LF合成精煉渣優(yōu)化與深脫硫工藝研究.pdf

1、LF鋼包爐作為一種高效鋼的二次精煉手段，借助電弧加熱、造還原渣和底吹氬氣攪拌等手段，以達到快速脫氧、脫硫、均勻鋼水成分、溫度以及有效去除鋼中夾雜物的目的，在純凈鋼冶煉方面發(fā)揮了巨大作用。探討合理的精煉渣成分和底吹氬制度對于提高LF作業(yè)效率，降低深脫硫時間，優(yōu)化轉(zhuǎn)爐、精煉爐和連鑄之間的工藝銜接和加快生產(chǎn)節(jié)奏均具有十分重要的意義。 本論文在鞍鋼二煉鋼LF合成精煉渣成分基礎(chǔ)上，建立二次回歸正交設(shè)計模型優(yōu)化了鞍鋼現(xiàn)場精煉渣成分，并考察了

2、FeO含量和渣量對合成精煉渣脫硫效果的影響。以優(yōu)化后的合成精煉渣成分為基準(zhǔn)，通過實驗室坩堝實驗研究了工業(yè)原料和鋁灰基脫硫劑對脫硫的影響，并借助感應(yīng)爐裝置比較了不同配方合成精煉渣的脫硫效果。結(jié)果表明，當(dāng)渣中FeO、MgO含量不變時，隨w(CaO)/w(SiO2)增加，脫硫率均先增大后減小。在不同堿度條件下，Al2O3和CaF2含量對脫硫效果的影響程度不同，當(dāng)精煉渣中Al2O3、CaF2含量過高時，增加上述任一組元含量，脫硫率均明顯降低；L

3、F冶煉低硫鋼時，精煉渣中FeO含量應(yīng)控制在0.5％以下，且渣量適宜，一般不大于20kg·t-1鋼；本實驗條件下優(yōu)化的最佳精煉渣組成為w(CaO)/w(SiO2)9～11，Al2O327％～29％，MgO9％，CaF28％～10％，F(xiàn)eO小于0.5％；比較幾種工業(yè)脫硫劑配方的脫硫效果，按照脫硫率從大到小的順序依次為無氟電解鋁灰，優(yōu)化渣，預(yù)熔電解鋁灰，電解鋁灰，預(yù)熔熔鑄鋁灰，熔鑄鋁灰。 針對鞍鋼第二煉鋼廠北區(qū)180噸LF精煉爐脫硫工

4、藝，建立數(shù)學(xué)模型預(yù)測了底吹氬攪拌過程中鋼水循環(huán)流動和混合行為。結(jié)果表明，采用數(shù)學(xué)模型方法和數(shù)值計算可以較好地預(yù)報吹氣攪拌鋼包體系中鋼水湍流流動和混合現(xiàn)象；鞍鋼二煉鋼廠北區(qū)LF精煉鋼包采用的弱偏心噴吹，在吹氬方式上是比較合理的，鋼水同時存在明顯的上下運動和水平運動；在目前采取的吹氬工藝制度下，鋼水95％混勻時間在160s～317s之間，熔池中的鋼水循環(huán)流量為103t·min-1～175t·min-1、熔池液面最大鋼水流速為0.35m·s-

5、1～0.6m·s-1以及熔池體系最大有效粘度在44kg·m-1·s-1～72kg·m-1·s-1范圍，這些均表明鋼包內(nèi)攪拌強度處于較高水平，綜合比較后認為，適合鞍鋼二煉鋼180tLF最佳氬氣流量應(yīng)控制在20m3·h-1～50m3·h-1之間。 為了調(diào)查LF吹氬制度對鋼中夾雜物的去除效果，本研究以GR653和GR535管線鋼為研究對象，取樣分析了不同LF精煉周期內(nèi)鋼中氣體含量、夾雜物數(shù)量、形態(tài)、粒度，并進行了綜合分析與評價。結(jié)果表

6、明，LF從進站到出站，鋼中夾雜物面積比可降低40％～50％，小顆粒夾雜物粒度分布比例增加，其中2μm～5μm小顆粒夾雜LF爐進站到出站由40％～50％比例提高到80％～90％，但最大夾雜物粒度沒有明顯變化；影響管線鋼LF爐夾雜物去除率的主要因素是吹氬工藝，通過在精煉過程采取合理的吹氬制度，可以降低鋼中夾雜物含量，減少夾雜物粒度；大氬氣量可明顯縮短鋼中夾雜物上浮時間，吹氬化渣的氣體流量最好控制在40m3·h-1～50m3·h-1，正常合金

7、化或升溫等處理時氬氣量在20m3·h-1～30m3·h-1即可；喂CaSi線對鋼中夾雜物起到了很好的變質(zhì)作用，軋材中夾雜物絕大多數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛐巍?為了驗證實驗室研究結(jié)論，本研究又在鞍鋼二煉鋼進行了LF深脫硫?qū)嵺`和鋁灰基脫硫劑試驗，基本解決了深脫硫時間長，脫硫速度慢的問題，實現(xiàn)了LF快速高效脫硫的目標(biāo)。結(jié)果表明，在二煉鋼目前工藝條件下，鐵水預(yù)處理完全有能力將鐵水中硫含量降低至20×10-6～30×10-6水平，采用新型頂渣改質(zhì)劑，鋼

8、水罐頂渣平均堿度達到3.7，爐渣中FeO和MnO含量可降到2％左右。采用控制渣中SiO2含量小于10％，提高爐渣堿度，可使LF爐脫硫率達到80％，鋼中最低硫含量達到0.001％水平；適當(dāng)?shù)陌l(fā)泡劑可以保證精煉渣發(fā)泡平穩(wěn)，其合理用量為3％～5％；通過對鞍鋼純凈鋼生產(chǎn)工藝改進，成功獲得了[P]、[S]、[N]、[H]、[O]之和小于100×10-6水平的純凈鋼鑄坯。應(yīng)用電解鋁灰作脫硫劑組分進行的現(xiàn)場深脫硫試驗表明，鋼中硫含量可以從0.008％