重钢80t转炉中高磷铁水脱磷研究

发布时间：2020-04-30 23:26

【摘要】：近几年来,由于市场低迷,产能严重过剩,钢铁行业的形势十分严峻。为了更好的生存发展,国内许多钢铁企业把目光投向了高磷铁矿的开发利用,通过降低成本来提高自身的竞争力。磷是绝大多数钢种中的有害元素,而高磷铁矿的使用将大大增加炼钢铁水中的磷含量,同时随着工业的发展,各行业对钢中磷含量提出了更高的要求。在目前钢铁生产流程中,转炉是脱磷的主要场所,因此深入研究转炉中高磷铁水脱磷具有十分重要的意义。本文针对重钢二炼钢80t转炉中高磷铁水脱磷,通过对现场生产数据的统计和脱磷热力学、动力学分析,研究了转化温度差(碳磷转化温度与熔池温度的差值)和炉渣过热度对终点脱磷率的影响规律,并在此基础上研究了重钢80t转炉吹炼过程的温度制度,以及终点炉渣成分控制要求,并进行现场试验验证。1生产数据统计分析结果表明:重钢二炼钢80t转炉入炉铁水磷含量较高,均值为0.166%,且波动大,脱磷任务较重。整个过程的脱磷率与脱碳率不稳定,终点脱磷率相对较低,终点脱磷率的平均值为87.8%。为达到较好的脱磷效果,在转炉吹炼过程中熔池初始温度应控制在1150℃至1210℃范围内,一倒温度控制在1580℃以内,终点温度控制在1645℃以内,终点炉渣碱度控制在3.9~4.3范围内,w(Fe O)控制在22%~25%范围内。2重钢80t转炉脱磷热力学和动力学分析结果表明:1)计算转炉吹炼后期的碳磷选择性氧化温度时应考虑(Fe O)传递氧的作用。终渣碱度每增加0.1,转化温度提高约2℃;转化温度随着渣中(Fe O)含量的增加呈先增加后减小的趋势,其影响程度相对较小;钢液P含量每增加0.001%,转化温度升高5.3℃;钢液C含量每增加0.01%,转化温度降低约7.3℃。2)转化温度差和炉渣过热度可用来表征脱磷的热力学和动力学条件。针对重钢80t转炉生产,转化温度差值每减少10℃,终点脱磷率提高约1.2%,当转化温度差值小于30℃时,终点脱磷率大于90%。随着过热度的增加,终点脱磷率呈先增加后减小的趋势,为保证脱磷率大于90%,炉渣过热度值应为205~235℃。3)磷酸亚铁在高温下的分解温度为1358℃,在实际渣中磷酸亚铁的分解温度约为1370℃。实验室高温实验表明,在磷酸亚铁分解之前加入石灰具有固磷作用,但由于低温对炉渣熔化性能的影响,为获得好的脱磷效果,应在1400℃(磷酸亚铁分解之后)加入石灰,这对现场转炉生产石灰加入的时机提供了一定指导。3工业试验结果表明:重钢80t转炉单渣法工艺试验结果表明,在终点温度1640℃条件下,终点炉渣碱度控制在4.2~4.55,w(Fe O)控制在23%~27%,转炉生产能够达到好的脱磷保碳效果,其中终点磷含量平均值为0.013%,终点碳含量平均值为0.09%,终点脱磷率能够稳定的达到90%以上。
【图文】：

示意图,双渣法,工艺流程,示意图

操作要点进行归纳总结，为了保证好的脱磷效果，转炉单渣法操作工艺需做到以下几点：① 转炉吹炼前期采用高枪位，早化渣，炉渣的熔化性要好；适当延长冶炼前期脱磷时间，充分利用有利于脱磷的热力学条件；② 转炉吹炼中期造好过程渣，炉渣要化好；③ 转炉吹炼后期造高碱度、高氧化性的炉渣，适当的增加渣量，同时要有较低的终点熔池温度。目前转炉冶炼单渣法工艺虽已成熟，但仍存在造渣剂消耗偏高、渣量偏大等问题。在当今严峻的形势下，企业都迫切渴望降低生产成本，因此，少渣炼钢是单渣法的发展方向。1.3.2 转炉双渣法冶炼工艺双渣法又叫二次造渣法，其在转炉吹炼过程在造两次渣，即造渣，扒渣，造渣，然后继续吹炼，进一步脱磷，直至出钢[13]。双渣法冶炼工艺如图 1.1。

工艺流程图,工艺流程,脱磷渣,扒渣

重庆大学硕士学位论文了大量的研究，，下图 1.2 为日本新日铁开发的 MURC 工艺。日本新日铁钢研究所在 2000 年开发出了转炉炼钢新工艺 MUMulti-Refining Converter）工艺[18]，其工艺流程图如图 1.2 所示。该工艺的实是双渣留渣法，即在冶炼过程中造两次渣，两次成渣称为脱磷渣和脱碳渣，脱碳渣含磷量较少，在转炉冶炼结束后将其留在炉内用于下一炉冶炼。MU的关键是能否稳定的扒去脱磷渣，而中间扒渣的关键是能否有效地利用渣的化进行扒渣操作，这就对脱磷渣的成分和碱度有一定的要求。MURC 工艺在[P]含量 0.1%，[Mn]含量 0.4%的铁水时，终点[P]含量可降至 0.02%以下[19]。MU艺生产周期为 33~35min，具有炉料消耗少，渣量少，热损少和生产成本低等。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF713

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