RH復合脫硫劑的開發及在太鋼精煉工序中的試驗

康彥萍

（太鋼礦業分公司東山石灰石礦， 山西 太原 030003）

RH真空處理脫硫由于具有處理周期短、生產能力大、精煉效果好等獨特的優越條件在深脫硫處理工藝中備受重視，在頂部料倉配加噴粉后，使電工鋼、管線鋼、IF鋼等成品硫含量控制在50×10-6以下很容易實現。各煉鋼廠根據自身實際情況的不同在RH處理過程采用不同的脫硫劑[1]。

由于RH真空處理時間短的特點，要求脫硫造渣料成渣速度快，滿足該要求的脫硫劑主要有兩大類[2-3]：一類是以石灰和鋁礬土為主要組成，經熔融成鋁酸鈣，其熔點大大降低，用于RH脫硫時成渣速度快，對耐材侵蝕很小，但這類脫硫劑堿度低，并且石灰經熔融后反應活性下降，因此脫硫率不夠理想，難以滿足鋼水深脫硫要求；另一類是以石灰和螢石為組成混合而成，這類脫硫劑雖然由于螢石的存在對插入管有一定程度侵蝕，但從綜合成本來考慮這種脫硫效果最理想，目前各大鋼廠使用的該類脫硫劑大多采用石灰和螢石分開加入的方式，這種分開加入的方式極易造成物料不均，從而導致對RH插入管耐材侵蝕嚴重，且有F2生成，污染環境[4-5]。

除了對耐材侵蝕的問題，在真空精煉脫硫過程中，脫硫劑的C含量要有嚴格控制，小于0.15%，若高于此值，在精煉超低碳鋼時常出現成品鋼水增碳現象。目前使用的大多脫硫劑中含有一定的碳，在脫硫過程中會造成鋼水一定程度的增碳，特別是對一些低碳、超低碳鋼種增碳影響嚴重。普通冶金石灰的殘留C含量很高，螢石原礦也伴生有CaCO3，這樣均對成品存在潛在的風險，更為主要的是螢石大比例的添加，對RH精煉插入管的侵蝕非常嚴重，往往幾個爐次之后，插入管不是結大量的渣子，就是被侵蝕斷裂，對連續的生產組織帶來影響，增加耐材的用量，助推了煉鋼的成本。

基于以上考慮，研究一種既能保證深脫硫又不會對RH插入管耐材造成嚴重侵蝕，且不會對鋼水造成增碳的RH用脫硫劑就顯得十分有必要。

1 RH復合脫硫劑

本文研究的RH復合脫硫劑所用原料為超低碳石灰[6]和金屬鈣渣。超低碳石灰是用高溫回轉窯煅燒石灰石所得。金屬鈣渣是一種高純石灰加高純金屬鋁粉經擠壓造球后在惰性氣體保護下煅燒還原金屬鈣后留下的殘渣，主要成分為CaO和Al2O3的鋁酸鈣物質，其他微量。作為金屬鈣制備的副產品鋁酸鈣具有較低的熔點，高溫流動性，吸附夾雜物的能力強，自身具有脫硫、脫磷、去氣功能，對耐材沒有侵蝕。具體原料指標見表1。

表1 RH復合脫硫劑原料指標要求 %

兩種原料粒徑要求：≤0.5 mm。

該脫硫劑采用的原料種類較少，且無Al、Mg等貴金屬和B2O3、BaO等助熔劑，原料成本低，生產工藝簡單；脫硫劑的粒度對脫硫劑的熔化速度和脫硫反應速度有直接影響，粒度越小，熔化速度越快，脫硫反應速率越快，但受處理環境的限制，脫硫劑的粒度不能過小，否則脫硫劑將會被吸入真空管網中，從而影響脫硫劑的利用率和真空管網的使用壽命。因此，成品粒度控制在3～8 mm是比較合理的。該脫硫劑對電工鋼、IF鋼、超低碳鋼等鋼種的精煉脫硫使用均有明顯效果。減少了由于CaF2的使用而造成的環境污染，提高了RH浸入管和真空管網的使用壽命。脫硫劑成品指標見表2，產品見圖1。

2 生產工藝（見圖2）

表2 RH復合脫硫劑產品化學指標（質量分數） %

圖1 RH復合脫硫劑產品

為避免物料偏析不均，使用過程中產生粉塵，該脫硫劑采用造粒擠壓設備，以此實現對環境友好的要求。具體工藝步驟包括：

1）將所需原料粉碎至0.5 mm以下。

2）將所需原料金屬鈣渣30%～40%、超低碳石灰60%～70%按比例混合均勻。

3）將混合均勻的物料加入造粒設備。

4）通過造粒設備將物料壓成條狀或圓柱狀物料。

5）將塊狀料導入破碎機粉碎，經過振動篩篩分成3～8 mm粒度的成品。

圖2 生產工藝流程圖

3 工業試驗結果

將成品在80 t RH精煉爐上進行硅鋼脫硫試驗，共試驗104爐，平均加入量為350～700 kg，RH合金化最后一批合金加入后根據到站鋼水S等條件，加入產品循環8 min以上。平均脫硫率52.48%。加入后幾乎不增碳、不回硫，對插入管侵蝕較輕，試驗結果如表3。

表3 試驗試用結果

采用該脫硫劑后，生產超低碳鋼時在RH精煉過程中可獲得30%～60%的脫硫率，在處理前w（s）為0.0027%的條件下，處理后成品w（s）小于0.0013%，確保了產品的成才率，解決了現有技術中RH真空處理脫硫時存在的脫硫率低、對耐火材料侵蝕較大，熔化慢，對鋼液有增碳風險的問題。

4 結論

1）該脫硫劑成渣快，脫硫效率達30%以上，終渣成分穩定，流動性好，有利于凈化鋼水。

2）該脫硫產品幾乎不含碳，不會向鋼水尤其是超高牌號硅鋼、純鐵、管線鋼增碳，使鋼水成分得到保證。

3）由于擠壓造粒設備的使用，該脫硫劑使用時對環境友好。

4）該產品生產工藝簡單，資源利用充分，價格便宜，生產成本低，可以降低煉鋼成本。

5）從冶金效果看，金屬鈣渣價格低廉且為工業副產品，成分穩定，對鋼水有害元素含量低，有利于鋼水潔凈，耐材壽命可提高。

6）由于金屬鈣渣屬于副產品，易潮解、粉化，不易存放，容易對企業及周邊產生嚴重的環境污染，且造成一定的安全隱患。該脫硫劑不僅低成本地利用了金屬鈣渣副產品，而且保護了環境，有很大的經濟效益、社會效益和環境效益。