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双渣与单渣去P效果的对比
钢种
15CrMoR
造渣 方式
双渣
出钢w(C)/%
范围
平均 值
0.026~0.036 0.031
出钢温度/℃
范围
平均 值
出钢w(P)/%
范围
平均 值
1725~1735 1730 0.007~0.009 0.008
HG70B 单渣 0.02~0.04 0.03 1700~1730 1720 0.008~0.011 0.010
铁水情况
装入量/t 铁水量/t
铁水 w(Si)/%
过程加入 散装料/t
活性灰 轻烧
终渣R
平均
范围
88
78.3
0.42
3.1
1.9
3.7 3.0~4.5
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4.3.2 双渣操作
若后期去P的条件不好,出钢过程回P较多,则可采 取双渣操作。第一期渣倒炉时尽量多倒渣,有铁水 倒出时抬炉。下表是铁水条件相同的情况下,双渣 与单渣去P效果的对比。
平均
无炉渣喷溅Lp
范围
平均
流动性好
39~165
93.7
28~109
69.2
终渣特粘
48~59
54
38~66
52
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• 从表中数据可以看到,当有炉渣喷溅,渣的流
动性好时,Lp值较大。这也反映出过程渣一
直处于良好的化渣状态,正是脱P 所需要的高
碱度流动性好的渣。现场实际情况是转炉的炉
容比只有0.74m3/t,与正常情况相比此值偏小,
✓降低反应温度,1300℃低温有利于脱磷反应 进行;
✓提高钢水、炉渣的氧化性,有利于脱磷反应;
✓提高钢中磷的活度和增加渣量,有利于脱磷反 应;
✓适当的碱度;
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✓对
熔
池
进
行
强
力
搅
拌。
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3 铁水预处理脱磷
• 3.1 喷吹苏打粉处理
• 下图是日本住友公司鹿岛厂开发的“住友碱精 炼法”-SARP法也叫苏打精炼法。
➢一种是喷粉法:用氮气或空气输送,用浸没喷 枪将粉剂喷人熔池底部。
➢另一种是底部吹气法:将熔剂加在铁水表面, 炉底通过透气砖吹氮气搅拌。
• 根据所用容器不同,脱磷工艺可分为2种:
➢一种是在盛铁水的铁水包或鱼雷罐车中进行脱 磷。如日本新日铁ORP,住友的SARP预处理 工艺。我国的太钢二炼钢厂20世纪80年代引进 住友主体设备建成铁水罐喷吹三脱工艺。
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• 4.2.1 终点温度 • 终点温度对终点Lp的影响见下图:
随温度的升高,LP 变小,这是因为脱 P是一个放热反应。
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终点温度对Lp的影响
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• 4.2.2 终渣w(TFe)
• 终渣对Lp 的影响见下图:
当w(TFe)>22%时,aFeO 并不能成比例地增大,
≤3
Q-BOP法 川崎公司 底吹喷粉转炉 ,底部喷粉吹
O2 6 1.2~2.0 20 3 28 5
3.3 90 0.8 4
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• 比较三种转炉铁水预处理工艺,SRP法是值得 推荐的方法,其优点主要是:
✓(1)采用转炉“双联”工艺,预处理铁水供精炼 转炉用,精炼转炉渣作为脱磷剂供脱磷炉使用。 吨铁消耗CaO20 kg~25 kg,可使铁水含磷量(质 量分数)降到0.011%。
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比较铁水原始含磷量不同时单渣法和双渣法 脱磷的区别,得出以下结论:
• 对脱磷而言双渣法明显优于单渣法, 双渣法 的操作要点是炉渣前期碱度≥2.0,吨钢加入红 泥球6kg以提高炉渣中FeO含量,一批料化清 后,摇炉倒渣,再造新渣,继续冶炼。 采用
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• 喷入的石灰熔剂的化学成分为:55%FeO, 35%CaO,5%CaF2,5%CaCl2。喷入量为 52kg/t铁水,粒度为0.1mm,用N2为载气,流 量为3-5m3/min,平均供粉速度为600kg/mim; 处理温度为1350℃处理时间25min。
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1 概述
• 磷是钢中有害杂质,容易在晶界偏析,造成钢 材“冷脆”,显著降低钢材的低温冲击韧性。 因此,一般钢种都要求尽量降低磷含量。
• 钢材中的合格磷含量(质量分数)([P]≈0.03%); • 高级优质钢中要求钢中磷含量([P]≤0.01%或
0.005%); • 低磷钢中磷含量([P]<0.01%~0.02%) • 超低磷钢则要求磷含量([P] ≤50×10-6)。
所以即使正常泡沫化的炉渣也易发生喷溅,造
成粘枪粘罩、质量事故及降低金属收得率。若
不出现炉渣喷溅,炉渣泡沫化程度又不够。因
此操作时要求控制炉渣处于炉口要喷不喷的状
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况。
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4.3 终点w[P]≤0.010%的操作的部分控制
4.3.1 终渣R的控制
一次拉碳出钢的终渣R ,按下表配制。由于一 般普通废钢、低S、低Mn废钢中都含有0.2%以 上的钢,所以在配R时,以装入量计算为好。
1682 4.2
15.1
124
B231323
0.06
1672 3.9
10.6
75
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4.2.5 过程渣状况 过程渣状况主要是指炉渣流动性,即脱P反应动力 学条件的好坏。终渣Lp与过程渣状况的关系见下表。
终渣Lp与过程渣状况、终渣状况的关系
终点渣状况
有炉渣喷溅Lp
范围
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➢另一种是在转炉内进行铁水预处理。转炉内脱 磷具有石灰消耗少, 渣量少,脱磷效果好, 复吹搅拌强,处理时间短,热损少以及锰回收 率增高等优点,而且也解决了敞口罐和鱼雷罐 车脱磷中的泡沫渣问题。
神户制钢的H炉、住友金属的SRP、新日铁 的LD-ORP,NKK福山少渣冶炼技术,新日 铁的MURC法等都是采用的这种转炉内脱磷的 预处理工艺。
Na2CO3 11
CaCl2 3.3
实验 规模 290t 混铁车
50t,250t 铁水包
15t 实验炉
100t 铁水包
加入量, kg/t铁水
52
39 氧气 1.4m3/t
35 氧气 9Nm3/t 45
脱磷 率,%
88 90
96.5
89
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3.3 铁水预处理脱磷工艺 • 铁水预处理工艺,从熔剂加入方式上分为2种:
50m3/min)--铁水 [P]<0.01%,[S]<0.003%--真
空吸渣器吸出脱磷渣--送至苏打回收车间(回收
约80%的Na2O)--复吹转炉--RH处理--连铸
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住友碱精炼法的工艺流程
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3.2 喷吹石灰系溶剂处理
• 下图是新日铁君津铁厂开发的最佳精炼法,简 称ORP(Optimizing Refining Process)。该 法于1982年9月投产,是使用石灰系熔剂进行 铁水预处理的有代表性的方法。
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炉渣碱度对脱磷的影响
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4.2 影响终点w(P)分配系数LP的因素
• 武钢第二炼钢厂现有3座公称容量90t的全炉役 溅渣复吹转炉,底吹供气强度在 0.03~0.06m3/(min·t)之间。影响终点Lp (Lp=w(P)/w[P])的因素有终点温度t、终渣碱 度R和全铁含量、冶炼过程的底吹强度Q和渣 的状况等。
R对Lp的影响
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• 4.2.4 底吹强度Q • 第二炼钢厂转炉冶炼时采用底吹自动供气,前
10min 吹N2,此后吹Ar。下图示出了Lp 和底 吹强度Q的关系 :
它条件相同的情况下, 在Q为0.047时,Lp为 极大值,所以生产中 选择了底吹供气强度 为0.04~0.05 m3/min·t。
却生成了3CaO·Fe2O3, 反而使渣碱度变小, 稀释了(CaO)的碱度, 减弱了渣的去P作用, 所以Lp 反而变小。
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W(TFe)对Lp的影响
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• 4.2.3 终渣R
• 下图显示了终渣碱度R对Lp的影响:
R在3.7 时,Lp是极大值。 这是因为在碱性渣条件 下2CaO·SiO2·4CaO·P2O5 都能生成,两者均消耗 (CaO),故脱磷需要较高 的碱度。碱度过高时,使 炉渣变粘,恶化了去P的 动力学条件,故反而不利 于去P。
• 2[P]+5(FeO)+4(CaO)=Ca4P2O9 (5) ΔG15°=-204450+83.55T
• 炉渣成分变化对渣-钢间磷分配系数的影响为:
lg(%P)/[%P]=22350/T16.0+0.08×(%CaO)+2.5×lg(%FeO)
• 下图给出了不同碱性炉渣的脱磷能力。
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✓(2)可采用低碱度造渣工艺,获得较高的脱P、 脱S效率(见下图)。
✓(3)热效率高,可熔化5%~7%的废钢。 ✓(4)生产效率高,纯处理时间仅13 min。
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• 上述转炉铁水预处理工艺,在操作方法上有一 定区别。但其本质是相同的。即采用渣-钢反 应进行脱P、S,而未采用喷粉工艺。以气氧 为主向熔池供氧,添加废钢控制反应温度。
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4 转炉冶炼脱磷
• 4.1 转炉铁水预处理脱磷
• 转炉炼钢过程的脱磷是一个氧化脱磷过程,保 证转炉内的有效脱磷要有合适的供氧制度、造 渣制度等。为了更好的去除钢中磷,在造渣方 式上,根据需要,可由原来的单渣法发展到双 渣法、双渣留渣法等操作;在出钢制度上,采 用碱性包衬红包出钢、低温弱脱氧出钢、挡渣 出钢等措施。
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底吹强度对Lp的影响
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下表列出了底吹供气强度对终渣Lp 影响的3炉吹炼 数据 :
底吹强度对终渣Lp的影响
炉号
低吹强度 /( m3·min-1·t-1)
温度/℃
炉渣状况 Lp
R w(TFe)/%
B231156
0.03
1672 4.1
20.6
90
B231267 0.045
脱碳量(%) 渣中T、Fe(%)
80 1.25 15~20 8~10 15~25
5~8 12min脱P,3min脱S
3~3.5 75~85 0.45~0.8
≤5
SRP法 住友金属 顶吹转炉底吹 搅拌,转炉渣 作脱P剂
250 1.0~1.3 10~15
8~10 20~25 25~35
8~10
2~2.5 85~93 0.8~1.0
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不同碱性炉渣的磷容量
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➢工 业 生 产 中 , 常 用 表 现 脱 磷 速 度 常 数 K P表 示 脱 磷 速 度 。 如下图所示,随熔池搅拌能的增加,KP提高。
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搅拌能对脱磷速度常数的影响
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• 综合以上分析,脱磷的最佳热力学、动 力学条件是:
入炉渣:
1/2P2+2/3O2-=P3-+3/4O2
( 2)
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• 氧分压的高低决定了脱磷产物的类别。下图给 出1823K时41%CaO-Al2O3系炉渣,渣中磷浓 度与气相氧分压的关系。
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1823K时,CaO-Al2O3渣系中磷浓度与氧分压的关系
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➢Healy G W 研究了炼钢炉渣成分变化对炉渣 脱磷能力的影响,对于炼钢过程,脱磷反应可 以写为:
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2 低磷钢生产的热力学、动力学条件
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➢精炼过程中的脱磷反应,根据反应产物不同,分为:
• 氧化脱磷:钢中的磷通过氧化反应以的形式进入 炉渣:
1/2P2+3/2O2-+5/4O2= PO43- (1) • 还原脱磷:钢中的磷通过还原反应以P3-的形式进
/06:38:45 • 转炉铁水预处理主要有H炉、SRP法和Q-BOP
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工艺方法 开发单位 工艺特点
H炉法
神户制钢
顶吹转炉加顶吹浸入式喷粉枪、 先脱P后脱S
转炉容量/t
顶吹供O2强度/m3·(t-min)-1
渣料消耗( kg/t)
石灰 萤石
铁皮
转炉渣
Na2CO3
处理时间/min 终渣碱度 脱磷率(%)
• 用氮气输送和喷吹烧结矿粉(喷入量为40kg/t
铁水,最大供粉速度为400kg/min,最大吹氧量 为50m3/min,脱硅量约为0.4%)--铁水硅含量可
降到0.1%以下--真空吸渣器吸出脱硅渣--脱磷
Байду номын сангаас
处理--喷入苏打粉 (苏打粉用量为18kg/t铁水,
最大供粉量为250kg/min,最大吹氧量为
ORP工艺流程
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研究者
佐佐木等 河井等
CaO 35
CaO 38.5
成田等
CaO 39
殿村等
CaO 30.5
某些石灰系粉剂的脱磷效果
粉剂成分,%
FeO 35
FetO 42.3
CaF2 5
CaF2 19.2
FetO CaF2
39
11
FetO CaF2
62.2
4
CaCl2 5 -