魏国立
（酒钢钢铁（集团）股份有限公司榆中公司， 甘肃榆中730104）
摘要：结合生产实践，就影响精炼脱硫效果的因素进行了探讨。通过探讨认为，转炉下渣、转炉终点碳、精炼渣系的选择、过程吹氩以及快速成渣工艺对精炼脱硫效果均有显著影响，应严格按照各钢种工艺条件控制转炉下渣和转炉终点碳、根据产品的特点选择精炼渣系、应用快速成渣技术。
关键词：LF 炉底吹氩脱硫工艺优化
近年来，随着钢铁高效化的发展，炼钢工艺环节抛弃了混铁炉等流程，不太稳定的铁水波动给炼钢生产造成直接的影响，甚至造成废品或者生产中断的事故。部分公司为了解决这一矛盾，选择加强精炼工艺的方式，以稳定生产和提高钢水质量。就如何提高钢水质量已经有很多探讨，并得出了有助于生产质量提高的相关理论，但对于如何快速提高精炼炉的脱硫效率相对较少；因此探讨如何提高钢水的脱硫速率，为提高生产顺行提供技术支持。
1 脱硫效果的主要影响因素
从精炼操作工艺来看，钢水脱硫效果主要决定于转炉操作、渣系选择、吹氩操作及采取的新工艺等方面。
1.1 转炉操作对于脱硫效果的影响
1.1.1 转炉下渣对炉外精炼的影响
在转炉出钢过程中，炉渣受钢流的混冲乳化起到充分氧化钢液的作用，会有部分炉渣随钢水一并流入钢包，增加钢水的脱氧及合金化难度，使脱氧剂及合金消耗明显上升，导致炼钢成本增加；严重时会引起钢水回磷，氧化性夹杂物数量明显增加，严重影响钢水质量。转炉渣氧化性强，给营造LF精炼脱硫所需的还原气氛造成很大困难，使造渣时间延长、渣料加入量大，精炼与铸机匹配不畅。
1.1.2 转炉终点碳及温度对于精炼的影响
对于终点碳的控制，尽量采取高拉补吹的操作方式，以取代在转炉出钢合金化的过程中加入增碳剂的操作方式，因为在该过程中加入大量增碳剂时，有部分碳粒混入钢渣中，且白灰、合金的加入使得钢水温降较大，使熔渣变稠甚至硬化结壳，导致精炼前期化渣困难、成渣时间延长和脱硫率降低。
脱硫反应属于吸热反应，出钢温度较高有利于脱硫，但从热力学观点看，因热效应不大，故温度对脱硫的影响不大。温度对脱硫的影响主要在动力学方面，当温度高时，能改善钢渣流动性，提高硫的扩散能力，加速脱硫。
1.2 精炼渣系的选择对于脱硫效果的影响
精炼渣系的选择直接关系到精炼的操作和钢水质量的控制，现在大多数精炼渣料的构成为石灰+萤石，特别在硫含量比较高的情况下，操作过程若一味加大渣料量，不仅使成本提高，而且会增加LF炉的操作难度，不利于精炼环节脱硫效果的提升。
对于渣系的选择，生产过程普遍采用高碱度精炼渣，最高碱度的渣中w（CaO）=65%，但还是能够获得较好的脱硫效果。其原因在于渣加入了较多的Al2O3，利于提高炉渣流动性。Mannesmann提出了一种表达熔渣脱硫能力的概念，即曼内斯曼熔渣指数（IM）［ 1］，在碱度一定的条件下其表达式为：IM=w（CaO）/［w（SiO）·w（Al2O3）］。
另外，m（CaO）/m（Al2O3）对熔渣硫分配比、脱硫率有影响作用。图1 为m（CaO）/m（Al2O3）对硫分配常数和脱硫率的影响［2］，由图1 可知，当m（CaO）/m（Al2O3）>3 时，硫分配比随着m（CaO）/m（Al2O3）的增加而降低。这主要由于随CaO质量的增加，熔渣黏度增加，熔渣脱硫的动力学条件变差，导致熔渣的脱硫效果降低，最终造成熔渣的硫分配比降低。由图1 还可知，m（CaO）/m（Al2O3）=2.5~3 时，可以取得较高的硫分配比。
1.3 过程吹氩对于脱硫效果的影响
从动力学方面考虑，吹氩搅拌不仅提高渣钢间接触面积，而且使扩散传质的推动力加大，对于脱硫效果比较有利；但是吹氢量过大，将无法保证精炼过程的还原气氛；另外由于钢水裸露造成的钢水二次氧化将直接影响精炼的效果及产品的质量。因此，合理的吹氢制度也是直接影响脱硫效果的关键因素之一。
研究发现［3］在相同炉渣组成的条件下氩气搅拌动能对脱硫速率的影响：当氩气流量由1.7 m3/min提高到8 m3/min时，脱硫速率大幅度提高；在此基础上，配合炉渣组成控制，脱硫率达到80%~90%，可实现w［S］<0. 000 5%的低硫钢的生产；增加氩气搅拌动能，脱硫率显著提高。
为了加强脱硫动力学条件，现在大多数钢厂采用双透气砖底吹氩，该技术可使脱硫率提高1.25倍，w［S］降低至0. 000 6%。
1.4 快速成渣工艺对于脱硫效果的影响
随着生产工艺的不断进步，应用预成渣技术后，将精炼的成渣周期和热力学条件前移，精炼环节的脱硫效果得到明显的提高。精炼过程是一个造渣并利用炉渣进行脱硫和吸附夹杂的过程，快速成渣可有效提高精炼效果。
快速成渣技术［4］是指在转炉出钢过程中采取渣洗的技术。在出钢过程向钢包中加入精炼渣和石灰，利用钢流冲击动能及钢水显热将精炼渣和石灰熔化，从而加速精炼渣前期熔化效果，增加钢包表面渣层的厚度，减少钢水吊运过程中的温度损失，减少精炼环节渣料的加入量，缩短精炼化渣时间。
钢水进入精炼炉后，加入石灰与萤石的质量比例为4∶1的混合渣料，并加入适量的脱氧剂，以在短时间内改善炉渣流动性，并快速生成还原性白渣，使炉渣的脱硫时机前移，为后续软吹作业提供时间保证，确保炉渣吸附夹杂物和高效脱硫的要求。
2 结论
由于不同钢种选择的精炼渣系对于脱硫效果的影响也存在较大差异，需要技术人员根据生产实际情况进行验证性试验，优化出最佳的工艺参数。
1）转炉终点成分及温度的控制，直接关系到后续脱硫的效率，应严格按照各钢种工艺条件控制转炉终点碳含量及出钢温度。
2）控制出钢过程的下渣量，可降低精炼环节脱硫过程脱氧难度及合金烧损。
3）对于精炼渣系的选择，主要根据产品的特点等进行，在保证产品质量控制要求的前提下，适当提高渣系碱度有利于脱硫效率的提高。
4）过程吹氩强度及透气砖块数均与脱硫效率成正比关系，若生产高附加值钢种，应尽量匹配双透气砖工艺，以有效提高脱硫效率并提高产品质量。
参考文献
［1］ 蒋国昌.纯净钢及二次精炼［M］.上海：上海科学技术出版社，1996.
［2］ 徐增答.炉外精炼［M］.北京：冶金工业出版社，1988.
［3］ 张鉴.炉外精炼理论与实践［M］.北京：冶金工业出版社，1993.
［4］ 高详明.低硫钢炉外精炼工艺技术研究［M］.北京：冶金工业出版社，2006.