复吹转炉超低硫钢冶炼工艺的开发与应用

李士波

【摘 要】在对转炉和钢包脱硫热力学条件和动力学条件分析的基础上，对转炉冶炼制度和钢包渣洗制度进行了优化，并提出了适用于转炉冶炼和钢包渣洗的超低硫钢冶炼工艺，该工艺具有较好的脱硫效果。

【关键词】超低硫钢；转炉；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，大多数转炉炼钢厂在冶炼低硫钢时分三道工序进行金属液的脱硫处理，分别是铁水预处理脱硫、转炉冶炼脱硫和LF钢包脱硫。生产实践表明，在冶炼对于成品硫含量要求小于20×10-6的钢种时，若进LF炉之前钢水硫含量大于80×10-6，则在LF将钢水硫含量降低至规格要求的水平将变得十分困难。因此，冶炼超低硫钢时，转炉工序将钢水硫含量控制在80×10-6以下，既是降低LF工序脱硫负担的必然要求，也是确保成品硫含量符合钢种要求的可靠保障。

1 转炉脱硫机理及分析

1.1 脱硫机理

研究和实践表明，复吹转炉炼钢脱硫中炉渣脱硫占总脱硫量的90%，气化脱硫占10%，因此炉渣脱硫是转炉降低钢中硫含量使之达到规格要求的主要手段。根据炉渣的离子理论提出下述脱硫方程式[1]：

[S]+（O2-）=（S2-）+[O]（1）

用Ls表示熔渣和金属之间的脱硫分配系数，则存在如下关系：

式中T表示温度，C是常数。

1.2 脱硫机理分析

由上述（1）式和（2）式可知，脱硫条件如下：

1.2.1 热力学条件

碱性氧化物CaO、MgO、MnO都能给炉渣提供O2-，因此增加炉渣碱度有利于脱硫；[%O]增加有利于（1）式的逆反应进行，由于（FeO）/[%O]在一定温度下是一个定值，故渣中（FeO）增加使脱硫能力降低；钢渣间脱硫反应是吸热反应，由（2）式可知，提高温度有利于提高硫的分配系数；增加渣量能够稀释渣中（S2-），有利于脱硫反应的进行。

1.2.2 动力学条件

脱硫反应是渣——金界面反应，其过程有三个环节：1）反应物由金属液和炉渣向渣——金界面传质； 2）反应物在渣——金界面反应；3）生成物离开渣——金界面进入渣中。第2）个环节进行得十分迅速，要提高脱硫效果，就必须提高传质系数和增大反应的界面积，而加强搅拌和适当提高反应高温是实现上述目的的有效和必要方法。

2 转炉工序的脱硫工艺开发

2.1 转炉冶炼环节的脱硫工艺控制

2.1.1 炉渣碱度

炉渣适当的高碱度是脱硫的必要条件，这是因为在碱性渣条件下，炉渣中的CaO先与SiO2和P2O5反应，剩余自由CaO才能与（FeS）反应，因此碱度是炉渣脱硫能力的重要标志[2]。但是炉渣碱度过高，渣中存在大量的高熔点的CaO质点时，炉渣变粘，恶化了脱硫反应的动力学条件，降低了传质速度，反而不利于脱硫。

2.1.2 渣中（FeO）含量

鉴于（FeO）对脱硫反应的双重影响，因而需根据转炉冶炼各阶段的反应特点和需要，合理控制吹炼过程各时期的渣中（FeO）含量。冶炼初期，尽快形成具有一定碱度的炉渣，可采用铁质成渣路线法提高前期渣中（FeO）含量；冶炼中期防止炉渣发生返干，以确保炉渣流动性，渣中（FeO）需保持在10%以上；冶炼后期严格控制渣中（FeO）含量，使其在吹炼终点时不超过15%。

2.1.3 渣量

在硫的分配系数相同的情况下，渣量越大渣中所含总硫量也越多，相应的钢中硫含量也就越低。但是渣量增加也增加了冶炼过程中地喷溅风险并易导致炉渣碱度超标，给转炉吹炼过程控制和脱硫带来不利影响。造渣料的加入量主要取决于铁水成分，尤其是铁水的硅含量。生产经验表明，铁水中的硅含量在0.4%～0.6% 时，既可以确保吹炼平稳又可以确保有足够的渣量。

2.1.4 底吹强度

对脱硫而言，若全程采用低底吹强度，搅拌效果较差，动力学条件不好；过高的供气强度，虽然动力学条件好，但渣中（FeO）过低，不利于化渣。因此为获得了最高的Ls，结合吹炼各时期的化渣要求和脱硫条件，转炉底吹强度采用“低——低——高”模式。为促进前期渣中（FeO）尽快生成和确保中期渣中（FeO）含量合适，底吹强度为0.032Nm3/min·t。吹炼后期石灰完全熔化，温度升高，是脱硫的最佳时期，此时提高熔池搅拌强度，不仅能为脱硫创造良好的动力学条件和增加渣——金反应面积，而且能够减少炉渣中（FeO）含量，因此可将此时期的转炉底吹强度调整为0.053Nm3/min·t。

2.2 出钢环节的脱硫控制

转炉出钢过程一般持续3～6min。转炉出钢时不可避免会伴有转炉下渣，通过造高碱度还原性渣实现对钢包渣的改性和对钢水的“渣洗”，是降低钢包入LF炉的初始硫含量、减轻LF炉的造渣负担的有效方法。

2.6 以“共享工程”为依托，丰富数字资源内容，延伸服务网络

为了让广大读者真正能够享受到图书馆提供的全方位、多层面、宽角度的服务，临沂市图书馆积极整合、丰富本馆数字资源，以全国文化信息共享工程临沂支中心为依托，专题举办了“如何使用数字图书馆”培训班。培训班重点为市民介绍了哪些数字资源可以使用，讲述了如何通过读者平台查看馆藏电子书、观看专家讲座及如何利用“移动图书馆”程序在手机、pad等移动终端进行馆藏查询、下载电子图书等，让市民进一步了解馆藏电子图书、电子期刊数据库及影音资源库等数字资源的建设与使用情况。依托电子阅览室临沂市图书馆每年定期举办老年人、农民工等特定人群网络培训班，让他们也能够跟上时代的步伐，共享高水平的信息资源。

3 公共图书馆开展延伸服务的启示

公共图书馆延伸服务是惠及广大读者的一项民心工程，为了保障这一工程持续、健康发展，需注意以下几方面的问题。

3.1 强化资金支持，拓展资金来源

实践证明，上海、南京、广东等地图书馆延伸服务做得好的一个重要保证就是财政预算资金支持。资金困难是当前困扰公共图书馆延伸服务拓展的主要问题，也是制约图书馆事业发展的关键因素。一方面，公共图书馆要积极争取当地政府加大资金投入，保障延伸服务工作所需各项经费。另一方面，积极探索社会合作机制，通过与企事业单位合作共建或接受社会各界资助、捐赠等方式，多渠道拓展资金来源，形成全社会共建共享的良好局面。

3.2 注重人才培养，加强队伍建设

图书馆工作人员是图书馆事业创新发展的主力军，他们的服务素质将直接影响为读者提供的延伸服务的质量。一方面，图书馆要立足现状，从提高工作人员服务素质入手，组织馆内工作人员进行业务交流和培训，着力培养一支既有乐于奉献、锐意创新精神，又熟悉图书馆专业知识、熟练掌握现代化技术设备的人才队伍。另一方面，图书馆要加强馆员之间的交流，学习经验，互学互补，充分发挥他们在延伸服务中的积极性和创造性，激发他们的职业使命感和荣誉感，使他们坚定“读者至上，服务第一”的服务理念。

3.3 加强宣传引导，提高社会参与度。

吸引广大读者深度参与是图书馆延伸服务的出发点和落脚点，否则延伸服务只能唱空城计，成为“阳春白雪”难以为继。为此一向以“高冷”面目示人的公共图书馆更需要放下身段，一方面，借助官方网站、大众媒体等不断加强宣传引导，主动延伸服务，深度对接服务对象的个性需求，扩大图书馆的社会影响力；另一方面，通过不断畅通广大读者的信息反馈和监督渠道，形成读者与图书馆的良好互动，从而创造出更好的社会效益。

4 结语

公共图书馆延伸服务没有终点，只有新的起点。本文所提到的临沂市图书馆在延伸服务方面的一些做法有成功，也有遗憾，需要在下一步的探索中不断总结完善，以便更好地为广大读者服务。随着各地图书馆积极探索和勇于创新，图书馆延伸服务的模式必将迎来一个千帆竞渡，百舸争流的新时代。

【参考文献】

[1]胡晓梅.公共图书馆延伸服务探析[J].江西图书馆学刊，2011，41（5）：63-65.

[2]丛海虹.浅谈公共图书馆的志愿者社会实践活动[J].河南图书馆学刊，2012，（1）：115-116.

[责任编辑：王伟平]