[发明专利]单吹颗粒镁铁水预处理在转炉炼钢中实现深脱硫的方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金炼钢领域，即单吹颗粒镁铁水预处理在转炉炼钢中实现深脱硫的方法。

背景技术

在现有技术中，转炉炼钢包括铁水预处理、铁渣扒渣、转炉冶炼等步骤。铁水预处理工艺流程：铁包座落到倾翻车上→倾翻车开到喷吹位→确定喷粉量→下枪、喷吹→喷枪提升及清理→取样(S_终点分析)→铁包倾翻、扒渣操作→铁包复位→测温→S_终点符合规程要求，倾翻车开出。目前，钢铁企业都在努力开发具有高质量、高附加值的产品，其核心是提高钢的纯净度和均匀性，特别是降低钢中的硫含量，铁水预脱硫即成为降低钢中硫含量的最有效手段。但是目前国内大多钢铁企业，在开发生产低硫钢种时，铁水脱硫不彻底，深脱硫(脱硫终点硫含量≤0.002％)合格率不足30％；转炉去硫能力差，表现在铁水脱硫后含硫越低，转炉过程越容易回硫，特别是铁水硫≤0.020％时，转炉基本无脱硫能力；脱硫铁水在转炉冶炼过程中回硫严重(回硫＞0.006％)，使得转炉冶炼终点含硫量偏高，最后成品钢的硫超出范围，限制了低硫钢种的开发。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足而提供一种脱硫效果更好的单吹颗粒镁铁水预处理在转炉炼钢中实现深脱硫的方法。

本发明的技术解决方案是：一种单吹颗粒镁铁水预处理在转炉炼钢中实现深脱硫的方法，它包括铁水预处理、铁渣扒渣、转炉冶炼，其特征在于铁水预处理中，铁水温度为1280～1350℃，在铁水兑入铁水包之前在铁水包内加入铁渣改质剂；单吹颗粒镁纯度≥97％；在喷吹颗粒镁脱硫结束后加入聚渣剂，再进行铁渣扒渣；转炉吹炼过程炉渣碱度为4.0～5.0；所述的铁渣改质剂成份为：石灰75-85％(CaO含量80-90％)，萤石15-25％(CaF₂含量70-80％)，加入量：5～7公斤/吨铁水；所述的聚渣剂市面有售，鞍山东科炉窑工程有限公司生产销售(成份：SiO₂ 65％～72％，Al₂O₃ 5％～20％，CaO≤4％，余量杂质)，加入量：0.5～1公斤/吨铁水。

影响深脱硫的几点因素分析：

尽管影响深脱硫效果的因素有很多，但是在优化“单吹颗粒镁铁水预处理在转炉炼钢中实现深脱硫的方法”过程深脱硫工艺的工作中，我们分析以下几个因素是影响深脱硫的限制性环节：

1、颗粒镁纯度对深脱硫效果的影响

铁水脱硫具有以下有利条件：一是铁水中C、Si、P等元素含量高，有利于提高硫在铁水中的活度系数；二是铁水中有碳存在而且含氧很少，有利于脱硫反应的进行；三是高炉渣(FeO)含量很低，且没有强氧化性气氛，有利于直接使用一些强的脱硫剂。

金属镁具有较强的脱硫能力。其脱硫反应式为：

Mg(金属)→Mg(g)→Mg(l)

Mg(g)+[S]＝MgS(s)

ΔG＝-435138+184.27J/mol   (l)

Mg(l)+[S]＝MgS(s)

ΔG＝-398700+91.75J/mol    (2)

镁的脱硫分两步进行：金属镁由氮气传输并通过喷枪进入高温铁水，镁首先气化并溶入铁水中，铁水中的溶解[Mg]_l和气态(Mg)_g都能与硫迅速反应生成固态硫化镁MgS(s)，上浮进入渣中，并且可经扒渣手段分离去除。

由于金属镁的熔点为651℃，沸点为1100℃，在高温下镁和硫具有很强的亲和力，镁和硫的反应热力学和动力学条件很好，只要喷入足够量的镁粉，就完全能将铁水中硫脱至0.002％以下。实际生产中，为了满足生产节奏的要求，必须在15分钟以内有限的喷镁时间内达到深脱硫的目标，金属镁的纯度应尽量提高，满足深脱硫的工艺需要的颗粒镁纯度应大于97％。

2、铁水温度对深脱硫效果的影响

金属镁的利用率随铁水温度升高呈下降趋势。因为用镁来脱硫的反应(见上面式(1)和式(2))是放热反应，因此温度升高，从式(1)知不利于脱硫反应的进行，而且由于形成的气泡加大，铁水黏度降低，使气泡上浮速度增大，从而减少了镁气泡在铁液中的停留时间，减少了镁从液面的蒸发。从式(2)知，低温下镁在铁水中的溶解度增大，有利于镁参与反应，故低温对提高镁利用率有利。但是，如果铁水温度低于1250℃，铁水和铁渣粘度增加，流动性变差，喷镁结束后卷入铁水中的铁渣不易上浮，很难实现彻底扒渣，导致大量铁渣被带入转炉，转炉铁水中的回硫量则明显增加。因此，适宜深脱硫的铁水温度范围应控制在1280～1350℃。

3、铁水渣对深脱硫效果的影响