 通过对邢钢转炉双联冶炼超低碳钢钢种时的参数控制及优化， 达到了很好的脱磷、 脱锰效果， 并对超深脱硫铁水双联过程回硫有关因素进行分析， 在此基础上 ，提出 了有效控制回硫措施关键词： 超低碳钢； 转炉双联； 脱锰； 回硫ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＤｅｃｒｅａｓｉｎｇＭａｎｇａｎｅｓｅａｎｄＲｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌｏｎｄｅａｄｍｉｌｄＳｔｅｅｌｐｒｏｄｕｃｔｅｄｂｙＤｕｐｌｅｘＭｅｌｔｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓＨＵＯＺｈｉ－ｂｉｎ，ＺＨＡＯＹａｎ－ｌｉｎｇ，ＷＡＮＧＱｉｕ－ｋｕｎ，ＤＯＵＨｏｎｇ－ｗｅｉｓＺＨＡＮＧＪｉｎ－ｈｏｎｇ（ＸＩＮＧＴＡＩＩＲＯＮ＆ＳＴＥＥＬＣＯＲＰ．5ＬＴＤ）Ａｂｓｔｒａｃｔ ：Ｔｈｅｅｆｆｅｃｉｅｎｃｙｏｆｄｅｐｈｏｐｈｏｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｄｅｍａｎｇａｎｉｚａｔｉｏｎｏｆｐｒｏｄｕｃｉｎｇｄｅ－ａｄｍｉ ｌｄｓｔｅｅｌｗａｓｇｒｅａｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｉｎｄｕｐｌｅｘｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｏｎｖｔｅｒｓ．ＴｈｅｆａｃｔｏｒｓｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇｒｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＩｏｗ－ｓｕｌ ｆｕｒｍｏｌｔｅｎｉｒｏｎ ｉｎｔｈｅｄｕｐｌｅ－ｘｐｒｏｃｅｓｓ ａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｗｈｉｃｈｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｓｔｏ ｒｅｄｕｃｅｒｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ ：ｄｅａｄｍｉｌｄｓｔｅｅｌ ；ｄｕｐｌｅｘｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｏｎｖｔｅｒ ；Ｄｅ－Ｍｎ ；ｒｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ因钢铁企业形势严峻， 邢钢选用价格低的高锰高磷矿冶炼铁水， 铁水锰达到 0 ． 4 0 －0 ． 7 0％、铁水磷达到0 ． 1 0 0％以上。

邢钢超低碳钢钢种成品锰要求不大于0．1 0 ％ 对于铁水猛升高的现状， 转炉采用正常吹炼工艺到终点无法稳定控制锰含量在 0 ． 1 0 ％以下为提高脱磷、 脱锰率， 邢钢转炉冶炼超低碳钢采取双联工艺 ， 脱磷炉脱磷率达到7 0％以上 （总脱磷率9 5％左右） ， 同时对初炼炉的工艺进行了优化， 总脱猛率达到8 8％以上 但双联工艺出现较严重的过程回硫现象， 本文分析了转炉在双联冶炼超低碳钢过程中回硫的相关因素， 为转炉双联回硫控制提供参考1 双联生产超低碳钢的工艺控制为了取得较快的化渣效果， 脱磷转炉一般采用供氧强度Ｓ2 ． 0 ｍ3／ｍｉｎ， 基本处于软吹状态：脱磷转炉的底吹流量控制， 直接影响到脱磷炉的动力学条件 由于脱磷炉吹炼过程是抑制Ｃ－Ｏ反应的过程， 动力学条件明显不足， 因此一定强度的底吹保证了脱磷转炉的动力学要求［ 1 ］ 冶炼至终点时， 根据测定温度进行调整， 确保终点温度控制在1 3 6 0 °Ｃ－ 1 4 1 0 °Ｃ［2 ］ 邢钢脱磷炉参数控制见表1 ：9 42 0 1 5 年炼钢品种、 质量提升研讨会论文集表1 脱磷炉工艺参数控制氧压 （Ｍｐａ） 底吹流量 （ｍ3／ｍｉｎ） 枪位（ｍ） 供氧强度 （ｍ3／ｍｉｎ＿ ｔ ） 石灰 （ｋｇ ） 石灰石 （ｋｇ）Ｒ 半钢温度0 ． 5 0 － 0 ． 7 02 ＿ 7 － 3 ． 21 －Ｌ 43 ． 0 － 3 ． 71 0 0 08 0 02 ．  3 1 3 2 0－ 1 4 0 02脱锰机理及工艺优化2 ． 1 脱猛的热力学条件Ｍｎ在渣－金属间的反应［3 ］ ， 可由式 （ 1 ）表示：＼＿Ｍｎ＼＋ＦｅＯ（Ｔ）＝Ｆｅ｛ｌ）＋Ｍｎ〇Ｑ）（ 1 ）式 （ 1 ） 的平衡常数为：＾⑵ａＵｎａＦｅＯ展开后可以得到［％尬］＝＿＝（，）’，＿（ 3 ）＾Ｍｎ＾ＭｎａＦｅＯ＾ ＦｅＯ从而得出ＬＭｎ＝＝＾ＫＭ？ （％ＦｅＯ）＾〇……… （ 4 ）［％Ｍｎ］7 1ｙＭｎ 0可见， ＬＭｎ会随炼钢条件的不同而变化。

在熔炼初期， 由于温度较低， 渣中 ＦｅＯ含量高 ，渣碱度低， Ｍｎ会迅速氧化进入渣中； 在熔炼后期， 由于熔池的温度升高，渣中 ＦｅＯ含量降低， 渣碱度升高， 锰会从渣中还原到铁水中 炉渣碱度越高， 熔池的温度越高 ， 回锰的程度越高脱磷炉出钢后将炉渣剩在炉内倒入渣盘， 且脱磷炉炉渣碱度控制在 2 ． 0 左右， 半钢出钢温度 1 3 2 0－ 1 4 0 0°Ｃ 这些条件可以促进转炉脱锰， 并且因脱猛后的渣不带入脱碳炉 ， 可有效抑制吹炼后期的回镇现象， 从而提高转炉的脱锰率 采取双联工艺与正常一渣至终点工艺的脱猛率对比如表 2 ：表2 双联工艺与正常工艺脱锰率对比铁水猛Ｘ 2脱锰率 （％）成品锰沒）． 1 0％比例 （％）0 ． 4 0 － 0 ． 5 2 4＃＾ 7 6 3 1 ％0 ． 4 3 － 0 ． 5 53 ＃炉￣4＃炉双联8 8 1 0 0％2 ． 2双联生产超低碳钢的工艺优化对于脱磷炉而言， 因低碱度有利于脱锰， 减少脱磷炉石灰加入量， 从而降低终澄碱度，因冷却剂是石灰石， 相应石灰石加入量会增加， 综合而言， 可以提高脱磷炉的脱猛率， 同时对脱磷率影响不大。

见表 3 ：表3 脱磷炉降低渣碱度的脱锰效果铁水磷铁水Ｍｎ石灰石子半钢Ｍｎ半钢Ｐ脱锰率脱磷率炉号 Ｒ（％）（％）（ｋｇ ）（ｋｇ）（％）（％）（％）（％）7 9 3 40 ． 1 0 50 ． 41 0 3 67 6 50 ． 10 ． 0 3 07 57 12 ． 3 47 9 3 50 ． 1 1 30 ． 4 41 1 3 08 1 30 ． 1 30 ． 0 2 87 0 ． 57 52 ． 4 67 9 3 80 ． 1 1 50 ． 4 75 2 41 1 3 00 ． 0 80 ． 0 3 58 2 ． 17 01 ． 9 69 52 0 1 5 年炼钢品种、 质量提升研讨会论文集7 9 4 30 ． 1 0 80 ． 4 35 2 16 5 30． 0 50． 0 2 68 9． 27 61． 7 53双联冶炼超低碳钢终点硫的控制 ：转炉冶炼工序的回硫主要是指脱硫后的低硫铁水在转炉冶炼时， 由于加入的造淹材料以及铁水残渣和废钢中含有较高的 Ｓ， 部分 Ｓ 回到钢水中 ， 造成转炉冶炼终点Ｓ 超标 ［ 4 ］ 。

邢钢生产超低碳钢使用的铁水硫含量 0 ． 0 0 3－ 0． 0 0 7％之间， 从邢钢双联生产超低碳钢的实际钢水成分看， 终点钢水中的硫含量波动范围比较大（Ｗ（Ｓ）＝0 ．0 0 6 ％？0 ．0 1 2 ％） ， 双联生产超低碳钢终点 Ｓ 大于 0 ． 0 1 0 ％的比例达到 7 ％ 各节点硫含量变化1 1 0 ． 0｜1 0 0 ．〇 ＝＝＝＝＝￣■￣￣￣￣ ￣￣￣－￣■ｍＱ9 0 ． 0 －ｆ－§ ／ｉ8 0 － ° ／？7 0 － °／，￣￣￣￣￣？一一一一一＾6 0 ． 0ｄ5 0 ． 0＇ ＇111入炉ｓ终点ｓ进站ｓ成品ｓ节点｜— 2 月 －■■■ 1 0月｜图 1 双联（ 1 0月） 与未双联 （ 2 月 ） 冶炼超低碳钢各节点平均硫含量变化回硫的主要原因分为两类： 一类是转炉冶炼的入炉材料的影响； 另一类是转炉冶炼过程工艺参数的影响3 ． 1 转炉脱硫机理转炉冶炼过程回硫是渣钢之间的反应， 溶渣金属间的脱硫反应及硫分配比可表示如下：［Ｓ］＋（ 02＇）＝（Ｓ2 ＇）＋［〇］（ 5 ）渣＝Ｘｇ？（ 6 ）5＜ａ？（Ｓ）钢ｓｒｓｚ－ｘｌ 0 0 ＜？（ 0 ）式 （ 6 ） 中， Ｌｓ为硫在渣钢中的分配比； 由上式可以看出分配比Ｌｓ主要与转炉的终点温度、 炉渣碱度以及炉渣中的ＦｅＯ含量有关。

图 2是炉渣碱度和炉渣ＦｅＯ含量对硫在钢渣间分配比的影响 从图 2 中可看出， 增加炉渣的碱度有利于提高硫的分配比Ｌｓ 在一定范围内提高炉渣中ＦｅＯ含量有利于提高硫在渣钢间的分配比， 但超过一定的范围，是不利于转炉脱硫的［4］ＵＩＩ5  ｉ￣￣二5 ． 0＾4．0 ■ ＾3 ＊ 53 － 0 Ｌ   ｌＯ1 5 2 0 2 5 3 0逾中图2 渣中ＦｅＯ 、 碱度对硫分配比的影响9 62 0 1 5 年炼钢品种、 质量提升研讨会论文集超低碳钢基于降锰的考虑 ， 出钢温度不能太高， 氧化性又不能太弱 脱碳炉是低硅冶炼，釆取大渣量脱硫不可行， 大幅提高碱度炉渣难以熔化 故依靠转炉参数的优化减少回硫难以实现， 应从降低原料硫含量着手3 ． 2 转炉双联物料增硫及控制各物料带硫量比例 （物料平衡计算） 如图3 ：各入炉材料带入硫的比例 （％）4 5—4 0＾3 52 9．8 63 0 2 5—擊， —2 0 1 5 ，＇1 0  52 ：－1－ 7 ；0—Ｌ——＊1111—1铁水低硫铁块造淹料 脱硫渣图3 各物料带硫量比例冶炼每炉超低碳钢炉料带入钢水中硫的比例除铁水与低硫铁块外， 最大的为铁水脱硫澄、 造渣料带入硫， 分别带入4 ． 7ｋｇ与3 ． 8 ｋｇ ， 而铁水与低硫铁块总共带入6． 7 ｋｇ硫， 炉料中的总硫量达到 1 5 ． 2ｋｇ。

双联生产超低碳钢时取的脱碳炉终渣成分，可计算硫的分配比在1左右， 如表4 ：表4 脱碳炉硫的分配比炉号终点硫瘡中硫分配比Ｒ8 4 6 8 0 ． 0 0 8 5 0 0 1 Ｌ 1 8 ＾8 88 4 6 90 ． 0 0 7 90 ． 0 0 60 7 61 8 8若保证钢水终点硫不大于0 ． 0 1 0％， 取Ｌｓ＝ｃｏ（Ｓ）‘ｃｏ（Ｓ＞ｓ＝ｌ ， 则渣中硫含量不能大于0．0 1 0％加入的金属料硫含量均小于 0 ． 0 1 0％， 在脱碳转炉冶炼过程中 ， 只要加入的造渣材料ｃｏ（Ｓ）不大于0 ． 0 1 0％， 即可保证造渣料不增硫双联脱磷炉取半钢渣成分， 可计算出硫的分配比在 2 ． 0左右， 如表5 ：表5 脱磷炉硫的分配比炉号半钢硫淹中硫分配比Ｒ0 0 9 6 0 ． 0 0 5 0 0 1 2，0 Ｌ 6 70 0 9 70 ． 0 0 40 0 11 5Ｌ 6 9？毕 钢硫？进站硫0 ． 0 1 2 －？．． ？－Ａ－ｊｇｇＫ0 ． 0 1 1 －＇？0．0 1 0 －＼、Ｗ0  0 0 9： Ｘ謚0  0 0 8 －＼／ｇ ｏ． 。

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