炼钢系统优化技术之铁水脱硫进展

一些先进高强钢（AHSS）要求钢中硫和氧含量低到几个ppm，以满足对冲击韧性、疲劳强度、成形性和抗氢致开裂（HIC）方面的严格要求。经典的CaC2铁水脱硫对环境不利；表面活性石灰粉喷吹能够使硫含量达到10ppm，但CaO的利用率很低；向铁水包喷吹Mg颗粒与石灰粉，喷吹载体为惰性气体，能够实现更低的硫含量，热量损失少，渣量少。然而，喷射需要更多的Mg才能达到目标值，因为Mg的利用率在20%-35%范围波动，如果要冶炼超低硫钢，则利用率更低，导致大量能源损失和Mg的消耗。

日本炼钢业者主张KR搅拌法，旋转叶轮浸入铁水包熔池中，石灰粉混合少量比例的萤石/或铝精炼渣从顶部加入，被卷入旋转叶轮周围产生的铁水漩涡中，石灰混合物不是能源密集型的昂贵材料，而且卷入的粉末颗粒停留和反应时间比喷射时间更长。

在最佳转速（>100rpm），叶轮浸入深度（≈1.2m），石灰-萤石混合物（相当于CaO6.4kg/t），在1415℃温度下，在1min内将180t的铁水硫含量从最初的450ppm降至3ppm以下。

此外，在270t铁水中，添加7-9kg/t石灰-萤石熔剂，在1200-1280℃温度下，转速约110-120rpm，搅拌10min，硫含量可从最初的250-350 ppm降到10ppm。

搅拌器给卷入和悬浮的石灰混合粒子提供了以下优势：①大的渣/金属接触面积；②强烈的铁水流动促进了硫到混合粒子的传质；③粒子在熔池的停留时间长，操作稳定性强；④投资成本低，温度损失和耐火材料磨损较小。

混合物中用于脱硫的石灰利用率是40%左右，因此，脱完硫后的热渣常常回收至KR。最终硫可降至2ppm，工艺稳定性好。