LF精炼渣系优化及试验研究.pdf

收稿日期:基金项目:国家自然科学基金资助项目(、)河北省自然科学基金项目资助()作者简介:方 鸣()高级工程师.通讯作者:薛月凯 博士.精炼渣系优化及试验研究方 鸣 田 鹏 高建国 孔 超 薛月凯 李鹏举 王书桓(承德钒钛新材料有限公司 唐山钢铁国际工程技术有限公司 华北理工大学)摘 要 针对某企业 炉精炼提速后引起的个别炉次 含量超标问题 对精炼渣系优化开展了理论及试验研究 通过理论及实验 确定了适合的精炼渣成分 通过工业试验证实 炉采用上述渣系进行冶炼 可实现精炼周期缩短 精炼后钢液成分满足产品要求关键词 炉 冶炼周期 精炼渣 脱硫文献标识码:文章编号:()(.).某企业板坯铸机拉速提高后 要求转炉炼钢及 精炼环节同步提速 为了提高 精炼炉的冶炼效率 对出钢渣洗、脱氧合金化及 冶炼工序底吹工艺等进行了系统优化 冶炼周期满足了生产要求 但随之带来 精炼终点钢液 含量超标炉数增多大量研究表明精炼渣成分及性能对 炉冶炼脱 具有较大影响 为进一步提高 精炼炉脱 能力 文章研究该企业所用精炼渣成分对 冶炼脱硫的影响 通过理论模拟和实验室实验对精炼渣成分进行了优化 为该企业 炉精炼渣快速脱硫提供技术支撑 精炼渣成分设计该企业精炼渣为 四元渣系 成分见表 表 精炼渣成分取样 平均 冶 金 能 源 已有学者证实 精炼脱硫以传质为限制性环节 根据企业实际 设定渣中 含量为 并利用 软件对 三元相图熔点进行设计 确定 的低熔点成分范围为 的、左右的 和 的 因此 该企业精炼渣组分可进一步优化 实验室实验及结论 实验设计实验采用图 所示 高温管式炉主要研究精炼渣碱度、等因素对钢液脱硫影响图 高温管式炉 实验用渣采用精炼基础渣配加一定量化学纯试剂配制而成 所用钢锭成分见表 表 钢锭成分 实验步骤为:()将盛有 金属料的 坩埚放入内置石墨坩埚的管式炉内并通 保护 炉体以 /升温至 并恒温()按金属量 加入精炼渣 每间隔 搅拌一次钢液 加入精炼渣 后结束实验 试样水冷至常温 利用 测试钢样成分利用不同的精炼渣重复上述实验 实验结果分析 精炼渣碱度对脱硫的影响所用精炼渣成分见表 实验后钢样成分见表 根据表 钢液脱硫率随精炼渣碱度的提高先升高后降低 在碱度为 时脱磷率最高 达到 根据文献 精炼渣热力学脱硫率 与渣碱度 的关系为:()当精炼渣碱度小于 时 精炼渣的脱硫率随着碱度的提高而提高 当碱度大于 时 精表 含量为 时实验用精炼渣成分渣样渣 渣 渣 渣 渣 表 含量为 时实验后钢样成分元素实验炉次脱硫率实验 实验 实验 实验 实验 冶 金 能 源 炼渣的脱硫率随着碱度的提高逐步降低精炼渣脱硫主要反应方程式:()()()()()硫容量:()()式中:为反应平衡常数 是渣中氧的活度 为渣中硫的活度系数 ()为渣中硫的质量分数、分别为()和()的平衡分压硫容量是表征精炼渣脱硫特性的重要参数精炼渣碱度的提高使渣中 增大 提高了熔渣硫容量 但精炼渣碱度过高会导致 等高熔点相增加 且 含量的提高不利于 渣系发泡及精炼脱硫精炼渣中自由态 直接参与脱硫反应且实际工业生产具备较好动力学条件 根据实验结果 建议精炼渣中 含量为 并适度提高精炼渣中 含量 含量对精炼渣脱 影响实验精炼渣 含量为 成分见表 实验后钢样成分见表 表 含量为 时实验精炼渣成分渣样渣 渣 渣 渣 渣 表 含量为 时实验后钢样成分实验炉次元素脱硫率实验 实验 实验 实验 实验 根据表 随精炼渣中 含量的提高钢液脱硫率先升高后降低 当精炼渣中 含量 时 对 应 的 钢 液 脱 硫 率 最 大 达 到 渣系中 与 等高熔点物质结合形成低熔点化合物 降低精炼渣的熔点及黏度 改善精炼过程脱硫动力学条件 含量的持续增加 会导致 活度降低 反而会抑制脱硫反应进行根据 实 验 结 果 当 含 量 为 时促进精炼渣脱硫的作用更强 此时/指数在 符合实际生产要求 含量对精炼渣脱 影响实验用精炼渣 含量为 成分见表 实验后 钢样成分见表 由表 可知 随着 含量的提高钢液脱硫率先升高后降低 渣系中 可与、等形成低熔点的共晶化合物 能够部分代替 缩小精炼渣中的络阴离子尺寸 有效降低精炼渣的黏度 但 含量过高时 浓度降低 且对钢包耐材侵蚀较大因此精炼渣中不表 含量为 时实验精炼渣成分渣样渣 渣 渣 渣 冶 金 能 源 表 含量为 时实验后钢样成分实验炉次元素脱硫率实验 实验 实验 实验 宜加入过多 工业试验效果根据实验结果 对该企业精炼渣成分进行调整 精炼渣中 含量为 含量约为 考虑对炉衬的影响 含量为控制 含量为 含量为 在该企业 炉开展冶炼 品种的工业试验 转炉出钢 时加入铝粒强脱氧铝粒加入量为 /出钢 加入小粒石灰 控制初期渣成分与上述渣系保持一致 渣洗后 冶炼结果见表 工艺优化后 渣洗后钢中氧含量平均值由 降至 渣洗后形成的初期渣中 含量平均值由 降至 精炼期间 采用优化后的渣系进行冶炼 渣中 含量小于 冶炼数据见表表 工艺优化前后渣洗数据工艺实验炉号渣洗前钢中氧/渣洗后钢中氧/渣中/优化前 平均 优化后 平均 表 工艺改进前后 一次脱硫率工艺试验炉号入站/出站/脱硫率/冶炼周期/终点氧/终点氮/优化前 平均 优化后 平均 采用优化后的渣系进行冶炼后 精炼脱硫率由 提高至 优化后的冶炼终点成分满足钢种要求 精炼周期缩短 满足了连铸提速后的精炼时间要求 精炼周期缩短后 冶炼终点氮含量维持在 终点氧维持在()终点氧、氮含量与优化前无明显差距 结论某企业连铸提速后 对其精炼渣系进行了调整 满足了 炉冶炼周期要求 得出结论:()确定适合该企业的精炼渣系配比为:含 量 为 、含 量 为 、(下转第 页)冶 金 能 源 图 水解法脱硫工艺流程满足了再生气的压力和品质又避免了净化气的浪费 工作后的再生气可以送往建有烟气脱硫装置的电厂辅助消耗 结语通过对脱硫技术的现状调研 煤气成分、不同工艺方法以及适用条件分析 结合基地的实际生产状况以及场地条件 宝钢采用 水解法精脱硫工艺来实现煤气源头脱硫治理()宝山基地炉窑数量众多 空间上分布分散且混合煤气的用量较大 通过水解法工艺对 进行脱硫改造 满足在源头上对烟气超低排放的治理 节约场地和投资成本()水解法脱硫工艺在 和 等有机硫化物的脱除率较高 达到了 以上对无机物 脱除率大于 高效解决了热轧序列加热炉的超低排放问题()水解法脱硫的硫脱除率与催化剂的活性密切相关 而实际运用过程催化剂活性受多种因素影响 因此后续项目运行后 还需要对该脱硫工艺进行不断的观察和优化参考文献 王贵 焦炉煤气脱硫技术进展与分析.煤化工 ():杨猛 焦炉煤气精脱硫工艺方案比选和优化设计.冶金能源 ():王艾荣 焦炉煤气催化加氢转化精脱硫工艺及生产实践.煤化工 ():田相峰 焦炉煤气脱硫过程的催化水解和吸收特性研究.北京:华北电力大学 赵 艳编辑(上接第 页)含量为、含量为、含量为()采用上述精炼渣系进行冶炼 渣洗后精炼渣中 平均含量由 降低至 精炼一次脱硫率由 提高至 精炼周期缩短 工艺优化后 精炼钢液成分合格参考文献 朱富强 汪金林 范鼎东 等 钢管 精炼渣系优化的工业试验.特殊钢 ():李超 李建新 刘占礼 等 宽厚板低成本洁净钢生产工艺.钢铁 ():李杰 荣光平 王晓兰 等 基精炼渣 脱硫的试验研究.炼钢 ():李宗强 薛正良 张海峰 等 对铝酸钙预熔精炼渣系预熔特性和脱硫的响.中国冶金 ():王旭 魏军 仇圣桃 等 钢精炼渣 /值优化.钢铁钒钛 ():王乐 刘浏 王品 轴承钢 精炼深脱硫工艺的研究.炼钢 ():邓浩华 炉高碱度精炼渣脱硫效果及发泡性的研究.包头:内蒙古科技大学 赵斌 精炼渣脱硫能力的优化研究.西安建筑科技大学 林路 顾超 包燕平 等 齿轮钢 精炼渣优化 .炼钢 ():万 雪编辑冶 金 能 源