CN1425780A

CN1425780A - 一种生产极低硫钢的精炼脱硫渣系和脱硫工艺

Info

Publication number: CN1425780A
Application number: CN 03100564
Authority: CN
Inventors: 李素芹; 朱荣; 李士琦; 王新华
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2003-06-25

Abstract

本发明提供了一种适于生产极低硫钢的精炼脱硫技术，开发了一种特别适用于精炼极低硫钢的脱硫渣系(A系列CaO－SiO₂－MgO－Al₂O₃－CaF₂顶渣+B系列CaO－BaO－CaF₂喂线渣)，其中以MI值为0.30、钡钙比I值为5/3的成分构成(A1+B2或A5+B2)为最佳选择。加入方式：A系列脱硫剂以顶渣的形式加入钢中；B系列脱硫剂以喂线的形式或以喷粉的形式加入钢中；硅钙粉与B系列渣充分混匀后一同加入钢中，可稳定脱硫效果，避免回硫。采用A1+B2或A5+B2渣，配以适当的控制手段(脱氧、脱硫工艺)，可稳定实现[S]≤5×10－6的极低水平。本发明脱硫渣系适用于任何不同硫含量钢种的脱硫，只是不同硫含量脱硫工艺要适当的改变，脱硫剂的加入量可适当减少。

Description

一种生产极低硫钢的精炼脱硫渣系和脱硫工艺

技术领域：

本发明属于炼钢生产中精炼脱硫技术领域，特别适用于钢中硫含量要求极低(S≤5×10^-6)的抗氢致裂纹(HIC)和抗硫化物应力裂纹(SSCC)的优质管线钢等特殊钢种的生产，同时也适用于一般低硫钢种的生产。

背景技术：

硫，对大多数钢种来讲，是有害元素。常以硫化物(Mn、Fe)S的形式在钢的晶界或异相界面上偏聚，对钢的质量造成了极大的危害。硫不仅影响钢材的热加工性能、焊接性能和抗腐蚀性，还对钢的力学性能造成了极大的影响，可降低非轧制方向的强度、延性、冲击韧性，显著降低钢材的抗氢致裂纹(HIC)和抗硫化物应力裂纹(SSCC)能力。

硫可显著降低钢材非轧制方向的性能，钢板在长和宽度方向的υE0值的差别很大。所以，用于高层建筑、载重桥梁、海洋设施等重要用途钢板硫含量大都控制在80×10^-6以下，将来可能降低到50×10^-6以下；极低硫钢主要是指那些对钢中硫含量要求极为严格的钢，如优质管线钢、容器钢、耐酸钢等，对优质的抗HIC或SSCC管线钢硫含量要求达到5×10^-6[1-3]的极低水平。

因此，人们在不断地进行着深脱硫技术的研究，国际上采用CaO-CaF₂、CaO-Al₂O₃-CaF₂脱硫剂，配以真空喷粉工艺，已能达到[S]≤5×10^-6，但渣系中CaF₂含量在40％以上，对炉衬侵蚀影响大，且工艺复杂，成本高，不易实现。国内有人对CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO-BaO渣系^[5]进行研究，表明BaO的加入可提高渣系的脱硫能力，但尚未稳定达到≤5×10^-6的极低水平，且用该渣系脱硫时，还需要配合顶电极加热化渣工艺才能实现。目前宝钢采用真空喷粉工艺，已能将钢中硫控制在10×10^-6，但距国际水平还有差距，一些抗HIC或SSCC的油、气输送管线钢等特殊钢种还主要依赖进口。

发明内容：

本发明的目的是研究开发一种新型的、高硫容量的适于精炼极低硫钢的脱硫渣系，应用此渣系并配以适当的控制技术，不需真空工艺和顶电极加热化渣工艺，即可将钢中硫稳定控制在≤5×10^-6的极低水平。

一种生产极低硫钢的精炼脱硫渣系和脱硫工艺，其特征在于本发明采用了一种含BaO精炼渣系，该渣系由A系列顶渣(CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃-CaF₂)和B系列“喂线渣”(CaO-BaO-CaF₂)组成。A系列顶渣配比为：CaO∶45-55％，SiO₂∶15-20％，MgO∶5-15％，Al₂O₃∶5-15％，CaF∶5-10％；B系列“喂线渣”配比为：CaO∶25-55％.CaF∶10-20％BaO∶45-55％。

开发适于极低硫钢的脱硫工艺技术：要将钢中硫脱至5×10^-6以下，必须首先采用炉渣脱氧+钢水插铝强脱氧+喂入硅钙粉过程脱氧的工艺路线，控制渣中(FeO+MnO)含量及钢中氧含量(或酸溶铝含量)，并在精炼过程中进行氩气保护。精炼极低硫钢的初始条件：温度1600℃左右，初始硫含量50×10^-6，渣中FeO+MnO含量≤0.5％，钢中氧含量≤10×10^-6(酸溶铝含量0.03％-0.05％)。脱硫剂在脱氧后顺序加入，首先加入A系列渣，待渣子熔化后(1-3分钟)，向钢中喂入B系列包覆线或喷入B系列粉剂。硅钙粉与B系列渣充分混匀后一同加入钢中，这样，不仅可改善脱硫效果，还可避免回硫。脱硫剂的加入量约为20kg/t，视粉剂的回收率而适当增减，处理时间20分钟。

本发明脱硫效果好，操作工艺简单，不仅适用于钢中硫含量要求极低(S≤5×10^-6)的抗氢致裂纹(HIC)和抗硫化物应力裂纹(SSCC)的优质管线钢等特殊钢种的生产，还可用于一般钢种的精炼脱硫工艺。

附图说明：图1为分配系数Ls与钡钙比I关系图。图2为本发明A系列顶渣logCs随MI值变化图。图3为BaO以顶渣形式加入情况下logCs与CaO关系图。图4为BaO以顶渣形式加入情况下本发明logCs与BaO关系图。图5为不同渣系的硫容量图。图6光学碱度和硫容量之间的关系图。

具体实施方式：

研究过程中分别进行了A系列顶渣、B系列“喂线渣”、A与B混合后以顶渣的形式加入和A以顶渣配以B喂线的A+B方案对比试验。实验室条件下，所有方案均能将钢中硫稳定控制在5×10-6以下，但不同方案脱硫速率不同，其中A1+B2方案脱硫效果最好，在20分钟内即可实现既定目标，感应炉内Ls可达633，是首选脱硫剂。考虑CaF2对炉衬寿命的影响，也可采用A5+B2方案(硅钼棒炉中，Ls值曾达到了640-1600)。脱硫剂的成分及配比如下：

配比 CaO，％ SiO2， Al2O3， MgO， CaF2， BaO，％

脱硫 A 45-55 15-20 5-15 5-15 5-10

剂 B 25-35 - - - 10-20 45-55

脱硫 A1 53 17 10 10 10

剂1 B2 32 - - - 15 53

脱硫 A5 57 17 11 10 5 -

剂2 B2 32 - - - 15 53

为了给这一结果提供理论依据，特对以上渣系进行了硫容量热平衡测定。测定结果(见图2-4)：A系列渣logCs值在-0.16至0.024；B系列渣logCs值在-0.51至0.024；BaO以顶渣的形式加入时logCs值在-0.42至0.36。其中顶渣MI值＝0.31、钡钙比I＝BaO/CaO＝5/3的A1+B2方案硫容量logCs值可达到0.2～0.5。本渣系的硫容量值远大于CaO-CaF2和CaO-Al2O3-CaF2渣系(logCs值-5～-1，见图5)以及CaO-SiO2-Al2O3-MgO-BaO渣系(logCs值在-2～-3之间，见图6)，是迄今为止硫容量值最高的精炼脱硫渣系。

Claims

1、一种生产极低硫钢的精炼脱硫渣系和脱硫工艺，其特征在于本发明采用了一种含BaO精炼渣系，该渣系由A系列顶渣(CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃-CaF₂)和B系列“喂线渣”(CaO-BaO-CaF₂)组成，A系列顶渣配比为：CaO∶45-55％，SiO₂∶15-20％，MgO∶5-15％，Al₂O₃∶5-15％，CaF∶5-10％；B系列“喂线渣”配比为：CaO∶25-55％，CaF∶10-20％，BaO∶45-55％。

2、如权利要求1所述的一种生产极低硫钢的精炼脱硫渣系和脱硫工艺，其特征在于本发明采用炉渣脱氧+钢水插铝强脱氧+喂入硅钙粉过程脱氧的工艺路线，并在精炼过程中进行氩气保护，精炼极低硫钢的初始条件：温度1600℃左右，初始硫含量50×10^-6，渣中FeO+MnO含量≤0.5％，钢中氧含量≤10×10^-6(酸溶铝含量0.03％-0.05％)，脱硫剂在脱氧后顺序加入，首先加入A系列渣，待渣子熔化后1-3分钟)向钢中喂入B系列包覆线或喷入B系列粉剂脱硫剂的加入量约为20kg/t，处理时间20分钟。