2.4、插入管内径和提升气体流量
由式（4）可以看出插入管内径越大，提升气体流量越大越有利于钢水的循环，越有利于钢水的脱碳及合金的均匀化。表1为国内外部分厂家提升气体参数。
表1：国内外部分厂家提升气体参数
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厂家
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吹氩流量/（L·min-1）
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插入管直径/mm
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新日铁大分厂
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1500，2000，3500
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500
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川崎水岛厂
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1000~5000
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450
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住友鹿岛厂
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2000~3000
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500，570~750
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宝钢
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1200~1400
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500
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武钢
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2000~2500
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550
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太钢炼钢二厂
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1200
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350
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改进真空脱碳效果的措施：1）提高到站钢水温度（≥1600℃），提高抽真空速度；2）尽可能加大插入管直径，加大驱动气体流量，增大钢水循环量；3）提高到站钢水w（C）＝0.03%~0.04%、w（O）＝（500~600）×10-6比例，保证极限真空度下的脱碳时间。
3、RH真空脱硫过程控制
影响硅钢脱硫的主要因素有：碱度、流动性、炉渣成分、脱硫剂循环时间等。
脱硫反应式：
[S]+（O2-）＝（S2-）+[O] （7）
硅钢RH脱硫时每加1.5kg/t脱硫剂需补加铝0.25kg/t，主要是因为发生了下列反应。
3（CaO）+2[Al]+3[S]＝3（CaS）+Al2O3 （8）
3.1、（FeO+MnO）对脱硫的影响
为提高脱硫率，必须降低渣中FeO和MnO含量。大量的高氧化性炉渣的存在为钢液提供了源源不断的氧，影响了脱硫效果，也给硅、铝等合金成分控制带来困难，因此应该把炉渣w（FeO+MnO）调整到10%以下。图6为脱硫率与顶渣中（FeO+MnO）关系。
图6：脱硫率与渣中（FeO+MnO）关系
由图6可以看出，随着顶渣中（FeO+MnO）含量的增加，脱硫率降低。在生产超低碳钢时需要对顶渣进行改性处理以减少钢中夹杂物。改质剂主要有：Al+CaO、Al+CaO+CaF2、Al+CaCO3、Al+CaO、Al2O3等。其中，石灰石和铝应用居多，改质剂的优点是石灰石的分解反应使炉渣沸腾利于Al和FeO反应。
3.2、碱度对脱硫的影响
随着炉渣碱度的提高，渣中的游离CaO增加，炉渣脱硫能力增大。图7为脱硫率与二元碱度的对应关系。可见，随着碱度的增加，脱硫率上升。增加石灰的加入量同时，需要配加部分萤石改善炉渣的流动性。考虑到炉渣的流动性及插入管寿命，该厂硅钢碱度控制在3.0~4.0。
图7：脱硫率与炉渣碱度关系
3.3、曼内斯曼指数对脱硫的影响
当顶渣中w（Al2O3）＜30%时，增加渣中Al2O3含量，可降低渣的熔点提高渣的流动性。曼内斯曼指数MI（MI＝（%CaO）/[（%Al2O3）·（%SiO2）]）表征炉渣的流动性，相关资料表明较高硫容量的渣组成集中在w（SiO2）＝15%，w（Al2O3）＝25%~40%，MI＝0.2~0.4时脱硫率最高。该厂硅钢MI主要集中在0.1~0.2，w（Al2O3）＝20%~30%，w（SiO2）≈10%，而w（CaO）＝30%~40%。图8为曼内斯曼指数对LS影响，图9为曼内斯曼指数对脱硫率的影响。理论上随着曼内斯曼指数的增大，LS及脱硫率增大，由图8和图9可以看出，该厂硫分配系数LS及脱硫率较高炉次MI主要集中在0.15左右，原因可能是石灰萤石配比不合理，顶渣流动性差，导致脱硫效果未达到最佳。
图8：曼内斯曼指数对硫分配比影响
图9：曼内斯曼指数对脱硫率的影响
3.4、脱硫剂加入后循环时间的影响
脱硫剂加入后，经过化渣、炉渣变形后，再通过钢水的循环促进渣钢之间的搅拌，增加渣钢接触面积，有利于脱硫反应的快速进行。若加入脱硫剂后循环时间较短，则渣钢反应不能达到最佳效果。该厂生产低牌号硅钢时，由于RH处理时间短，脱硫剂加入后循环时间仅为3~5min，脱硫率较低，仅为15%；而生产中高牌号硅钢时，脱硫剂循环时间为10~15min，钢渣反应比较充分，脱硫率可达到50%以上。
表2为国内外脱硫对比情况。武钢RH的平均脱硫率为60%，其主要技术措施是：严格挡渣出钢，渣层小于100mm；渣中w（FeO）＜10%，碱度3~4，加8kg/t石灰和萤石（比例4∶1）进行渣改性。对脱硫的工艺要求有：1）脱硫剂w（CaO）/w（CaF2）＝1.5，加入量3~5kg/t；2）采用活性石灰，脱硫剂要防潮；3）脱硫剂粒度3~5mm；4）脱硫剂加入时机应在深脱氧2min之后进行；5）投入速度要连续均匀并控制在150kg/min；6）搅拌要在脱硫剂加完后保持3~5min。
表2：国内外厂家脱硫情况对比
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厂家
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脱硫剂
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脱硫剂加入量/（kg·t-1）
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脱硫率/%
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名古屋
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CaO+CaF2（1∶1）
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4
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75~85
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武钢硅钢
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CaO+CaF2（55∶45）
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＞4（另加铝0.45~1.00）
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50~80
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新日铁
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CaO+CaF2（1∶1）
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6
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＞50
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神户制钢
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w（CaO）∶w（Al2O3）∶w（CaF2）＝66∶19∶15
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4~6
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50~70
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宝钢
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CaO+CaF2（w（CaF2）＝15%~35%）
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3~8
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46.7
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太钢炼钢二厂
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CaO+CaF2（3∶2）
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6~7
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37.0
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4、生产应用效果
通过采取以上措施后，硅钢碳、硫控制水平得到一定提升（见表3、表4）。
表3：改进前后低牌号硅钢DW60、DW80的硫含量控制水平
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时间
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钢种
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样本数
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w（S）/%
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改进前
（2011年1-2月）
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DW60、DW80
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218
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0.00508
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改进后
（2011年7-8月）
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DW60、DW80
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226
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0.00422
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表4：改进前后高牌号硅钢脱碳结束钢中碳含量对比
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时间
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钢种
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样本数
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w（C）/%
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改进前
（2011年2-3月）
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DW31、DW35
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117
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0.00247
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改进后
（2011年9-11月）
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DW31、DW35
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117
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0.00225
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5、结论
1）可以从增大环流量和体积传质系数两方面促进脱碳，RH到站钢水w（C）控制在0.03%~0.04%，w（O）控制在（500~600）×10-6，有利于提高脱碳效果。
2）降低顶渣氧化性，提高炉渣碱度，保证脱硫剂循环时间可提高硅钢的脱硫效果。
收稿时间：2012年10月
来源：太钢
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