CN105018678B - 一种炼钢脱硫剂及其脱硫方法和炼钢方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种炼钢脱硫剂及其脱硫方法和炼钢方法，所述脱硫剂按各原料与铁水的重量比主要由如下原料组成：1‑2kg/tFe的萤石；8‑9kg/tFe的石灰；0.25‑3.3kg/tFe的铝粒和/或AD粉；所述炼钢方法，采用先提钒后脱硫的工艺路线。所述的脱硫剂在脱硫的同时能够对半钢进行脱氧，大幅减轻了精炼脱硫压力，使成品钢中硫的含量降低到0.002％以下，并且所述脱硫剂成分简单，使用方便；所述的炼钢方法彻底消除了钒渣被污染的问题。

Description

一种炼钢脱硫剂及其脱硫方法和炼钢方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种炼钢脱硫剂及其脱硫方法和炼钢方法。

背景技术

含钒铁矿在冶炼成含钒铁水后，通常需要先进行提钒，然后才能进行炼钢。钒钛磁铁矿作为一种重要的含钒铁矿，在我国具有巨大储量。攀钢、承钢、昆钢和威钢等企业都是采用钒钛磁铁矿进行冶炼。钒钛磁铁矿高炉冶炼出的铁水与普通铁水相比钒含量高，而钒是一种重要的资源，因此铁水炼钢前必须提钒，制取钒渣。目前，国内外制取钒渣的生产方法较多，主要有新西兰铁水包吹钒工艺、南非摇包提钒工艺以及俄罗斯和中国的转炉提钒工艺等，其它提钒工艺还包括含钒钢渣提钒和石煤提钒工艺等，其中以转炉提钒工艺最优，技术经济指标最好。

在铁水提钒半钢冶炼企业，普遍采用的是炉外铁水预处理脱硫工艺，暨铁水脱硫(KR/喷吹)-转炉提钒-转炉炼钢-LF/VD(钢包精炼/真空精炼)-连铸路线，铁水脱硫采用单吹颗粒镁、颗粒镁、石灰粉符合喷吹或铁水KR搅拌工艺。

就大多数钢材而言，S属于有害元素，在钢中偏析严重恶化钢质量，高温下显著降低钢塑性，导致钢的“热脆”现象。随着客户对钢材品质要求越来越高，因此对钢中的有害元素S含量也越来越低，目前钢材含S小于0.010％的低硫钢已经占到工业发达国家钢材需求量的50％以上，而含硫量在0.001％-0.003％的超低硫钢的需求量也大幅增加。

然而，脱硫剂的使用常常会污染提钒转炉生产的钒渣。为解决这一问题，CN103194567 A公开了一种含钒铁矿的冶炼方法。所述冶炼方法包括顺序进行的以下步骤：采用高炉冶炼含钒铁矿，得到含钒铁水；对含钒铁水进行转炉提钒，分别得到半钢和钒渣；对所述半钢进行KR脱硫或喷吹脱硫，其中，所述半钢温度控制为1350-1400℃。利用高炉铁水先提钒后KR法脱硫的工艺路线，从生产路线上彻底消除了钒渣被污染的问题。采用先提钒后KR法脱硫的工艺路线制备的钢材，其含硫量还有待进一步降低。

目前，已有很多研究者对炼钢过程中使用的脱硫剂进行了研究。如CN 102108429A公开了一种用于转炉炼钢脱氧脱硫剂，它是由下列原料组成：碳酸钙矿物质35％、碳化硅6％、高岭土15％、水泥熟料8％、余量为废铁及钢屑；将上述原料进行造粒，粒度0-30mm，其化学成分为：Si 52％、Ca 9％、Ba 15％、Sr 5％、C≤0.36％、S≤0.024％、P≤0.01％、余量为Fe。CN 103103312 A公开了一种半钢脱硫剂和使用该脱硫剂的脱硫方法。所述半钢脱硫剂中各成分的质量百分比为：CaF 27-15％、Mg1％-8％，其余为CaO和不可避免的杂质；所述脱硫方法采用KR法进行脱硫，并且所使用的脱硫剂采用上述半钢脱硫剂。CN 102776328A公开了一种低氧低硫高氮钢用的钢包渣改质剂的制备方法：将电解铝灰与氧化钙和萤石按比例混合，铝灰30-40％；氧化钙40-50％；萤石10-15％，加入玻璃水混合均匀，然后压制成球，经干燥即得成品；所用铝灰成分重量％含量如下：铝灰：Al 5-10％，AlN 25-35％，Al₂O₃35-50％，SiO₂2-5％，NaCl 10-15％。但是，利用脱硫剂脱硫的效果还不够明显，并且脱硫压力还很大。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种炼钢脱硫剂及其脱硫方法和炼钢方法，所述脱硫剂能够使成品钢中硫含量降低到0.002％以下，并能够大幅减轻精炼脱硫压力。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种炼钢脱硫剂，所述脱硫剂按各原料与铁水的重量比主要由如下原料组成：

萤石 1-2kg/tFe

石灰 8-9kg/tFe

铝粒和/或AD粉 0.25-3.3kg/tFe。

本发明所述的“kg/tFe”是指每吨铁水中加入的其他物质的质量(kg)。

发明提供的炼钢脱硫剂中萤石(CaF₂)的含量为1-2kg/tFe，如1.2kg/tFe、1.5kg/tFe、1.6kg/tFe、1.7kg/tFe、1.8kg/tFe或1.9kg/tFe等。

炼钢脱硫过程中，石灰(CaO)参与的反应为CaO+[S]＝CaS+[O]，从反应式中可以看出加入石灰有利于脱硫反应的进行。但是CaO的加入量并不是越多越好，随着CaO加入量提高，导致炉渣融化困难，进而炉渣的粘度上升，流动性变差，导致了脱硫反应的动力学条件变差，脱硫率下降。因此，优选石灰加入量为8-9kg/tFe，如8.1kg/tFe、8.2kg/tFe、8.5kg/tFe、8.6kg/tFe、8.7kg/tFe、8.8kg/tFe或8.9kg/tFe等。

炼钢中，脱硫反应是个还原反应过程，可以写成如下反应式：[S]+O^2-＝S^2-+[O]。本发明提供的脱硫剂中含有单质铝，而铝属于强还原剂，在脱硫过程中能够不断给出电子，使[S]反应生成S^2-。因此，将单质铝加入铁水能显著降低铁水中的氧含量，促进脱硫反应的进行，从而提高脱硫率。从成本考虑选择铝粒和/或AD粉的加入量为0.25-3.3kg/tFe，如0.3kg/tFe、0.4kg/tFe、0.5kg/tFe、0.7kg/tFe、1.0kg/tFe、1.6kg/tFe、1.9kg/tFe、2.2kg/tFe、2.5kg/tFe、3.0kg/tFe或3.2kg/tFe等。优选地，脱硫过程中向钢水中加入0.25-0.5kg/tFe的铝粒或1.6-3.3kg/tFe的含有15wt％铝粒的AD粉。

作为优选的技术方案，所述脱硫剂按各原料与铁水的重量比主要由如下原料组成：

萤石 1kg/tFe

石灰 9kg/tFe

铝粒 0.25kg/tFe。

所述AD粉以AD粉的重量为基准含有15wt％、20wt％或30wt％的铝单质，所述“wt％”为重量百分含量。

本发明的目的之二在于提供一种半钢炼钢脱硫方法，所述脱硫方法采用如上所述的脱硫剂对铁水进行脱硫。

本发明的目的之三在于提供一种炼钢方法，所述炼钢方法先提钒后脱硫，所述脱硫采用KR搅拌法脱硫，所述KR搅拌法脱硫过程中使用如上所述的脱硫剂。

所述KR搅拌法脱硫为：先向提钒后得到的半钢中加入配方量的萤石和石灰，再在搅拌过程中加入配方量的铝粒和/或AD粉。

所述铝粒和/或AD粉是边搅拌边加入半钢中的。

本发明利用高炉铁水先提钒后KR搅拌法脱硫的工艺路线，从生产路线上彻底消除了钒渣被污染的问题；脱硫过程中使用CaO与CaF₂，并采用铝粒和/或AD粉进行脱氧，大幅减轻了精炼脱硫压力，使成品钢种的硫含量降低到到0.002％以下。

所述KR搅拌法脱硫的搅拌速度为75-85r/min，如76r/min、77r/min、78r/min、79r/min、80r/min、82r/min、84r/min或85r/min等。

随着搅拌速度的不断增大，脱硫率逐渐升高，这是由于搅拌头转速提高，铁水和渣子的反应面积增大，相当于采用机械的方法提高了反应的动力学条件，促进脱硫反应的进行，但是考虑到铁水外溢和设备情况，故将搅拌速度控制在75-85r/min。

优选地，所述KR搅拌法脱硫的搅拌时间为15-20min，如16min、17min、18min、19min或20min等。

所述提钒在转炉中进行，转炉中铁水的装入量为68-70t，如68t、69t或70t等。通过控制铁水的装入量使吨钢脱硫偏差较小，并且确保相同搅拌参数条件下，铁水的搅拌效果不受影响。

优选地，提钒过程中的吹炼时间为4-5min，如4min、4.5min或5min等。

所述提钒之后的半钢包净空≥500mm，如500mm、550mm、600mm、650mm、700mm或800mm等。

所述提钒之后得到的半钢的温度为1360-1400℃，如1365℃、1370℃、1380℃、1385℃、1390℃或1395℃等。

优选地，进行KR搅拌法脱硫时半钢的温度为1330-1370℃，如1335℃、1340℃、1350℃、1355℃、1360℃或1365℃等。

本发明在炼钢过程中，通过控制提钒之后的半钢温度及KR搅拌法脱硫时半钢的温度确保了脱硫反应所需的温度要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的脱硫剂在脱硫的同时能够对半钢进行脱氧，大幅减轻了精炼脱硫压力，使成品钢中硫的含量降低到0.002％以下，彻底解决了无法生产超低硫钢的技术问题，并且脱硫剂成分简单，使用方便；本发明提供的炼钢方法先提钒后KR搅拌法脱硫，生产路线上彻底消除了钒渣被污染的问题。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

一种脱硫剂，所述脱硫剂按各原料与铁水的重量比由如下原料组成：

萤石 1kg/tFe

石灰 9kg/tFe

铝粒 0.25kg/tFe。

一种炼钢方法，所述炼钢方法先提钒后脱硫，脱硫采用KR搅拌法脱硫。其中，提钒在转炉上进行，转炉中铁水的装入量为68t，半钢包净空为800mm，提钒过程的吹炼时间为5min，控制提钒后得到的半钢温度为1400℃，进行KR搅拌法脱硫时半钢的温度为1370℃，搅拌速度为85r/min，搅拌时间为16min，脱硫时先向提钒后的半钢中加入配方量的石灰和萤石，在搅拌过程中再加入配方量的铝粒；脱硫后的半钢再经过转炉炼钢、精炼和连铸得到成品钢。

在直读光谱仪上利用碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法(GB/T4336-2002)测定成品钢中硫含量(重量百分含量)为0.001％。

实施例2

一种脱硫剂，所述脱硫剂按各原料与铁水的重量比由如下原料组成：

萤石 2kg/tFe

石灰 8kg/tFe

AD粉 3.3kg/tFe。

一种炼钢方法，所述炼钢方法先提钒后脱硫，脱硫采用KR搅拌法脱硫。其中，提钒在转炉上进行，转炉中铁水的装入量为70t，半钢包净空为600mm，提钒过程的吹炼时间为4.5min，控制提钒后得到的半钢温度为1390℃，进行KR搅拌法脱硫时半钢的温度为1360℃，搅拌速度为75r/min，搅拌时间为20min，脱硫时先向提钒后的半钢中加入配方量的石灰和萤石，在搅拌过程中再加入配方量的AD粉；脱硫后的半钢再经过转炉炼钢、精炼和连铸得到成品钢。

在直读光谱仪上利用碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法(GB/T4336-2002)测定成品钢中硫含量(重量百分含量)为0.002％。

实施例3

一种脱硫剂，所述脱硫剂按各原料与铁水的重量比由如下原料组成：

萤石 1.5kg/tFe

石灰 8.5kg/tFe

铝粒和AD粉 2.0kg/tFe。

一种炼钢方法，所述炼钢方法先提钒后脱硫，脱硫采用KR搅拌法脱硫。其中，提钒在转炉上进行，转炉中铁水的装入量为69t，半钢包净空为500mm，提钒过程的吹炼时间为4min，控制提钒后得到的半钢温度为1360℃，进行KR搅拌法脱硫时半钢的温度为1330℃，搅拌速度为80r/min，搅拌时间为15min，脱硫时先向提钒后的半钢中加入配方量的石灰和萤石，在搅拌过程中再加入配方量的铝粒和AD粉；脱硫后的半钢再经过转炉炼钢、精炼和连铸得到成品钢。

在直读光谱仪上利用碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法(GB/T4336-2002)测定成品钢中硫含量(重量百分含量)为0.002％。

对比例1

所述对比例1与实施例1相同，唯一的不同点是，用碳化钙代替铝粒。

经测定，成品钢中硫含量(重量百分含量)为0.015％。

对比例2

所述对比例2与实施例1相同，唯一的不同点是，脱硫剂中不含有铝粒。

经测定，成品钢中硫含量(重量百分含量)为0.020％。

对比例3

所述对比例3与实施例1相同，唯一的不同点是，脱硫剂中不含有萤石。

经测定，成品钢中硫含量(重量百分含量)为0.022％。

对比例4

所述对比例4与实施例1相同，唯一的不同点是，脱硫剂中不含有石灰。

经测定，成品钢中硫含量(重量百分含量)为0.028％。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (1)

1.一种炼钢方法，所述炼钢方法先提钒后脱硫，所述脱硫采用KR搅拌法脱硫，其特征在于，所述KR搅拌法脱硫过程中使用炼钢脱硫剂，所述炼钢脱硫剂按各原料与铁水的重量比由如下原料组成：

萤石 1-2kg/tFe

石灰 8-8.9kg/tFe

铝粒 0.25-0.4kg/tFe；

所述提钒的吹炼时间为4-5min；所述提钒之后得到的半钢温度为1360-1395℃；所述提钒在转炉中进行，转炉中铁水的装入量为68-70t；所述提钒之后的半钢包净空≥500mm，且≤700mm；

所述KR搅拌法脱硫为：先向提钒后得到的半钢中加入配方量的萤石和石灰，再在搅拌过程中加入配方量的铝粒，所述搅拌速度为75-79r/min；搅拌时间为16-20min，进行KR搅拌法脱硫时半钢的温度为1330-1340℃。