PDF《超低硫 X65QS 管线钢硫含量控制的 生产实践》

1 超低硫钢冶炼要点 目前,国内生产硫含量 0.003%以下的超低硫 钢,一般采用铁水预处理初脱硫,转炉或电炉冶炼, 钢水二次精炼深脱硫. 其中,采用喷吹或搅拌两种 方法均可使处理后的铁水硫含量在 0? 005%以下, 但是预处理后的铁水在转炉或电炉冶炼后,由于原 辅料、 高炉渣等带入硫, 出钢时钢水硫含量在0? 010% ~0.025%. 转炉或电炉出钢时通过钢―渣 之间的渣洗可降低钢水硫含量,出钢后在 LF 炉还 原性气氛下造白渣深脱硫. 精炼过程钢―渣间脱硫 化学反应如式(1)[4] 所示. [S]+(CaO)= (CaS)+[O] (1) KS = aCaS ・a[O] a[S] ・a(CaO) ?[%S] = (%S)・f(S) ・a[O] KS ・f[S] ・a(CaO) (2) 式中 KS ―脱硫反应化学平衡常数;

a―各成分活度;

f―各成分活度系数. 钢―渣间的脱硫反应:首先钢液中硫扩散至熔 渣中即[FeS]→(FeS),进入熔渣中的(FeS) 与游离 的CaO 结合成稳定的 CaS. 通过提高炉渣的硫容量 并促进硫在渣―钢间的传质,结合脱硫反应的热力 学和动力学因素可以得出脱硫反应的有利条件:提 高钢水温度,提高炉渣碱度,降低炉渣氧化性,保持 炉渣良好流动性和适宜渣量. 因此,生产超低硫钢主要控制工序为:①控制入 炉铁水硫含量;

②提高初炼炉的脱硫能力,出钢严禁 下渣;

③提高 LF 精炼炉深脱硫能力;

④精炼结束后 续防止钢水回硫.

2 超低硫 X65QS 管线钢生产实践 2.1 生产工艺及装备 生产工艺:110 t 电炉→LF 精炼→VD 精炼→连铸. 超低硫 X65QS 管线用钢的化学成分要求见表 1. 主要工艺装备:超高功率电炉采用

4 支炉壁碳氧 枪,1 支炉门水冷氧枪供氧,每支氧枪供氧流量平均

1 800 m3 / h,偏心炉底出钢,冶炼周期

50 min;

LF 精炼 炉平均升温速度

5 ℃ / min;

VD 炉三级真空泵,高真空 压力≤67 Pa. 其中 LF 主要技术参数见表 2. 2.2 生产过程各工序硫控制 超低硫 X65QS 管线钢生产过程各工序硫含量 的变化趋势见图 1(冶炼

7 炉钢的平均成分). 表1管线钢化学成分要求 Table

1 Requirements for chemical compositions of pipeline steel % C Si Mn P S Al N 0.12~0.16 0.17~0.37 1.25~1.45 ≤0.015 ≤0.003 0.02~0.04 ≤0.009

0 表2LF 主要技术参数 Table

2 The main technical parameters of LF % 钢包平均容量/ t 钢包自由空间高度/ mm 钢包透气砖数量/ 个 电极直径/ mm 电极极心圆直径/ mm

110 ≥800

2 400

700 加热速度/ (℃ ・min-1 ) 变压器容量/ MVA 变压器一次侧电压/ kV 变压器二次电压级数/ 级≥4.5

20 35

8 ・

6 1

1 钢铁钒钛2016 年第

37 卷图1冶炼过程硫含量的变化趋势 Fig.1 Changes of sulfur content during smelting process 由图

1 可知,铁水入炉硫含量平均 0.026 3%, 经过电炉冶炼后出钢硫含量平均 0.020 3%,出钢过 程依靠钢流的渣洗作用使钢水中硫持续降低,通过 LF 造高碱度白渣深脱硫, LF 出站硫含量平均0.000 8%,后续 VD 和连铸采取防止回硫措施成品 硫含量平均 0.000 9%. 2.3 电炉过程控制 根据电炉入炉料结构分析,其中铁水、高炉渣、 废钢、渣料带入炉内的硫含量分别为 46%、23%、 28%、3%,可以看出,高炉铁水硫和高炉渣是入炉控 制硫的重点. 冶炼超低硫钢首先必须控制入炉铁水 硫含量,根据经验总结一般需要控制入炉铁水硫不 大于 0.030%;

高炉渣中硫含量偏高,控制入炉铁水 带渣量不大于 9‰. 电炉采用铁水热装 80%加20% 废钢的装入模式,过程利用炉壁碳氧枪和炉门水冷 氧枪供氧造渣,达到良好的冶金效果. 电炉过程造高碱度、流动性良好的炉渣脱磷、脱硫. 由于炉内是氧化性气氛,渣中 FeO 含量平均 20%,电炉冶炼平均脱硫率 16.35%. 通过电炉冶炼数据的统计分析,使用预报模型 可将终点出钢 w[C] ≥0.08%、w[P] ≤0.006%、温度≥