復吹轉爐超低硫鋼冶煉工藝的開發與應用

李士波

【摘 要】在對轉爐和鋼包脫硫熱力學條件和動力學條件分析的基礎上，對轉爐冶煉制度和鋼包渣洗制度進行了優化，并提出了適用于轉爐冶煉和鋼包渣洗的超低硫鋼冶煉工藝，該工藝具有較好的脫硫效果。

【關鍵詞】超低硫鋼；轉爐；渣洗

【Abstract】On the basis of analysis of thermodynamic and dynamic conditions for desulfurization of converter and ladle， the converter smelting system and steel ladle slag washing system were optimized，and the ultra low sulfur steel smelting process for the converter smelting and ladle slag washing is presented，this process has better desulfurization effect.

【Key words】The ultra low sulfur steel； Converter； Slag washing

0 前言

目前，大多數轉爐煉鋼廠在冶煉低硫鋼時分三道工序進行金屬液的脫硫處理，分別是鐵水預處理脫硫、轉爐冶煉脫硫和LF鋼包脫硫。生產實踐表明，在冶煉對于成品硫含量要求小于20×10-6的鋼種時，若進LF爐之前鋼水硫含量大于80×10-6，則在LF將鋼水硫含量降低至規格要求的水平將變得十分困難。因此，冶煉超低硫鋼時，轉爐工序將鋼水硫含量控制在80×10-6以下，既是降低LF工序脫硫負擔的必然要求，也是確保成品硫含量符合鋼種要求的可靠保障。

1 轉爐脫硫機理及分析

1.1 脫硫機理

研究和實踐表明，復吹轉爐煉鋼脫硫中爐渣脫硫占總脫硫量的90%，氣化脫硫占10%，因此爐渣脫硫是轉爐降低鋼中硫含量使之達到規格要求的主要手段。根據爐渣的離子理論提出下述脫硫方程式[1]：

[S]+（O2-）=（S2-）+[O]（1）

用Ls表示熔渣和金屬之間的脫硫分配系數，則存在如下關系：

式中T表示溫度，C是常數。

1.2 脫硫機理分析

由上述（1）式和（2）式可知，脫硫條件如下：

1.2.1 熱力學條件

堿性氧化物CaO、MgO、MnO都能給爐渣提供O2-，因此增加爐渣堿度有利于脫硫；[%O]增加有利于（1）式的逆反應進行，由于（FeO）/[%O]在一定溫度下是一個定值，故渣中（FeO）增加使脫硫能力降低；鋼渣間脫硫反應是吸熱反應，由（2）式可知，提高溫度有利于提高硫的分配系數；增加渣量能夠稀釋渣中（S2-），有利于脫硫反應的進行。

1.2.2 動力學條件

脫硫反應是渣——金界面反應，其過程有三個環節：1）反應物由金屬液和爐渣向渣——金界面傳質； 2）反應物在渣——金界面反應；3）生成物離開渣——金界面進入渣中。第2）個環節進行得十分迅速，要提高脫硫效果，就必須提高傳質系數和增大反應的界面積，而加強攪拌和適當提高反應高溫是實現上述目的的有效和必要方法。

2 轉爐工序的脫硫工藝開發

2.1 轉爐冶煉環節的脫硫工藝控制

2.1.1 爐渣堿度

爐渣適當的高堿度是脫硫的必要條件，這是因為在堿性渣條件下，爐渣中的CaO先與SiO2和P2O5反應，剩余自由CaO才能與（FeS）反應，因此堿度是爐渣脫硫能力的重要標志[2]。但是爐渣堿度過高，渣中存在大量的高熔點的CaO質點時，爐渣變粘，惡化了脫硫反應的動力學條件，降低了傳質速度，反而不利于脫硫。

2.1.2 渣中（FeO）含量

鑒于（FeO）對脫硫反應的雙重影響，因而需根據轉爐冶煉各階段的反應特點和需要，合理控制吹煉過程各時期的渣中（FeO）含量。冶煉初期，盡快形成具有一定堿度的爐渣，可采用鐵質成渣路線法提高前期渣中（FeO）含量；冶煉中期防止爐渣發生返干，以確保爐渣流動性，渣中（FeO）需保持在10%以上；冶煉后期嚴格控制渣中（FeO）含量，使其在吹煉終點時不超過15%。

2.1.3 渣量

在硫的分配系數相同的情況下，渣量越大渣中所含總硫量也越多，相應的鋼中硫含量也就越低。但是渣量增加也增加了冶煉過程中地噴濺風險并易導致爐渣堿度超標，給轉爐吹煉過程控制和脫硫帶來不利影響。造渣料的加入量主要取決于鐵水成分，尤其是鐵水的硅含量。生產經驗表明，鐵水中的硅含量在0.4%～0.6% 時，既可以確保吹煉平穩又可以確保有足夠的渣量。

2.1.4 底吹強度

對脫硫而言，若全程采用低底吹強度，攪拌效果較差，動力學條件不好；過高的供氣強度，雖然動力學條件好，但渣中（FeO）過低，不利于化渣。因此為獲得了最高的Ls，結合吹煉各時期的化渣要求和脫硫條件，轉爐底吹強度采用“低——低——高”模式。為促進前期渣中（FeO）盡快生成和確保中期渣中（FeO）含量合適，底吹強度為0.032Nm3/min·t。吹煉后期石灰完全熔化，溫度升高，是脫硫的最佳時期，此時提高熔池攪拌強度，不僅能為脫硫創造良好的動力學條件和增加渣——金反應面積，而且能夠減少爐渣中（FeO）含量，因此可將此時期的轉爐底吹強度調整為0.053Nm3/min·t。

2.2 出鋼環節的脫硫控制

轉爐出鋼過程一般持續3～6min。轉爐出鋼時不可避免會伴有轉爐下渣，通過造高堿度還原性渣實現對鋼包渣的改性和對鋼水的“渣洗”，是降低鋼包入LF爐的初始硫含量、減輕LF爐的造渣負擔的有效方法。

2.6 以“共享工程”為依托，豐富數字資源內容，延伸服務網絡

為了讓廣大讀者真正能夠享受到圖書館提供的全方位、多層面、寬角度的服務，臨沂市圖書館積極整合、豐富本館數字資源，以全國文化信息共享工程臨沂支中心為依托，專題舉辦了“如何使用數字圖書館”培訓班。培訓班重點為市民介紹了哪些數字資源可以使用，講述了如何通過讀者平臺查看館藏電子書、觀看專家講座及如何利用“移動圖書館”程序在手機、pad等移動終端進行館藏查詢、下載電子圖書等，讓市民進一步了解館藏電子圖書、電子期刊數據庫及影音資源庫等數字資源的建設與使用情況。依托電子閱覽室臨沂市圖書館每年定期舉辦老年人、農民工等特定人群網絡培訓班，讓他們也能夠跟上時代的步伐，共享高水平的信息資源。

3 公共圖書館開展延伸服務的啟示

公共圖書館延伸服務是惠及廣大讀者的一項民心工程，為了保障這一工程持續、健康發展，需注意以下幾方面的問題。

3.1 強化資金支持，拓展資金來源

實踐證明，上海、南京、廣東等地圖書館延伸服務做得好的一個重要保證就是財政預算資金支持。資金困難是當前困擾公共圖書館延伸服務拓展的主要問題，也是制約圖書館事業發展的關鍵因素。一方面，公共圖書館要積極爭取當地政府加大資金投入，保障延伸服務工作所需各項經費。另一方面，積極探索社會合作機制，通過與企事業單位合作共建或接受社會各界資助、捐贈等方式，多渠道拓展資金來源，形成全社會共建共享的良好局面。

3.2 注重人才培養，加強隊伍建設

圖書館工作人員是圖書館事業創新發展的主力軍，他們的服務素質將直接影響為讀者提供的延伸服務的質量。一方面，圖書館要立足現狀，從提高工作人員服務素質入手，組織館內工作人員進行業務交流和培訓，著力培養一支既有樂于奉獻、銳意創新精神，又熟悉圖書館專業知識、熟練掌握現代化技術設備的人才隊伍。另一方面，圖書館要加強館員之間的交流，學習經驗，互學互補，充分發揮他們在延伸服務中的積極性和創造性，激發他們的職業使命感和榮譽感，使他們堅定“讀者至上，服務第一”的服務理念。

3.3 加強宣傳引導，提高社會參與度。

吸引廣大讀者深度參與是圖書館延伸服務的出發點和落腳點，否則延伸服務只能唱空城計，成為“陽春白雪”難以為繼。為此一向以“高冷”面目示人的公共圖書館更需要放下身段，一方面，借助官方網站、大眾媒體等不斷加強宣傳引導，主動延伸服務，深度對接服務對象的個性需求，擴大圖書館的社會影響力；另一方面，通過不斷暢通廣大讀者的信息反饋和監督渠道，形成讀者與圖書館的良好互動，從而創造出更好的社會效益。

4 結語

公共圖書館延伸服務沒有終點，只有新的起點。本文所提到的臨沂市圖書館在延伸服務方面的一些做法有成功，也有遺憾，需要在下一步的探索中不斷總結完善，以便更好地為廣大讀者服務。隨著各地圖書館積極探索和勇于創新，圖書館延伸服務的模式必將迎來一個千帆競渡，百舸爭流的新時代。

【參考文獻】

[1]胡曉梅.公共圖書館延伸服務探析[J].江西圖書館學刊，2011，41（5）：63-65.

[2]叢海虹.淺談公共圖書館的志愿者社會實踐活動[J].河南圖書館學刊，2012，（1）：115-116.

[責任編輯：王偉平]