黄耀宁
陕钢集团龙钢公司炼钢厂 陕西 韩城 715400
摘要：本文主要阐述影响脱硫效率的因素并进行分析，并提出整改措施，取得了满意的效果。
关键词：转炉 脱硫率 碱度 MgO含量
1.前言：
随着溅渣护炉工艺在全国最大、中、小型转炉的推广，龙钢在1999年10月对原有顶吹转炉采用了改造。采用溅渣护炉工艺，保证了通过溅渣前进行调整炉渣成份，留渣数量、溅渣效果，平均炉龄由5000炉提高到25000炉。同时，在转炉操作中也出现了一些问题，脱硫效率显著下降，由30%~40%下降到20%以下，对硫含量大于0.050%的铁水，脱硫困难。尤其是给冶炼优质钢（45#钢）带来极大困难，增加了钢铁料的消耗。为解决这个问题，进行了深入调查与试验分析。
2.转炉工艺参数介绍
转炉采用分阶段定量装入制度，熔池深度 700 ~ 900mm。氧枪喷头为4孔拉瓦尔喷头，氧气工作压力为0.75~0.93Mpa,平均耗氧48m3/t，供氧时间11~12min，冶炼周期23min。石灰采用分批、少量、勤加的方式加入。
试验方案按常规工艺进行，转炉实施溅渣护炉工艺前后各取样50炉，钢种HPB300、HRB400，化验终点渣样成份：CaO、SiO2、MgO、TFe、Feo等。
3.分析与讨论
3.1硫对钢的危害及钢中硫含量要求
硫在钢中是以FeS形式存在。硫高引起钢的“热脆”现象、高温龟裂、磁滞损失增加，焊接性能降低。
非合金钢中普通质量级钢[S]≤0.045%，优质级[S]≤0.035%，特殊质量级钢[S]≤0.025%。
3.2脱硫反应
在氧气顶吹转炉炼钢中，脱硫主要是将在钢液中的硫转化为不溶于钢液的硫化物，使其进入炉渣或经炉渣再溢出至炉气中。在炼钢过程中，去硫主要通过炉渣进行。
3.2.1脱硫反应式
硫在炉渣中的存在形式有三种，一般认为[1]其主要反应式有：硫由钢液向炉渣转移
[FeS]=(FeS) (1)
在炉渣中与碱性氧化物作用，转变成稳定的硫化物：
[FeS]+(CaO)=(CaS)+(FeO) (2)
[FeS]+(MnO)=(MnS)+(FeO) (3)
3.2.2气化脱硫
3(Fe2O3)+(CaS)=(CaO)+6(FeO)+{SO2} (4)
2CaS+3O2=3CaO+2{SO2} (5)
3.2.3脱硫的基本条件是：
高碱度、低氧化铁、大渣量、高温、炉渣流动性好。
（1）碱度影响。在炉渣碱度较低时，随着碱度的增加，脱硫效率也提高，在碱度达到2.5左右时炉渣中的硫分配额系数达到最大值，但随着碱度的继续增加，炉渣中的硫分配系数反而下降。
（2）氧化铁含量影响。适量的氧化铁既能提高炉渣的流动性，又利于加速石灰的熔化，增加渣中的自由氧化钙的含量，这些又利于脱硫反应的进行。
（3）渣中其它成分影响。
渣中的（MnO）有直接的脱硫作用。另外，生成的MnS还可减少钢产生的热脆的倾向，改善夹杂的性质。
渣中的(MgO)从理论上讲有一定的脱硫能力，当炉渣中的氧化镁含量大于8%时，炉渣将失去流动性，这明显不利于脱硫反应的。
渣中的酸性氧化物（SiO2等）的存在会使自由的CaO含量降低，不利于脱硫，但少量酸性氧化物的存在可起到调节炉渣硫动性的作用。
渣中的CaF2能提高炉渣的流动性又不降低炉渣的碱度，可促进钢渣反应的进行，对脱硫有利。
（4）温度影响。脱硫反应是吸热反应，提高温度可以促使脱硫反应的进行。
（5）炉料含硫量影响。
钢液中含硫量与炉料中的硫含量成正比，与渣量成反比，因此，降低炉料中的含硫量是控制钢中的含硫量的有效手段，而增加渣量可破坏硫的分配平衡，有利于硫向炉渣中转移。在实际操作中，渣量一般不超过金属量的10%，如果=10，则
脱磷的基本条件是：碱度高、氧化铁含量高、渣量大、炉温低、炉渣流动性。因此，转炉炼钢选性能良好的炉渣对有效去除硫、磷是是很重要的。
龙钢转炉要求终渣碱度控制范围3.0~3.5。可以看出，转炉实施溅渣护炉前，终渣碱度平均3.18；溅渣护炉后，终渣碱度平均2.81。转炉实施溅渣护炉工艺前后终渣TFe%、Feo%无明显变化，MgO%含量比溅渣前提高了1.56%，基本在溅渣合理范围内。
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根据以上统计，实施溅渣护炉工艺后，炼钢工有意识地减少了石灰加入量，但因很难把握，造成石灰加入量过少，引起炉渣碱度降低，脱硫率有所下降。但是脱磷率却无明显变化。另外，在试验过程中发现，即使有些终渣碱度达到3.0以上，脱硫率仍然下降。可见，仅仅通过终渣分析是不全面的。无论脱硫还是脱磷，在转炉炼钢条件下，满足脱硫、磷的热力学条件是不能同时具备的。对脱磷而言，前期脱磷靠低温、高FeO渣，后期靠高碱度、高FeO渣。因此，转炉炼钢的脱磷条件远优于脱硫 。 钢渣间磷的分配比较高，很快即可达到平衡；脱硫的分配比较低，一般(S)/[S]为6~15，脱硫速度很慢，整个吹炼过程一般达不到平衡。
3.3.前期渣分析
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有关资料[1]表明：转炉前期渣的碱度控制太低对脱磷、硫不利，控制太高，由于此时炉温不高，势必影响炉渣的流动性，一般控制在R=2.0左右为宜。由表3可以看出，转炉前期渣的碱度控制在1.26~1.78有些偏低。
用白云石代替部分石灰造渣，提高渣中MgO含量，对促进石灰熔解，提高炉渣碱度具有显著作用。
资料[2]表明：影响脱硫率的主要原因是冶炼前期渣中MgO含量控制较高，造成炉渣粘度增大，熔池传质条件变差，影响了钢渣界面的脱硫反应；其次是冶炼前期炉渣碱度，终期炉渣碱度不足。
转炉采用溅渣护炉工艺后，将含有9.0%左右MgO的炉渣的冷却并溅到转炉炉衬上。如果白云石在开吹时一次加入的话，势必使渣中的MgO含量在前期很快达到饱和，造成炉渣粘度增大，影响脱硫率。
4.对策及效果
根据以上解析，采取以下措施：
（1）采用分批轻烧白云石加料操作，使渣中MgO含量在冶炼前、中、后期均衡提高。
（2）适当增加石灰加入量，使前期炉渣碱度达到2.0左右，终渣碱度达到3.0~3.5，同时第一批渣配加50kg左右萤石化渣。
经过多次试验，脱硫率提高到25%~40%，喷溅减少，达到未溅渣前的水平。
5.结论
（1）转炉脱硫率低的主要原因是冶炼前期渣中MgO含量控制过高，造成炉渣粘度增大，熔池传质条件变差，影响了钢渣界面的脱硫反应，其次是冶炼前期、终期炉渣碱度不足。
（2）采用轻烧白云石（总量不变的情况下）分批加料操作和增加石灰加入量等措施，使脱硫效率提高到25%~40%，喷溅有所减少，取得了满意的效果。
参考文献
1.吴勉华 转炉炼钢500问 北京：中国计量出版社，1992年