CN115725817B - 一种低碳低硅铝镇静钢的快速脱硫方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低碳低硅铝镇静钢的快速脱硫方法，包括以下步骤：转炉出钢控制转炉下渣，出钢过程中加入铝铁、石灰和环保型预熔渣，进行脱氧和调渣；LF进站后根据吹氩站酸溶铝含量补加铝粒；进行升温，升温过程中分批次加入石灰、环保型预熔渣；升温结束后，进行造渣脱硫，造渣过程中分批加入铝粒、石灰和环保型预熔渣；本发明在出钢过程中根据钢水中溶解氧含量来调渣，精确控制造渣材料和铝铁的加入量，确保初期渣熔点合适，有利于渣中总氧的降低和后续石灰的快速溶解，在加热过程中采用不同挡位产生不同长度电弧，与渣量匹配，实现埋弧化渣，促进石灰快速溶解，在造渣过程中控制造渣材料的加入量及批次，实现低碳低硅铝镇静钢快速成渣脱硫。
Description
技术领域
本发明属于钢水炉外精炼技术领域，具体涉及一种低碳低硅铝镇静钢的快速脱硫方法。
背景技术
硫是钢中的主要杂质元素之一，会造成“热脆”和钢的韧性降低等问题，因此，脱硫成为钢铁生产过程的重要任务之一。转炉冶炼是氧化性气氛，不利于脱硫；LF精炼过程中可以造高碱度、还原性炉渣，具有良好的脱硫热力学条件和动力学条件，并且LF通过电弧加热可以对钢水进行升温，是衔接炼钢和连铸之间的重要工艺环节。在低碳低硅铝镇静钢LF精炼过程中，由于碳、硅含量低，造白渣困难，成渣速度慢，脱硫效率低，电耗高，影响了生产节奏和成本的降低。
中国专利CN 107955856公开了“一种低硅钢精炼脱硫的方法”，该方法主要通过添加铝粉、电石来降低炉渣氧化性和加入萤石来化渣，从而实现脱硫的目标，该方法存在以下问题：(1)脱硫率较低，只有约50％的脱硫率，难以生产低硫钢；(2)采用萤石来化渣，会侵蚀炉衬，并且含萤石的炉渣对环境有污染。
中国专利CN 100549187公开了“铝脱氧钢精炼脱硫的方法”，该方法主要通过在钢包底部加入铝块和控制钢中酸溶铝含量来提高脱硫能力，由于未考虑到对炉渣的控制，该方法精炼脱硫率也较低，平均约为67％。
中国专利CN 113832290 A公开了“一种低碳低硅含铝镇静钢精炼快速成渣的方法”，该方法主要通过加入合成精炼渣和控制合成精炼渣与石灰加入比例来实现快速成渣，然而其成渣速率仍然较慢，白渣实现的时间需要约15min，考虑后续脱硫过程，则精炼时间更长。
发明内容
本发明针对现有低碳低硅铝镇静钢脱硫效率低的问题，提供了一种低碳低硅铝镇静钢的快速脱硫方法，在出钢过程中根据钢水中溶解氧含量来调渣，精确控制造渣材料和铝铁的加入量，确保初期渣熔点合适，有利于渣中总氧的降低和后续石灰的快速溶解，在加热过程中采用不同挡位产生不同长度电弧，与渣量匹配，实现埋弧化渣，促进石灰快速溶解，在造渣过程中控制造渣材料的加入量及批次，实现低碳低硅铝镇静钢快速成渣脱硫。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种低碳低硅铝镇静钢的快速脱硫方法，包括以下步骤：
a、转炉出钢控制转炉下渣，出钢过程中加入铝铁、石灰和环保型预熔渣，进行脱氧和调渣；
b、LF进站后根据吹氩站酸溶铝含量补加铝粒，控制钢水Alsol为0.040-0.050％；
c、进行升温，升温过程中分批次加入石灰、环保型预熔渣；
d、升温结束后，进行造渣脱硫，造渣过程中分批加入铝粒、石灰和环保型预熔渣；
e、造渣脱硫结束后，测温取样。
步骤a中，转炉出钢过程中采用滑板挡渣，下渣量控制为3-5kg/t钢；出钢过程中铝铁加入量为3～6kg/t。
步骤a中，出钢过程中石灰和环保型预熔渣加入量控制为总加入量的25～40％。石灰和环保型预熔渣加入量控制在此范围内使得炉渣熔点和粘度合适，有利于炉渣中氧含量的降低和石灰的快速溶解，如果加入量过低，会导致炉渣过稀，钢水温降大、钢包耐材侵蚀大；如果加入量过高，炉渣粘度大，不利于石灰的快速溶解和炉渣中氧含量的降低。
步骤c中，采用电弧加热升温，电极档位控制为10-13档3min，之后转档至2-4档，氩气流量控制为100-200NL/min，加热结束后温度控制为1590-1610℃。电极档位的控制是为了实现控制电弧弧长和炉渣渣量之间的匹配，使得电能得到有效利用，石灰溶解加快，有利于后续快速脱硫，否则，容易造成电极加热效率低、石灰溶解慢，脱硫速度慢，而氩气流量范围的控制是为了均匀温度和成分，同时对炉渣有适度的搅拌，促进石灰溶解；若氩气流量控制过高，易造成钢水舔舐电极造成电极短路，若氩气流量控制过低，难以起到搅拌效果。
步骤c中，石灰和环保型预熔渣加入量控制为总加入量的40～55％，加入批次控制为4-5次，每次间隔时间大于1.5min，这样可防止石灰一次加入过多，出现结驼现象，减缓石灰溶解。
步骤d中，造渣脱硫过程中铝粒加入量控制为0.4-0.7kg/t钢，加入批次控制为3-4次；石灰和环保型预熔渣加入量控制为总加入量的15～25％，氩气流量控制为600-1000NL/min；造渣脱硫时间控制为8-12min。
步骤d中，总渣量控制为：当进站钢水中硫含量≤0.030％时，总渣量为20-23kg/t钢，当进站钢水中硫含量>0.030％时，总渣量为24-30kg/t。
石灰中CaO含量≥90％，铝铁中Al含量≥40％，铝粒中Al含量≥97％，粒度≤4mm。
环保型预熔渣中，金属Al含量为10-20％，Al2O3含量为20-30％，CaO含量为15-25％，SiO2含量≤8％；此成分范围内预熔精炼渣熔点合适，可以很好起到助溶效果，且烟尘较小，起到环境保护作用。
所述低碳低硅铝镇静钢中Si≤0.030％，C≤0.070％，S≤0.005％。
本发明提供的低碳低硅铝镇静钢的快速脱硫方法，在出钢过程中根据钢水中溶解氧含量来调渣，精确控制造渣材料和铝铁的加入量，确保初期渣熔点合适，有利于渣中总氧的降低和后续石灰的快速溶解；在电弧加热升温过程中采用不同挡位产生不同长度电弧，与渣量匹配，实现埋弧化渣，促进石灰快速溶解，在造渣过程中控制造渣材料的加入量及批次，实现低碳低硅铝镇静钢快速成渣脱硫，可以显著提高脱硫效率，造渣脱硫时间≤12min，脱硫率≥80％，显著降低了生产成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
各实施例及对比例1中均使用的是同一种的环保型预熔渣，其金属Al含量为10-20％，Al2O3含量为20-30％，CaO含量为15-25％，SiO2含量≤8％。
各实施例及对比例中均使用的是同一种石灰、铝铁及铝粒，石灰中CaO含量≥90％，铝铁中Al含量≥40％，铝粒中Al含量≥97％，粒度≤4mm。
各实施例及对比例均在马钢120t LF炉上进行实施，生产钢种为低碳低硅铝镇静钢SPHC，实施过程中控制参数见表1，实施效果见表2。
表1实施过程控制参数
表2实施效果
实施例1
本实施例120t LF炉上进行，初始钢水中硫含量为0.028％，实施过程包括以下步骤：在出钢过程中加入铝铁加入3.8kg/t钢、石灰和环保型预熔精炼渣总量为5.3kg/t钢，进站后电极挡位控制为11档3min，之后转档至2档加热11.6min，氩气流量控制为150NL/min，加热结束后温度控制为1602℃，石灰和环保型预熔渣加入总量为9.8kg/t钢，加入批次控制为4次，每次间隔时间2min，造渣脱硫过程中铝粒加入量控制为0.51kg/t钢，加入批次控制为3次，石灰和环保型预熔渣加入总量为1.2kg/t钢，氩气流量控制为800NL/min，造渣脱硫时间控制为9min，相关控制参数及效果分别见表1和2，从表2中可以看出，本发明实施例1中第一次脱硫结束后硫含量为0.004％，脱硫率为85.71％，总电耗为35.2kW·h/t钢。
实施例2
本实施例120t LF炉上进行，初始钢水中硫含量为0.025％，实施过程包括以下步骤：根据转炉终点氧含量，在出钢过程中铝铁加入3.4kg/t钢、石灰和环保型预熔精炼渣总量为5.2kg/t钢，进站后电极挡位控制为10档3min，之后转档至3档加热12.3min，氩气流量控制为180NL/min，加热结束后温度控制为1594℃，石灰和环保型预熔渣加入总量为9.3kg/t钢，加入批次控制为4次，每次间隔时间2min，造渣脱硫过程中铝粒加入量控制为0.42kg/t钢，加入批次控制为4次，石灰和环保型预熔渣加入总量为0.8kg/t钢，氩气流量控制为1000NL/min，造渣脱硫时间控制为8min，相关控制参数及效果分别见表1和2，从表2中可以看出，本发明实施例2中第一次脱硫结束后硫含量为0.003％，脱硫率为88.00％，总电耗为34.5kW·h/t钢。
实施例3
本实施例120t LF炉上进行，初始钢水中硫含量为0.038％，实施过程包括以下步骤：根据转炉终点氧含量，在出钢过程中铝铁加入5.6kg/t钢、石灰和环保型预熔精炼渣总量为6.8kg/t钢，进站后电极挡位控制为13档3min，之后转档至2档加热13.2min，氩气流量控制为100NL/min，加热结束后温度控制为1608℃，石灰和环保型预熔渣加入总量为11.8kg/t钢，加入批次控制为5次，每次间隔时间2min，造渣脱硫过程中铝粒加入量控制为0.56kg/t钢，加入批次控制为4次，石灰和环保型预熔渣加入总量为1.8kg/t钢，氩气流量控制为750NL/min，造渣脱硫时间控制为10min，相关控制参数及效果分别见表1和2，从表2中可以看出，本发明实施例3中第一次脱硫结束后硫含量为0.005％，脱硫率为86.84％，总电耗为36.4kW·h/t钢。
实施例4
本实施例120t LF炉上进行，初始钢水中硫含量为0.035％，实施过程包括以下步骤：根据转炉终点氧含量，在出钢过程中铝铁加入4.2kg/t钢、石灰和环保型预熔精炼渣总量为5.5kg/t钢，进站后电极挡位控制为13档3min，之后转档至4档加热12.4min，氩气流量控制为150NL/min，加热结束后温度控制为1592℃，石灰和环保型预熔渣加入总量为11.5kg/t钢，加入批次控制为5次，每次间隔时间2min，造渣脱硫过程中铝粒加入量控制为0.58kg/t钢，加入批次控制为4次，石灰和环保型预熔渣加入总量为1.6kg/t钢，氩气流量控制为800NL/min，造渣脱硫时间控制为10min，相关控制参数及效果分别见表1和2，从表2中可以看出，本发明实施例4中第一次脱硫结束后硫含量为0.004％，脱硫率为88.57％，总电耗为35.2kW·h/t钢。
对比例1
本实施例120t LF炉上进行，初始钢水中硫含量为0.027％，过程包括以下步骤：根据转炉终点氧含量，在出钢过程中铝铁加入4.5kg/t钢、石灰和环保型预熔精炼渣总量为3.2kg/t钢，进站后电极挡位控制为2档加热15min，氩气流量控制为130NL/min，加热结束后温度控制为1596℃，石灰和环保型预熔渣加入总量为13.1kg/t钢，加入批次控制为6次，每次间隔时间2min，造渣脱硫过程中铝粒加入量控制为0.47kg/t钢，加入批次控制为1次，石灰和环保型预熔渣加入总量为3.5kg/t钢，氩气流量控制为850NL/min，造渣脱硫时间控制为10min，相关控制参数及效果分别见表1和2，从表2中可以看出，本发明对比例1中第一次脱硫结束后硫含量为0.012％，脱硫率为55.56％，总电耗为42.5kW·h/t钢。
对比例2
本实施例120t LF炉上进行，初始钢水中硫含量为0.031％，过程包括以下步骤：根据转炉终点氧含量，在出钢过程中铝铁加入5.0kg/t钢、石灰和复合型预熔精炼渣总量为6.1kg/t钢，进站后电极挡位控制为13档3min，之后转档至2档加热13.2min，氩气流量控制为140NL/min，加热结束后温度控制为1600℃，石灰和复合型预熔渣加入总量为11.3kg/t钢，加入批次控制为5次，每次间隔时间2min，造渣脱硫过程中铝粒加入量控制为1.52kg/t钢，加入批次控制为1次，石灰和复合型预熔渣加入总量为1.5kg/t钢，氩气流量控制为900NL/min，造渣脱硫时间控制为11min，相关控制参数及效果分别见表1和2。所使用复合型精炼渣中金属Al含量为3-5％，CaO含量为45-55％，SiO2含量≤7％，MgO含量≤8％。从表2中可以看出，该对比例中第一次脱硫结束后硫含量为0.011％，脱硫率为64.51％，总电耗为38.6kW·h/t钢。
综合来看，本发明的实施例1、2、3、4第一次造渣结束后脱硫效果(脱硫率)比对比例1分别提高了30.2％、32.4％、31.3％和33.0％，电耗分别下降了7.3kW·h/t钢、8.0kW·h/t钢、6.1kW·h/t钢和7.7kW·h/t钢，因而本发明通过在出钢过程中根据钢水中溶解氧含量来调渣，精确控制造渣材料和铝铁的加入量，确保初期渣熔点合适，有利于渣中总氧的降低和后续石灰的快速溶解，在加热过程中采用不同挡位产生不同长度电弧，与渣量匹配，实现埋弧化渣，促进石灰快速溶解，在造渣过程中控制造渣材料的加入量及批次，具有良好的脱硫效果和节能效果。
本发明的实施例1、2、3、4第一次造渣结束后脱硫效果(脱硫率)比对比例2分别提高了21.2％、23.5％、22.3％和24.1％，造渣过程中铝粒降低了0.6kg/t、0.70kg/t、0.56kg/t、0.44kg/t，本发明提供的环保型预熔渣成分和熔点合适，可以很好起到了很好的助溶、化渣效果，有利于渣中快速脱氧，使用过程烟尘较小，起到环境保护作用。
上述参照实施例对一种低碳低硅铝镇静钢的快速脱硫方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种低碳低硅铝镇静钢的快速脱硫方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、转炉出钢控制转炉下渣，出钢过程中加入铝铁、石灰和环保型预熔渣，进行脱氧和调渣；
b、LF进站后根据吹氩站酸溶铝含量补加铝粒，控制钢水Alsol为0.040-0.050%；
c、进行升温，升温过程中分批次加入石灰、环保型预熔渣；
d、升温结束后，进行造渣脱硫，造渣过程中分批加入铝粒、石灰和环保型预熔渣；
e、造渣脱硫结束后，测温取样；
步骤c中，石灰加入批次控制为4-5次，每次间隔时间大于1.5min；
步骤c中，采用电弧加热升温，电极挡位控制为10-13档3min，之后转档至2-4档；
步骤d中，造渣脱硫过程中铝粒加入量控制为0.4-0.7kg/t钢，加入批次控制为3-4次；
环保型预熔渣中，金属Al含量为10-20%，Al2O3含量为20-30%，CaO含量为15-25%，SiO2含量≤8%；
所述低碳低硅铝镇静钢中Si≤0.030%，C≤0.070%，S≤0.005%。
2.根据权利要求1所述的低碳低硅铝镇静钢的快速脱硫方法，其特征在于，步骤a中，转炉出钢过程中采用滑板挡渣，下渣量控制为3-5kg/t钢；出钢过程中铝铁加入量为3~6kg/t。
3.根据权利要求1所述的低碳低硅铝镇静钢的快速脱硫方法，其特征在于，步骤a中，出钢过程中石灰和环保型预熔渣加入量控制为总加入量的25~40%。
4.根据权利要求1所述的低碳低硅铝镇静钢的快速脱硫方法，其特征在于，步骤c中，氩气流量控制为100-200 NL/min，加热结束后温度控制为1590-1610℃。
5.根据权利要求1所述的低碳低硅铝镇静钢的快速脱硫方法，其特征在于，步骤c中，石灰和环保型预熔渣加入量控制为总加入量的40~55%。
6.根据权利要求1所述的低碳低硅铝镇静钢的快速脱硫方法，其特征在于，步骤d中，石灰和环保型预熔渣加入量控制为总加入量的15~25%，氩气流量控制为600-1000 NL/min；造渣脱硫时间控制为8-12min。
7.根据权利要求1所述的低碳低硅铝镇静钢的快速脱硫方法，其特征在于，步骤d中，总渣量控制为：当进站钢水中硫含量≤0.030%时，总渣量为20-23kg/t钢，当进站钢水中硫含量>0.030%时，总渣量为24-30kg/t。
8.根据权利要求1所述的低碳低硅铝镇静钢的快速脱硫方法，其特征在于，石灰中CaO含量≥90%，铝铁中Al含量≥40%，铝粒中Al含量≥97%，粒度≤4mm。
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