CN116004947A - 一种低铁钢比下低硫钢低温快速脱硫的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低铁钢比下低硫钢低温快速脱硫的方法，属于钢铁冶炼技术领域。该脱硫方法主要包括前期脱氧处理以及后期连续两次脱硫处理，前期脱氧处理过程中，通过加入铝铁、石灰和铝矾土进行渣洗和深度脱氧处理，使其利于后期精炼脱硫，加上持续发泡的造渣操作，后期连续两次脱硫处理过程中控制送电档位和时间与氩气的配合，以及脱硫温度不低于1540℃进行精确脱硫。使用本发明提供的脱硫方法，只要钢水到站温度不于低1515℃，一般脱硫时间能控制在12‑16分钟，钢水脱硫率能达到75％‑81％，极大了降低了脱硫温度和成本、缩短脱硫时间。

Description

一种低铁钢比下低硫钢低温快速脱硫的方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体而言，涉及一种低铁钢比下低硫钢低温快速脱硫的方法。

背景技术

Q345T板坯钢是属于低硫钢，钢种范围要求硫小于0.007％，原来该钢种是含铝钢，铝的要求范围是0.015-0.03％,现在改为用钛代铝，对铝没有要求了，即可以有，也可以没有。

由于取消对铝的要求，LF炉精炼方法也有改变，以往在取第一个样和第二个样前，都会打铝钱，控制铝在0.03-0.04％，现在，过程很少打铝线了，除非是遇到转炉下渣，或是到RH洗槽等异常情况。

由于不打铝线，LF炉脱硫速度比较慢，以往要26-28分钟，才能把硫脱到0.007％以下，后来经过技术攻关，降到18-22分钟，现在，在降铁钢比的要求下，需要更快的脱硫速度，才能在精炼过程中多加钢筋头。因为钢筋头含硫、含氧，在没有把硫脱到0.007％以下时，就先加钢筋头，会氧化精炼渣，降低脱硫能力，使脱硫更慢，但是，在把硫脱到0.007％以下后，再加钢筋头，虽然不能脱硫或者脱非常少，但钢筋头加进钢水后，虽然会使渣更差，但也基本不会增硫，只需要加完最后一批钢筋头后加点脱氧剂即可，就能保证钢水硫稳定。例如在取样一时，钢水硫脱到0.006％，在样一后加3-5吨钢筋头，硫也还是0.006％或0.007％，加20公斤铝渣后，硫又能降到并稳定在0.006％。

所以，越早把硫脱下来，后面加钢筋头的时间就越长，铁钢比就降得越低。

鉴于此，有必要提供一种低铁钢比下低硫钢低温快速脱硫的方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提出的一种低铁钢比下低硫钢低温快速脱硫的方法。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种低硫钢低温快速脱硫的方法，低硫钢的初始硫含量≤0.035％时，脱硫方法包括以下步骤：

转炉出钢：转炉出钢过程中加入铝铁、石灰和铝矾土进行渣洗和深度脱氧处理；

一次脱硫：钢水到LF炉后，开100立方米/小时的氩气吹60-90秒，现场观察渣面完全被钢水破开后，调整氩气流量为50-60立方米/小时；选用小档位电位进行送电，起弧后开始加渣料，渣料化完后，抬起电极，喂铝线，然后换大档位送电使钢水升温至温度不低于1540℃；

二次脱硫：在钢水温度达到1540℃后，调整送电档位为小档位电位，边吹氩边搅拌。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供一种低铁钢比下低硫钢低温快速脱硫的方法，该脱硫方法主要包括前期造渣及深度脱氧处理以及后续的一次脱硫和二次脱硫，前期造渣及深度脱氧提高了精炼后续工艺进程，使精炼成渣速度快，通过控制一次脱硫过程中的送电档位和时间，获得一次脱硫的脱硫量，并且在一次脱硫终点，控制钢液温度不低于1540℃，在此低温条件下进行二次脱硫。采用本发明提供的脱硫方法可以极大的降低脱硫成本、缩短脱硫时间。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

韶钢炼钢厂生产的低硫钢包括：Q460C、Q420C、Q345T、Q345C和HQ435T等牌号钢，本发明的目的在于提供一种低铁钢比下低硫钢低温快速脱硫的方法。

为实现本发明的上述目的，特采用以下的技术方案。

本发明实施例提供一种低铁钢比下低硫钢低温快速脱硫的方法，低硫钢的初始硫含量≤0.035％时，脱硫方法包括以下步骤：

转炉出钢：转炉出钢过程中加入铝铁、石灰和铝矾土进行渣洗和深度脱氧处理；

一次脱硫：钢水到LF炉后，开100立方米/小时的氩气吹60-90秒，现场观察渣面完全被钢水破开后，调整氩气流量为50-60立方米/小时；选用小档位电位进行送电，起弧后开始加渣料，待渣料化完后，抬起电极，喂铝线，然后换大档位送电使钢水升温至温度不低于1540℃；

二次脱硫：在钢水温度达到1540℃后，调整送电档位为小档位，边吹氩边搅拌。

铁钢比是指在炼钢工序投入的铁水量与钢产量之比。降低铁钢比有助于在铁水资源有限的条件下，最大限度的提高钢产量，从而实现效益最大化，为追求效益最大化，相关技术采用了各种手段降低铁钢比，增加废钢加入量。然而每炉要加3吨废钢，降温45℃，所以很难有机会在正常的高温条件下脱硫，为了实现低铁钢比下低硫钢低温快速脱硫，发明人开展攻关，并提供一种低铁钢比下低硫钢低温快速脱硫的方法，该方法适用于低硫钢的初始硫含量≤0.035％，该脱硫方法主要包括前期造渣及深度脱氧处理以及后续的一次脱硫和二次脱硫，前期造渣及深度脱氧提高了精炼后续工艺进程，使精炼成渣速度快，通过控制一次脱硫过程中的送电档位和时间，获得一次脱硫的脱硫量，并且在一次脱硫终点，控制钢液温度不低于1540℃，在此低温条件下进行二次脱硫。而目前板坯钢的脱硫温度通常为1600℃左右，与常用的脱硫方式相比，本发明实施例所提供的脱硫方法在较低的脱硫温度下进行脱硫，不仅能达到精确脱硫的目的，而且缩短了脱硫时间。

在可选的实施方式中，小档位送电档位为8档-11档，大档位送电档位为2档-4档。

在可选的实施方式中，转炉出钢过程中加入90-110公斤铝铁/120t钢水，然后加入490-510公斤石灰/120t钢水和290-310公斤铝钒土/120t钢水进行造渣及深度脱氧处理。本厂生产的低硫钢成品碳含量控制是0.14％-0.18％，所以转炉终点碳含量一般控制在0.06％-0.11％出钢，当碳大于0.06％时，钢水中的氧含量会比较低，根据碳氧积记算的，也就是说碳乘以氧是一个常数，该厂的平均值是0.3，那么，当碳为0.06％时，钢水中的氧为0.3/0.0006＝500ppm，而100公斤铝铁(含铝90％)熔于120吨钢水中，铝的含量＝100*1000000/120000*90％＝833ppm*90％＝749.7ppm，在化学式Al₂O₃中可得，铝：氧＝2*27：3*16＝54：48＝9：8＝1.125，那么可以说明，即使碳在0.06％，钢中氧为500ppm，需要的铝为500*1.125＝562.5ppm，加入100公斤铝，也可以完全和钢水中的氧完全反应，且有富余，哪怕是铝的收得率只有80％，也还是可以和钢中氧完全反应。所以，设计这个加铝量，是考虑在钢水沉淀脱氧过程中，把钢水中的氧全部脱掉，再考虑到转炉出钢时可能会下渣，所以，需要预留多一些富余的铝，和渣中氧反应。如果铝加少了，会降低钢水中脱硫的系数，钢中铝含量越高，脱硫系数也会越高，脱硫的速度也会越快。但是，如果不计成本加多了，也会增加钢中三氧化二铝含量，增加钢水中的夹杂，降低钢水质量。加完铝后，再补加石灰和铝钒土，是为了提前帮精炼炉造渣用的，可以加快成渣时间，加快脱硫时间，但是为什么不加更多的渣料呢，是因为出钢过程中，熔解渣料的能力有限，加得太多，会出现化不开渣，渣料就会结团，加的越多，结团越大，这样不仅成不了渣，反而还降低成渣速度，降低脱硫速度，所以定这个渣量及配比是在实践工作中摸索出来的一个比较合理的值。

在可选的实施方式中，一次脱硫过程中，起弧后先加入萤石，再加入石灰和铝渣；

优选地，石灰加入量的计算方法为：(钢水进站初始硫含量-目标硫含量)*1000/0.0003，石灰与萤石的质量比为580-610：90-110，更优选为600：105；

优选地，起弧后，每批加渣料时，先加100-150公斤萤石/120t钢水，然后同时加入95-105公斤石灰/120t钢水和18-20公斤铝渣/120t钢水；

更优选地，每批加渣料的间隔时间为32-35s；

更优选地，一次脱硫过程中，选用小档位电位进行送电，起弧后开始加渣料，到180-300秒渣料化完后，抬起电极，喂60-80米铝线可使钢中增加酸溶铝0.012％-0.016％，再换大档位送电。

起弧加渣料时，需根据脱硫需求精确计算渣料的加入量，如钢水初始硫0.024％，要脱到0.007％，脱硫量＝0.024％-0.007＝0.017％，则石灰加入量＝0.017％*1000/0.0003＝566公斤，石灰量多了，萤石也要跟上，否则渣会稠，流动性差，脱硫会变慢，石灰加少了，渣会变玻璃，脱硫也会慢。

石灰与铝渣混合的加入速度是每批加入钢水的那瞬间，即看到铝渣加入钢水了，就开始加下一批，直到渣料加完。此处加渣料速度是25秒，即渣料从震动器下来到皮带，再到钢水的时间是25秒，那每批的加渣料速度是35秒，其中100公斤石灰用渣料仓全部震下来需要10秒。

送电加渣料过程中，到180-300s时，抬起电极，喂60-80米铝线，每5米铝线增加钢中酸溶铝0.001％，60-80米增加酸溶铝0.012％-0.016％，再然换大档位送电。其中，打铝线是为了加快脱硫速度，喂少了，钢水中酸溶铝含量低于0.06％时，钢水脱氧不够，脱硫会慢，即原来100公斤石灰能脱0.003％的硫，现在只能脱0.0025％，喂多了，渣中三氧化二铝会高，使渣变会玻璃状，石灰中氧化钙含量会降低，脱硫能力下降，需加更多的石灰才行。在不计成本的考虑下，多喂铝线多加石灰，对加快脱硫肯定是有利的，在生产超低硫钢时，即硫要求小于0.002％的钢种，确实是需要多喂铝线多加石灰的，那是另外一种控制方法了，本案考虑的是低硫钢生产，硫小于0.007％就可以了，所以不需要这么做也能达到要求，这也是出于成本考虑的。

送电过程到抬电极过程，加渣料速度不变，因为加渣料太快，渣会化得不够细，脱硫变慢，加得太慢，渣子发泡持续时间会变短，脱硫也变慢，所以需要精确控制加渣速度，目的是使渣子一直处于发泡状态，

在可选的实施方式中，一次脱硫的脱硫量＝(小档位送电时间+大档位送电时间)×脱硫效率。

在可选的实施方式中，大档位送电时间的计算方法为(钢水目标温度-进站温度+加渣料降温温度-小档位送电升温温度)/大档位送电每分钟升温温度，其中钢水目标温度不低于1540℃。

在可选的实施方式中，二次脱硫的脱硫时间的计算方法为(钢水进站初始硫含量-目标硫含量-一次脱硫的脱硫量)/脱硫效率。

在可选的实施方式中，送电过程中，吹氩条件下的脱硫效率为：氩气流量为50-60立方米/小时，每分钟脱硫0.001％，氩气流量为100立方米/小时，每分钟脱硫0.003％。

在可选的实施方式中，还包括：送电完毕后，抬起电极，调整氩气流量为10-30立方米/小时，进行测温取样。

在可选的实施方式中，钢水进站温度不于低1515℃时，采用脱硫方法脱硫后，低硫钢的硫含量为0.003％-0.007％。

在可选的实施方式中，低硫钢使用脱硫方法的脱硫时间为12-16min。

以上，本发明实施例提供一种低硫钢低温快速脱硫的方法，采用这种扩散脱氧+沉淀脱氧的方法，加上持续发泡的造渣操作，以及控制送电档位和时间与氩气的配合，只要钢水到站温度不于低1515℃，一般脱硫时间能控制在12-16分钟，钢水脱硫率能达到75％-81％。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

一种低硫钢低温快速脱硫的方法，包括以下步骤：

使用Q345T板坯钢，转炉终点碳0.067％，以钢水进站的初始含硫量为0.029％，目标硫含量为0.007％，钢水进站温度为1515℃，一次脱硫终点的钢水温度为1540℃计，脱硫方法包括以下步骤：

1、转炉出钢过程中加101公斤铝铁/120t钢水，然后加入502公斤石灰/120t钢水和301公斤铝钒土/120t钢水。

2、钢水到LF炉后，开100立方米/小时的氩气吹67秒，现场观察渣面完全被钢水破开后，然后调到小50-60立方/小时，送电档位选用8档，进行送电，起弧后开始加渣料。

3、计算渣料加入量：石灰加入量＝(0.029％-0.007％)*1000/0.0003＝733公斤，根据石灰：萤石＝600：105，计算萤石加入量为128公斤，加渣料时，先加128公斤萤石，然后分7批次加入石灰+铝渣，每批次同时加入90-105公斤石灰和18-20公斤铝渣。

4、送电加渣料过程中，到180秒时，抬电极，喂70米铝线。

5、钢水到LF炉后测温，在执行前面操作的同时，根据温度计算，换2档送电，估算钢水升温到1540℃以上(例如进站测温1515℃，加渣料降温约为每100公斤渣料降温2.8℃，那733公斤石灰+132公斤铝渣+128公斤萤石＝993公斤，降温993/100*2.8＝27.8℃，8档送电每分钟升温3.3℃，180秒升温10℃，2档送电每分钟能升8℃，则2档送电升温到1540℃所需要时间＝(1540-1515+27.8-10)/8＝321秒)，以每分钟脱硫0.001％，经计算，脱硫量为321/60*0.001％＝0.00535％，

在预计温度大于1540℃后，换8档送电，氩气换成100立方米/小时，边送电边吹氩的时间＝(钢水进站初始硫含量-目标硫含量-一次脱硫的脱硫量)/脱硫效率＝(0.029％-0.007％-0.00535％)/0.003％＝0.01665％/0.003％＝5.55分钟，即5.55*60＝333秒。

脱硫总时间＝67+180+321+333＝901秒＝15分钟。

6、送电完毕后，抬电极，调小氩气到10-30立方米/小时，进行测温取样。化验出钢水硫含量为0.0069％，达到目标。

实施例2，针对实施例一其它操作不变，只改变2档送电时间

从送电第1秒开始就加渣料，每批25-35秒，以35秒为计，加8批(第一批萤石，接着7批石灰+铝渣)，需要8*35＝280秒，需要在加完渣料后，用2档送电250秒或以上才够，即使钢水到站温度较高，也要电这么久才行，如果钢水到站温度很低，那还得增加送电时间，保证电到1540摄氏度以上，才能换8档送电。

前期8档送电180秒，减少2档送电时间，例如才100秒，就马来上换8档用100立方米/小时的氩气边送电边搅拌，此时不但渣没化好，而且发泡程度不够，所加入有石灰还是块状转为为颗粒状，还不够时间化成粉状，炉渣是不会发泡的，这样会影响脱硫，即使延长8档边送电送搅拌的时间也达不到这么好的效果，这样操作下来，最终硫含量会在0.009％，因为石灰没化开时就开大氩气，或者温度不够1540时就开大氩气，块状的石灰表面会形成一种高熔点的铝酸二钙，阻碍石灰熔化或者说延长石灰熔化的时间。

实施例3，针对实施例一其它操作不变，只改变到站开氩气时间。如果太短，渣壳没完全破开，钢水表面未被钢水湿润，还有结壳的状态，那么，在送电时，一是容易憋断电极，因为电极很脆，硬碰硬，一折就断的，二是渣子未被钢水湿润，电极会在渣壳上直接起弧，弧光容易把炉盖烧穿，三是送电时加入的渣料也不容易进到钢水里，容易结在渣壳上，降低化渣速度。

如果进站不开大氩气破渣壳，那么经其它相同操作下来，最终硫会在0.010％。

实施例4，针对实施例一其它操作不变，只改变加料顺序及数量。

如果先加完铝渣，再加石灰，最后加萤石，会出现大量铝渣被烧损，渣中脱氧不够，如果先加石灰，后加萤石或铝渣，那么，前期所加的石灰容易生成高熔点的铝酸钙，降低化渣速度，所以，需要先加萤石，把转炉所加的渣料先促进其熔化，萤石的作用就是降低石灰熔点，加快石灰熔化的，在化好转炉加的渣料后，才加石灰和铝渣。石灰和铝渣一起加和分开加的区别是发泡时间和程度，如果分开加，那发泡时间就是加铝渣的那一会，过个几十秒就没了，如果分开加，那发泡时间就可以一直保持，渣的发泡与脱硫有直接关系，因为渣子不发泡时，钢渣的反应体积或界面假定为1，那渣子发泡后，体积增大了，那反应界面就肯定大于1.而石灰+铝渣的钢中的熔解速度是比较快的，因为一加下去，渣就发泡，自然增加电极对渣熔化的接触面积，一般有20秒以上就可以了。

所以，如果改变加料顺序，或者不分批多次加料，会降低化渣速度及发泡时间，最终硫为0.012％。

对比例1

与实施例1的步骤相似，不同之处仅在于：一次脱硫的终点温度为1590℃，那么送电时间＝(1590-1515+27.8-10)/8＝11.6分钟＝696秒，脱硫量为11.6*0.001％＝0.0116％，那二次脱硫时间为(0.029％-0.0116％-0.007％)/0.003％＝0.0104％/0.003％＝3.46分钟＝208秒。

那总时间＝67+180+696+208＝1151秒＝19.1分钟。

对比例2

与实施例1的步骤相似，不同之处仅在于：一次脱硫的终点温度为1580℃，那么送电时间＝(1580-1515+27.8-10)/8＝10.35分钟＝621秒，脱硫量为10.35*0.001％＝0.01035％，那二次脱硫时间为(0.029％-0.01035％-0.007％)/0.003％＝0.01165％/0.003％＝3.88分钟＝233秒。

那总时间＝67+180+621+233＝1101秒＝18.35分钟。

对比例3

与实施例1的步骤相似，不同之处仅在于：一次脱硫的终点温度为1560℃，那么送电时间＝(1560-1515+27.8-10)/8＝7.85分钟＝471秒，脱硫量为7.85*0.001％＝0.00785％，那二次脱硫时间为(0.029％-0.00785％-0.007％)/0.003％＝0.01415％/0.003％＝4.71分钟＝283秒。

那总时间＝67+180+471+283＝1001秒＝16.68分钟。

对比例4

与实施例1的步骤相似，不同之处仅在于：转炉出钢过程中，脱氧剂为铝铁加入量为50公斤，会出现钢水中的氧脱的不完全，钢水到精炼炉后，钢中的氧会限制脱硫反应的进行，精炼过程加入的铝渣会优先和钢中的氧反应，会消耗一部份，那么，用于提高脱硫分配系数的量就少了，那么每100公斤石灰的脱硫量也达不到0.003％了，最终硫含量是0.017％。

综上，本发明实施例提供了一种低铁钢比下低硫钢低温快速脱硫的方法，该脱硫方法主要包括前期造渣及深度脱氧处理以及后续的一次脱硫和二次脱硫，前期造渣及深度脱氧提高了精炼后续工艺进程，使精炼成渣速度快，通过控制一次脱硫过程中的送电档位和时间，获得一次脱硫的脱硫量，并且在一次脱硫终点，使钢液温度不低于1540℃，在此低温条件下进行二次脱硫。采用这种扩散脱氧+沉淀脱氧的方法，加上持续发泡的造渣操作，以及控制送电档位和时间与氩气的配合，只要钢水到站温度不于低1515℃，一般脱硫时间能控制在12-16分钟，钢水脱硫率能达到75％-81％。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低铁钢比下低硫钢低温快速脱硫的方法，其特征在于，所述低硫钢的初始硫含量≤0.035％时，脱硫方法包括以下步骤：

转炉出钢：转炉出钢过程中加入铝铁、石灰和铝矾土进行渣洗和深度脱氧处理；

一次脱硫：钢水到LF炉后，开100立方米/小时的氩气吹60-90秒，现场观察渣面完全被钢水破开后，调整氩气流量为50-60立方米/小时；选用小档位电位进行送电，起弧后开始加渣料，渣料化完后，抬起电极，喂铝线，然后换大档位送电使钢水升温至温度不低于1540℃；

二次脱硫：在钢水温度达到1540℃后，调整送电档位为小档位，边吹氩边搅拌。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，转炉出钢过程中加入90-110公斤铝铁/120t钢水，然后加入490-510公斤石灰/120t钢水和290-310公斤铝钒土/120t钢水进行深度脱氧处理。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，一次脱硫过程中，起弧后先加入萤石，再加入石灰和铝渣；

优选地，所述石灰加入量的计算方法为：(钢水进站初始硫含量-目标硫含量)*1000/0.0003，所述石灰与所述萤石的质量比为580-610：90-110，更优选为600：105；

优选地，起弧后，每批加渣料时，先加100-150公斤萤石/120t钢水，然后同时加入95-105公斤石灰/120t钢水和18-20公斤铝渣/120t钢水；

更优选地，每批加渣料的间隔时间为32-35s；

更优选地，一次脱硫过程中，选用小档位电位进行送电，起弧后开始加渣料，到180-300秒渣料化完后，抬起电极，喂60-80米铝线使钢中增加酸溶铝0.012％-0.016％，再换大档位送电。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，总脱硫量＝一次脱硫的脱硫量+二次脱硫的脱硫量，一次脱硫的脱硫量＝(小档位送电时间+大档位送电时间)×脱硫效率，二次脱硫的脱硫量＝二次脱硫的脱硫时间×脱硫效率；

优选地，小档位送电档位为8档-11档，大档位送电档位为2档-4档。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述大档位送电时间的计算方法为(钢水目标温度-进站温度+加渣料降温温度-小档位送电升温温度)/大档位送电每分钟升温温度，其中钢水目标温度不低于1540℃。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，二次脱硫的脱硫时间的计算方法为(钢水进站初始硫含量-目标硫含量-一次脱硫的脱硫量)/脱硫效率。

7.根据权利要求4或6所述的方法，其特征在于，送电过程中，吹氩条件下的脱硫效率为：氩气流量为50-60立方米/小时，每分钟脱硫0.001％，氩气流量为100立方米/小时，每分钟脱硫0.003％。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：送电完毕后，抬起电极，调整氩气流量为10-30立方米/小时，进行测温取样。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钢水进站温度不于低1515℃时，采用所述脱硫方法脱硫后，所述低硫钢的硫含量为0.003％-0.007％。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用所述脱硫方法的脱硫时间为12-16min。