PDF《新一代钢包喷射冶金工艺技术》

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2015 年2月10 日 编辑: 任秀平 B04 新一代钢包喷射冶金工艺技术

1 研究背景 目前, 随着科学技术和经 济的发展, 钢材用户对钢材质 量的要求越来越严格.

钢中 杂质元素、 夹杂物等对钢的性 能影响极大.1962 年Kiessling 首次提出了洁净钢一词.直到20 世纪

70 年代末至

80 年 代初, 洁净钢才转向量化生产. 此后, 洁净钢的生产拓展到从 超低碳钢到高碳钢的广泛领 域.洁净钢的生产水平已成为 企业综合竞争能力的重要表现 之一.高效率、 低成本洁净钢 平台建设作为一项具有普适 性、 基础性、 事关钢厂效率、 质量、 成本的共性关键技术, 对提 高企业市场竞争力具有重要意 义.近十几年来, 国内外对洁 净钢的研究给予了高度重视和 极大关注. 在钢铁生产过程中, 由于 硫对钢的性能有着多方面的 不利影响, 因此其成为主要的 脱除或控制元素.不同钢种 对硫含量有着严格的规定, 如普通钢要求硫含量[S] ≤ 0.05%,优质钢[S] ≤ 0.02%, 低硫钢 [S] ≤ 0.001%, 超低硫 钢[S] ≤ 0.0005%. 为了减少铸坯的内部质量缺陷和提高 表面质量, 要求钢中的含硫量 应小于 0.020%.为了减少结 构钢的各向异性, 使其具有良 好的机械性能, 钢的含硫量应 小于 0.010%.特别是输油管、 天然气输送管、 厚船板、 航空 钢等, 其要求含硫量都要小于 0.005%, 磷含量小于 0.01% 或0.005%.此外, 为了降低氧气 转炉钢的生产成本和实行少渣 炼钢, 也要求铁水磷含量小于 0.015%.尤其在长流程中, 要 生产出低硫 (磷)钢和超低硫 (磷) 钢, 对铁水进行预处理是 一种行之有效的解决方法.铁 水预处理对于优化钢铁冶金工 艺、 提高钢的质量、 发展优质钢 种、 提高钢铁冶金的综合效益 起着重要作用. 铁水炉外脱硫现在已有数 十种处理方法.目前所采用的 大致可分为分批处理法和连续 处理法两大类, 其中分批处理 法又可分为铺撒法、 倒包法、 机 械搅拌法、 吹气搅拌法、 喷射 法、 镁脱硫法等等.目前广泛 用于生产的是机械搅拌法和喷 吹法. 由于喷吹法是在喷吹气 体、 脱硫剂和铁水三者之间充 分搅拌混合的情况下进行的, 因此脱硫效率高、 处理时间短、 操作费用较低, 并且处理铁水 量大、 操作方便灵活, 受到极大 重视, 成为应用最广泛的铁水 脱硫处理方法.值得注意的 是, 日本和韩国钢厂普遍改用 KR 脱硫预处理, 国内新建的 大型钢厂也大量采用了 KR 法 脱硫.但无论是哪种方法都具 有一定的局限性, 具体表现在: ①转炉炼钢时的回硫现象削弱 了铁水预脱硫的实际效果;

② 搅拌器或喷枪会污染铁水;

③ 铁损较大. 对于超低硫钢生产, 在铁 水预处理和转炉冶炼的基础 上, 还需要进行钢水二次深脱 硫, 方法主要有 LF 搅拌脱硫、 RH 喷粉脱硫、 钢包喷粉脱硫. 二次精炼的喷粉装置按载具与 钢水的接触方式可简单分为两 类, 一类为直接接触型, 如SL、 TN、 KIP、 V-KIP、 VOD-PB、 RH-PB 等, 即喷枪插入钢液 中与液体接触;

另一种是非接 触式如 RH-PTB, 喷枪不与钢 液接触.通过浸入式喷枪, 即 通常所称的顶枪, 向钢水喷吹 合金粉或精炼粉剂, 该工艺反 应速率快、 处理周期短, 但其存 在喷溅、 钢液二次污染严重、 操作稳定性和灵活性较差等 问题, 其应用受到了限制.对 于非接触式喷粉如 RH-PTB, 即RH 顶喷粉法在顶吹氧循 环真空脱气法 (RH-KTB)的 基础上配备喷粉系统, 通过顶 枪向真空室钢水内喷吹脱硫粉 剂, 构成RH-PTB(或RH- KTB/PB) 工艺, 可实现真空喷 粉脱硫.但其存在诸多问题: ① RH 内的枪位过高, 影响脱 硫效果, 枪位过低, 喷头易结冷 钢, 且易被钢水烧坏;