转炉脱磷少渣炼钢工艺技术发展与现c9ttnpkr.ppt

在高温下，一般化学反应速度与CO气相传质速度较快，不是控制环节。于是(MnO)、[Mn]、[C]三者扩散中，最慢的一步为控制性环节。在顶底复吹转炉内，钢液的传质条件很好，一般不会成为控制性环节，因此渣中(MnO) 的扩散传质最有可能是限制性环节。 李文超等用最大速度理论对锰矿还原反应进行了计算，结果表明dnMnO/dt最小，以此证明了渣中（MnO）通过渣钢边界层向钢渣反应界面扩散为控制性环节。 条崎信也等研究了含5%MnO的CaO-SiO2-Al2O3渣系与含0.9-5.6%C的铁水间的反应，探讨了（MnO）还原速度的影响因素，结论是（MnO）的还原速度受（MnO）的扩散所控制。 为了改善锰矿还原时锰的收得率，Sohn和陈兆平研究了温度、渣成分和金属成分对（MnO）还原速度的影响，发现当金属液含C量为1.9%时（MnO）还原速度最大，而且（MnO）还原速度的控制环节与锰的分配比和渣的流动性有关，在高LMn和低的渣流动性情况下，（MnO）还原速度受（MnO）的扩散所控制，在低LMn和高的渣流动性情况下，（MnO）还原速度受金属的扩散所控制。 宝钢转炉脱磷少渣炼钢技术的研究与开发 * 在实际复吹转炉吹炼中氧气流量高达50000～60000Nm3/h，反应（9）不可忽视,即钢液中[Mn]更容易被O2氧化。 [Mn] + 1/2O2 = (MnO) (9) Toski等认为转炉内钢液中锰受反应式（5）和（9）共同控制，而不是受反应（5）单独控制,并由此导出了实际复吹转炉内锰的反应速率方程： d[Mn]/dt = kr?[(MnO)-(MnO)*] - koVO2 (10) 式中：假定[Mn]的氧化速度受供氧速度控制， Kr表示锰还原反应速度常数(min-1)； ko为锰氧化反应速度常数(t.%/Nm3)； (MnO)*为与钢液平衡的(MnO)含量； VO2为供氧速度。 从反应速率方程可以看出，加强吹炼末期的底吹搅拌，增加冶炼初期的(MnO)，降低吹炼末期的吹氧速率可提高钢中终点锰含量。 宝钢转炉脱磷少渣炼钢技术的研究与开发 * 锰矿和转炉渣的理化特性 种类 CaO SiO2 MgO Al2O3 T.Fe T.Mn P 半球点（℃） 富锰矿 0.091 3.05 0.055 10.2 3.36 45.93 0.01 ＞1500 贫锰矿 4.70 21.56 1.38 7.65 15.23 16.70 0.07 1439 转炉渣 48.4 12.9 5.8 3.2 15.5 5.35 0.52 1426 表3-5 锰矿和转炉渣的化学成分 宝钢转炉脱磷少渣炼钢技术的研究与开发 * 图3-15 锰矿与转炉渣的混合比例与熔点的关系 由于贫锰矿的熔点低，可以显著降低转炉渣的熔点。当转炉渣与锰矿配比在1.5以上时混合物的熔点显著上升。在实际生产中当锰矿的加入量达到一定时，容易生成一种FeO-MnO固溶体，阻碍了锰矿的溶解和还原。根据日本各大钢铁公司的生产实绩，通常转炉内锰矿的加入量为10～30kg/t.s。 宝钢转炉脱磷少渣炼钢技术的研究与开发 * 图3-16 温度对锰矿还原速度的影响 1600℃时锰矿的还原速度明显高于1500℃时锰矿的还原速度,说明实际生产中锰矿的还原主要在吹炼的后期。 宝钢转炉脱磷少渣炼钢技术的研究与开发 * 图3-17 铁液中初始[C]对锰矿还原的影响 宝钢转炉脱磷少渣炼钢技术的研究与开发 * 锰矿还原工业性试验结果 宝钢300吨转炉在少渣条件下冶炼三脱铁水（鱼雷罐三脱处理），转炉内添加富锰矿，锰矿最大加入量达8.7kg/t.s，最好的锰矿收得率可达到67%，在转炉吹止碳含量大于0.10%的情况下，锰的收得率大于50％。 在采用BRP脱磷工艺，终点磷含量小于目标成品磷的基础上，富锰矿（T.Mn含量45.93%）加入量为10kg/t.s，停吹[C]≥0.04%时锰的平均收得率达到61%，最高达到83.9%。试验结果发现渣中(T.Fe)和停吹[C]对锰收得率有直接影响，当停吹[C]≤0.03%，终渣中(T.Fe)≥16%时锰的收得率明显下降。 在宝钢250吨转炉进行了转炉加贫锰矿的试验，从试验数据看停吹残锰并未提高，未使用贫锰矿和使用贫锰矿（904kg/炉）的残锰分别为0.1156％和0.1151％。个别炉次的停吹残锰较高，对使用贫锰矿的炉次进行分类分析，可以发现停吹锰随停吹碳的升高而提高，停吹残锰的提高取决于停吹条件。 宝钢转炉脱磷少渣炼钢技术的研究与开发 * 图3-18 停吹碳和锰收得率之间的关系 图3-18是按停吹碳分组后平均停吹碳和