低硫钢20CrMoNbVTiB-1生产工艺的实践

包永瑞[1,2]  ,王志利[1,2]  ,李文博[1,2]

摘要：为满足下游客户技术条件的要求，在以往低硫钢生产工艺的基础上，通过从原辅料准备、铁水预处理、转炉出钢预脱硫、优化LF精炼渣系配比深脱硫等几方面，合理分配脱硫方案。实现符合硫≤0.0020%及夹杂物要求的生产工艺。

关键词：低硫钢，精炼渣系，深脱硫

随着易开发油气资源越来越少，石油天然气的开发不得不向深海、沙漠以及含硫化氢、二氧化碳等强腐蚀介质等环境条件更加苛刻的油气田发展，更加恶劣的服役环境，带来的是油气田对高钢级、抗挤毁、高抗腐蚀等系列钢的需求不断加大，质量要求更加严苛。

我公司在高级别油气管线用钢的开发的过程中，从铁水控制、原料控制等源头着手，深入半钢水KR脱硫攻关、LF深脱硫及低硫钢造渣技术攻关、炼钢全流程高洁净度控制技术攻关等细节入手。设计出适用于低硫高洁净度抗腐蚀油气管用钢的专用精炼渣系，保障了脱硫、脱氧、吸附夹杂的能力。S含量最低控制在0.0008%，平均达到0.0014%的控制水平，且其他检验项目合格率达到100%，形成了成熟的超低硫钢生产控制工艺。

1、LF深脱硫理论

LF渣钢间的脱硫反应：

[S]+(CaO)=(CaS)+[O] △G0=98474-22.82T

[S]+(MnO)=( MnS)+[O] △G0=133224-33.49T

[S]+(MgO)=( MgS)+[O] △G0=191462-32.70T

硫在金属液中存在三种形式:即[FeS]、[S]和S2-FeS它既溶于钢液，也溶于熔渣。渣钢间的脱硫反应：首先钢液中硫扩散至熔渣中即[FeS] →(FeS),进入熔渣中的（FeS）与游离的CaO或MgO结合成稳定的CaS或MgS。

根据熔渣的离子理论，脱硫反应为：[S]+(O2-)=(S2-)+[O]

上式反应平衡常数可写为：Ks=a(S2-)*a(O)/a(S)*a(O2-)=(%S)*f(S2-)*a[O]/[%S]*f[S]*a(O2-)

根据李素芹等人提出的观点【1】，在生产超低硫钢(w(S)≤20x10-6)过程中，[S]由钢液本体向钢渣界面的传质是精炼脱硫过程的限制性环节。在实际生产过程中，根据现场实际情况，通过调整精炼渣成分配比、强化加热过程和造渣过程以及底吹的相配合，可使得LF深脱硫效果达到比较好的水平。

2、生产工艺实践

2.1工艺流程

铁水-半钢冶炼（提钒）-KR（铁水预处理）-BOF（炼钢转炉）-LF（炉外精炼）-VD（真空）-CC（连铸）

2.2KR控制

我公司铁水S较高，生产低硫钢种为保证后续工序稳定，需过KR预脱硫。在工装稳定情况下，采取前后扒渣，转速80r/min，物料新鲜石灰加入1200-1500Kg，萤石70Kg，铝粒60Kg。目前离站硫可控制在0.018%以下，脱硫率平均87.86%，最高脱硫率98.33%。

进站硫%	离站硫%	脱硫量%	脱硫率%
0.055-0.101	0.001-0.018	0.051-0.085	78.08-98.33

2.3LF生产工艺控制

钢水吊至LF，开氩气强搅拌2-3min吹开钢包渣面结壳的渣层，加热过程中根据化渣情况分批次补加石灰、萤石、碳化硅和铝粒，保证渣子的碱度、流动性以及钢渣脱氧效果。搅拌钢渣充分混匀，有利于钢中的高熔点的Al 与CaO结合生产低熔点铝酸钙上浮，提高脱氧能力。根据积累的物料加入配比，设计了LF精炼炉炉渣成分，转炉渣料石灰400kg/炉，精炼渣200kg/炉，LF石灰为0-200kg/炉,萤石铝粒碳化硅50-100 kg/炉，渣系成分稳定在：

渣系成分	CaO	SiO2	Al2O3
含量%	48.26-54.71	4.53-6.66	24.69-29.61

进站硫和成品硫对比效果：

炉次	1	2	3	4	5	6	7	8	9
进站硫%	0.0063	0.0100	0.0085	0.0135	0.0192	0.0122	0.0120	0.0146	0.0084
成品硫%	0.0013	0.0016	0.0014	0.0018	0.0018	0.0008	0.0009	0.0017	0.0012

精炼过程需关注点：1、早化渣，化透渣，造白渣；2控制钢包底吹流量，防止局部高温造成石墨电极严重氧化，保证钢渣界面传热效果良好，增大[S]由钢液本体向钢渣界面的传质速率。

3实践结论

通过上述控硫脱硫关键点，和实践关键工序，配合转炉挡渣放钢，合金化，LF精炼成分微调，VD钙处理并保障优化软吹效果。可以实现符合客户协议的全部要求，并在后续跟踪客户使用过程中，客户满意度100%，并且无任何缺陷。

参考文献

[1]李素芹，熊郭宏，等．极低硫钢的精炼脱硫动力学模型[J]．北京科技大学学报，

20O4，3：244-246.