CN113136478A - 一种脱硫剂及其脱硫方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种脱硫剂和脱硫方法，属于转炉冶炼技术领域，所述脱硫剂由如下质量分数的组分组成：CaO：75‑80％，CaF2:20‑25％。采用本发明提供的脱硫剂和脱硫方法可以使钢液中的从0.022‑0.030％脱至0.0013‑0.0017％，脱硫率为94.09‑94.80％，脱硫效果好。
Description
技术领域
本发明属于转炉冶炼技术领域，尤其涉及一种脱硫剂及其脱硫方法。
背景技术
脱硫剂用于脱出钢液中的硫；钢液中的硫主要来源于矿石和燃料焦炭，由于硫元素作为钢液中的杂质元素，会造成钢的“热脆”，恶化钢的性能，因此需要使用脱硫剂脱除钢液中的硫。随着社会的进步和科学技术的发展,对钢铁质量的要求越来越高，钢铁冶炼正朝着纯净钢，甚至超纯净钢的方向发展，尤其是对硫含量的控制，在铁水预处理深脱硫条件下，通过优化KR扒渣工艺，并控制转炉辅料硫含量，可以将转炉终点硫含量控制在25-45ppm，但还不能满足成品钢对硫含量控制要求(<20ppm)。
大量研究指出，出钢过程通过渣洗可以对钢水进行脱硫，但是这种炉后脱硫方法脱硫效果差，因此，需要一种全新的脱硫剂来提高炉后脱硫效率。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种脱硫剂及脱硫方法，具有高脱硫率，脱硫后无需再进行脱硫处理，直接进行RH冶炼。
一方面，本发明提供了一种脱硫剂，所述脱硫剂由如下质量分数的组分组成：CaO：75-80％，CaF2:20-25％。
进一步地，所述CaO与所述CaF2的质量比值为3-4。
进一步地，所述CaO与所述CaF2的质量比值为3.35-4。
进一步地，所述CaO的粒径为10-30mm，所述CaF2的粒径为10-60mm。
另一方面，本发明还提供了一种脱硫方法，利用上述的脱硫剂进行，所述方法包括，
对转炉冶炼钢液进行出钢，
所述出钢过程中，在2-3min的时间内向出钢钢液中加入8-12kg/t的所述脱硫剂进行脱硫；
所述出钢结束时开始向出钢钢液进行底吹搅拌，促进脱硫。
进一步地，所述出钢时间为6-7min。
进一步地，所述底吹流量为2.65-3.35L/min。
进一步地，所述搅拌时间为5-8min。
进一步地，所述转炉冶炼钢液中的硫质量分数为0.020-0.030％。
进一步地，所述转炉冶炼钢液的温度为1630-1650℃。
进一步地，所述转炉的容量为100-350t。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明提供了一种脱硫剂及其脱硫方法，脱硫剂包括CaO和CaF2，同时控制二者的比例，在出钢时加入钢液中，同时配合搅拌，保证充分熔化和混匀，形成的液相渣对硫的吸收容纳能力很强，渣-钢间硫的分配比Ls达到了385以上，具有较强的脱硫能力。采用本发明提供的脱硫剂和脱硫方法，可以使钢液中的S从0.022-0.030％脱至0.0013-0.0017％，脱硫率为94.09-94.80％，脱硫效果好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种脱硫方法工艺图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
一方面，本发明实施例提供了一种脱硫剂，所述脱硫剂由如下质量分数的组分组成：CaO：75-80％，CaF2:20-25％。
CaO：氧化钙是脱硫的主要原料，氧化钙会与钢液中的S反应形成CaS进入渣层中。在炼钢温度下上述组成的脱硫剂会在钢液面上形成渣层，由于氟化钙的熔点低，因此渣层会形成液相和固相的混合物；具体的，渣层中液相量为26-30％，固相量为70-74％，其中液相中CaO含量为20-23％，液相中CaF2含量为77-80％。相比于固相，由于液相与钢液有更大的接触面积，因此，可以提高脱硫的动力学条件；液相中的CaO会与钢液中的S发生化学反应，形成CaS而进入渣层中。在本发明中，CaO可以是小粒石灰。
CaF2：氟化钙是一种低熔点材料，在炼钢温度下可以变成液态，提高成渣速率，从而提高脱硫的动力学条件。另外，脱硫剂中加入CaF2，可以降低CaS的活度系数γCaS，这样CaS的活度系数也会降低，那么CaS在渣中饱和溶解度越大，越有利于脱除钢液中的S。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述CaO与所述CaF2的质量比值为3-4。
控制CaO和CaF2的质量比值，可以进一步的保证渣层中的液相量和固相量，使渣层中液相量为26-30％，固相量为70-74％，其中液相中CaO含量为20-23％，液相中CaF2含量为77-80％，而这种组成的渣层一方面提供了脱硫的动力学条件，另一方面，还提高了渣层的硫容量，从而有利于脱硫。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述CaO与所述CaF2的质量比值为3.35-4。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述CaO的粒径为10-30mm，所述CaF2的粒径为10-60mm。
CaO和CaF2的粒径过大，会降低成渣速率；CaO和CaF2的粒径过小，原料运输过程中易产生扬尘，不利于作业。
另一方面，本发明实施例还提供了一种脱硫方法，利用上述的脱硫剂进行，结合图1所述方法包括，
S1，对转炉冶炼钢液进行出钢；
将废钢和铁水置于转炉中进行转炉冶炼，进行脱碳、脱硫操作。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述转炉的容量为100-350t。
本发明提供的方案可以适用但不限于100-350t的转炉。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述出钢时间可以为6-7min。出钢时间根据转炉冶炼钢液的吨数和出钢口的大小，以及出钢温降进行灵活调整，在此不做具体的限定。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述转炉冶炼钢液中的硫质量分数为0.020-0.030％。转炉冶炼终点钢液中的硫可以脱除到0.020-0.030％的水平，对于管线钢等对硫含量要求极低的钢种，还需要再进一步的脱硫。
S2，所述出钢过程中，在2-3min的时间内向出钢钢液中加入8-12kg/t的所述脱硫剂进行脱硫；
在出钢的过程中将CaO和CaF2组成的脱硫剂加入至钢液中，脱硫剂会在钢液表面形成固液混合的渣层，CaO会与钢液中的S反应形成CaO进入渣层中，形成复合氧化物。应在出钢2-3min再加入脱硫剂，加入过早，脱硫剂位于钢包底部，会使钢液出在脱硫剂上面，钢液裸露；加入过完，脱硫时间不够，脱硫效率低。脱硫剂加入质量过多，造成浪费；脱硫剂加入质量过少，脱硫效果不明显。
S3，所述出钢结束时开始向出钢钢液进行底吹搅拌，促进脱硫。
脱硫后的液相主要以CaO-CaF2-CaS为主，且液相中CaS含量高达15-40％，为了尽可能发挥炉渣脱硫的效果，出钢后在钢包底部吹氩Ar对钢水进行大搅拌，保证充分熔化和混匀，形成的液相渣对硫的吸收容纳能力很强，渣-钢间硫的分配比Ls达到了385以上，具有较强的脱硫能力。
采用渣钢间硫的分配比(Ls)来表征不同脱硫剂的脱硫能力，其计算表达式如下：
其中：(S)为渣中的硫含量，[S]为钢液中的硫含量，[S]0为原始钢液中的硫含量，Wm为钢液的重量，Ws为渣的重量。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述底吹流量为2.65-3.35L/min。
底吹流量过大，搅拌强度大，钢液面裸露，会造成钢液二次氧化；底吹流量过小，渣层熔化效果不明显，脱硫效果差。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述搅拌时间为5-8min。
搅拌时间过短，脱硫率低；搅拌时间过长，钢液温降大，赶不上连铸。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述转炉冶炼钢液的温度为1630-1650℃。
转炉冶炼钢温度过低，需要在精炼过程升温，冶炼周期延长，并导致洁净度恶化；转炉冶炼钢液的温度过高，需要在精炼加废钢冷却，同样会导致洁净度恶化，影响产品质量。
另外需要注意的是，本发明中底吹搅拌脱硫结束后，钢液去往RH精炼，然后进行连铸，因此，底吹搅拌脱硫结束后没有任何脱硫工序，底吹搅拌结束后钢液中的S含量为成品钢中的S含量。
下面将结合实施例、对比例及实验数据对本发明的一种脱硫剂及其脱硫方法进行详细说明。由于炉渣成渣速度慢，渣中初始氧化性高，且脱硫反应时间较短，因此，需要开发一种高效脱硫剂，以提高出钢-炉后脱硫效果。
实施例1
实施例1提供了一种用于转炉炉后出钢脱硫的高效脱硫剂，该脱硫剂由CaO和CaF2两部分组成，其中，CaO的质量分数为75％，CaF2的质量分数为25％。
1、对钢液进行转炉冶炼，转炉终点硫含量为0.025％，温度为1631℃；
2、转炉出钢：在转炉出钢3min，向出钢钢液中加入上述组成的脱硫剂，加入石灰7.5吨/吨钢，CaF2为2.5吨/吨钢；
3、出钢结束后钢包底部以900L/mi n的流量底吹氩气搅拌5mi n，其中渣层中液相量为26％，固相量为74％，液相中CaO含量为20％，液相中CaF2含量80％。出钢渣洗后钢水硫含量降低至0.0013％。
实施例2
实施例2提供了一种用于转炉炉后出钢脱硫的高效脱硫剂，该脱硫剂由CaO和CaF2两部分组成，其中CaO含量为80％，CaF2含量为20％。
1、对钢液进行转炉冶炼，转炉终点硫含量为0.030％，温度为1638℃；
2、转炉出钢：在转炉出钢2mi n，向出钢钢液中加入上述组成的脱硫剂，加入石灰8吨/吨钢，CaF2为2吨/吨钢；
3、出钢结束后钢包底部以950L/mi n的流量吹氩流量搅拌5.5mi n，其中渣层中液相量为30％，固相量为70％，液相中CaO含量为23％，液相中CaF2含量77％。出钢渣洗后钢水硫含量降低至0.0017％。
实施例3
实施例3提供了一种用于转炉炉后出钢脱硫的高效脱硫剂，该脱硫剂由CaO和CaF2两部分组成，其中CaO含量为78％，CaF2含量为22％。
1、对钢液进行转炉冶炼，转炉终点硫含量为0.022％，温度为1643℃；
2、转炉出钢：在转炉出钢2mi n，向出钢钢液中加入上述组成的脱硫剂，加入石灰7.8吨/吨钢，CaF2为2.2吨/吨钢；
3、出钢结束后钢包底部以820L/mi n的流量吹氩流量搅拌5.5mi n，其中渣层中液相量为28％，固相量为72％，液相中CaO含量为22％，液相中CaF2含量78％。出钢渣洗后钢水硫含量降低至0.0013％。
实施例4
实施例4提供了一种用于转炉炉后出钢脱硫的高效脱硫剂，该脱硫剂由CaO和CaF2两部分组成，其中CaO含量为79％，CaF2含量为21％。
1、对钢液进行转炉冶炼，转炉终点硫含量为0.026％，温度为1648℃；
2、转炉出钢：在转炉出钢2mi n，向出钢钢液中加入上述组成的脱硫剂，加入石灰7.9吨/吨钢，CaF2为2.1吨/吨钢；
3、出钢结束后钢包底部以820L/mi n的流量吹氩流量搅拌5.5mi n，其中渣层中液相量为28％，固相量为72％，液相中CaO含量为22％，液相中CaF2含量78％。出钢渣洗后钢水硫含量降低至0.0014％。
对比例1
对比例1提供了一种用于转炉炉后出钢脱硫的高效脱硫剂，以实施例1为参照，对比例1与实施例1不同的是，脱硫剂中CaO的质量分数为60％，CaF2的质量分数为40％。
对比例2
对比例2提供了一种用于转炉炉后出钢脱硫的高效脱硫剂，以实施例1为参照，对比例1与实施例1不同的是，脱硫剂中CaO的质量分数为90％，CaF2的质量分数为10％。
表1
| 编号 | 转炉冶炼终点硫质量分数/％ | 渣洗结束硫质量分数/％ | 脱硫率/％ |
| 实施例1 | 0.025 | 0.0013 | 94.80 |
| 实施例2 | 0.030 | 0.0017 | 94.33 |
| 实施例3 | 0.022 | 0.0013 | 94.09 |
| 实施例4 | 0.026 | 0.0014 | 94.62 |
| 对比例1 | 0.025 | 0.0021 | 91.60 |
| 对比例2 | 0.025 | 0.0020 | 92.00 |
本发明实施例1-4提供的方法，将钢液中的硫从0.022-0.030％脱至0.0013-0.0017％，脱硫率为94.09-94.80％，脱硫效果好。对比例1-2提供的方法，将钢液中的硫从0.025％脱至0.0020-0.0021％，脱硫效果不及本发明实施例1-4。
本发明提供了一种脱硫剂及其脱硫方法，脱硫剂包括CaO和CaF2，同时控制二者的比例，在出钢时加入钢液中，同时配合搅拌，保证充分熔化和混匀，形成的液相渣对硫的吸收容纳能力很强，渣-钢间硫的分配比Ls达到了385以上，具有较强的脱硫能力。采用本发明提供的脱硫剂和脱硫方法，可以使钢液中的S从0.022-0.030％脱至0.0013-0.0017％，脱硫率为94.09-94.80％，脱硫效果好。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种脱硫剂，其特征在于，所述脱硫剂由如下质量分数的组分组成：CaO：75-80％，CaF2:20-25％。
2.根据权利要求1所述的一种脱硫剂，其特征在于，所述CaO与所述CaF2的质量比值为3-4。
3.根据权利要求1所述的一种脱硫剂，其特征在于，所述CaO与所述CaF2的质量比值为3.35-4。
4.根据权利要求1所述的一种脱硫剂，其特征在于，所述CaO的粒径为10-30mm，所述CaF2的粒径为10-60mm。
5.一种脱硫方法，利用权利要求1-4任一项所述的脱硫剂进行，其特征在于，所述方法包括，
对转炉冶炼钢液进行出钢，
所述出钢过程中，在2-3min的时间内向出钢钢液中加入8-12kg/t的所述脱硫剂进行脱硫；
所述出钢结束时开始向出钢钢液进行底吹搅拌，促进脱硫。
6.根据权利要求5所述的一种脱硫方法，其特征在于，所述出钢时间为6-7min。
7.根据权利要求5所述的一种脱硫方法，其特征在于，所述底吹流量为2.65-3.35L/min。
8.根据权利要求5所述的一种脱硫方法，其特征在于，所述搅拌时间为5-8min。
9.根据权利要求5所述的一种脱硫方法，其特征在于，所述转炉冶炼钢液中的硫质量分数为0.020-0.030％。
10.根据权利要求5所述的一种脱硫方法，其特征在于，所述转炉冶炼钢液的温度为1630-1650℃，所述转炉的容量为100-350t。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| SU1675349A1 (ru) * | 1988-07-19 | 1991-09-07 | Н.А.Гуров, Г.З.Гизатулин, А.А.Ларионов, А.Е.Руднев, A.M.Овс нников, В.А.Рубцов, И.В.Куликов, И.Е.Мельникова и А.П.Обьедков | Способ рафинировани жидкой стали |
| CN101736133A (zh) * | 2009-12-22 | 2010-06-16 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 预熔型rh真空精炼脱硫剂及其使用方法 |
| CN104946852A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-09-30 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 重轨钢高效脱硫的方法 |
-
2021
- 2021-04-06 CN CN202110365928.XA patent/CN113136478A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| Title |
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| 孙彦辉, 冶金工业出版社 * |
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