石钢转炉石灰石冶炼低磷钢工艺研究

发布时间：2017-12-21 05:15

  本文关键词：石钢转炉石灰石冶炼低磷钢工艺研究　出处：《北京科技大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：本文基于“12.5”国家科技支撑课题《直接利用石灰石造渣炼钢工艺技术及装备示范》,课题编号：2012BAC27B02。进行了转炉石灰石冶炼低磷钢的关键技术研究。在现行钢铁生产中,造渣工艺是转炉炼钢过程中非常关键操作单元,直接关系到转炉冶炼过程的顺利进行和脱磷、脱碳等冶金任务的高效完成。长期以来,转炉炼钢过程都是采用石灰作为造渣材料,冶炼效果稳定、高效。但石灰是由石灰石煅烧而来,石灰石消耗量大,CaO利用率低,造成资源浪费。而且在石灰的生产过程中,需要经历“高温煅烧—泠却输送—加热造渣”才能用于转炉炼钢过程,煅烧工序耗能大,冷却造成热能浪费。在石灰窑煅烧过程中,会产生大量的粉尘和SO2、NOX,污染环境。采用石灰石替代石灰造渣冶炼工艺,将能耗高污染严重的煅烧过程移到转炉内,能有效的解决这些问题,减轻对资源、能耗和环境的影响。近几年来,石灰石造渣已稳定用于转炉炼钢生产,但采用石灰石冶炼低磷钢的生产工艺目前还没有研究报道。论文建立了石灰石炼钢物料和能量变化分析模型,研究不同物料加入量对转炉炼钢过程能量的影响。发现采用石灰石炼钢时,采用全石灰石造渣能满足炼钢过程对热量的需求。利用60t转炉采用不同原料配比结构和不同石灰石比例进行了103炉冶炼试验研究,进行不同原料配比结构的钢铁料消耗、生产成本、氧气消耗和煤气产生量的对比分析,发现当采用铁水作为原料、回收渣钢和块矿作为冷却剂时,钢铁料消耗和冶炼成本最低。进行了铁水成分对全石灰石炼钢脱磷的影响研究,发现随着铁水锰含量的增加,脱磷期和终点炉渣MnO含量、磷分配比随之增加,有利于化渣及脱磷反应的进行,能提高脱磷效率。利用Factsage软件分析了不同MnO和FeO含量对炉渣熔点的影响,设计了全石灰石炼钢脱磷期和脱碳期炉渣成分,并进行了热态实验验证。发现基本符合设计预期。研究了供氧制度对全石灰石炼钢脱磷的影响,进行了供氧制度对转炉熔池动力学的数值模拟,在60t转炉进行了不同氧枪枪位和流量对全石灰石炼钢脱磷期熔池温度、炉渣FeO含量、成渣时间和脱磷能力的影响实验研究,优化了供氧制度。在此基础上,在60t转炉进行了全石灰石冶炼低磷钢工业试验。与采用石灰炼钢相比,全石灰石造渣炼钢工艺节能减排效果显著,节约石灰石用量,大幅度减少转炉炼钢对石灰石资源的消耗；节约能耗,减排C02；减少SO2、 NOx和烟气排放,有利于保护环境。石灰石分解吸热并产生C02能改善脱磷热力学和动力学条件,可提高脱磷率,降低钢液磷含量,降低终点钢液碳氧积,能满足低磷钢的质量要求,降低生产成本。通过本文的研究,掌握了转炉采用石灰石冶炼低磷钢工艺的基础数据及关键技术,为节约资源保护环境,转炉实现高效低成本冶炼提供了思路和借鉴。
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF713

【参考文献】

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本文编号：1314836