超低硫鋼冶煉工藝實(shí)踐

曹余良  周賀賀

（南京鋼鐵股份有限公司第一煉鋼廠，江蘇  南京  210035）

摘  要：南鋼中厚板卷廠采用鐵水預(yù)處理→BOF→精煉（LF/RH）→CCM生產(chǎn)流程，通過鐵水預(yù)處理脫硫扒渣，轉(zhuǎn)爐出鋼鋁塊深脫氧和復(fù)合精煉渣頂渣改質(zhì)，LF精煉爐鋁絲渣脫氧、石灰造渣以及喂鋁線微調(diào)鋼水中鋁，結(jié)合LF爐冶煉過程全程合理的氬氣底吹控制，充分發(fā)揮脫硫的冶金熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件，把擴(kuò)散脫氧和沉淀脫氧進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，已能批量生產(chǎn) [S]≤10ppm低硫鋼，鑄坯質(zhì)量良好，鋼板探傷合格率控制在99%以上，完全滿足生產(chǎn)需要。

關(guān)鍵詞：脫硫，控制，成分

Smelting practice of ultra low sulfur steel

Cao Yuliang  Zhou Hehe

（First steel Making Plant of Nanjing Iron&Steel CO., Ltd.; Nanjing 210035 ,China)

Abstract: Nisco uses hot metal pretreatment→ BOF→ refining(LF/RH)→ CCM to smelting ultra low sulfur steel, through processing the desulphurizing hot metal pretreatment, tapping aluminum block deep deoxidation and composite refining modifying top slag, LF refining furnace slag deoxidation aluminum wire, lime slag and molten steel wire feeding fine aluminum, combined with argon LF furnace smelting process reasonable bottom blowing control, give full play to the desulfurization of metallurgical thermodynamics and dynamics condition, the diffusion deoxidizer and deoxidation organic combination, has been able to mass production of [S] ≤ 10ppm low sulfur steel, billet quality is good, the flaw detection qualified rate of 99%, fully meet the production needs.

Key words：Desulphurization；Component；Process control

1 前言

硫?qū)︿摰男阅軙?huì)造成不良影響，鋼中硫含量高，會(huì)使鋼的熱加工性能變壞，即造成鋼的“熱脆”性。隨著科技的發(fā)展，社會(huì)對(duì)鋼鐵材料的要求也越來越高，特別是抗HIC(Hydrogen InducedCracking簡(jiǎn)稱HIC)和抗H2S腐蝕用鋼的開發(fā)，鋼中硫含量要求在0.0010%以內(nèi)，苛刻的硫含量要求，常規(guī)的冶煉脫硫工藝已不能完全滿足大規(guī)模生產(chǎn)需要^{[1] ~ [3]}。因此，開發(fā)一種超低硫鋼快速冶煉工藝，成為各家鋼鐵公司研發(fā)高附加值品種鋼和效益增長(zhǎng)點(diǎn)的發(fā)展瓶頸。為了突破這個(gè)限制性環(huán)節(jié)，通過理論計(jì)算分析，把冶煉過程擴(kuò)散脫氧與沉淀脫氧有機(jī)結(jié)合，充分發(fā)揮脫硫的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件，經(jīng)過反復(fù)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，成功開發(fā)超低硫鋼快速冶煉工藝，通過煉鋼廠一年多的擴(kuò)大生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)鋼水中硫含量控制穩(wěn)定，鑄坯質(zhì)量良好，鋼板探傷合格率控制在99%以上，完全滿足生產(chǎn)需要。

南鋼中厚板卷廠低硫鋼采用鐵水倒罐→鐵水預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐冶煉→出鋼脫氧合金化→LF精煉爐→RH真空爐→鈣處理→連鑄生產(chǎn)工藝流程，通過對(duì)冶煉各工序過程的研究和分析，開發(fā)出各環(huán)節(jié)鋼水硫含量控制技術(shù)要點(diǎn)。目前部分別管線鋼和抗酸鋼成品硫含量可以控制10ppm以內(nèi)。本文主要針對(duì)X80級(jí)別管線鋼的生產(chǎn)，闡述南鋼中厚板卷廠低硫鋼冶煉控制工藝。

2 脫硫理論分析

在煉鋼生產(chǎn)中，脫硫過程是一個(gè)吸熱還原反應(yīng)。根據(jù)熔渣的分子理論，堿性氧化渣與金屬間的脫硫反應(yīng)為^[4]：

因此有利脫硫的條件有一下幾點(diǎn)：

（1）煉鋼溫度的影響。鋼-渣間的脫硫反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)，脫硫反應(yīng)熱在108.2～128KJ/mol之間，因此，高溫有利于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行。溫度的重要影響主要體現(xiàn)在高溫能促進(jìn)石灰溶解和提高爐渣的流動(dòng)性。

（2）爐渣堿度的影響。爐渣堿度高，游離CaO多，或a_（O^2-_）增大，有利于脫硫。但過高的堿度，常常出現(xiàn)爐渣黏度增加，反而降低脫硫效果。

（3）爐渣中（FeO）的影響。從熱力學(xué)角度可以看出，（FeO）高不利于脫硫。當(dāng)爐渣堿度高、流動(dòng)性差時(shí)，爐渣中有一定量的（FeO），可助熔化渣。

（4）總之，脫硫的有利條件為^[50]：高溫，高堿度，低（FeO），好流動(dòng)性。

本實(shí)施例選擇X80管線鋼種，在150噸轉(zhuǎn)爐、150噸鋼包爐冶煉情況。其X80管線鋼化學(xué)成分見表1，整個(gè)冶煉過程控制如下：

（3）精煉脫氧、造渣脫硫，去夾雜工藝。LF爐鋼水到站化渣→控制底吹氬氣300～500Nl/min、加熱升溫3min→加入石灰、鋁絲、喂鋁線→加熱→石灰、鋁絲、喂鋁線→合金化→加熱→合金微調(diào)→加熱→喂鋁線調(diào)鋁→RH真空處理→鈣處理→軟攪拌，具體用量見表4 ，精煉處理結(jié)束渣樣成分見表5和圖1，精煉爐終點(diǎn)成分見表6。

（4）效果總結(jié)

該工藝冶煉過程脫氧造渣穩(wěn)定，LF精煉爐終渣顏色泛白，渣中全鐵含量控制在0.50%以內(nèi)，反應(yīng)出該渣具有較強(qiáng)的還原性；LF爐處理結(jié)束后，鋼水中硫含量均能控制在0.0010%，該工藝脫硫率在90%以上（分別為94.87%和93.97%）。

4 結(jié)論

（1）鐵水預(yù)處理工藝。入爐鐵水須經(jīng)脫硫預(yù)處理并扒渣干凈，保證扒渣后鐵水表面無殘?jiān)�，�?/span>[S]≤0.005%；控制廢鋼中雜質(zhì)，降低轉(zhuǎn)爐出鋼硫含量，減輕LF工序造強(qiáng)還原渣的脫硫負(fù)擔(dān)。

（2）轉(zhuǎn)爐工藝。嚴(yán)格控制出鋼過程中的下渣量，控制下渣量≤2kg/t，防止鋼包頂渣過氧化。吹煉終點(diǎn)溫度大于1640℃，出鋼過程進(jìn)行造渣和深脫氧，按30kg鋁平衡鋼水中0.010%氧的量加入鋁塊，同時(shí)加入噸鋼大于9Kg的渣料對(duì)鋼包頂渣改質(zhì)。

（3）LF工藝。鋼包底吹正常，冶煉過程底吹流量需400Nl/min以上；分批次加入鋁絲、鋁線和石灰快速脫氧造渣，通過螢石及時(shí)調(diào)整渣的粘稠度，冶煉終點(diǎn)精煉渣TFe+Mn含量控制在0.85%以內(nèi)。

參考文獻(xiàn)

[1] 許春雷. 超純凈鋼冶煉技術(shù)[J]. 寶鋼技術(shù), 1996, (4): 1-5.

[2] 李正邦. 超潔凈鋼的新進(jìn)展[J]. 材料與冶金學(xué)報(bào), 2002, 1(3): 161-165.

[3] Kihiko T, Hiroyuki O. Influence of Micro Hardness and Inclusion on Stress Oriented Hydrogen induced Cracking of Line Pipe sSteels [J]. ISIJ Int., 1996, 36(3): 334-337.