中频炉试制耐热钢的脱硫工艺

中频炉脱硫试验报告

一、试验目的：

根据中频炉的冶炼特点，配置合理的渣料配比，通过顶、底复合渣还原处理；出钢时进行渣洗；钢包吹氩真空处理等手段，使中频炉冶炼的钢水中[O]、[S]及其他夹杂物，得到有效地去除，达到所炼钢种目标要求。

1．耐热蓖板钢的牌号：ZG35Cr24Ni7SiN

1.1成分 ( % )：

C         Mn       Si       Cr        Ni        Mo      

0.30-0.40    0.8-1.5    1.3-2.0    23-25.5   7.0-8.5      ---

N            P         S

 0.20-0.28    ≤0.04     ≤0.03

1.2力学性能

抗拉强度：≥540MPa  屈服（0.2%）:≥340 MPa 延伸: ≥12%

1.3 这是一种比较低成本的耐热钢,实际生产中的成分控制范围是比较窄的,对有害元素的要求是越低越好,以内地企业的产品为例, P是0.013%,S是0.0069%,远低于标准,其它成分则没有特殊的要求。显然脱氧、硫、去夹杂是冶炼这个钢的重点。蓖板的工作温度从常温到900度左右，主要损坏形式是氧化和磨损。实验的目的主要是提高耐热蓖板钢的高温抗氧化能力。

2.试验钢种为高锰钢，常规成分为：

C  0.9-1.4%  S i 0.3-0.8%  Mn 11-14%  P ≤0.06%  S≤0.04%

3.实验目的主要是使耐热蓖板钢硫含量达到小数点后双零以下，也就是0.010%以下。

4.对比样品的硫含量数据：

      成分   C         S

     样一   3.00%    0.0057%

     样二   2.30%    0.0044%

     样三   2.30%    0.0044%

二、原定试验渣料配比

根据中频炉的工艺特点，制定了初步的渣料配比。原定渣料配比中，“一次加入量”为底渣加入，装料前加在炉子底部。“二次加入量”为顶渣加入，“三次加入量”为出钢前加入钢包，进行出钢时钢流在钢包内的混冲渣洗。

下表为渣料配比表：

三、试验过程描述

试验前原定方案为在炉内加入第一、第二次渣料，第三次渣料为加入钢包内进行钢流冲渣渣洗，后吹氩1.5分钟、静置、开浇。但现场实际操作时，考虑到钢包为冷包，害怕钢水温降大，造成钢水冻包、结包底，且钢包为混用，其他对磷、硫含量要求不高的钢种（硫含量大于0.06%以上）也用同一个钢包，对试验数据干扰很大，所以临时做了改变，三批渣料均在炉内加入，重点试验过程脱硫率。试验炉型为0.5吨中频炉，碱性镁砂打结炉衬，现场无测温设备，炼钢工现场目测估温，由于炼钢工经验良莠不齐，估温偏差大，且温降控制不好，影响了试验的效果，这也是本次试验的一个小缺憾，以后成规模生产低硫钢时，一定要有测温手段。

l 第一炉冶炼情况

第一炉为打结后使用第六炉。2014年4月4日下午15：10分开始装料试验。装料前按配方一、一次加入底渣，装入废钢为轧钢的切头、切尾，视废钢熔化情况，逐渐加入，至17：17分加入的废钢全部熔化，总计加入量约450kg左右，渣层覆盖、熔化良好，渣层随温度升高自然熔化，至17：25分左右，取渣样、钢样后，使用除渣剂除渣，待渣层扒除干净后在钢液面上加入二次渣料。

一批渣渣样

二次渣料加入前，在渣料中增加拌入碎硅铁约200克左右，二次渣料为一次性覆盖加在钢液面上，利用钢液升温自然熔化、反应，试验过程中，渣层熔化时间较长，渣层较粘稠，后期随温度升高，渣层化开后，持续时间5-8分钟，开始取渣样、钢样后17：50分扒渣。

二批渣渣样

第三批渣料加入前，在渣料里又多加约200克碎硅铁，渣料加入后，随温度升高，熔化较好。18：00左右吹氩，吹氩后取渣样、钢样，随后扒渣出钢，结束试验。

三批渣渣样

l 第二炉冶炼情况

第二炉加入渣料按配方二试验，试验时紧接第一炉，热炉子装料试验。底渣加入前，炉底垫加约0.5kg硅铁，随后加入底渣，18：10开始废钢装料试验。19：20左右加够化清，最大功率送电，融化渣全程泡沫化程度较好，化渣情况优于第一炉，7：35分取样、扒渣。

一批渣渣样

7：38分加入第二批渣料（其中补加碎硅铁约500kg），渣层随温度升高自然融化。7：50分取样、扒渣。

二批渣渣样

7：52分加入第三批渣料（其中补加碎硅铁约500kg）。三批渣料融化效果较差，原因除渣系的配比问题外，可能与二批渣扒渣时捕渣剂未清除干净也有关系。8：01分吹氩、取样、扒渣，吹氩后渣子粘稠、返干更厉害。

三批渣样

l 第三炉冶炼情况

2014年4月7日，进行了第三炉试验，试验时对原配方一做了适当的调整，在底渣中多加了1kg的石灰、0.5kg的电石。11：35分开始装料冶炼，13：22分废钢装料结束，装入量为450kg左右，开始大功率提温融化。温度升起后。渣况较为粘稠，期间加入一定量的萤石调渣，13：55取样、扒渣。

一批渣样

14：00加入二批渣料，在升温化渣过程中，加入一定量的萤石帮助化渣，14：15分取样、扒渣。

二批渣样

14：18分加入三批渣料，三批渣料中补加0.5kg镁粉，1kg脱硫渣，0.5kg碱。三批渣料融化较好，泡沫松散，流动性好。

三批渣样

此炉由于化渣过程中渣子较为粘稠，萤石用量较大，总计约8-10kg，炉衬耐材渣层侵蚀较为严重。

l 第四炉冶炼情况

紧接上炉冶炼15：25开始加入底渣，装料冶炼。此炉按配方二试验，底渣中补加1kg石灰，0.5kg萤石。16：30加够，由于第三炉渣线侵蚀严重，此炉装入量略减，装入量约400kg。大功率提温化渣，16：55分取样、扒渣。

一批渣样

16：59分在钢液面上加入二批渣料（二批渣料将白灰去掉，加入1.5kg石灰、1kg镁粉、1kg电石、1kg脱硫渣），大功率提温化渣，期间加强渣层的搅拌，并以适量的萤石、石灰、电石粉调渣。二批渣反应效果良好，渣层松散、泡沫渣流动性较好，17：35分取样、扒渣。

二批渣样

17：37分加入三批渣料，三批渣料未用原配方，改为加入4kg脱硫粉、1kg镁粉、0.5kg碱。大功率提温化渣，成渣效果较好，渣层流动性、泡沫化程度较好。5：47分取渣样，5：50分吹氩，5：55分取钢样。

三批渣吹氩前                                  三批渣吹氩后

l 第五炉冶炼情况

    2014年4月11日，试验时，在前四炉的基础上对渣料进行了调整，图示为第五炉（配比3）、第六炉（配比4）渣料配比：

图示阴影部分为冶炼时进行调渣使用的渣料，用量根据实际冶炼时熔渣融化的程度酌情予以添加。

第五炉、第六炉试验时，由于渣样被水浸湿，已变性（电石渣，遇水粉化，产生大量气泡，有浓烈乙炔气味），未保存，但两炉钢渣况总体与第四炉类似。

第五炉试验按配比3加入渣料，冶炼前炉子为冷炉子，且渣线进行了培补，此炉11：30分加入底渣，加纯钙线2kg后开始加入废钢，且边加废钢，边洪炉，纯钙线随废钢温度的升高，熔化前既有部分烧失，氧化燃烧明显。13：15废钢加够且表面熔化完，开始提温还原。废钢加入量约450kg。一批渣熔化较好，边升温边调渣，至13：35分扒渣、取样。一批渣扒净后增C约3kg。

13：39分分批加入二批渣料，二批渣料低温下化渣困难（冷炉子温降大），持续时间较长，期间以少量萤石和电石调渣，由于担心炉衬侵蚀严重，此批渣料萤石用量较少，不足0.5kg。大功率送电提温，温度升起后化渣较好。14：20分测温取样时渣层返干，钢水裸露。二批渣料除净后，加入纯钙线约50cm。

14：25分加入三批渣料，视化渣情况分批加入，三批渣料由于加大了萤石和电石调渣的量，化渣效果较好，取样前渣子流动性很好，取渣样倒在钢板上，自然铺展,冷凝后厚度约0.5cm。14：50取样、吹氩、扒渣。

l 第六炉冶炼情况

第六炉15：55分开始冶炼，加底渣，加纯钙线。由于是刚出完钢的热炉子，加第一块废钢时，底渣中钝化镁粉和硅钙线燃烧放热明显，有轻微喷爆，扬尘严重。废钢17：05分加够，开始提温、化渣。随温度升高，视化渣情况，补加部分白灰、除尘灰和脱硫剂调渣，渣层熔化较好，17：28分取样、扒渣。

17：31分加二批渣料，分批加入，期间视熔化情况酌情以萤石、电石、白灰和脱硫渣予以调渣，化渣情况良好。17：55扒渣、取样，加三批渣料前增碳0.5kg。

17：58分加三批渣料，分批加入，调渣情况与二批渣类似。18：20分取样、吹氩、扒渣。

四、过程分析

1、试验炉次成分汇总表如下：

2、试验炉次成分走势图如下：

根据总体试验炉次成分走势可看出，本次试验通过渣料配比的调整，冶炼方法的改进，脱硫率逐渐提高，尤其是底渣改进后，脱硫率的提高。

3、底渣中钝化镁粉加入量与硫含量的关系如图：

4、底渣中钝化镁粉加入量与硫含量的走势图如下：

根据底渣中钝化镁粉加入量与硫含量的变化走势可以看出，随着底渣中钝化镁粉用量的加大，脱硫率明显提高。由此可见，钝化镁粉加入底渣的作用优于顶渣，且加入量不宜过少，以底渣含量的10-15%为宜，少了底渣脱硫率低，增大了顶渣脱硫的压力；量大了反应太剧烈，有爆喷伤人的危险。

5、在试验到第五炉时，对三批渣料的量做了增加。由原来3kg增至5kg,脱硫的量明显比其他炉次大，由0.017%降到了0.013%。分析认为，三批渣料的增加，使渣中Ls的量增大，明显有利于脱硫。

6、第五炉二批渣料扒渣后，在钢水裸露的情况下，刺入纯钙线约50cm,由于未加盖直接刺入，钢水反应剧烈，有小喷溅。纯钙线的刺入，应该强化了脱硫的效果。

五、试验结果

本次试验由于受条件所限，未能完全按设想的试验过程进行，现场做了适当的变通，仅试验了炉子冶炼过程的脱硫情况。不过根据实验的过程分析，按现有的条件，在中频炉上将硫脱至0.010%一下，甚至更低是完全可以做到的。在以后的规模化生产中，现有的工艺装备需做一些小的改动，譬如加盖、在炉底装透气转等。现场必须要有测温装置，以便精确控温。渣料的加入方式和调渣手段也可以简化，以利于炉前工的掌握和操作。冶炼耐热篦条钢等对磷硫含量要求高的钢种时，必须钢包专用，只用于篦条钢的生产，以便倒炉渣洗时达到渣洗的效果。

根据试验效果来看一下几点很关键：

1、    以精炼炉除尘灰为基料的底渣配比由于以白灰（精炼炉白渣）为基料的底渣。

2、    底渣的配比一定要保证足够的碱度，也就是石灰或钝化石灰的量不能太少，加入的量参照渣系配比3。

3、    钝化镁粉用于中频炉任然有很强的脱硫作用，以底渣含量的10-15%为宜，少了底渣脱硫率低，增大了顶渣脱硫的压力；量大了反应太剧烈，有爆喷伤人的危险。

4、    调渣过程方法很多，不一定完全依赖萤石，否则炉衬侵蚀非常厉害，实际上根据试验经验，白灰、脱硫渣、电石都有很好的调渣作用。

5、    试验发现中频炉冶炼过程温度波动很大，控制不好，严重影响脱硫反应，实际上单纯镁砂的熔点高达2800度以上，镁砂打结的炉衬完全能够耐受1700度以上的高温，所配脱硫渣系的熔点远小于1700度，因此，脱硫化渣时必须大功率送电，使钢水的温度始终保持在最佳脱硫温度状态。

6、    钢水冶炼过程中，还原渣的黏度严重影响脱硫的效果，试验表明，液化程度好，流动性好，渣中无固熔质点，渣中的有效成分才能充分参与渣钢界面之间的反应，有利于脱硫。

7、    成渣过程，脱硫渣保持的时间也与脱硫效率有很大关系，流动性良好的还原渣，在中频炉中至少要保持8-10分钟以上，试验可见中频炉的磁滞搅拌作用远非想象的那么好。

8、    还原渣形成后可人为的加强搅拌，加速脱硫反应的进行。

9、    还原过程，在钢水液面加盖，将有利于还原气氛的保持，有利于脱硫反应的进行。