lf精煉渣脫硫能力優(yōu)化與循環(huán)利用(編輯修改稿)
2025-06-07 22:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的Al粒直接加到渣中，直接降低（FeO）。硫的分配比與精煉渣中（FeO+MnO）成反比關(guān)系，即隨著（FeO+MnO）含量的提高，硫的分配比降低，對爐渣脫硫不利。因此要求合成精煉渣中還原性要強，（FeO+MnO）%以下。（1）要有較高的硫容量（2）(FeO+MnO)含量低，具有強還原性（3）P2O5應(yīng)盡量低（4）必須有較好的流動性，即合適的熔點及粘度（5）吸收非金屬夾雜物能力強（6）有較好的絕熱性能（7）對包襯耐火材料侵蝕輕微即要求有良好的泡沫渣（8）有一定的比電導(dǎo)，在加熱時可以埋弧工作(LF)精煉用渣的功能和配制鋼包精煉爐已成為現(xiàn)代化鋼鐵生產(chǎn)短流程中不可缺少的一道工序。在世界鋼包精煉裝置中,鋼包爐(LadleFurnace2LF)%。LF除了采用還原氣氛埋弧加熱、真空脫氣、透氣磚吹氬攪拌等3項二次精煉較成熟的技術(shù)外,還引用了合成渣精煉技術(shù),因此,LF用精煉渣的研究日益受到廣泛重視。LF精煉渣的基本功能為:(1)深脫硫。(2)深脫氧。(3)起泡埋弧。(4)可去除鋼中非金屬夾雜物,凈化鋼液。(5)改變夾雜物的形態(tài)。(6)防止鋼液二次氧化和保溫作用。LF精煉渣根據(jù)其功能由基礎(chǔ)渣、脫硫劑、還原劑、發(fā)泡劑和助熔劑等部分組成。渣的熔點一般控制在1300~1450℃,渣1500℃~s。精煉渣的基礎(chǔ)渣一般多選CaO2SiO22Al2O3系三元相圖的低熔點位置的渣系?；A(chǔ)渣最重要的作用是控制渣的堿度,而渣的堿度對精煉過程脫氧、脫硫均有較大的影響。提高渣的堿度可使鋼中平衡氧降低,而且可提高硫在渣鋼之間的分配比,即利于脫氧和脫硫。但是,精煉渣的堿度也不能過大,如果堿度過大,例如大于5,精煉渣熔化困難,渣的粘度過大,流動性不好,也將影響脫氧和脫硫效果。通常精煉渣分為高堿度渣和低堿度渣,一般堿度(CaO/SiO2)大于2為高堿度渣,高堿度渣適用于一般鋁鎮(zhèn)靜鋼二次精煉,在鋼水脫硫等方面具有較好的效果。對于具有特殊要求的鋼種,如簾線鋼、鋼絲繩鋼、軸承鋼等,需采用低堿度渣,例如堿度在1左右的中性渣。在這些鋼中,為了避免在脫氧過程中生成過多氧化鋁夾雜,大多采用Si2Mn脫氧,采用中性精煉渣、甚至于酸性渣,精煉后形成較低熔點的圓形或橢圓形復(fù)合夾雜物,在加工時可以變形,危害較小。精煉渣可以利用白渣(不加脫氧劑)精煉,達到降低鋼中氧、硫及夾雜物含量的目的。也可以在渣中加入脫氧劑,如Al粒、Si2Fe、RE等,提高渣的精煉能力。還可以在渣中加入硅鈣合金等,清除鎮(zhèn)靜鋼中Si或Al脫氧后的產(chǎn)物,即將單一的脫氧固態(tài)產(chǎn)物改變成復(fù)合低熔點液態(tài)夾雜,渣中Ca發(fā)生下列反應(yīng):X[Ca]+YAl2O3(s)=[X(CaO)(Y1Π3X)Al2O3](s)+2Π3X[Al]生成的鋁酸鹽夾雜浮出鋼液,達到Al2O3變性處理的目的。精煉渣的脫硫反應(yīng)受渣中FeO+MnO含量的影響很大,它與硫分配常數(shù)K的關(guān)系見圖3。因此,精煉渣中MnO、FeO要盡量的低。配制精煉渣常用的基礎(chǔ)渣原料、脫硫劑、發(fā)泡劑、還原劑、助熔劑及其作用見表1。精煉渣通常有粉劑和顆粒狀劑。粉劑多為機械混合物,使用過程中粉塵大。顆粒狀劑加入鋼包時,不會產(chǎn)生粉塵飛揚而污染環(huán)境和使物料損失。另外,顆粒狀物料流動性好,可以迅速在鋼水表面形成覆蓋層。目前有的連鑄生產(chǎn)線LF精煉時間不允許太長,為了使精煉渣加入鋼包后快速均勻熔化,以縮短精煉時間,也常常采用預(yù)熔型精煉渣,但成本有所提高。3 精煉過程脫硫熱力學(xué)及動力學(xué)分析 鋼液脫硫的熱力學(xué)渣鋼間的脫硫反應(yīng) 渣金屬間脫硫反應(yīng)，根據(jù)爐渣的分子理論，可以用下式表示： [S]+(CaO)=(CaS)+[O] lgKCaS=lgaCaSaO/aSaCaO=5650/T+ 考慮一般情況下渣中的成分是以離子狀態(tài)存在，也可表示為： [S]+( O2)=[O]+( S2) 式中 as，ao——用質(zhì)量分數(shù)計算的金屬液中硫和氧的亨利活度； a CaS，aCaO——以純固體狀態(tài)作為基準(zhǔn)的活度，用摩爾分數(shù)表示。由反應(yīng)式可知，渣中的 CaO (O2)的活度越大，CaS(S2)的活度越小，且鋼水中的氧含量低，硫的活度大一些，脫硫反應(yīng)易于進行。選擇堿度高且硫溶解度大的渣，保持渣金反應(yīng)體系低的氧位，以利于進行金屬液的脫硫。氧含量低，[C]和[Si]含量高的鐵水，與鋼水相比易與脫硫，這正是鐵水預(yù)處理脫硫的優(yōu)勢所在。為了生產(chǎn)低硫鋼，必須做到鐵水脫硫后的渣不能進入下一工序的煉鋼爐內(nèi)，需要進行扒渣處理鐵水，由于前一工序的渣子混入在某種程度上不可避免，因此還需在鋼包精煉中進行鋼水脫硫。，表示了各種渣共存條件下的鋼水成分和硫的濃度的平衡關(guān)系。碳含量高的鐵水中硫的平衡濃度低，可知鐵水脫硫是有效的。鋼水條件下，鋁鎮(zhèn)靜鋼的石灰飽和 (aCaO= 1)的 CaOAl2O3渣中的平衡硫濃度最低。這是鋼包精煉法脫硫之所以對鋁鎮(zhèn)靜鋼使用 CaOAl2O3系渣的主要原因。爐渣的脫硫能力一般用硫在渣金屬間的分配比 (LS=ω(S)/ ω[S])表示。在脫硫操作中要求由分配比大的渣組成。為了推算分配比，必須求出渣中成分的活度。因為實際測量渣中各成分的活度比較困難，引入硫容量 (CS)來表示爐渣脫硫能力的指標(biāo)。在硫分配比和硫容量之間，存在以下關(guān)系： lg LS = lg CS + lg?S lgaO 465/T 964 為了用少量的渣制造極低硫鋼，要選擇硫容量大的渣系，進行強脫氧，并在高溫下進行脫硫。實際操作中鋼包精煉后的 LS值比熱力學(xué)計算預(yù)測值低得多。原因是從氣體和耐火材料中供氧，鋼水中的氧活度增高。鋼包精煉中為了有效地進行脫硫，保持惰性氣氛和耐火材料中低的氧位是重要的。具體地來說，希望是真空或者氬氣氣氛，而且采用堿性氧化物作為鋼包耐火材料。采用 CaO 基精煉渣對鋼水脫硫，其反應(yīng)可用如下方程式表示：（CaO）+［S］=（CaS）+［O］（O2）+［S］=（S2）+［O］由脫硫反應(yīng)知，LF精煉過程中脫硫反應(yīng)的限制性環(huán)節(jié)為硫和氧在鋼中的傳質(zhì)過程。但是由于氧在鋼液中的擴散系數(shù)比硫高出一個數(shù)量級，即氧在鋼中的傳質(zhì)速度比硫快幾十倍，不對硫的傳質(zhì)形成限制，所以硫的傳質(zhì)是脫硫的限制性環(huán)節(jié)。吹氬攪拌可改善爐內(nèi)脫硫動力學(xué)條件，增加渣鋼界面接觸面積，促進硫在渣鋼中的傳質(zhì)，提高界面反應(yīng)速度，強化還原精煉進程。LF精煉過程中爐內(nèi)傳質(zhì)方程用下式所示：式中J為物質(zhì)擴散通量，A為渣鋼接觸面積，D為物質(zhì)擴散系數(shù)；δ為邊界層厚度； 為物質(zhì)濃度梯度?？芍吹?，增大渣鋼界面的接觸面積 A，減小邊界層厚度δ及增大濃度梯度，均可增大物質(zhì)擴散通量，提高物質(zhì)擴散速度，促進反應(yīng)進行。LF 精煉過程中的吹氬攪拌可極大改善上述動力學(xué)參數(shù)，強化反應(yīng)動力學(xué)條件，提高還原精煉效率。爐渣脫硫是降低鋼中硫含量使之達到規(guī)格的主要手段。爐渣脫硫的熱力學(xué)條件是：爐渣堿度，渣中不穩(wěn)定氧化物的含量，以及渣料和溫度。一般情況下，堿度越高，渣中不穩(wěn)定氧化物含量越低，越有利于脫硫。爐渣脫硫的動力學(xué)條件是：渣與鋼接觸面積的大小有
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