LF炉造渣及脱硫控制预览.ppt

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LF炉造渣与脱硫控制 李治国 主要内容 前言 脱硫的基本原理 影响脱硫的因素 脱硫原理在实践中的应用 结束语 前 言 对于大多数钢,硫是有害元素(易切削钢除外)。硫在凝固结晶过程中随着其溶解度的降低而析出,并与铁在晶界上生成低熔点的FeS,热加工过程中晶界FeS的熔化造成钢的“热脆”,而且钢中硫在晶界的偏析是造成连铸坯产生热裂纹的主要原因,因此要降低钢水中硫的容许值。 钢中的硫不能以气体形式去除,也不能像脱氧那样加入与硫亲和力强的元素即能经济地去除,钢水脱硫是通过高碱度渣还原精炼进行的。但硫与钢中其它元素不同,不会从大气和耐材溶解到钢水中,增硫的可能性小,所以脱硫变得单纯。而且钢材向高级化和大型化发展的同时,脱硫目标值也不断提高。 LF炉作为现代化钢厂必备的精炼手段,通过精炼渣脱硫是其主要功能之一。选择适合于生产现场的渣系和脱硫工艺,使其能更好地为生产服务,是我们研究的目标之一。 脱硫的基本原理 脱硫热力学 铝作为脱氧剂时,脱硫反应式为: 3(CaO)+2[Al]+3[S]==3(CaS)+(Al2O3) 由上式可知,渣的碱度高、温度高,同时钢液中的Al含量高,而且保证钢液中的最低溶解氧含量,是脱硫反应的必要条件。 脱硫动力学 在钢渣界面脱硫反应平衡时,脱硫反应速度表示为: 式中:F表示参加反应的界面积; DsS表示硫在渣中的扩散系数; δs表示扩散边界层厚度。 由上式可知,通过提高温度、加强搅拌等方式提高脱硫反应速度。因为提高温度可提高硫在渣中的扩散系数DsS,加强搅拌可使扩散边界层厚度δs减小,硫在渣中的扩散系数DsS增大,参加反应的界面积F增大。 影响脱硫的因素 硫在钢渣间的分配比LS 1、硫化物容量(Cs)对LS的影响 LS(=(%S)/【%S】) 表示的是炉渣的脱硫能力,脱硫需要分配比大的渣组成。如果定量分析炉渣的脱硫能力,需要测定炉渣中各成分的活度,因其难度大,所以一般用炉渣的硫化物容量(Cs)作为渣的脱硫能力指标。其存在以下关系: Log LS =log Cs +log fs -logao-465/T-964 由上式可知,如果用少量渣生产低硫钢,必须选择硫化物容量大的渣系,进行强脱氧,高温脱硫。 影响脱硫的因素 2、渣中Al2O3含量对LS的影响 对于铝脱氧钢,渣中的Al2O3与硫化物容量(Cs)存在如图关系。研究发现,渣中Al2O3含量大于30%时,随着渣中Al2O3的增加,硫化物容量(Cs)减小,同时也发现,随着温度的升高,同渣系的硫化物容量(Cs)增大,也证明了温度与脱硫存在线性关系。 影响脱硫的因素 3、曼内斯曼指数(MI)对LS的影响 上式为曼内斯曼指数(MI)计算式,此指数表征炉渣的流动性。与硫在钢渣间的分配比LS存在如图关系。 文献推荐值为0.25-0.35。 影响脱硫的因素 脱硫率 1、炉渣碱度对脱硫率的影响 炉渣碱度是脱硫的基本条件。随着渣碱度的提高,渣中的游离CaO增加,炉渣的脱硫能力增大,脱硫率上升。但炉渣碱度不能无限制增加,否则会使炉渣流动性变差,不利于脱硫。 实践表明,炉渣碱度在2.5以上,只要能保证钢渣脱氧良好和吹氩搅拌正常,可将钢中硫控制在40ppm,但要进一步降低硫含量必须提高炉渣碱度。 影响脱硫的因素 2、炉渣流动性对脱硫率的影响 炉渣的流动性是影响钢渣间反应的重要因素。加萤石可提高炉渣的流动性,也提高了硫的扩散能力。但炉渣太稀也不利于脱硫,同时严重侵蚀钢包耐材,污染环境。 3、炉渣中主要成分对脱硫率的影响 炉渣中的主要成分有:CaO、SiO2 Al2O3和(FeO+MnO),决定了炉渣的 特性(碱度、流动性、氧化性),综 合对脱硫率的影响如图所示。 随(CaO/SiO2)(Al2O3)/(FeO+MnO) 值的提高,脱硫率上升,当其值小于 10时,渣几乎不脱硫。 影响脱硫的因素 4、渣量对脱硫率的影响 适当增加渣量,可以稀释渣中的CaS浓度,促进脱硫反应式向右进行,对脱硫有明显的效果。但是大渣量使脱硫反应不活跃,脱硫效果增加不明显,同时电耗和辅料消耗增加。一般控制渣量为钢水量的1%-2%。 影响脱硫的因素 脱硫速度 从宏观理论分析,钢中S的物质移动支配整个反应速度。 搅拌是促进物质移动速度加快的有效手段,加强搅拌使渣粒卷入钢水,增加了渣与钢中硫接触的机会,使反应速度加快,脱硫效率提高。 实验证明,脱硫速度大小依次为:喷吹脱硫剂(CaO+CaF2)>吹氩搅拌>电磁搅拌(感应)。喷吹脱硫剂能将钢中硫脱至5ppm以下,对于我厂

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