轉(zhuǎn)爐煉鋼脫硫工藝分析

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1、轉(zhuǎn)爐煉鋼脫硫工藝分析摘要：木文介紹了爐內(nèi)脫硫和爐外脫硫，單噴顆粒鎂、復(fù)合噴吹，合成精煉渣對(duì)鋼水脫硫的影響，以及各種脫硫工藝效果Z間的比較。關(guān)鍵詞：脫硫工藝；精煉渣；效果分析o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，造成鋼的“熱脆”性。硫在鋼中以FeS的形式存在,Fe與FeS組成的共晶體的熔點(diǎn)FeS的更低。液態(tài)的Fe與FeS雖然可以無限互溶，但固溶體屮的溶解度很小，僅為0.015%-0.02%時(shí)，鋼夜在凝固過程屮由于偏析使得低熔點(diǎn)Fe-FeS共晶體分布于晶界處，在熱加工過程中晶界處的共熔體熔化，鋼受壓時(shí)晶界破裂

2、，即發(fā)生“熱脆”現(xiàn)象如鋼中(Mn)高，也以[MnS]的形式存在，當(dāng)鋼中含氧高時(shí)(鋼水過氧化)，“熱脆”更加嚴(yán)重。硫?qū)︿摰臋C(jī)械性能產(chǎn)生不良影響，使鋼的塑性變差，特別是使鋼材的橫向塑性變差。硫使焊接性能變壞，含硫鋼材在焊接時(shí)往往出現(xiàn)高溫龜裂，同時(shí)在焊接過程中硫會(huì)氧化成S02逸出,在焊縫屮造成氣孔。硫?qū)︿撨€冇一?種好的影響，即它能改善鋼的切削性能。硫化錨，特別是稀土硫化物的這一作用更為顯著?；谝陨显?。脫硫問題在鋼鐵冶煉屮占有垂要的地位。1脫硫原理1.1鋼液的脫硫鋼液的脫硫主要通過兩種途徑來實(shí)現(xiàn)及爐渣脫硫和氣化脫硫。在-?般煉鋼操作條件下，爐

3、渣脫硫占主導(dǎo)O1.2渣鋼間的脫硫反應(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：[S]+(CaO)=(CaS)+[0]G=98474-22.82TJ/mol[S]+(MnO)=(MnS)+[0]G=l33224-33.49TJ/mol[S]+(MgO)=(MgS) +[0]G=191462-32.70TJ/mol事實(shí)上硫在金屬液的存在三種形式：[FeS]、[S]和S2-。FeS既溶于鋼液也溶于熔渣。根據(jù)離子反應(yīng)理論，脫硫反應(yīng)可表示為：[S]+(02-)=(S2-)+[0]。在酸性適屮兒乎沒有自由的02-,因此酸性渣脫硫

4、作用很小，而堿性渣則不同，具冇較強(qiáng)的脫硫能力。上式反應(yīng)的平衡常數(shù)可寫為：Ks=里查森將下式定義為硫容，即：CS二Ks.表達(dá)了爐渣容納硫的能力。如果將硫的分配比定義為：Ls二二Ks.則Cs=Ls.o取樣分析爐渣中和鋼液中的含硫量可求出Lso影響鋼渣間脫硫反應(yīng)的因素主耍有熔池溫度、爐渣成分和鋼夜成分。2四種不同脫硫工藝的比較2.1爐內(nèi)脫硫爐內(nèi)硫主要以有機(jī)硫、硫化物及硫酸鹽的形式隨爐料帶入，這與高爐類似在熔煉過程中，小部分以氣相形式隨爐氣揮發(fā)，絕人部分分布于鐵水和爐渣屮，提高脫硫率的有效措施就是提高爐渣的含硫量。影響爐渣脫硫率的因素有二：1）爐

5、渣的堿度（CaO/SiO2）：堿度高則CaO多,可以增加渣中（02-）的濃度，從而使?fàn)t渣脫硫能力提高，一定爐溫下堿度過高反而會(huì)降低脫硫效率。由于堿度太高，爐渣的熔化性溫度升高，在渣中將出230?SiO：固體顆粒,降低爐渣的流動(dòng)性,影響脫硫反應(yīng)進(jìn)行時(shí)離子問的相互擴(kuò)散,且高堿度渣穩(wěn)定性不好，易造成爐況不順。CaO/Si02的值在1左右較好，對(duì)于復(fù)雜的爐料（含有人量泥砂）其堿度（Ca（+MgO）Si02+A1203）o以不小于1.5為宜。2）爐溫：脫硫反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，△IIe~124kJ/niol,爐溫愈高，K越大，當(dāng)溫度達(dá)1300°C時(shí)，Ks

6、為167,對(duì)脫硫就愈有利；同時(shí)升高爐溫會(huì)改散脫硫的力學(xué)條件，即降低爐渣粘度，加快爐渣與鐵水Z間離子的擴(kuò)散，加快CaO和CqS的反應(yīng)速度；此外，F(xiàn)eO在高溫下易于還原成為單質(zhì)鐵，降低渣小FeO含量。表1為不同爐渣對(duì)去硫效果的影響。1.2爐外脫硫爐外脫硫受脫硫劑成分及脫硫劑用量，爐渣堿度、鐵水溫度及脫硫過程的動(dòng)力學(xué)條件的影響很人。根據(jù)經(jīng)濟(jì)有效去硫原則，實(shí)驗(yàn)中選擇以新鮮石灰粉（CaO）為主，加入適量電石（CaC2）和螢石（CaF2）的粉狀復(fù)合脫硫，脫硫劑（CaC2與S呈放熱反應(yīng)）與鐵水中的硫反應(yīng)過程為吸熱反應(yīng)，造成鐵水溫度降低較快，加入少量?jī)?yōu)質(zhì)

7、焦炭粉，當(dāng)焦炭粉燃燒時(shí)放熱有利鐵水保溫，同時(shí)有利于形成還原性氣氛、對(duì)提高脫硫率有明顯的效果。將脫硫劑放人鐵水包底部，鐵水直接沖入鐵水包，利用鐵水沖人鐵水包的重力為動(dòng)力，同時(shí)機(jī)械器開始攪拌，使詼水與脫硫劑混合，極大地改善了飲水的脫硫動(dòng)力學(xué)條件，恢水與脫硫劑得以充分混合，達(dá)到良好的反應(yīng)條件。由此可見爐外用復(fù)合脫硫劑的消耗量為2.4%時(shí)機(jī)械攪拌保持4min左右，可產(chǎn)生鐵水中硫含量降低至0.03%-0.05%（表2）的良好效果。處理工藝為：高爐出鐵一高爐魚雷罐一轉(zhuǎn)爐鐵水罐一（扒渣）一脫硫一扒渣一轉(zhuǎn)爐。2.3單噴顆粒鎂、復(fù)介噴吹脫硫工藝脫硫T藝原理

8、及特點(diǎn)：?jiǎn)螄婎w粒鎂和復(fù)合噴吹屬于典型噴吹法，即利用幡性氣體（N2、Ar）作載體將脫硫粉劑（伽。、CaC2>Mg）rfl噴槍噴入鐵水中，載氣同時(shí)起到攪拌飲水的作用，使噴吹氣體、脫硫劑和恢水三者Z