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《重庆大学》 2010年
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攀钢超低碳钢深脱硫实验研究

张国兴  
【摘要】:电工钢等部分超低碳钢在转炉出钢采用弱脱氧工艺,从出钢到RH工位之前钢水氧活度较高,LF精炼过程中不仅无法实行有效的脱硫,甚至有回硫现象的发生,脱硫主要是在RH脱氧合金化之后进行,但RH脱硫时间较短,脱硫比较困难。本文主要针对攀钢超低碳电工钢冶炼工程中,由于转炉出钢采用弱脱氧工艺,RH冶炼过程中回硫严重,RH脱硫时间短、加入RH脱硫剂后浸渍管侵蚀严重等问题,通过热力学计算和实验研究,得到了高效的RH脱硫剂各组分的控制范围和顶渣成分的控制范围,同时提出了减缓RH浸渍管侵蚀的措施,研究结果如下: 利用FACTSage热力学软件计算了顶渣中各组分对硫分配比Ls的影响,结果表明:①过高的(FeO+MnO)含量是造成回硫现象的主要原因,随着FeO含量的降低,钢水氧活度迅速降低,Ls增大,(FeO+MnO)含量必须控制在15%以下,RH脱硫之后需控制在10%以下;②CaO/Al_2O_3比值的增加不仅提高炉渣的硫容量,还可降低顶渣FeO的活度,应该控制在2.5~4;③MgO含量对Ls的影响不大,基本趋于稳定,但一定的MgO含量有助于缓解侵蚀,应控制在9%左右;④SiO_2不仅会降低炉渣的硫容量,而且还会增加顶渣中FeO的活度,因此要严格控制顶渣中的SiO_2含量。 通过在硅钼棒为发热体的高温炉上(以下称为硅钼棒炉)进行钢渣接触实验,分析了CaO-Al_2O_3-CaF_2系脱硫剂中不同CaO/Al_2O_3、不同CaF_2含量对脱硫剂脱硫能力的影响,结果表明:①CaO/Al_2O_3的增加可以提高Ls,提高炉渣的脱硫能力;②渣中添加CaF_2可以有效的提高炉渣的脱硫能力,但当CaF_2含量大于15%,Ls不再增加;③考虑了脱氧产物的上浮对炉渣成分的影响,得到了最佳的脱硫剂配比%CaO/%Al_2O_3=2.5-4;SiO_25%;F-控制在8%左右,熔点不大于1350℃。实验室条件采用二次回归正交设计的方法,研究了含BaO和Na_2O的脱硫剂中各组分对Ls的影响,结果表明:①CaO/Al_2O_3比值的增加,Ls先增大后减小,在CaO/Al_2O_3为1.9时达到最小;②随着MgO含量的增加,Ls先增大后减小,当MgO=6%时,Ls最大;③随着BaO含量的增加,Ls减小,大于10%以后趋于平缓,随着Na_2O含量的增加,Ls呈线性增加;④随着CaF_2含量的增加,Ls将减小;⑤BaO、Na_2O和CaF_2含量的增加,均可以有效的降低渣系的熔点;⑥最终确定了脱硫剂中不添加BaO和Na_2O,而采用上述确定的CaO-Al_2O_3-CaF_2系脱硫剂。 利用FACTSage热力学软件计算分析了RH脱硫剂对采用高铝浇注料的RH浸渍管的侵蚀机理,并通过实验进行了验证,结果表明:①RH脱硫剂在与浇注料接触后,主要生成的相为CaO·6Al_2O_3(CA6)和CaO·2Al_2O_3(CA2),继而继续与CaO结合成低熔点物质进入渣中;②CaF_2会与渣中的CaO和Al_2O_3结合成低熔点物质11CaO·7Al_2O_3·CaF_2,加快炉渣的渗透,加重侵蚀;③脱硫剂中添加5%的MgO,不仅可以生成高熔点的MgO·Al_2O_3(MA)尖晶石相,而且可以降低Al_2O_3在渣中的溶解度,从而缓解侵蚀,同时在耐火材料中添加一定量的MgO含量之后,也可以生成高熔点的MA相;④实验验证了热力学计算结果,表明在脱硫剂中添加5%MgO之后,脱硫剂对刚玉坩埚的侵蚀减轻。 本文分析了RH冶炼条件下脱硫动力学的影响因素,建立了RH投入法脱硫的动力学模型,结果表明RH脱硫的主要影响因素为反应的容积系数,增大RH吹氩流量,提高真空度,提高炉渣的硫容量,均可以提高RH脱硫速率。 工业试验结果表明,通过顶渣改质工艺,将顶渣中的FeO含量控制在15%以下,RH冶炼结束在10%以下之后,钢水氧活度有了很大程度的下降,硫分配比Ls增大,避免了RH回硫现象的发生,RH的脱硫效率达到了30%,成品硫含量小于0.005%,达到了钢种的要求。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TF704.3

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