降低，硫的分配比提高，有利于脱硫。国外在冶炼低硫钢时，渣中W(FeO+Mno)含量基本都控制在0.5%以下，若要精炼结束后成品钢[S]≤ 0.0010%，则渣中W(FeO+MnO)含量不应大于0.15%。
由脱硫反应热力学和动力学可知，要提高脱硫率必须做好以下几方面:
(l)升高温度，使硫在钢液和渣中的传输速度增加，使反应阻力减小。从热力学角度，升高温度有利于脱硫反应向右进行。
(2)提高熔渣的硫容量，亦即提高炉渣与钢液间硫的分配比，以增大脱硫的推动力。 (3)提高硫在渣中的传质系数，减小脱硫反应阻力。例如，升高温度、用惰性气体加强搅拌、寻找一个合理的炉渣组成等。
(4)增大钢渣的接触面积。例如，喷粉脱硫等。
总之，只有脱硫的热力学和动力学条件都得到了较好的改善，才能获得较好 的脱硫效率和脱硫效果。
通过以上的分析,对比现在实际生产情况,主要存在以下几个方面的问题: (1)工艺流程需要在现有生产流程的基础上，做进一步的合理调整;
(2)转炉终点钢水氧活度高、终渣氧化性强、转炉下渣量大，对钢包渣的改性难度大。
(3)钢包渣成分的控制未考虑终渣成分、脱氧产物的影响。 (4)精炼时间短、渣料加入量偏小。
(5)精炼结束后软吹时间时间不够，吹氩制度不合理。
基于以上问题，在转炉终点控制情况暂难以改变的条件下，要实现低硫钢的生产，则需要开展转炉下渣控制研究、精炼渣优化研究、钢包渣改性技术研究、钢包渣成分控制研究等。在精炼渣优化研究中，通过理论计算和实验研究分析，开发适宜的精炼渣。在目前生产工艺流程的基础上，不仅要在出钢后向渣面加入少量的调渣剂对转炉下渣进行改性，还要在出钢过程和LF钢包炉分两次加入精炼渣对钢包渣成分进行控制。在钢包渣成分控制中，加入的精炼渣成分必须依据转炉渣成分及下渣量、脱氧产物成分及生成量来考虑。根据脱硫、去夹杂对吹氩参数的要求，建立适宜的吹氩制度。
开展低硫钢冶炼工艺技术的相关研究，改善现有冶炼工艺制度，是提高我钢铁企业生产效率和产品质量的重要手段。本文在理论分析和实践的基础上，以CaO、A1203为基本组成，Mgo、Bao、CaF2、Na20为添加剂的精炼渣，通过实验及理论分析，得到了优化的精炼渣组成;建立了一套实用性强、效果显著低硫钢生产新工艺。
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4 炉外精炼的喂线、吹氩操作
炉外精炼技术能有效控制钢中有害元素的夹杂物形态和数量,纯洁钢液,是提高铸件使用性能最有效的手段。炉外精炼通过渣洗、真空、搅拌、加热、喷吹等5大手段的1种或几种组合,给钢液提供合理的冶金动力学、热力学条件,得到理想金属结构的冶金方法。喂线技术是炉外精炼方法的一种。喂线机把铝线或包芯线送入钢水中,通过钢水中的化学反应,达到脱氧、去气、夹杂物球化变性、合金化等功效,在此基础之上,再向钢包中吹入氩气。氩气进入钢液后能够形成无数细小的气泡,气泡在上浮过程中搅动钢液,钢液中分散的夹杂物得到碰撞、集聚并吸附于气泡的表面而排出,达到净化钢水的目的。同时,氩气引发的搅动,可降低偏析发生的几率。
4.1喂线-吹氩工艺参数的确定
1、铝线的参数
(1)铝线喂入速度(V1)的确定 使用的钢包钢液高度约为1.7 m。在钢液温度为1600℃时铝线在喂入深度为h1时熔化为液态,参照有关文献[1]并通过试验建立关于喂铝线速度V1的数学表达式:
V1=A1+B1h1+CΔT+FD1-1.65(1)
式中: V1—铝线的喂入速度;h1—铝线喂入深度;ΔT—钢水的过热度;D1—铝线直径;A1—常数;
B1—高度系数;C—温度系数;F—直径系数。 根据公式(1)可计算出V1为0.9～2.5 m/s。
经试验,并考虑到系统的机械阻力,喂线速度选定为2 m/s进行试验。
(2)喂Al线长度的确定
一般要求钢水中的残余Al含量控制在0.030%～0.060%之间,在喂线后,要求钢水中的酸溶铝(AlS)的含量为0.025%,参照文献[1]并通过试验可得钢水所需喂铝量(WAl)的表达式(2)为:
WAl=A2+B2·AlS(2)
式中:WAl—单位重量钢水所需铝的重量;A2—常数;B2—酸溶铝系数;AlS-要求的酸溶铝含量。
根据公式(2)可算出钢水所需的喂铝量为0.53kg/t,则每炉所需的喂铝量为4.77 kg。
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原工艺中钢水的总加铝量为1.5 kg/t,收得率为15%～25%,喂线后,铝的平均收得率提高到78.5%，最高的可达到90%以上。因此,铝的总加入量可以降到0.8 kg/t。
为了防止钢液在出钢过程发生二次氧化,在出钢前仍保持在钢液中插铝工艺,但插铝量由原来10kg左右降到4 kg。若铝线直径为9 mm,其单位质量为0.2 kg/m,则需喂铝线的长度L为20～25 m。在试验过程中,喂Al线长度根据具体情况在20～25 m范围内进行调整。
4.2试验对比
按照计算的速度和长度进行验证性试验。分别选择不同的喂线速度和喂线长度进行试验。浇注过程中在第1箱铸件之后和最后1箱之前分别取2只成品样进行分析。根据分析结果调整喂线速度和喂线长度。经过3次试验确定:喂线的速度选为2.0 m/s,长度为20 m。对所浇注铸件进行跟踪取样。从分析结果看,试样含量上下差值不大,较为均匀,其含量在中限范围附近,符合工艺要求。而且,出钢温度控制在1 610℃～1 625℃能满足浇注要求。
喂线-吹氩结合试验试验方案为:在出钢的同时开始吹氩并调节参数以保证在单位时间内进入钢水的氩气量相对恒定,并保证钢水应有序的进行翻转,不让钢液裸露在空气中。由于吹氩对钢水有搅拌作用,会对钢水的温度有一定的影响,因此,出钢温度控制在原有基础上提高,规定为1620℃～1630℃。
通过两次试验,选择不同的吹氩压力和流量,由于吹氩压力与流量对吹氩效果的影响是动态的,在固定压力时,流量相对固定,在压力改变时,流量亦随之改变,吹氩流量必须及时调节。所得吹氩工艺参数为:氩气压力为一次减压压力0.5～1.0 MPa;氩气流量为5～25 L/min,吹氩时间为3～5 min。
4.3小结
通过对钢包中进行喂线-吹氩,铝的平均收得率大大提高,达到58%～92%。喂线工艺改善了钢的浇注性能,同时通过吹氩有效降低了钢中夹杂物总量,钢中夹杂物明显减少,球化较好,且分布均匀,机械性能普遍提高。喂线-吹氩与电弧炉双联法工艺过程操作简捷、稳定,钢液无明显降温,节铝50%左右,取得了较好的冶金效果。
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结 论
通过对精炼工艺技术发展的论述，得到以下几个方面的结论： ⑴采用AHF精炼技术,大幅度提高了上铸机的钢水温度和成分的控制精度,为板坯连铸机的生产顺行发挥了积极的作用。
⑵开展低硫钢冶炼工艺技术的相关研究，改善现有冶炼工艺制度，是提高我钢铁企业生产效率和产品质量的重要手段。
⑶喂线工艺改善了钢的浇注性能,同时通过吹氩有效降低了钢中夹杂物总量,钢中夹杂物明显减少,球化较好,且分布均匀,机械性能普遍提高。
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致 谢
本论文是在尊敬的导师***教授的精心指导和关怀下完成的。从方向的选择、方案的制定及实施，直到论文的最后完成，整个过程无不凝结着他的心血。***渊博的学识、严谨的治学精神、深邃的洞察力、睿智的思维方式，令学生终身难忘；老师严谨的治学作风、一丝不苟的工作态度、高瞻远瞩的学术思想使学生受益非浅；老师的高尚品质和人格魅力将使学生终身受益。在论文完成之际，谨向导师表示深深的敬意与诚挚的感谢！
感谢每位对我有过帮助的老师、同学，同事，在此向他们表示深深的谢意！感谢我的家人，没有他们的奉献，就没有我今天的学习机会。父母的哺育和艰辛劳动，为我论文的顺利完成提供了前提和保障，才使我取得了今天的成绩。
在论文的完成过程中，还曾得到许多其他人的支持与帮助，在此一并致谢！正是许多述及和未述及的人的无私的帮助，才使我的论文工作得以顺利进行和圆满的完成。
谨以此文敬献给所有关心、爱护和帮助过我的人们！
石永生
2009年10月16日
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