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炉外精炼论文 题 目 LF精炼过程钢中硫、磷、氮、氧 含量控制及非金属夹杂物的行为研究 姓名 学号 班级 冶金四班 LF精炼过程钢中硫、磷、氮、氧含量控制及非金属夹杂物的行为研究 摘 要：将转炉、平炉或电炉中初炼过的钢液移到另一个容器中进行精炼的炼钢过程，也叫 “二次炼钢”。炼钢过程因此分为初炼和精炼两步进行。初炼：炉料在氧化性气氛的炉内进 行熔化、脱磷、脱碳和主合金化。精炼：将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容 器中进行脱气、脱氧、脱硫，去除夹杂物和进行成分微调等。这样将炼钢分两步进行，可提 高钢的质量，缩短冶炼时间，简化工艺过程并降低生产成本,主要介绍转炉钢水过LF精炼时， 钢水中硫、磷、氮、氧含量的控制以及非金属夹杂物的行为研究。进而通过对工艺的优化和 完善，在生产中提高LF精炼炉的精炼效果，提高钢水纯净度。 关键词：LF精炼；脱硫；脱磷；氮、氧含量；非金属夹杂物 1引言：钢材的质量及性能是根据需要而确定的，不同的需要，要有不同的元素含量。硫； 是钢中的有害杂物，含硫较高的钢在高温进行压力加工时，容易脆裂，通常叫做热脆性。磷； 能使钢的可塑性及韧性明显下降，特别的在低温下更为严重，这种现象叫做冷脆性。通常情 况下，氮被视为钢中的有害元素，而氧元素主要以氧化物系非金属夹杂物的形式存在于钢中。 减少LF炉精炼工艺过程钢液增氧、去除钢中氢含量是生产优质钢的关键环节。此外，控制 钢中夹杂物是提高钢材使用性能的有效途径。 2 转炉LF精炼脱硫与脱磷 1 2.1脱硫 2.11脱硫方法 硫是钢中的长存元素之一,它会使大多数钢种的加工性能和使用性能变坏,因此除了少 数易切削钢种外,它是需要在冶炼中脱除的有害元素。硫在钢中以[FeS]形式存在,常以[S] 表示。钢中含锰高时,还会有一定的[MnS]存在。目前炼钢生产中能有效脱除钢中硫的方法有 碱性氧化渣脱硫、碱性还原渣脱硫和钢中元素脱硫三种。 2.1.2 脱硫影响因素 脱硫影响因素与碱性氧化渣脱硫不同,LF碱性还原渣脱硫 反应方程式为:[FeS]+(CaO) (CaS)+(FeO) (1) [MnS]+(CaO) (CaS)+(MnO) (2) 由于钢中的[S]大部分以[FeS]形式存在,因此脱硫反应主要以式(1)为主。从式中可以发现, 影响脱硫的主要因数有:①炉渣中(CaO)的含量,即碱度高低的影响;②炉渣中(FeO)含量;③ 该反应是渣钢界面反应,炉渣流动性影响;④渣量的影响等。具体如下： ①由脱硫的反应式可见,渣中含有(CaO)是脱硫的首要条件,由于酸性渣中的(CaO)全部被 (SiO2)所结合而无脱硫能力,所以脱硫要在碱性渣下才能进行。随着碱度的增大,渣中自由的 (CaO)含量增多,炉渣的脱硫能力增大。但碱度过高会引起炉渣的黏度增大,恶化双相反应的 动力学条件而不利于脱硫反应的进行。生产经验表明,炉渣碱度2.5-3.5时,脱硫效果最好。 炉渣碱度与硫的分配系数Ls的关系如图1所示。 ②渣中(FeO)的含量。在LF精炼造渣过程中,随着扩散脱氧的进行,渣中(FeO)的含量逐渐降 低。从脱硫反应式(1)中可以看出,渣中氧化铁(FeO)含量的降低有利于脱硫反应向右进行。 在还原气氛下,只要保持炉渣具有较高的碱度脱硫效果就极为显著,这表明了脱硫与脱氧的 一致性。因此在冶炼过程中,脱氧越完全,对脱硫也越有利。同时炉渣中(FeO)+(MnO)含量% 与硫的分配系数有以下关系,(FeO)+(MnO)含量%越高,硫的分配系数越低(参见图2)。 2 ③由于该反应是渣钢界面反应,只有保持流动性良好的炉渣,保证钢渣界面传递畅通无阻,才 能使得反应向脱硫方向进行。因此在精炼过程中必须保持全程良好的炉渣流动性。 ④在保证炉渣碱度的条件下,适当加大渣量可以稀释渣中脱硫产物(CaO)的浓度,对去硫有利; 但渣量过大时会使渣层变厚,脱硫反应不活泼,钢液中的硫并不随渣量的增加而按比例下降。 一般渣量控制在3%-5%