孫學(xué)玉，劉志興，孟慶龍

（唐山國(guó)豐鋼鐵有限公司,河北唐山063300）

0 引言

無(wú)取向硅鋼對(duì)化學(xué)成分要求非常嚴(yán)格，硫做為硅鋼中的有害元素，與錳在鋼中形成細(xì)小MnS，可強(qiáng)烈阻礙無(wú)取向硅鋼成品退火時(shí)的晶粒長(zhǎng)大,增加硅鋼的矯頑力和磁滯損耗，使磁性能下降[1]。硫含量對(duì)0.3%Si無(wú)取向硅鋼磁性的影響為：當(dāng)鋼中 [S]≥0.004%后，鐵芯損耗激劇增加[2]。國(guó)豐鋼鐵在開(kāi)發(fā)硅鋼前期，硫含量控制波動(dòng)較大，成品[S]≤0.004%的比例僅為31.6%，對(duì)硅鋼磁性能的穩(wěn)定不利。

1 成品硫含量現(xiàn)狀

國(guó)豐鋼鐵生產(chǎn)硅鋼工藝路線(xiàn)為：?jiǎn)未殿w粒鎂鐵水預(yù)脫硫→頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐→LF升溫→RH脫碳合金化→雙流板坯連鑄。前3個(gè)月成品硫含量平均約為0.004%，控制相對(duì)較為穩(wěn)定，但到第4個(gè)月時(shí)成品硫明顯上升且波動(dòng)較大。

2 轉(zhuǎn)爐回硫綜合分析

2.1 轉(zhuǎn)爐回硫理論分析及驗(yàn)證

單吹顆粒鎂的脫硫方法，硫在鐵水脫硫渣中以（MgS）的形式存在，主要的脫硫反應(yīng)式為[3]：

脫硫殘余渣中（MgS）在轉(zhuǎn)爐冶煉溫度和氧化氣氛下可發(fā)生回硫反應(yīng)，其回硫反應(yīng)為[4]：

在1 600℃以上的煉鋼溫度下，標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)焓為負(fù)，隨著鋼中自由氧的不斷增加，反應(yīng)向正方向進(jìn)行。轉(zhuǎn)爐冶煉硅鋼時(shí)，為滿(mǎn)足RH真空深脫碳的工藝條件，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳要求≤0.050%，終點(diǎn)鋼液氧含量在 600×10-6～900×10-6范圍波動(dòng)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)渣氧化鐵含量高，典型終渣成分見(jiàn)表1。

以上典型爐次的吹煉終點(diǎn)S含量分別為0.0035%、0.0032%，硫在渣-鋼間的分配比Ls分別為0.57、0.94，說(shuō)明在超低硫的原輔材料條件和高氧化性轉(zhuǎn)爐渣的冶煉環(huán)境下，轉(zhuǎn)爐基本沒(méi)有脫硫能力，更有利于促進(jìn)回硫反應(yīng)，因此要實(shí)現(xiàn)超低硫硅鋼的穩(wěn)定生產(chǎn),就必須嚴(yán)格控制與鋼液接觸的各種原輔材料硫含量。

表1 轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)渣成分wt/%

2.2 鐵水初始硫?qū)亓虻挠绊?/h3>

開(kāi)發(fā)前3個(gè)月鐵水硫含量控制較為穩(wěn)定，第4個(gè)月鐵水初始硫明顯升高，雖然經(jīng)脫硫處理，但硅鋼成品硫仍隨之明顯升高，與硅鋼的成品硫含量控制趨勢(shì)相近。主要原因是單吹顆粒鎂脫硫與KR脫硫法相比存在一個(gè)很大弊端，即脫硫后鐵水渣稀，很難扒除；當(dāng)鐵水初始硫升高后，在殘余液渣量相同的情況下，渣中硫總量會(huì)升高，導(dǎo)致入爐硫含量增加。硅鋼成品硫與鐵水初始硫?qū)?yīng)散點(diǎn)圖見(jiàn)圖1，可知當(dāng)鐵水原始S≥0.04后，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)硫含量下限開(kāi)始明顯上升。

圖1 硅鋼鐵水初始硫與轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)硫的散點(diǎn)圖

2.3 鐵水脫硫扒渣操作對(duì)回硫的影響

選擇鐵水初始硫含量偏高相近爐次（0.040%～0.050%）、同批次的冶金石灰等輔料的硅鋼冶煉爐次，對(duì)比脫硫后不同扒清次數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)硫含量的影響。扒清標(biāo)準(zhǔn)為加聚劑后將鐵水浮渣扒盡、全剩液渣，對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可見(jiàn)，在其它原輔材料硫含量一定的情況下，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)硫含量隨著鐵水脫硫后扒清次數(shù)增加而逐漸降低，在鐵水含量偏高時(shí)，扒清次數(shù)設(shè)定在4～5次，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)硫含量基本可滿(mǎn)足工藝控制要求，這與鎂基脫硫鐵水渣稀、不易扒除的特點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。

2.4 入爐原輔料質(zhì)量對(duì)回硫的影響

原輔材料帶入轉(zhuǎn)爐硫含量詳細(xì)對(duì)比數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。從表中可以看出，3月份硅鋼轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)硫含量升高的主要原因是鐵水初始硫高，入爐鐵水渣硫含量平均增加約 5.0×10-6、入爐鐵水 S平均增加 2.8×10-6，以上已分析。其次是石灰和廢鋼分別平均增加0.9×10-6、0.5×10-6，而其它所用的白云石和球團(tuán)礦硫含量控制很低，對(duì)轉(zhuǎn)爐“回硫”影響較小。

表3 原輔材料帶入硫含量數(shù)據(jù) /×10-6

表2 扒渣次數(shù)與終點(diǎn)硫含量數(shù)據(jù)/%

石灰的影響：前3個(gè)月石灰硫含量基本控制≤0.020%,但到3月份石灰硫含量明顯上升，≥0.020%比例達(dá)28.6%，這部分高硫石灰入爐后，使?fàn)t內(nèi)硫含量升高硫約 5×10-6。

廢鋼的影響：前3個(gè)月基本為全鐵水冶煉，第4個(gè)月部分爐次開(kāi)始加低硫廢鋼，低硫廢鋼硫含量平均約 50×10-6，加入量約 3～8 t/爐，帶入爐內(nèi)硫含量約 1×10-6～3×10-6，這也是硫含量升高因素之一。

3 生產(chǎn)組織的影響

硅鋼與普通鋼種相比，整體生產(chǎn)節(jié)奏較慢，在另一爐座補(bǔ)爐期間偶會(huì)爾插一爐普鋼，當(dāng)再重新生產(chǎn)硅鋼時(shí)，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼液硫含量及出鋼后鋼液硫含量比穩(wěn)定硅鋼爐次明顯升高，幅度約20×10-6～60×10-6。主要原因是普鋼轉(zhuǎn)爐終渣中硫含量高（0.11%～0.197%），再恢復(fù)硅鋼生產(chǎn)后仍進(jìn)行留渣和濺渣操作，使?fàn)t內(nèi)硫總量升高；普鋼經(jīng)LF脫硫及多次熱渣回收利用后，鋼包沿和鋼包底粘渣的硫含量極高，導(dǎo)致鋼包內(nèi)鋼液硫含量明顯升高。

4 優(yōu)化措施及效果

通過(guò)優(yōu)化硅鋼所用鐵水、含鐵冷料和冶金石灰等原輔材料的硫含量標(biāo)準(zhǔn)；細(xì)化冶煉硅鋼期間插普鋼時(shí)轉(zhuǎn)爐不留渣、不濺渣操作；杜絕無(wú)碳鋼包在普鋼中使用；RH進(jìn)站硫含量高的爐次進(jìn)行深脫硫處理等措施，使硅鋼成品硫含量≤0.004%的比例由原31.6%提高到98.4%，效果明顯。

5 結(jié)論

通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)硅鋼所用的原輔材料標(biāo)準(zhǔn)，改進(jìn)鐵水脫硫扒渣操作，使轉(zhuǎn)爐回硫量得到穩(wěn)定有效控制，硅鋼成品硫含量逐步降低，≤0.004%的比例由原31.6%提高到98.4%，實(shí)現(xiàn)了超低硫硅鋼的穩(wěn)定生產(chǎn)。