通過對精煉渣成分的分析*，總結出影響硫分配比的主要因素為熔渣堿度、渣中FeO+MnO含量、渣中MgO含量以及Al2O3含量。當將精煉渣成分中CaO含量控制在55~60%之間，SiO2含量在12~20%，MgO含量在4~6%，Al2O3含量在18~22%，FeO+MnO含量小于0.7%?？奢^穩定地將成品硫控制在0.005%以下。

關鍵詞精煉渣硫分配比熔渣堿度

    硫是活潑的非金屬元素之一，通常以元素態溶解與鐵液中。硫和鐵能形成FeS，并易于形成低熔點共晶[1]。當鋼凝固結晶時低熔共晶易于沿晶界分布；若把含有硫化物共晶的鋼加熱到高溫，例如1100℃以上時，共晶體就將熔化，因此就引起軋制或鍛造時的晶界碎裂（熱脆）。對于大多數鋼種而言，硫是鋼中的有害元素，它不僅引起鋼的熱脆，而且使表面裂紋增加，韌性下降，鋼的Z向性能惡化，并對氫致裂紋（HIC）、硫化物應力腐蝕裂紋（SCC）有較大影響[2]。一般生產中脫硫主要在鐵水預處理和爐外精煉這兩個階段進行。

為了滿足興澄特鋼特板煉鋼分廠品種開發的需要，在目前工裝設備條件—定的情況下，必須在冶煉工藝上進行優化調整。本文在總結*文獻的同時，結合興澄特鋼特板煉鋼生產數據，分析影響精煉渣中各成分對脫硫反應的主要因素，探討超低磷鋼生產工藝。

1.LF脫硫機理

鋼水脫硫反應需要在還原氣氛下進行，脫硫的過程就是將鋼中的硫元素還原成硫離子，并與鋼中的陽離子如Ca2+、Mg2+形成穩定的硫化物，并被爐渣所吸附而去除的過程。鋼中的Ca2+來自于加入的脫硫劑CaO或精煉合成渣。脫硫反

應*基本的離子方程式(1)和式(2)[3] 可表示為：

LF爐是通過采用CaO基精煉渣對鋼水進行深脫硫。實際生產中為了方便表示脫硫效果，一般采用硫的分配比來衡量脫硫效果的好壞，即硫在渣鋼間的分配比（LS）。

2. 影響脫硫因素的分析

興澄特鋼特板煉鋼現有兩座公稱容量150t的LF精煉爐?；竟に嚶肪€為KR-BOF-LF-RH-CC。轉爐出鋼嚴格擋渣，出鋼過程中采用Al鐵強脫氧，配合SiMn、MC-MnFe脫氧及合金化，同時加入適量活性石灰、螢石以及精煉合成渣作為精煉頂渣。LF爐要求供電10min后形成白渣并保證白渣時間15分鐘，精煉過程中向渣中加入硅鋁粉、鋼水促進劑、碳化硅以及鋁線進行脫氧。主要加入CaO基精煉渣對鋼水進行深脫硫。通過三相電極供電升溫化渣，同時控制底吹氬氣流量來調節爐內反應。通過在現場跟蹤取樣，對不同爐次的渣樣及鋼樣進行對比分析，總結出LF深脫硫的*佳條件。

2.1 爐渣堿度對硫分配比Ls的影響

爐渣的堿度通常用渣中堿性氧化物和酸性氧化物濃度之比來表示[5] ，此次采用的是二元堿度R（CaO/SiO2）。通過現場采集的爐渣數據，得到了爐渣堿度與硫分配比之間的關系，如圖1(a)所示。從圖中可以發現，爐渣堿度的范圍是在2.3~5.1之間；在此之間內，隨著堿度R的增大，硫分配比也同時增大，也就是脫硫效果就越好。同時在圖1(b)中發現，當CaO含量過高時，渣中有固相質點析出，熔渣中出現非均相，導致了爐渣粘度上升，從而流動性變差，因此影響了脫硫的動力學條件，使硫分配比下降。

將渣中CaO控制在一定的范圍內，從而控制爐渣粘度。在精煉脫硫過程中，若爐渣粘度過大，則惡化了脫硫的動力學條件，造成脫硫困難。提高爐渣的流動性，可以減小乳化渣滴的平均直徑，從而增大渣鋼接觸面積，促進脫硫。若粘度過小，爐渣向耐火材料的滲透能力強，會造成耐火材料損耗增加，同時在精煉爐中也不利于實現埋弧操作。結合采集的現場數據，將CaO含量控制在55~60%，SiO2控制在12~20%，就能使脫硫效果*佳，進而保證低硫鋼的穩定生產。

2.2MgO對硫分配比LS的影響

由于精煉爐內襯MgO耐火材料的侵蝕，在精煉后有一定量的MgO進入渣中。

MgO也是堿性氧化物，能夠提供O2-，其脫硫能力略低于CaO，且在鋁酸鈣中含有少量MgO，對提高硫分配比是有益的。但是MgO對脫硫的不利影響是提高渣的熔點，特別是在MgO含量大于8%之后，隨著MgO含量的增加，使爐渣迅速稠化，不利于脫硫反應的繼續進行[6]。如圖2所示，隨著渣中的MgO含量的增加，硫分配比Ls也有小幅度的上升，從而驗證了這個理論。

與此同時，所得到的數據中也可以看出，渣中MgO的含量主要分布在4%~6%之間。

2.3不穩氧化物對硫分配比Ls的影響

爐渣的氧化程度取決于渣中FeO及MnO的含量，MnO與FeO對脫硫作用的影響相似，渣中FeO+MnO含量對脫硫效果有較大的影響。圖3為渣中FeO+MnO含量和硫分配比Ls之間的關系圖。隨著熔渣中的FeO+MnO含量地增大，Ls的值逐漸降低；當熔渣中的FeO+MnO含量大于0.7%以后，硫分配比Ls變化趨于平緩，但數值較低，所以為了達到較高的脫硫效率，應該嚴格控制渣中FeO+MnO小于0.7%。在LF精煉過程中還原條件下脫硫，熔渣中FeO和MnO

升高，使O2-濃度增加，引起鋼中氧位增加，不利于脫硫。

所以在精煉初期，應*行脫氧，不僅要造出白渣而且要保證白渣時間15min以上，*終使渣中FeO+MnO含量小于0.7%，降低氧勢，提供好的脫硫動力學條件。

2.4 Al2O3對硫分配比Ls的影響

Al2O3是兩性氧化物，在堿性渣中呈現酸性，*表明[7] ，曼內斯曼指數MI= [ω(CaO)/ω(SiO2)]/ω(A12O3)一定時，降低渣中A12O3含量可提高Ls，但渣中A12O3太低，又會使渣中CaO溶解度大為降低，反而惡化脫硫效果。根據現場數據與得到熔渣中Al2O3含量與硫分配比Ls的關系圖。如圖4所示，當Al2O3含量在15~20%之間中，隨著Al2O3含量的增加，硫分配比也增加；但是當Al2O3含量超過20%以后，隨著Al2O3含量的增加，硫分配比Ls開始緩慢下降。

分析原因可知，由于Al2O3具有降低熔渣熔點的作用。當熔渣中Al2O3含量小于20%時，可以提高熔渣的流動性，促進脫硫反應的進行，但是當Al2O3含量過高時會降低渣堿度，同時也不利于Al2O3夾雜物的上浮。故根據實際情況，熔渣中的Al2O3含量的*佳范圍在18~22%。

3. 工藝改進后的效果

通過對精煉終渣的分析，從而對生產工藝進行改進后，對所抽查的幾爐鋼的成品S%均在50ppm以下，如圖5所示。說明經過工藝改進后，調整精煉終渣中各組成成分的范圍，獲得較好的效果。

4. 結論

(1) 通過對精煉渣的分析，渣中CaO含量、MgO含量、FeO+MnO含量、Al2O3含量以及渣堿度均對脫硫反應均有影響；

(2) 精煉渣中CaO含量控制在55~60%，SiO2含量控制在12~20%，并保證渣堿度在4.0~4.5時，脫硫效果*好。

(3) 當渣中MgO含量控制在4%~6%之間，可以略微提高渣的脫硫效果。

(4) 渣中FeO+MnO含量對脫硫有很大的影響，故在精煉初期，應*行脫氧，不僅要造出白渣而且要保證白渣時間在15min以上。并保證終渣中FeO+MnO含量小于0.7%。

(5) 熔渣中的Al2O3含量的*佳范圍在18~22%。在此區間內既能保證脫硫效果好，也能保證Al2O3夾雜物的去除，*終達到精煉爐脫硫、脫氧以及去除夾雜物等功效。