青钢成功应用单吹颗粒镁脱硫工艺优化冶炼降低成本
2004-07-30 00:00 来源： 我的钢铁 作者：mysteel
颗粒镁脱硫工艺是最近年来在我国受到广泛关注和积极应用的先进脱硫工艺，对优化炼钢工艺、降低炼钢成本具有重要意义。青岛钢铁集团公司成功解决了单吹颗粒镁脱硫工艺在65吨铁水罐中的脱硫问题，为我国众多中小高炉、转炉的脱硫及低硫品种的冶炼提供了值得借鉴的实践经验。
青钢高炉较小，炉况不稳定，铁水含硫较高，以前主要靠转炉脱硫，付出的代价极大，恶化了一系列经济技术指标，限制了高炉、转炉产能发挥和成本降低，并且限制了品种的开发。随着市场竞争的日益激烈，用户对质量的要求越来越高，如何解决成本与质量的矛盾是尤为重要的。据资料介绍，用纯镁作为脱硫剂，铁水脱硫成本可以进一步降低。为了提高产品的竞争力，降低成本，青钢一炼钢厂于2003年9月建成两座年处理能力为180万吨铁水的脱硫站，现已运行9个月。
青钢一炼钢厂有关技术装备情况
青钢一炼钢脱硫前铁水的化学成分及温度如下：C含量为3.5%至4.2%、Si含量为0.3%至1.00%、Mn含量为0.10%至0.30%、P含量≤0.12%、S含量为0.020%至0.100%、温度为1250至1360℃。
为配合4座30t转炉生产，青钢从营口戴斯玛克高新技术有限公司引进乌克兰单吹颗粒镁脱硫专利技术，建成两座脱硫站，设计能力每天处理90罐，铁水罐装载能力为50至60t。铁水面距罐口600mm左右，采用喷吹法脱硫，脱硫剂为钝化颗粒镁。N2作为载体，从插入到铁水中的喷枪汽化室口喷入铁水中，喷枪插入铁水深度为1.6至1.9m。经9个月运行，目前脱硫设备已达到设计能力。
喷镁脱硫主要设备为5m颗粒镁转装罐1个、0.5m颗粒镁计量给料罐两个、喷吹小车两个且各配有两支脱硫喷枪（带汽化室）、液压扒渣机3台、铁水罐车3台、PLC控制的工作站两台、自动测温取样装置4套。
颗粒镁脱硫工艺原理探讨
金属镁是活泼的轻金属元素，随温度的降低和压力的增加，镁在铁水中的熔解度增大，在低温下进行镁脱硫对提高镁的利用率是有利的。
镁进入铁水以后的脱硫反应分两步：一步是镁在铁水中的熔解。进入铁水的颗粒在上浮的同时被加热、熔化、汽化和熔解。为提高镁的利用率，应使颗粒在完成上浮以前实现加热、熔化、汽化和熔解。一步是脱硫的化学反应。喷吹的最初阶段，脱硫曲线有一平台，此时的镁消耗于熔解和脱氧，随即为脱硫反应。该反应不仅在镁的导入区发生，而且在整个铁水罐中进行，反应速度较快。随着硫含量的降低，溶解的镁占镁量的比例越来越大。镁的脱硫产物为MgS，MgS的密度为2.8g/cm3，由于载气N2和镁蒸气对铁液的搅拌，有利于脱硫产物的上浮。
喷镁脱硫的实践
镁脱硫剂的优点主要有：可以溶解在铁水中并产生气体搅拌铁水，与硫的亲和力大，因而镁脱硫剂利用率高，单耗低；化学活性高，与硫发生反应，喷吹时间短；熔点和汽化点低，根据镁脱硫的动力学条件，镁的汽化能起到搅拌铁水的作用。
镁颗粒的相变规律是：镁颗粒直径应小于1.6mm；喷吹镁颗粒必须不掺任何添加料；必须保证镁在铁水包底部附近汽化间使镁蒸气溶解在铁水中；所谓相变是指由固态变液态，由液态变气态。
纯镁脱硫的关键点如下：（1）对设备要求高。由于纯镁比一般脱硫剂贵，且单罐用量少，故要求计量精度高，以保证稳定给料，并可均匀调节镁耗量。同时，为了保证安全，必须配备必要的检测控制系统，才能使操作顺利进行并保证脱硫目标的实现。（2）根据镁的热力学及动力学条件和青钢一炼钢厂的铁水罐情况（铁水罐小），必须配备营口戴斯玛克高新技术有限公司的专利产品即带有汽化室的喷枪，以便使镁熔于铁水中，确保脱硫效率。（3）营口戴斯玛克高新技术有限公司提供的设备简单、自动化程度高、工艺控制准确，便于生产实践。（4）将熔化了的金属镁在惰性气体氧气下制造钝化颗粒镁（金属镁含量≥92%），钝化颗粒镁与切削钝化镁比较，其表面光滑、形状为规则的球形，流动性好，不会在管路中积累和堵枪。
从喷镁脱硫实践看，脱硫效果明显。青钢一炼钢2004年6月份铁水喷镁脱硫指标为：吨钢脱硫成本为30.5元/t、每罐铁水重量为52.3t、脱硫罐数为820罐、平均初硫为0.046%、平均终硫为0.014%、颗粒镁单耗为0.554kg/t、铁水温降为18.8℃、喷枪寿命为64次。该厂2004年1至6月喷镁脱硫指标为：脱硫铁水累计为274992t、扒渣铁水累计为524790t、平均初硫为0.054%、平均终硫为0.018%、颗粒镁单耗为0.633kg/t、喷枪寿命为65次。
六月份，该厂通过喷镁脱硫，成功开发出了低硫纯净钢ML35、SWRS82B，冶炼ML35达43炉，平均入炉铁水硫含量≤0.010%，成品平均硫含量≤0.012%；试炼SWRS82B3炉，平均入炉铁水硫含量≤0.004%，成品平均硫含量≤0.008%。
喷镁脱硫经济效益分析
一是采用纯镁脱硫成本为：脱硫喷枪成本为6.03元/吨铁，镁单耗为12.6元/吨铁，扒渣铁损为4.75元/吨铁，其它成本为7.12元/吨铁，以上合计成本为30.5元/吨铁。
二是铁水脱硫后，可增加效益如下：石灰单耗可降低10kg/t，降低成本2元/吨；减少吹损5%并且渣最少，可降低钢铁料耗9kg/t，降低成本10元/吨；低碳类钢减少后吹时间，可降低合金单耗0.45kg/t，降低成本2元/吨；缩短冶炼周期1.5分钟，可增产8万吨/年，增加效益1600万元/年；提高品种命中率（H08A3-5、ER50-6E命中率可达93%以上，提高15%左右，年产40万吨焊条、焊丝钢，可增加效益1200万元/年）；可提高新产品开发能力（S≤0.010%以下的产品）；高炉焦比可降低3%即15kg/t铁，吨铁降低成本12元，全年可降低成本2400万元；高炉可增产2.5%，相当于年增产5万吨生铁，年增加利润750万元。以上这些数据说明，铁水喷镁脱硫经济效益非常明显。
青钢一炼钢厂喷镁脱硫实践证明：用纯镁脱硫，渣量少、铁损少、温降小、周期短，利于生产组织；利用纯镁脱硫，工艺简单、自动化程度高、安全可靠、事故率低；纯镁脱硫剂喷吹过程喷溅及烟尘较少，现场环境得到改善；纯镁脱硫在65吨小铁水罐中成功应用，对小型高炉、小型转炉冶炼低硫纯净钢是十分有意义的，对铁水硫含量较高的小型高炉、小型转炉进行铁水脱硫也是十分经济的，并且可大大提高钢的内在质量；虽然小铁水罐镁的利用率比大铁水罐扁低，但仍优于其它脱硫工艺。
青钢高炉较小，炉况不稳定，铁水含硫较高，以前主要靠转炉脱硫，付出的代价极大，恶化了一系列经济技术指标，限制了高炉、转炉产能发挥和成本降低，并且限制了品种的开发。随着市场竞争的日益激烈，用户对质量的要求越来越高，如何解决成本与质量的矛盾是尤为重要的。据资料介绍，用纯镁作为脱硫剂，铁水脱硫成本可以进一步降低。为了提高产品的竞争力，降低成本，青钢一炼钢厂于2003年9月建成两座年处理能力为180万吨铁水的脱硫站，现已运行9个月。
青钢一炼钢厂有关技术装备情况
青钢一炼钢脱硫前铁水的化学成分及温度如下：C含量为3.5%至4.2%、Si含量为0.3%至1.00%、Mn含量为0.10%至0.30%、P含量≤0.12%、S含量为0.020%至0.100%、温度为1250至1360℃。
为配合4座30t转炉生产，青钢从营口戴斯玛克高新技术有限公司引进乌克兰单吹颗粒镁脱硫专利技术，建成两座脱硫站，设计能力每天处理90罐，铁水罐装载能力为50至60t。铁水面距罐口600mm左右，采用喷吹法脱硫，脱硫剂为钝化颗粒镁。N2作为载体，从插入到铁水中的喷枪汽化室口喷入铁水中，喷枪插入铁水深度为1.6至1.9m。经9个月运行，目前脱硫设备已达到设计能力。
喷镁脱硫主要设备为5m颗粒镁转装罐1个、0.5m颗粒镁计量给料罐两个、喷吹小车两个且各配有两支脱硫喷枪（带汽化室）、液压扒渣机3台、铁水罐车3台、PLC控制的工作站两台、自动测温取样装置4套。
颗粒镁脱硫工艺原理探讨
金属镁是活泼的轻金属元素，随温度的降低和压力的增加，镁在铁水中的熔解度增大，在低温下进行镁脱硫对提高镁的利用率是有利的。
镁进入铁水以后的脱硫反应分两步：一步是镁在铁水中的熔解。进入铁水的颗粒在上浮的同时被加热、熔化、汽化和熔解。为提高镁的利用率，应使颗粒在完成上浮以前实现加热、熔化、汽化和熔解。一步是脱硫的化学反应。喷吹的最初阶段，脱硫曲线有一平台，此时的镁消耗于熔解和脱氧，随即为脱硫反应。该反应不仅在镁的导入区发生，而且在整个铁水罐中进行，反应速度较快。随着硫含量的降低，溶解的镁占镁量的比例越来越大。镁的脱硫产物为MgS，MgS的密度为2.8g/cm3，由于载气N2和镁蒸气对铁液的搅拌，有利于脱硫产物的上浮。
喷镁脱硫的实践
镁脱硫剂的优点主要有：可以溶解在铁水中并产生气体搅拌铁水，与硫的亲和力大，因而镁脱硫剂利用率高，单耗低；化学活性高，与硫发生反应，喷吹时间短；熔点和汽化点低，根据镁脱硫的动力学条件，镁的汽化能起到搅拌铁水的作用。
镁颗粒的相变规律是：镁颗粒直径应小于1.6mm；喷吹镁颗粒必须不掺任何添加料；必须保证镁在铁水包底部附近汽化间使镁蒸气溶解在铁水中；所谓相变是指由固态变液态，由液态变气态。
纯镁脱硫的关键点如下：（1）对设备要求高。由于纯镁比一般脱硫剂贵，且单罐用量少，故要求计量精度高，以保证稳定给料，并可均匀调节镁耗量。同时，为了保证安全，必须配备必要的检测控制系统，才能使操作顺利进行并保证脱硫目标的实现。（2）根据镁的热力学及动力学条件和青钢一炼钢厂的铁水罐情况（铁水罐小），必须配备营口戴斯玛克高新技术有限公司的专利产品即带有汽化室的喷枪，以便使镁熔于铁水中，确保脱硫效率。（3）营口戴斯玛克高新技术有限公司提供的设备简单、自动化程度高、工艺控制准确，便于生产实践。（4）将熔化了的金属镁在惰性气体氧气下制造钝化颗粒镁（金属镁含量≥92%），钝化颗粒镁与切削钝化镁比较，其表面光滑、形状为规则的球形，流动性好，不会在管路中积累和堵枪。
从喷镁脱硫实践看，脱硫效果明显。青钢一炼钢2004年6月份铁水喷镁脱硫指标为：吨钢脱硫成本为30.5元/t、每罐铁水重量为52.3t、脱硫罐数为820罐、平均初硫为0.046%、平均终硫为0.014%、颗粒镁单耗为0.554kg/t、铁水温降为18.8℃、喷枪寿命为64次。该厂2004年1至6月喷镁脱硫指标为：脱硫铁水累计为274992t、扒渣铁水累计为524790t、平均初硫为0.054%、平均终硫为0.018%、颗粒镁单耗为0.633kg/t、喷枪寿命为65次。
六月份，该厂通过喷镁脱硫，成功开发出了低硫纯净钢ML35、SWRS82B，冶炼ML35达43炉，平均入炉铁水硫含量≤0.010%，成品平均硫含量≤0.012%；试炼SWRS82B3炉，平均入炉铁水硫含量≤0.004%，成品平均硫含量≤0.008%。
喷镁脱硫经济效益分析
一是采用纯镁脱硫成本为：脱硫喷枪成本为6.03元/吨铁，镁单耗为12.6元/吨铁，扒渣铁损为4.75元/吨铁，其它成本为7.12元/吨铁，以上合计成本为30.5元/吨铁。
二是铁水脱硫后，可增加效益如下：石灰单耗可降低10kg/t，降低成本2元/吨；减少吹损5%并且渣最少，可降低钢铁料耗9kg/t，降低成本10元/吨；低碳类钢减少后吹时间，可降低合金单耗0.45kg/t，降低成本2元/吨；缩短冶炼周期1.5分钟，可增产8万吨/年，增加效益1600万元/年；提高品种命中率（H08A3-5、ER50-6E命中率可达93%以上，提高15%左右，年产40万吨焊条、焊丝钢，可增加效益1200万元/年）；可提高新产品开发能力（S≤0.010%以下的产品）；高炉焦比可降低3%即15kg/t铁，吨铁降低成本12元，全年可降低成本2400万元；高炉可增产2.5%，相当于年增产5万吨生铁，年增加利润750万元。以上这些数据说明，铁水喷镁脱硫经济效益非常明显。
青钢一炼钢厂喷镁脱硫实践证明：用纯镁脱硫，渣量少、铁损少、温降小、周期短，利于生产组织；利用纯镁脱硫，工艺简单、自动化程度高、安全可靠、事故率低；纯镁脱硫剂喷吹过程喷溅及烟尘较少，现场环境得到改善；纯镁脱硫在65吨小铁水罐中成功应用，对小型高炉、小型转炉冶炼低硫纯净钢是十分有意义的，对铁水硫含量较高的小型高炉、小型转炉进行铁水脱硫也是十分经济的，并且可大大提高钢的内在质量；虽然小铁水罐镁的利用率比大铁水罐扁低，但仍优于其它脱硫工艺。
