摘    要：日照钢铁公司针对精炼炉脱硫成本高的问题，开展 KR 浅脱硫（S≤0.006%）全流程降本实践研究 。通过探究转炉增硫机理，优化脱硫剂配比，明确脱硫工艺参数同时实施转炉辅料减量控制与增硫管控，优化精炼炉送电节奏、脱氧制度及终脱硫大搅分级控制策略 。实践表明，KR 浅脱硫出站 S 含量平均 0.006%，精炼炉终点S 含量平均 0.00247%，满足 ESP 连铸生产需求。在降低熔剂、钢铁料、脱氧剂消耗及电耗的同时，缩短了精炼周期，提升了钢水品质，还支撑了 REGT、RECC-YY 等新产品开发，为钢铁企业 KR 浅脱硫全流程降本提供了可行路径 。
       关键词：KR 脱硫；脱硫剂；辅料；控硫

       目前国内 KR 脱硫工艺 主要 应用于 深 脱硫控制（S≤0.001%），脱硫剂及扒渣带来钢铁料损失较多，各工序间没有针对 S 含量进行控制，不利于全流程成本控制，对于浅脱硫全流程成本攻关研究无相关案例［1］。日照钢铁公司ESP 薄板厂 300t 精炼炉是钢水脱硫的主要设备，虽然脱硫率达到 92%以上，但存在电耗高、脱氧剂成本高、精炼冶炼周期长等问题 。为了进一步降低精炼成本，开展 KR 浅脱硫全流程降本攻关的研究，利用 KR 浅脱硫（S≤0.006%）工艺，建立铁水热平衡控制模型及铁水带渣量处理工艺机制，优化转炉前期热平衡控制，促进少渣冶炼，控制精炼周期，从而实现全流程降本。

       1   KR 浅脱硫工艺脱硫剂选择

       1.1   石灰基脱硫剂脱硫机理

       日照钢铁公司 300t 精炼炉KR 浅脱硫工艺主要选择石灰基脱硫剂，其脱硫原理是固态 CaO颗粒极快地吸收铁水中的硫元素，铁水中的硅和碳作为极好的还原剂，可还原脱硫反应生成的氧元素，反应产物为 CaS 及SiO2（或 CO）。从脱硫机理分析，CaO颗粒和铁水中 S 接触反应生成的 CaS 易形成渣壳［2］。如图 1 所示，该渣壳阻碍了 S 和 O 的扩散传质过程，导致脱硫反应速率减缓，同时，Si 的氧化产物还容易与 CaO 结合生成 2CaO· SiO2，进一步降低脱硫效率 。所以用石灰作脱硫剂需要把石灰磨细，但磨细的石灰易吸潮，生成的炉渣带走大量的铁液，造成铁损增加 。此外，由于石灰在熔池中是以固态存在，会恶化流动条件，加之脱硫反应发生于固液界面，需在高温条件下进行，要达到目标的低硫含量需要进行大渣量操作，最终导致铁损偏高、温降显著、脱硫剂耗量大等问题［3］。

       石灰基脱硫反应发生在固体石灰表面，生成 CaS，其具有多孔结构，这样的结构利于保留反应通道，降低铁水中 S2-  向石灰内部未反应 CaO 扩散的传质阻力，保障脱硫反应持续进行 。如果铁水中硅含量较高时，会生成 2CaO·SiO2。 由于该物质表面相当致密，会在 CaO 表面形成连续的致密覆盖层，导致石灰的脱硫活性被抑制，脱硫反应无法高效开展。

       1.2   脱硫剂的配比

       根据 300t 精炼炉的铁水成分及温度控制，通过石灰与萤石不同比例测试脱硫率，测试结果如表 1 所示。可以看到脱硫剂的脱硫率与 CaF2  的占比表现出正相关关系，当 CaF2  占比由0 增加至 20%时，脱硫率由 73%增加至 87%，这是因为在脱硫过程中石灰与铁液中的硅反应生成 2CaO·SiO2，该反应阻碍 S2-向石灰颗粒的内部进一步扩散，而 CaF2 能与 CaO 在石灰颗粒的晶粒界处产生液相，从而改善了硫在石灰颗粒中沿晶粒界的传输过程，脱硫速度大幅提高［3］。但不断增加 CaF2 达到一定比例，脱硫反应趋于极限，因此 CaF2  占比由20%增加至 30%，脱硫率仅增加 1% 。从脱硫效率和经济性的方面考量，选择配比为 CaO:CaF2=9: 1 的脱硫剂为最佳方案，按此比例要求供货，颗粒度选择0.5~1.5mm。

       1.3   脱硫剂的加入量及脱硫工艺控制

       按照浅脱硫 S≤0.008%目标 0.005%控制，300t 精炼炉的钢水理论计算脱硫用量如表 2 所示。

       KR 脱硫搅拌参数控制，脱硫前铁水温度＞1320℃ ;搅拌时间 10~15min（加料结束开始计算）；铁水插入深度 160~180cm；搅拌速度 100~120r/min（根据搅拌头寿命动态调整），近 5 个月浅脱硫成功率如图 2 所示，浅脱硫工艺总体控制稳定。

       2   转炉工艺的调整

       2.1   转炉辅料减量控制

       KR 脱硫后进行扒渣处理， 可显著降低铁水带渣量 。这不仅能去除大部分脱硫产物（如 CaS），还能有效减少随渣带入转炉的 SiO2 量，从而使铁水的 Si 含量相应降低 0.02%~0.04%。由于铁水硅含量降低，转炉在冶炼过程中所需的造渣辅料（如石灰）加入量也可相应减少。据此进行理论计算，得出的辅料加入量如表 3 所示。

       2.2   转炉过程增硫控制

       转炉冶炼过程中的废钢、铁合金、石灰等均含铁物料，且含有一定量的硫 。在冶炼过程中，硫会释放到钢液中，导致钢液中硫含量升高 。这对 KR 铁水预处理脱硫工艺（尤其是深脱硫）的脱硫效果构成了挑战，因为转炉过程的增硫会抵消部分 KR 脱硫的效果，增加最终成品钢硫含量控制的难度 。为了有效控制转炉过程的增硫，需要深入研究各种辅料对钢液硫含量的影响 。通过理论计算，可得出不同含铁辅料单位质量（如 1t）的增硫量，具体数据如表 4 所示 。研究表明，在 300t 转炉中，对钢液硫含量影响最大的辅料是窑渣和钢包渣。

       为了将转炉过程的硫增量控制在 0.012%以下，可采取以下措施：①严格控制 KR 脱硫后铁水的硫含量，确保进入转炉的铁水硫含量控制在 0.008%以下；②限制高硫辅料的加入量，将窑渣的总加入量控制在 5t 以内，或者将钢包渣的总加入量控制在 3t 以内。通过以上措施的综合实施，可以有效控制转炉过程的增硫，确保最终成品钢的硫含量满足质量要求。

       2.3   精炼工艺的优化

       2.3.1   精炼炉周期控制

       通过 KR 浅脱硫及转炉控硫，LF 到站 S≤0.02%，对精炼炉（LF）工艺进行优化。首先控制精炼炉周期，以不同断面铸机大包剩余浇铸量为标尺，LF 炉开始送电节奏控制如表 5 所示 。到站 S 含量≤0.015%为基准，到站S 含量每增加 0.001%，LF 开始送电吨位增加5 吨。

       2.3.2   脱氧控制

       LF 首批铝线 600~800m，后续补铝根据钢水铝含量补铝，首批石灰 1000kg，总石灰量目标≤2000kg，补灰次数≤3 次，最后一次补灰量≤300kg；其次过程调渣，送电 2min 后开始加铝粒调渣，第一次送电过程调渣铝粒目标≤50kg，总调渣铝粒量目标≤100kg，电石用量≥ 100kg，每次抬电极及脱 S 后沾渣观察渣况。

       2.3.3   脱硫大搅去夹杂控制

       精炼炉造白渣以后，根据钢水中S 含量情况分等级进行终脱硫大搅时间控制，如表 6 所示，分等级大搅脱硫控制可最大限度减少不必要的大搅温度、铝耗情况。

       3   KR 浅脱硫攻关效果

       3.1   全流程 S 控制

       如图 3 所示，KR 浅脱硫出站 S 含量平均 0.006%，通过控制转炉增S，全流程各工序 S 含量稳定受控，精炼炉终点 S 含量平均 0.00247%，满足 ESP 连铸生产需求。

       3.2   KR 浅脱硫全流程降本效果

       如图 4 所示，统计过去一年非浅脱硫工艺平均铝耗作为基准值，对比了浅脱硫工艺与非浅脱硫工艺铝耗，其中2024 年 9 月至 2025 年 2 月浅脱硫工艺直放路线平均铝耗为 2.565Kg/t，较基准值降低 0.495kg/t。过RH路线平均铝耗为 1.961Kg/t ，较基准值降低 0.428kg/t，采用浅脱硫工艺两种工艺路线平均铝耗降低 0.462kg/t。

       如图 5 所示，对比了浅脱硫与非浅脱硫工艺电耗情况，其中浅脱硫工艺直放路线平均电耗为 35.57kW·h/t，较基 准 值降 低 0.91kW·h/t， 过 RH 路线 平均 电耗为40.66kW·h/t，较基准值降低 1.49kW·h/t，采用浅脱硫工艺两种工艺路线平均电耗降低 1.2kW·h/t。

       4   结   论

       综上所述，通过对 KR 浅脱硫机理及全过程增硫控制的研究，充分利用铁水高还原性进行脱硫，降低了 LF工序脱硫压力和负荷，稳定了生产节奏 。通过 LF 炉浅脱硫模式控制，减少了LF 工序脱硫过程中的铝损平均降低 0.462kg/t，平均电耗降低 1.2kW·h/t，年化效益 97.9万元，提高钢水纯净度，改善产品质量。同时，KR 脱硫工艺的开发直接支撑了 REGT、RECC-YY 等产品的开发。

参考文献

［1］赵兵兵，陈香，蔡青园，等.脱硫剂消耗对炼钢工序生产节奏以及成本影响的分析［J］. 山西冶金，2024，47（12）：186- 187+190.

［2］肖峰，谢金洋，代定明，等.铁水预处理高效脱硫工艺［J］.河北冶金，2024（10）：59-63.

［3］秦利国.石灰基料为 KR 脱硫剂脱硫理论实践分析［J］. 中国高新科技，2024（18）：90-92.