转炉冶炼低磷钢的控制技术讲述.ppt

转炉冶炼低磷 钢控制技术 主要内容 1.概述 2.低磷钢生产的热力学、动力学条件 3.铁水预处理 4.转炉冶炼脱磷 5.转炉炼钢常见的脱磷技术 6.超低磷钢的生产工艺 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）。 2 低磷钢生产的热力学、动力学条件 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-的形式进入炉渣： 1/2P2+2/3O2-=P3-+3/4O2 （ 2） 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。 1823K时，CaO-Al2O3渣系中磷浓度与氧分压的关系 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： 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/T- 16.0+0.08×(%CaO)+2.5×lg(%FeO) 下图给出了不同碱性炉渣的脱磷能力。 不同碱性炉渣的磷容量 工业生产中，常用表现脱磷速度常数KP表示脱磷速度。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 综合以上分析，脱磷的最佳热力学、动力学条件是： 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； 对熔池进行强力搅拌。 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。 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 住友碱精炼法的工艺流程 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。 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。 ORP工艺流程 研究者 粉剂成分，% 实验 规模 加入量， kg/t铁水 脱磷 率，% 佐佐木等 CaO 35 FeO 35 CaF2 5 CaCl2 5 290t 混铁车 52 88 河井等 CaO 38.5 FetO 42.3 CaF2 19.2 - 50t,250t 铁水包 39 氧气 1.4m3/t 90 成田等 CaO 39 FetO 39 CaF2 11 Na2CO3 11 15t 实验炉 35 氧气 9Nm3/t 96.5 殿村等 CaO 30.5 FetO 62.2 CaF2 4 CaCl2 3.3 100t 铁水包 45 89 某些石灰系粉剂的脱磷效果 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： 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