CN101760585B

CN101760585B - 一种含BaO、Li2O的深脱硫渣系及采用该渣系生产超低硫钢的方法

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Publication number: CN101760585B
Application number: CN2010101071275A
Authority: CN
Inventors: 彭自胜; 刘光穆; 肖鸿光; 彭其春; 孙群保
Original assignee: HENGYANG HUALING CONTINOUS ROLLED PIPE CO Ltd
Current assignee: HENGYANG HUALING CONTINOUS ROLLED PIPE CO Ltd
Priority date: 2010-02-03
Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2030-02-03
Also published as: CN101760585A

Abstract

本发明涉及冶金工业的炼钢技术，是一种直接应用于LF炉顶渣中进行脱硫的含BaO、Li₂O的深脱硫渣系及采用该渣系生产超低硫钢的方法。渣系的成分以质量％计，其组分为：CaO45％～55％；SiO₂3％～10％；Al₂O₃18％～30％；BaO5％～12％，；Li₂O0.2％～2.0％，；MgO3％～8％。通过在钢包中或出钢时加入2～5kg/t_钢的含BaO、Li₂O的深脱硫剂，并加入10～15kg/t_钢的石灰，采用铝粒脱氧，可以得到目标渣系。LF炉应用此渣系，不需对铁水进行预处理，后步配合采用VD工艺，在LF钢水初始硫高达200ppm的情况下，可以将钢中的硫含量稳定控制在8ppm以下。通过对钢水采用钙处理，可以保证连铸坯的钙含量达到≥20ppm，从而满足Ca/S≥2.0的高级抗酸管线管用钢等超低硫钢品种的生产。

Description

一种含BaO、Li2O的深脱硫渣系及采用该渣系生产超低硫钢的方法

技术领域

本发明涉及冶金工业的炼钢技术，特别是一种直接应用于钢包精炼炉(以下简称LF炉)顶渣中进行脱硫的含BaO、Li₂O的深脱硫渣系及采用该渣系生产超低硫钢的方法。炼钢时将该渣系直接应用于LF炉顶渣中进行脱硫，后部配合使用真空脱气炉(以下简称VD)处理工艺，可将钢中硫脱至较低的范围(硫≤8ppm)，特别适用于超低硫钢的生产(如抗酸管线管和抗腐蚀油套管等)。

背景技术

硫在大部分钢种是有害元素，仅在易切削钢中为有益元素，易切削钢中含硫能提高切削加工性能。硫常以硫化物的形式存在于钢中，钢中硫含量高对钢的质量和性能有很大影响，它不仅影响钢的热加工性能、焊接性能，还对钢的力学性能有较大影响，会降低钢材非轧制方向的各种性能指标。硫还影响钢的高温性能，如对高压锅炉管产品，硫对钢的高温持久性能有显著影响，是钢产生持久断裂的根源。硫对钢的抗腐蚀性能也有显著影响，如对抗酸管线管和抗腐蚀油管而言，硫是钢管产生硫化物应力腐蚀和氢致裂纹的根源。其它如高压气瓶钢、钻杆用钢等，都对硫含量有很严的要求。因此，在高级钢铁产品中，硫含量是评价钢质量好坏的重要指标之一。

由于硫的危害性极大，抗腐蚀用钢对其提出了严格要求，根据国际和国内的有关标准，一般抗酸管线管的硫含量应控制在0.008％(80ppm)以下，高钢级的抗酸管线管的硫含量必须控制在0.003％(30ppm)以下，硫含量越低越好。生产高级抗酸管线管还需对硫化物夹杂进行球化处理，这样才能保证钢管的抗腐蚀性能合格。目前国内先进企业在生产高级抗腐蚀用钢时，最好的脱硫水平是控制硫≤10ppm，以及Ca/S≥2.0。从而使钢具有较好的抗腐蚀性能。

现有炼钢工艺中钢水的脱硫基本上在LF炉进行，LF炉基本上采用CaO基炉渣对钢水进行脱硫，一般使用CaO+Al₂O₃+SiO₂+MgO四元渣系。有些钢厂为减轻LF的脱硫压力，采用铁水预处理进行脱硫，从而使LF炉钢水的初始硫控制在50ppm左右，通过LF+VD或LF+RH(真空循环脱气炉)喷粉脱硫，可将钢中硫稳定地控制在20ppm以下。目前国内一些企业采用以上工艺，可将钢中硫控制在10ppm以下。而对一些没有采用铁水预处理的钢厂，LF的初始硫高达200ppm左右，即使后步采用LF+VD或LF+RH喷粉工艺，若采用CaO基的四元渣系脱硫，钢中的硫也只能控制在30ppm左右，这种工艺不能确保高级抗腐蚀等超低硫钢的稳定生产。

研究表明，Ls、Cs与炉渣光学碱度之间的相互关系如下：

\lg L_{S} = \lg C_{S} - \frac{935}{T} + 1.375 + \lg f_{S} - \lg a_{O}

lgCs＝12.6Λ-12.3

可见，提高炉渣的光学碱度可以提高炉渣的硫容量，而硫容量的提高可以提高渣钢间硫含量的分配比，从而提高炉渣的脱硫能力。

研究表明，炉渣中加入BaO和Li₂O，可以提高炉渣的光学碱度，从而提高炉渣的脱硫能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的、脱硫能力强的适于超低硫钢生产的深脱硫渣系及采用该渣系生产超低硫钢的方法。

一种含BaO、Li₂O的深脱硫渣系，渣系的成分以质量％计，其组分为：CaO45％～55％；SiO₂ 3％～10％；A1₂O₃ 18％～30％；BaO 5％～12％，；Li₂O0.2％～2.0％，；MgO 3％～8％。

本渣系的碱度在4.0～6.0左右，由于使用了BaO和Li₂O，可以提高炉渣的光学碱度，实际生产中炉渣光学碱度Λ为0.72～0.80。从而使炉渣具有很高的脱硫能力。

一种采用含BaO、Li₂O的深脱硫渣系生产超低硫钢的方法，其操作工艺为：

A、在钢包中或出钢过程中加入一定量的含BaO、Li₂O的深脱硫剂，其中BaCO₃的含量为70％～95％，Li₂CO₃的含量为5％～30％，同时，在电炉出钢和LF炉加入一定量的石灰，采用铝粒对钢水脱氧，从而保证得到目标要求的渣系。在实际操作中，深脱硫剂的加入量为2～5kg/t_钢，石灰的总加入量为10～15kg/t_钢，铝粒的加入量为1.0～3.0kg/t_钢。

使用时可以根据BaCO₃和Li₂CO₃的含量，适当调整深脱硫剂的加入量，确保得到设计的目标渣系。

在加深脱硫剂时，可以将40％～50％的深脱硫剂加在钢包底部，50％～60％的深脱硫剂在出钢过程加入。

出钢时，石灰的加入量为8～10kg/t_钢。在LF炉，可根据LF炉炉渣状况，补加2.0～5.0kg/t_钢的石灰。

电炉钢水出钢温度控制≥1630℃。

B、为了实现以上渣系的脱硫目标，还需对钢水进行深度脱氧，并配合采用VD工艺来脱硫。其中，脱氧的要求为渣中FeO含量控制在0.8％以下，钢水VD前T[0]控制在20ppm以下。VD工艺要求在极限真空下保持15min以上。

C、通过以上工艺，在LF钢水初始硫高达200ppm的情况下，通过深脱硫渣系脱硫，钢中的硫在LF处理完毕时可以控制在15ppm以下，再经过VD工艺脱硫，可以将钢中的硫稳定控制在8ppm以下，从而确保超低硫钢的批量生产。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

采用本发明提供的深脱硫渣系及采用该渣系生产超低硫钢，不需对铁水进行预处理，后步配合采用VD工艺，在LF钢水初始硫高达200ppm的情况下，可以将钢中的硫含量稳定控制在8ppm以下，脱硫率达到95％以上，从而满足Ca/S≥2.0的高级抗酸管线管用钢等超低硫钢的生产需要。

以下结合具体实施方式对本发明作进一步描述。

具体实施方式

本实施例为采用电炉-LF-VD工艺冶炼HSL360S抗酸管线钢等品种。

一种含BaO、Li₂O的深脱硫渣系，渣系的成分以质量％计，其组分为：CaO45％～55％；SiO₂ 3％～10％；Al₂O₃ 18％～30％；BaO 5％～12％，；Li₂O0.2％～2.0％，；MgO 3％～8％。

A、采用电炉-LF-VD工艺冶炼HSL360S抗酸管线钢等品种，电炉氧化末期对钢水进行定氧，根据钢中的[0]加入铝粒，铝粒加入量为1.0～3.0kg/t_钢。出钢时深脱硫剂的加入量为2～5kg/t_钢，石灰的加入量为8～10kg/t_钢。也可以将40％～50％的深脱硫剂加在钢包底部，50％～60％的深脱硫剂在出钢过程加入。并根据LF炉炉渣状况，补加2.0～5.0kg/t_钢的石灰。电炉钢水出钢温度控制≥1630℃。

B、LF炉采用氩气搅拌法进行精炼，座包测温后调节氩气至200NL/min送电化渣，5min后调节氩气至150NL/min。LF炉通过采用铝粉+碳粉对炉渣进行脱氧，得到脱氧良好、流动性较好的炉渣，从而确保炉渣良好的脱硫效果。铝粉的加入量为0.5kg/t_钢，碳粉的加入量为1.0kg/t_钢。通过加入预定的渣料，以及脱氧产物进入炉渣中，可以得到设定的深脱硫渣系，渣系的成分以质量％计，其组分为：CaO4 5％～55％；SiO₂ 3％～10％；Al₂O₃18％～30％；BaO 5％～12％，；Li₂O 0.2％～2.0％，；MgO 3％～8％。应用此渣系脱硫，在钢水脱氧良好的情况下，当LF钢水初始硫高达200ppm时，LF精炼完毕后钢水中的硫可以稳定地控制在15ppm以下。

C、在LF炉将钢水温度控制在1610℃左右，然后对钢水进行VD处理，在极限真空下保持15min以上，并在VD过程调整后氩气，使钢水充分的搅拌，达到脱气、脱硫的效果，可以进一步脱除钢水的硫。VD后钢中的硫含量可以稳定控制在8ppm以下，最低硫可以控制为5ppm左右。从LF-VD后，钢水的综合脱硫率达到95％以上。

D、VD后通过对钢水喂入硅钙线进行钙处理，可以将钢中[Ca]控制在40ppm以上。硅钙线的喂入量为5m/t_钢。

E、连铸过程搞好保护浇注，防止钢水的二次氧化，可以确保钢坯的硫含量不增加，稳定地控制在8ppm以下。浇注过程中钢水的[Ca]损失≤20ppm，可以保证连铸坯的钙含量达到≥20ppm，从而满足钢中Ca/S≥2.0，实现高级抗酸管线管用钢等超低硫钢的稳定生产。

本实施例中使用的深脱硫剂成分为：BaCO₃的含量为70％～95％，Li₂CO₃的含量为5％～30％。使用时，可以根据BaCO₃和Li₂CO₃的含量，适当调整深脱硫剂的加入量，确保得到设计的目标渣系。

Claims

1.一种含BaO、Li₂O的深脱硫渣系，其特征是：渣系的成分以质量％计，其组分为：CaO4 5％～55％；SiO₂ 3％～10％；Al₂O₃ 18％～30％；BaO5％～12％；Li₂O 0.2％～2.0％；MgO 3％～8％。

2.一种采用含BaO、Li₂O的深脱硫渣系生产超低硫钢的方法，其特征是：

A、在钢包中或出钢过程中加入含BaO、Li₂O的深脱硫剂，其中BaCO₃的含量为70％～95％，Li₂CO₃的含量为5％～30％，同时在电炉出钢和LF炉加入石灰，采用铝粒对钢水脱氧，从而保证得到目标要求的渣系；所述渣系的成分以质量％计，其组分为：CaO4 5％～55％；SiO₂ 3％～10％；Al₂O₃18％～30％；BaO 5％～12％；Li₂O 0.2％～2.0％；MgO 3％～8％；

深脱硫剂的加入量为2～5kg/t_钢，石灰的总加入量为10～15kg/t_钢，铝粒的加入量为1.0～3.0kg/t_钢；

电炉钢水出钢温度控制≥1630℃；

B、为了实现以上渣系的脱硫目标，还需对钢水进行深度脱氧，并配合采用VD工艺来脱硫，其中，脱氧的要求为渣中FeO含量控制在0.8％以下，钢水VD前T[0]控制在20ppm以下，VD工艺要求在极限真空下保持15min以上；

C、通过以上工艺，在LF钢水初始硫高达200ppm的情况下，通过深脱硫渣系脱硫，钢中的硫在LF处理完毕时可以控制在15ppm以下，再经过VD工艺脱硫，将钢中的硫稳定控制在8ppm以下，从而确保超低硫钢的批量生产。

3.根据权利要求2所述的一种采用含BaO、Li₂O的深脱硫渣系生产超低硫钢的方法，其特征是：根据BaCO₃和Li₂CO₃的含量，适当调整深脱硫剂的加入量，确保得到设计的目标渣系。

4.根据权利要求2或3所述的一种采用含BaO、Li₂O的深脱硫渣系生产超低硫钢的方法，其特征是：在加深脱硫剂时，将40％～50％的深脱硫剂加在钢包底部，50％～60％的深脱硫剂在出钢过程加入。

5.根据权利要求2或3所述的一种采用含BaO、Li₂O的深脱硫渣系生产超低硫钢的方法，其特征是：在电炉出钢和LF炉加入石灰10～15kg/t_钢，其中出钢时，石灰的加入量为8～10kg/t_钢，在LF炉，根据LF炉炉渣状况，补加2.0～5.0kg/t_钢的石灰。

6.根据权利要求4所述的一种采用含BaO、Li₂O的深脱硫渣系生产超低硫钢的方法，其特征是：在电炉出钢和LF炉加入石灰10～15kg/t_钢，其中出钢时，石灰的加入量为8～10kg/t_钢，在LF炉，根据LF炉炉渣状况，补加2.0～5.0kg/t_钢的石灰。