mgo對四元渣系硫容量的影響

mgo對四元渣系硫容量的影響

隨著用戶對鋼中硫含量的嚴格要求，純鋼硫全氮開采理論和技術的研究已成為國內外的研究重點。生產中的精煉渣基本都為CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系,爐渣的脫硫能力是由爐渣的硫容量和渣鋼間硫平衡分配比來表征的,前人研究主要集中在CaO、Al2O3、SiO2三個組元上,即要有高堿度、好的爐渣流動性。而關于MgO對精煉渣的脫硫能力的研究較少,一般認為,渣中w(MgO)<10%時,渣系脫硫能力較高,當w(MgO)>15%時,大量的MgO會顯著提高爐渣黏度,惡化脫硫的動力學條件,使爐渣脫硫能力下降。為了得出渣中MgO含量對爐渣硫容量的影響以及合理的脫硫渣的組成,利用Factsage軟件能夠實現(xiàn)夾雜物(爐渣)的成分、熔點分析及鋼水、夾雜物、渣之間的熱力學計算的特性以及KTH模型計算多元渣系硫容量的特性,計算并分析了渣中的MgO含量對四元渣系爐渣硫容量和渣鋼間硫平衡分配比的影響。1渣中不同mgo含量對cao飽和溶解度的影響應用Factsage軟件作出w(MgO)為0、5%和10%的CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系在1600℃時的等溫線,并將這三個圖重合,觀察渣中不同MgO含量對CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系中CaO飽和溶解度的影響。根據(jù)KTH模型計算并分析MgO(5%~10%)-CaO-Al2O3-SiO2渣系的硫容量,然后利用OhtoSuito模型計算渣中Al2O3活度,進而計算鋼液氧活度,最終計算1600℃、鋼中溶解鋁質量分數(shù)在0.03%時的渣鋼間硫平衡分配比,得出不同MgO含量時,達到較高硫平衡分配比的最優(yōu)爐渣組成。2渣鋼間硫平衡分配比的變化用Factsage軟件分別作出w(MgO)為0、5%和10%的CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系在1600℃時的等溫線,重合在一起后如圖1所示。從圖1可以看出,隨著CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系中MgO含量的增加,CaO的飽和溶解度降低。因此,在精煉過程中,如果渣中MgO的含量多,就要降低渣中CaO的含量,才能保證爐渣的完全熔化。根據(jù)KTH模型分別計算了w(MgO)分別為5%、8%和10%時,CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系的硫容量,等硫容量線如圖2~4所示。從圖2~4中可以看出,CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系的硫容量隨著渣中SiO2含量的減少而增加,隨渣中CaO含量的增加而增加。變化趨勢和渣鋼間硫平衡分配比的變化趨勢基本相同,且隨著渣中MgO含量的增加,四元渣系在CaO飽和區(qū)的硫容量變小。即在w(MgO)=5%時,CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系在CaO飽和區(qū)的硫容量高于w(MgO)=8%、10%時CaO飽和區(qū)的硫容量。在溫度為1600℃,w(Als)=0.03%的條件下,分別計算了w(MgO)為5%、8%、10%時的CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系的硫平衡分配比,并將硫分配比為50、100、300、500、800的組成點分別標在用Factsage軟件畫的w(MgO)為5%、8%、10%時的CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系在1600℃時的等溫線圖上,結果如圖5~7所示。從圖5~7可以看出,在固定SiO2含量下,降低爐渣w(Al2O3)/w(CaO),渣鋼間硫平衡分配比增大。在渣中w(SiO2)<5%、w(Al2O3)>35%的區(qū)域渣鋼間的硫平衡分配比也能達到500以上。但是在實際冶煉過程中,由于轉爐下渣中的SiO2含量較高以及造渣料中會帶入SiO2,因此控制渣中w(SiO2)<5%很困難,另外當渣中w(Al2O3)>35%時,不利于吸附鋼液中的夾雜物,所以這些配比的爐渣在實際精煉過程中不適用。從計算結果可以得出,w(MgO)分別為5%、8%、10%時,渣鋼間硫平衡分配比達到800、500、300時的爐渣的主要配比見表1。從表1可以看出,要想使渣鋼間硫平衡分配比達到800,在w(MgO)=10%時,需要將渣中w(Al2O3)控制在35%以上,w(SiO2)控制在5%以下,不符合實際的冶煉過程。因此必須將渣中w(MgO)控制在8%以下,w(CaO)控制在54%~59%,w(Al2O3)控制在25%~30%,w(SiO2)控制在6%~10%。要想使渣中硫平衡分配比達到500,應將渣中w(MgO)控制在8%以下,w(CaO)控制在54%~58%,w(Al2O3)控制在20%~30%,w(SiO2)控制在8%~15%。要想使渣中硫平衡分配比達到300,應將渣中w(MgO)控制在10%以下,w(CaO)控制在51%~58%,w(Al2O3)控制在20%~30%,w(SiO2)控制在8%~20%。3精益-板坯連鑄根據(jù)上述研究結果,在Q345D-Z15鋼種進行了深脫硫的實驗,采用“鐵水噴鎂脫硫-轉爐-LF精煉-板坯連鑄”工藝流程。并在LF內采取措施將渣樣控制在w(MgO)≤8%,w(CaO)為54%~59%,w(Al2O3)為25%~30%,w(SiO2)為5%~10%,最終在LF結束時鋼液中w(S)降到了10×10-6以下,取得了良好的深脫硫效果。實驗過程數(shù)據(jù)見表2~3所示。4元渣系的硫平衡分配比(1)通過計算1600℃,鋼液w(Als)為0.03%時,CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系的硫平衡分配比,得出渣中w(MgO)對CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系的硫平衡分配比有重要的影響。要想達到同一渣鋼間硫平衡分配比,MgO含量越低,爐渣組成就越容易控制。(2)精煉過程中要想取得良好的深脫硫效果,應將CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元渣系的組成控制為:w(MgO)<8%,w(CaO)=54%~59%,w(Al2O3)=25