作业帮请问废钢炉料和渣钢的区别是什么?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/28 20:31:36
请问废钢炉料和渣钢的区别是什么?
请问废钢炉料和渣钢的区别是什么?
请问废钢炉料和渣钢的区别是什么?
戴 栋
摘 要 分析了唐钢电炉钢中硫成分偏高的原因及其对冶炼指标的影响,并提出控制硫进入熔池的措施和还原精炼硫的操作方法,经实践证明,取得了较好的效果.
关键词 钢水中硫 来源 控制 效果
Analysis And Control on Source of Sulphur into EAF Bath
in Tangshan Iorn & Steel Co.Ltd
Dai Dong
(Tangshan Iron & Steel Co.Ltd)
Abstract This paper gives analysis on the cause of higher content of suphur in molten steel in EFA of Tangshan Iron & Steel Co.Ltd and its effect on smelting indexes.It also puts forward some measur-ments to control sulphur into bath and desulphurization methods in reducing and refining process,which is prooved to gain good effects from practice.
Keywords sulphur in molten steel suorce control effect
1 前 言
近两年来,由于废钢铁质量下降和工艺条件变化,唐钢5t电炉冶炼时,熔清后硫成分过高的炉次明显增多,给冶炼操作特别是优质钢生产带来很大困难.为此,对熔池硫高的原因进行了较细致的跟踪分析,找出主要入炉材料对钢水中硫的影响.经过控制原料质量和改进精炼工艺操作,解决了钢水中硫的控制和脱除的难题.
2 熔池中硫的来源及影响
2.1 电炉冶炼条件及工艺操作
唐钢电炉以废钢铁为主要原料炼钢,用生铁配碳.熔化期采用煤氧喷吹助熔工艺,浇余炉渣钢水回炉.造渣材料主要是活性石灰、萤石、矿石等；炉衬工作层为焦油镁砖,冶金镁砂补炉.冶炼基本工艺为“熔氧合一”和“快白渣”还原、渣洗混冲出钢.熔清硫成分多在0.13％～0.18％,平均约为0.14％,最高在0.20％左右.
2.2 入炉原料的硫含量及增硫量
2.2.1 钢铁料
冶炼碳工钢(T12～T13A)所配废钢铁比例如表1所示,其中废钢主要是社会废钢,杂质多,且混有30％左右的废生铁制品.切头主要是公司内部轧钢普碳、低合金钢坯头.自产废铁主要是废灰铁、钢锭模.配碳生铁为炼钢铁皮.
表1 废钢铁原料及其主要成分/%
种类 加入比例 硫含量 碳含量 磷含量
社会
废钢
内部
切头
自产
模铁
配碳
生铁
注：分母为取值范围,分子为平均值.
跟踪观察表1所列配料方法13炉,熔清硫含量平均为0.116%,废钢中杂质还可增硫.
2.2.2 浇余钢渣
唐钢5t电炉出钢量为17.2t,回炉浇余钢水约300kg/炉,炉渣520kg/炉,其主要炉渣成分见表2.根据炉渣分析结果,0.93%的硫增入钢水使硫升高约0.024%.
表2 回炉渣成分/%
CaO SiO2 Al2O3 MgO ∑FeO MnO P2O5 (S) 增碳量
45.87 21.47 6.79 18.41 1.14 0.46 0.11 0.93 0.024
注：包内渣样,n=5
根据资料介绍,还原渣的硫含量一般在0.30%左右,而跟踪的数据远高于这一数值.计算表明,这种炉渣相当于含(CaS)1.1%～2.7%,回炉后与(FeO)迅速反应进入钢中,使硫在渣 、钢中的分配比〈1.
2.2.3 煤粉
唐钢自1995年开始推广煤粉—氧气强化喷吹助熔工艺,取得了节电增产的良好效果.但由于煤氧比控制偏高,使喷后煤粉燃烧不尽,出现了增硫现象.煤粉成分见表3 .原煤粉喷吹量29kg/t钢左右,煤氧比7.2kg/m3,且有时喷吹过早,煤粉未能点燃,约25%的未燃煤粉进入熔池,增硫0.0074%.
表3 粉煤的化学成分/%
固定碳 挥发分 灰分 水分 硫 增硫量
77.32 8.16 13.16 1.36 1.04 0.0074
2.2.4 其它入炉材料
熔化期加入熔池的其它材料是造氧化渣的石灰、萤石、矿石.在熔清前,由于加入量较少,对溶清成分无明显影响.
此外,电炉炉衬材料焦油镁砖和补炉镁砂也因炉衬侵蚀一部分进入炉渣中,但根据分析,其对硫含量的增减没有直接造成影响,此处未做具体考虑.
2.3 熔池硫高对冶炼指标的影响
由于熔清硫高,还原期需要多次扒换新渣脱硫处理才能达到钢种成分要求.导致冶炼时间延长,电耗、渣 料消耗明显升高,炉料侵蚀加剧,严重影响炉龄；同时,还因终点硫含量高,造成废品增多以及不利于钢种的开发.所有这些使钢的成本升高,产量降低.
3 熔池中硫变化过程的分析
炉内中熔氧期 硫的氧化去除量仅在10%左右.通过渣样与钢样同时分析,硫在熔池中的变化过程见表4.
表4 渣中硫与钢水中硫的变化过程
冶炼区间 炉渣成分/% 〔S〕/% LS
CaO SiO2 ∑FeO MgO Al2O3 (S)7
熔化期 45.63 16.52 15.27 10.90 3.50 0.090 2.76 0.105 0.86
氧化期 40.43 16.82 16.28 15.23 4.88 0.070 2.40 0.098 0.71
还原期 45.73 25.13 1.80 17.87 5.89 0.85 0.82 0.055 3.36
出钢前 45.96 24.01 0.49 19.36 5.56 0.235 1.91 0.045 5.22
包 内 43.39 24.39 1.26 20.69 5.62 0.490 1.78 0.018 27.22
根据表4炉渣成分的变化情况,提高硫的分配比的首要影响因素就是∑(FeO).亦即唯有降低(FeO)才能形成还原渣.用(CaO)与(FeO)的反应,取代(CaS)与(FeO)的反应,这是影响还原期整个脱硫进程的；除了钢液硫含量的高低,还有渣系的综合脱硫能力,这是比较复杂的,需要进行详细分析.
4 熔池中硫的控制途径
4.1 控制原材料带入的硫
4.1.1 改进配料工艺,控制钢铁料含硫量
在现有钢铁料条件下,尽可能进行废钢分类,按钢种确定装配料工艺.如对于硫含量要求较严的碳工钢,选用相对较低含S量的料.如优质炼钢生铁、无杂铁废钢、优质坯头等等.这样,熔清后碳、磷、硫不仅合适而且稳定,硫含量平均可下降17%,为后期操作创造了良好条件.在总体炼钢成本不升高的条件下,尽量减轻脱硫过程,同样可保证钢种成分.
4.1.2 减少高硫渣回炉
浇余渣钢回炉目的在于利用余热节省电能,加快冶炼速度.并有助于提前喷粉强化冶炼.对于熔清硫大于0.13%的炉次,高硫炉渣不宜回炉,避免熔清硫高造渣困难.这样可降低0.02%左右的硫含量增加.
4.1.3 调整喷粉参数,控制煤粉增硫
根据煤氧喷吹煤粉的燃烧速度和条件,对原工艺进行了改进.将开始喷粉时间推迟到送电熔化20min后,对无浇余回炉渣的钢更晚一些,并动态控制喷吹煤粉量.在电极穿井后开始回升时,煤氧比控制在2.6kg/m3,随着废钢加热变红,逐渐提高煤氧比达到3.5～4.5kg/m3,全炉喷煤量在250kg以内.这样,可保证煤粉完全均匀燃烧,防止钢液增硫.同时也不会因氧过剩而造成电极氧 化加快.该操作控硫量可达0.006%左右.
通过上述几项措施收到明显降硫效果.改进前随机取样61炉,熔清硫平均为0.136%,最高0.185%,硫高于0.13%的占66%,改进后随机取样50 炉,熔 清平均硫含量下降为0.113%,最高0.145%,熔清硫在0.13%以上的占14%.平均熔清下降了16.9%.
4.2 精炼脱硫的工艺措施
众所周知,熔池脱硫的基本条件是“三高一低”,即较高的渣碱度、较大的渣量、适当高的钢水温度和低的(FeO)含量.作为唐钢电炉,炉渣成分和冶炼工艺有其自身特点.所以,提高脱硫率要因地制宜,有的放矢地采取措施.
4.2.1 选取合理的渣系及造渣工艺
在改进工艺前,其还原渣成分由表4可见.主要弊端有：
(1)碱度较低.在造渣时采用了大量含SiO2较高的碎粘土砖调渣.影响CaO的脱硫反应.
(2))(MgO)含量高.渣中(MgO)高达18%左右,虽提高了碱度,但极大地恶化了渣的流动性,提高了渣的熔点,使渣变稠.影响渣钢混冲脱硫效果.(MgO)主要来源于炉役后期较大量的补炉镁砂.
(3)(Al2O3)偏低.(Al2O3)对渣的流动性会增加,对碱度影响比(SiO2)小得多,但原渣系含(Al2O3)量却仅有5%左右.
(4)CaF2加入过早.8%左右的CaF2可有效地稀释炉渣,但前期大量加入,对炉衬侵蚀加剧,从而使(MgO)进入渣中较多,难以保持渣的流动性.
原渣系在原始硫较低时虽能完成部分脱硫任务,但对进一步提高硫的分配比Ls的可能性已很小,不适于高硫钢水脱硫.为此,必须改进渣系和造渣工艺.
(1)为进一步提高脱硫反应能力,要提高渣中CaO的活度,即增加渣碱度至2.5以上.这样,(CaO)应在50%左右,(SiO2)在20%以下.渣碱度与Ls的关系见图1〔1〕.
图1 熔渣的碱度与Ls的关系
(2)适当调整碳工钢的冶炼炉况,减少(MgO)炉役后期进入渣中,将(MgO)含量控制在15%以下,并减少钢中Ca-Mg夹杂物.
(3)提高(Al2O3)含量到10%左右,以替代部分(SiO2).
(4)为了减少CaF2对炉衬的侵蚀,又满足高硫钢水对炉渣流动性的特殊要求,还原前期尽量少加CaF2,而多加火砖碴.出钢前多加萤石,以便有效地提高Ls.石灰与萤石的总加入比例10∶1.5～2.这一措施对控制(MgO)含量,保证渣的流动性,实现渣钢混冲脱硫具有最佳效果,作用明显.
(5)碳工钢因碳含量高,冶炼温度相对较低,这不利于造渣脱硫.因此,高硫钢水应取温度范围上限.渣量过大会影响其流动性,且不利于扩散脱氧剂对钢水的深脱氧.因此,在满足渣量脱硫要求的情况下,即使高硫钢水,渣量也应尽量控制在3%以下.
表5是按调整渣系和造渣工艺后的试验结果,包内的Ls已达48.高硫钢水工艺改进前后的脱硫过程,脱硫速度和程度的明显变化均集中在还原开始和出钢时的两个重要的动力学过程〔2〕.
表5 改变造渣工艺后的渣成分和硫的变化
冶炼区间 炉渣成分/% 〔S〕/% LS
CaO SiO2 ∑FeO MgO Al2O3 CS7
熔氧期 39.41 16.26 28.40 8.82 6.89 0.115 2.43 0.190 0.61
还原前期 53.84 19.11 1.01 10.03 10.29 0.60 2.81 0.085 7.05
还原后期 50.14 19.52 0.90 15.00 9.63 0.80 2.57 0.066 12.12
包 内 47.94 19.76 0.79 15.11 11.55 1.20 2.43 0.025 48.0
4.2.2 强化钢水脱氧,促进脱硫
低合金钢和合金钢由于加入合金材料合金化和沉淀脱氧,∑(FeO)较容易降低,不会造成脱硫困难.但碳素钢特别是碳工钢,不用合金化,其扩散脱氧复杂.我厂采用了增加SiC用量及按0.2%配硅、增加终脱氧硅铝铁用量等措施,以保证钢水脱氧深度.同时严格控制渣料配比,促进形成其流动性良好的强白渣 ,满足了脱硫要求,渣中∑FeO 降到了0.8%以下.
4.2.3 满足脱硫的动力学条件
碳工钢因缺乏沉淀脱氧手段,脱氧程度在熔池上下容易出现较大差异.即使以强白渣出钢,也会在钢包内发生渣碱度变弱,从而影响渣洗脱硫效果.为此,必须加强熔池搅拌工艺,为保证搅拌效果,人工搅拌时间竞延长了一倍.此外,还试验了炉内吹氩搅拌和包内吹氩搅拌,以及改浅熔池深度等措施,这些对均匀钢水温度,保证脱氧效果,增加渣钢接触面积,对进一步脱硫都起到了重要作用.
5 效果分析
在加强采用了控制脱硫管理和提高工艺技术操作措施后,进入熔池硫的总量使熔清硫高炉次下降78%.即使遇到了熔池硫高的炉次,通过严格工艺操作,创造脱硫条件,也可较好的完成脱硫任务,而且基本上不会延长冶炼时间,还不用扒渣工艺.实际脱硫效果及冶炼总体指标情况列于表6.若与过去脱硫方法相比,吨钢综合成本可降低26元左右,产量可增加约11%左右.
表6 采用控硫措施后的冶炼指标
类别 炉
数 熔清
S/% 出钢前
S/% 终点
S/% 还原时间
min 还原电耗
kWh.t-1 出钢
ηs
综合情况 50 0.113 0.045 0.015 28 127 66
个别硫高 7 0.139 0.051 0.021 36 143 62
6 结 论
(1)为了保证不同钢种的质量和冶炼指标,根据钢种要求和现有条件,进行配料改进工艺,是创造良好冶炼条件的前提.
(2)改进 原有渣系和造渣工艺对完成还原精炼期脱硫,提高脱硫效率至关重要,钢水精炼过程的综合脱硫率可达85%以上.
(3)鉴于电炉炉内脱氧脱硫工艺的局限性,采用炉外精炼是进一步提高质量、增加品种、提高生产率的根本途径.
联系人：戴 栋,工程师,唐山市(063016)唐山钢铁股份公司电炉炼钢厂
作者单位：唐山钢铁股份有限公司
参考文献
1 乐可襄等.CaO-SiO2-MgO-Al2O3精炼渣的脱硫性能.特殊钢,1998(3)：16
2 戴栋.电弧炉炉内脱氧工艺的选择与优化.炼钢,1994(3)