LF炉冶炼超低硫钢的工艺条件_姜周华.pdf

2002年10月东北大学学报(自然科学版)Oct.2002
第23卷第10期JournalofNortheasternUniversity(NaturalScience)Vol123,No.10

文章编号:100523026(2002)1020952204

LF炉冶炼超低硫钢的工艺条件

姜周华,张贺艳,战东平,王文忠
(东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110004)

摘要:提出了采用热力学计算分析确定LF炉冶炼超低硫钢工艺条件的方法#分析表明,可
通过提高炉渣碱度、强化渣钢脱氧、控制渣钢原始硫质量分数和渣质量,来实现超低硫钢的冶炼#
150tLF炉生产实践表明,在原始钢水硫平均为010146%条件下,通过控制规定的工艺条件,经
LF处理后的钢水硫质量分数平均可达010044%#再经VD处理后,可实现成品硫质量分数为
010027%的超低硫钢生产#在上述条件基础上,将原始硫质量分数控制在010058%以下或保证渣
金硫的分配比在250以上或采用双渣操作,LF炉可精炼01002%以下极低硫钢#
关键词:LF炉;二次精炼;脱硫;超低硫钢
中图分类号:TG113.14文献标识码:A

目前像石油管线、IF钢和电工钢等超低硫钢2LF炉精炼过程渣金脱硫反应热
成品硫质量分数一般要求在510@10-3%以下,
-3力学计算与分析
对高质量品种要达到210@10%以下#尽管就
精炼渣的硫容量及渣钢间硫的分配比前人已做了211精炼终点渣金硫的平衡分配比及钢水硫质
许多基础研究[1~7],但就LF炉精炼在超低硫钢量分数的计算公式
实际工艺条件缺少理论分析#若忽略气相脱硫的作用,根据硫的质量守恒
1研究对象可以导出:
ms
w(S)0+w[S]0
本文以某厂150tLF炉精炼过程脱硫为计算mm
w[S]=(1)
m
对象#其中每炉造渣料的加入量平均为1300kg1+sL
mS
(817kg/t),但由于电炉出钢时下渣,EBT出钢口m
填充料,合金元素氧化和包衬耐材侵蚀等炉渣来式中,w[S]为精炼终点钢水的硫质量分数,%;
源,因而实际LF炉内渣质量约2250kg(即15w(S)0,w[S]0分别为反应前渣中和钢中的原始
kg/t钢)#钢水和炉渣成分见表1#硫质量分数,%;ms,mm分别为熔渣和钢水的质
表1冶炼钢种LF终点钢水和炉渣成分量,kg;LS为渣金间硫的分配比#
(质量分数)典型值由式(1)可知,要计算钢水中的硫质量分数关
Table1Thetypicalchemicalcompositionofliquid
steelandslagafterLFrefining%键是获得渣金间硫的平衡分配比LS#研究表
[8,9]
CSiMnPSCaOSiO2Al2O3MgO明,此值可由式(2)计算#
21920-54640+
01195012501550101010055510276lgL=+4316++lgf-
STS
钢水中全铝质量分数波动在0101%~lga[O]-2319(2)
0105%之间,对应的酸溶铝一般为01005%~可见,影响渣金硫的平衡分配比的因素包括炉
0102%之间#而钢水中全氧一般波动在(115~渣碱度(+)、钢水中的活度系数(fS)、钢水的平衡
-3
215)@10%之间,而采用固体电解质定氧探头氧活度(a[O])和温度(T/K)#其中炉渣光学碱度可
-4
测定的钢水溶解氧一般为(5~10)@10范围#根据炉渣成分计算得到,而活度系数(fS)可由钢水
精炼终点炉渣中(FeO+MnO)通常小于1%#成分计算得到(在低硫质量分数下fSU1)#而钢水

收稿日期:2002203218
基金项目:国家/九五0重点科技攻关项目(952524202202)#
作者简介:姜周华(1963-),男,浙江萧山人,东北大学教授,博士;王文忠(1935-),男,辽宁复县人,东北大学教授,博士生导师#
第10期姜周华等:LF炉冶炼超低硫钢的工艺条件953

的平衡氧活度可由下面两种途径来计算#(2)钢水氧化性对脱硫效果的影响
1)由与钢水氧活度平衡的炉渣中(FeO)质量通常精炼终点实际溶解铝质量分数在01005%
[11]
分数来计算#根据渣金氧平衡可得:~0102%之间,计算得到的与铝平衡的氧活度在
6150(2188~7126)@10-4,其范围与定氧探头的实测值相
lga=lgC+lgx-+2160(3)
[O]FeOFeOT
一致#这说明钢水中的氧确实受Al的控制#
在1873K下CaO2SiO22Al2O32MgO四元精由图2可知,随着钢中溶解铝质量分数的增
炼渣系中氧化铁的活度系数(CFeO)的实验回归方
加,渣金平衡分配比也相应增加#因此,加强对钢
程为[12]
水的脱氧也有利于脱硫反应的进行#从图中还不
01676w(Mg