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图2中给出不同钢种的脱硫策略。所要求的脱硫处理安排在钢水生产的不同生产阶段,它们是:
◆铁水脱硫。
◆氧气顶吹转炉(BOF)。
◆二次精炼。
◆连铸。
从上图很容易理解,主要目标是在将钢水倾倒入连铸机之后脱硫反应必须要完全停止。这是因为在硫、石灰和氧化铝按公式1的复合反应中,需要金属铝裂化石灰,从而使得Ca能用来与硫反应,但是作为副产物而形成的氧化铝颗粒分布在金属周围,无法在余下时间直至凝固过程中漂浮上来。
3 [S] + 3 (CaO) + 2 [Al] → 3 (CaS) + (Al2O3) (式1)
在二次精炼过程中,根据要实现的最终技术要求,抗HIC钢、CSP和电工钢脱硫至不同水平。从图中也可以看出,在BOF冶炼后,能够实现的最低硫含量为25ppm,对电工钢而言,仍需要脱硫处理。由于将硫含量从低水平降低至超低水平会更加困难,这是化学反应动力学条件决定的,在生产厚钢板的情况下,成功地利用了从150ppm高硫含量产生的巨大脱硫驱动力,实现超低硫含量。由此,铁水脱硫处理仅需将硫含量降低至中等水平。
LC、ULC和电工钢的生产路线差异很大,一方面,为了实现最终低的硫含量,或者另一方面,为了避免完全采用钢水脱硫带来的不利影响,对铁水进行脱硫处理。尤其针对IF钢种,由于钢水脱硫的副作用总是出现增硅(在渣金反应和喷吹CaSi情况下)或者增碳(在喷吹CaC2情况下),铁水脱硫是必需的。由于电工钢限制碳含量以满足低强度以及硅含量控制实现良好的表面涂层性能,上述两种副作用都是很关键。
脱硫处理的一个例外钢种是轴承钢。由于轴承钢要求有一适当的高硫含量,工艺策略是先将铁水脱硫到低于技术规范,然后再钢水中加入FeS合金剂将硫含量提高至满足规范要求。
2 脱硫技术
高炉中脱硫效率可以达到85-90%的高水平。从表1也可以看出,通过改变各种参数,可以提高高炉脱硫效率,但也正如该表所示,大多数措施都涉及到更多的焦炭消耗或者降低高炉生产率。炉渣碱度增加尽管有利于脱硫,但是对碱平衡产生强烈的负面影响。该问题是高炉运行中最严重的问题之一,这是由于它将导致高炉整体热平衡体系崩溃,造成高炉炉缸冻结。针对BF所采取的所有措施总是影响了被生产的铁水总量,而其它技术则利用了批次处理的自由灵活性。
表1 计算高炉中硫含量的模型因子
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