转炉冶炼低磷钢的控制技术素材课件.ppt

转炉冶炼低磷转炉冶炼低磷 钢控制技术钢控制技术 /05:12:19 ?主要内容主要内容 ? 1.概述概述 ? 2.低磷钢生产的热力学、动力学条件低磷钢生产的热力学、动力学条件 ? 3.铁水预处理铁水预处理 ? 4.转炉冶炼脱磷转炉冶炼脱磷 ? 5.转炉炼钢常见的脱磷技术转炉炼钢常见的脱磷技术 ? 6.超低磷钢的生产工艺超低磷钢的生产工艺 /05:12:19 2 1 概述概述 ? 磷是钢中有害杂质，容易在晶界偏析，造成钢磷是钢中有害杂质，容易在晶界偏析，造成钢材材“冷脆冷脆”，显著降低钢材的低温冲击韧性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钢材中的合格磷含量 (质量分数质量分数)(P0.03%)； ? 高级优质钢中要求钢中磷含量高级优质钢中要求钢中磷含量 (P0.01%或或0.005%）；）； ? 低磷钢中磷含量低磷钢中磷含量 (P0.01%0.02%) ? 超低磷钢则要求磷含量超低磷钢则要求磷含量 (P 5010-6） /05:12:19 3 2 低磷钢生产的热力学、动力学条件低磷钢生产的热力学、动力学条件 ? 精炼过程中的脱磷反应精炼过程中的脱磷反应,根据反应产物不同根据反应产物不同,分为：分为： ? 氧化脱磷：氧化脱磷：钢中的磷通过氧化反应以的形式进入钢中的磷通过氧化反应以的形式进入炉渣：炉渣： 1/2P2+3/2O2-+5/4O2= PO43- （1） ? 还原脱磷：还原脱磷：钢中的磷通过还原反应以钢中的磷通过还原反应以P3-的形式进的形式进入炉渣：入炉渣： 1/2P2+2/3O2-=P3-+3/4O2 （ 2） /05:12:19 4 ? 氧分压的高低决定了脱磷产物的类别。

下图给氧分压的高低决定了脱磷产物的类别下图给出出1823K时时41O-Al2O3系炉渣，渣中磷浓度系炉渣，渣中磷浓度与气相氧分压的关系与气相氧分压的关系 1823K时，时，CaO-Al2O3渣系中磷浓度与氧分压的关系渣系中磷浓度与氧分压的关系 /05:12:19 5 ? Healy G W 研究了炼钢研究了炼钢炉渣成分炉渣成分变化对变化对炉渣脱炉渣脱磷能力磷能力的影响，对于炼钢过程，脱磷反应可以的影响，对于炼钢过程，脱磷反应可以写为：写为： ? 2P+5(FeO)+4(CaO)=Ca4P2O9 （5） G15=-204450+83.55T ? 炉渣成分变化对渣炉渣成分变化对渣 -钢间磷分配系数的影响为：钢间磷分配系数的影响为： lg （%P）/%P=22350/T- 16.0+0.08 (O)+2.5lg(tO) ? 下图给出了不同碱性炉渣的脱磷能力下图给出了不同碱性炉渣的脱磷能力 /05:12:19 6 不同碱性炉渣的磷容量不同碱性炉渣的磷容量 /05:12:19 7 ? 工业生产中，常用表现脱磷速度常数工业生产中，常用表现脱磷速度常数KP表示脱磷速度表示脱磷速度如下图所示，随熔池搅拌能的增加，。

如下图所示，随熔池搅拌能的增加，KP提高 搅拌能对脱磷速度常数的影响搅拌能对脱磷速度常数的影响 /05:12:19 8 ? 综合以上分析，脱磷的最佳热力学、动力综合以上分析，脱磷的最佳热力学、动力学条件是：学条件是： ? 降低反应温度，降低反应温度， 1300低温有利于脱磷反应进低温有利于脱磷反应进行；行； ? 提高钢水、炉渣的氧化性，有利于脱磷反应；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，有利于脱磷反提高钢中磷的活度和增加渣量，有利于脱磷反应；应； ? 适当的碱度；适当的碱度； ? 对熔池进行强力搅拌对熔池进行强力搅拌 /05:12:19 9 3 铁水预处理脱磷铁水预处理脱磷 ? 3.1 喷吹苏打粉处理喷吹苏打粉处理 ? 下图是日本住友公司鹿岛厂开发的下图是日本住友公司鹿岛厂开发的“ 住友碱精住友碱精炼法炼法”-SARP法法也叫苏打精炼法也叫苏打精炼法 ? 用氮气输送和喷吹烧结矿粉用氮气输送和喷吹烧结矿粉 (喷入量为喷入量为40kg/t铁铁水水,最大供粉速度为最大供粉速度为 400kg/min, 最大吹氧量为最大吹氧量为50m3/min,脱硅量约为脱硅量约为0.4%)-铁水硅含量可降铁水硅含量可降到到0.1%以下以下-真空吸渣器吸出脱硅渣真空吸渣器吸出脱硅渣 -脱磷处脱磷处理理-喷入苏打粉喷入苏打粉 (苏打粉用量为苏打粉用量为18kg/t铁水铁水,最大最大供粉量为供粉量为250kg/min, 最大吹氧量为最大吹氧量为50m3/min)-铁水铁水 P0.01%,S0.003% -真空吸渣器吸出真空吸渣器吸出脱磷渣脱磷渣-送至苏打回收车间送至苏打回收车间 (回收约回收约80%的的Na2O)-复吹转炉复吹转炉-RH处理处理-连铸连铸 /05:12:19 10 住友碱精炼法的工艺流程住友碱精炼法的工艺流程 /05:12:19 11 3.2 喷吹石灰系溶剂处理喷吹石灰系溶剂处理 ? 下图是下图是新日铁君津铁厂新日铁君津铁厂开发的最佳精炼法，简开发的最佳精炼法，简称称ORP（Optimizing Refining Process）。

该法该法于于1982年年9月投产，是使用石灰系熔剂进行铁水月投产，是使用石灰系熔剂进行铁水预处理的有代表性的方法预处理的有代表性的方法 ? 喷入的石灰熔剂的化学成分为：喷入的石灰熔剂的化学成分为： 55tO，35O，5F2，5Cl2喷入量为喷入量为52kg/t铁水，粒度为铁水，粒度为0.1mm，用，用N2为载气，流为载气，流3量为量为3-5m/min，平均供粉速度为，平均供粉速度为 600kg/mim ；处理温度为处理温度为1350处理时间处理时间25min /05:12:19 12 ORP工艺流程工艺流程 /05:12:19 13 某些石灰系粉剂的脱磷效果某些石灰系粉剂的脱磷效果 研究者 佐佐木等 河井等 粉剂成分，% 实验 规模 加入量， kg/t铁水 脱磷 率，% CaO 35 CaO 38.5 FeO 35 FetO 42.3 CaF2 5 CaF2 19.2 CaCl2 5 - 290t 混铁车 50t,250t 铁水包 52 39 氧气氧气 1.4m3/t 88 90 成田等 CaO 39 CaO 30.5 FetO 39 FetO 62.2 CaF2 11 CaF2 4 15t Na2CO3 实验炉 11 35 氧气氧气 9Nm3/t 45 96.5 殿村等 CaCl2 3.3 100t 铁水包 89 /05:12:19 14 3.3 铁水预处理脱磷工艺铁水预处理脱磷工艺 ? 铁水预处理工艺，从铁水预处理工艺，从 熔剂加入方式熔剂加入方式上分为上分为2种：种： ? 一种是喷粉法：用氮气或空气输送，用浸没喷枪一种是喷粉法：用氮气或空气输送，用浸没喷枪将粉剂喷人熔池底部。

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底通过透气砖吹氮气搅拌 ? 根据根据所用容器所用容器不同，脱磷工艺可分为不同，脱磷工艺可分为 2种：种： ? 一种是在盛铁水的铁水包或鱼雷罐车中进行脱磷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如日本新日铁 ORP，住友的，住友的SARP预处理工艺预处理工艺我国的太钢二炼钢厂我国的太钢二炼钢厂 20世纪世纪80年代引进住友主年代引进住友主体设备建成铁水罐喷吹三脱工艺体设备建成铁水罐喷吹三脱工艺 /05:12:19 15 ? 另一种是在转炉内进行铁水预处理转炉内脱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，磷具有石灰消耗少， 渣量少，脱磷效果好，复渣量少，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脱磷中的泡沫渣问题 神户制钢的神户制钢的H炉、住友金属的炉、住友金属的 SRP、新日铁的、新日铁的LD-ORP，NKK福山少渣冶炼技术，新日铁的福山少渣冶炼技术，新日铁的MURC法等都是采用的这种转炉内脱磷的预处法等都是采用的这种转炉内脱磷的预处理工艺。

理工艺 /05:12:19 16 4 转炉冶炼脱磷转炉冶炼脱磷 ? 4.1 转炉铁水预处理脱磷转炉铁水预处理脱磷 ? 转炉炼钢过程的脱磷是一个转炉炼钢过程的脱磷是一个 氧化脱磷氧化脱磷过程，保证过程，保证转炉内的有效脱磷要有合适的供氧制度、造渣制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，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、挡渣出钢等措施红包出钢、低温弱脱氧出钢、挡渣出钢等措施 ? 转炉铁水预处理主要有转炉铁水预处理主要有 H炉炉、SRP法法和和Q-BOP法法三种工艺下表给出了三种工艺技术的比较（三种工艺下表给出了三种工艺技术的比较（2005年） /05:12:19 17 工艺方法工艺方法 开发单位开发单位 工艺特点工艺特点 H炉法炉法 神户制钢神户制钢 顶吹转炉加顶吹浸入式喷粉枪、顶吹转炉加顶吹浸入式喷粉枪、先脱先脱P后脱后脱S 80 1.25 1520 810 SRP法法 住友金属住友金属 顶吹转炉底吹顶吹转炉底吹搅拌，转炉渣搅拌，转炉渣作脱作脱P剂剂 250 1.01.3 1015 810 Q-BOP法法 川崎公司川崎公司 底吹喷粉转炉底吹喷粉转炉，底部喷粉吹，底部喷粉吹O2 6 1.22.0 20 3 转炉容量转炉容量/t 顶吹供顶吹供O2强度强度/m3(t-min)-1 渣料消耗（渣料消耗（kg/t） 石灰石灰 萤石萤石 铁皮铁皮 转炉渣转炉渣 Na2CO3 1525 - 58 12min 脱脱P，3min脱脱S 33.5 7585 0.450.8 5 2025 2535 - 810 22.5 8593 0.81.0 3 28 - - 5 3.3 90 0.8 4 18 处理时间处理时间/min 终渣碱度终渣碱度 脱磷率脱磷率(%) 脱碳量（脱碳量（%） /05:12:19 渣中渣中T、Fe（%） ? 比较三种转炉铁水预处理工艺，比较三种转炉铁水预处理工艺， SRP法是值得推法是值得推荐的方法荐的方法，其优点主要是：，其优点主要是： ? (1)采用转炉采用转炉“双联双联”工艺，预处理铁水供精炼转工艺，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。

吨炉用，精炼转炉渣作为脱磷剂供脱磷炉使用吨铁消耗铁消耗CaO20 kg25 kg ，可使铁水含磷量，可使铁水含磷量 (质量质量分数分数)降到降到0.011% ? (2)可采用低碱度造渣工艺，获得较高的脱可采用低碱度造渣工艺，获得较高的脱 P、脱、脱S效率（见下图）效率（见下图） ? (3)热效率高，可熔化热效率高，可熔化 5%7%的废钢 ? (4)生产效率高，纯处理时间仅生产效率高，纯处理时间仅 13 min /05:12:19 19 ? 上述转炉铁水预处理工艺，在操作方法上有一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定区别但其本质是相同的即采用 渣渣-钢反应钢反应进行脱进行脱P、S，而未采用喷粉工艺以气氧为主，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向熔池供氧，添加废钢控制反应温度 /05:12:19 20 炉渣碱度对脱磷的影响炉渣碱度对脱磷的影响 /05:12:19 21 4.2 影响终点影响终点w（P）分配系数）分配系数LP的因素的因素 ? 武钢第二炼钢厂现有武钢第二炼钢厂现有 3座公称容量座公称容量90t的全炉。