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1、 铁水成分和温度对专用转炉脱磷工艺的影响铁水成分和温度对专用转炉脱磷工艺的影响 陈洁陈洁 北京科技大学北京科技大学 论文题目：铁水成分和温度对专用转炉脱磷工艺的影响铁水成分和温度对专用转炉脱磷工艺的影响 学 号：_ 作 者：_ 专 业 名 称：_ 2009 年 12 月 26 日 陈洁 钢铁冶金 S20070469 铁水成分和温度对专用转炉脱磷工艺的影响 The Influence of the Composition and the Temperature of Hot Metal on Converter Dephosphorization 研究生姓名：陈洁 指导教师姓名：殷瑞钰 北京科技
2、大学冶金与生态工程学院 北京 100083，中国 Master Degree Candidate： Chen Jie Supervisor： Yin Ruiyu School of Metallurgical and Ecological Engineering University of Science and Technology Beijing 30 Xueyuan Road，Haidian District Beijing 100083，P.R.CHINA 分类号：_ 密 级：_ ：_ 单位代码：_ 北京科技大学硕士学位论文北京科技大学硕士学位论文 论文题目：论文题目： 作者：作者：_
3、 指指 导导 教教 师：师： 单位：单位： 指导小组成员：指导小组成员： 单位：单位： 单位：单位： 论文提交日期：论文提交日期：2009 年 12 月 26 日 学位授予单位：北学位授予单位：北 京京 科科 技技 大大 学学 殷瑞钰 院士 北京科技大学 徐安军 副教授 北京科技大学 铁水成分和温度对专用转炉脱磷工艺的影响 陈洁 公开 TF704.4 北京科技大学硕士学位论文 - I - 致致 谢谢 本论文的研究工作是在导师殷瑞钰院士和田乃媛教授的悉心指导下完成 的，从论文的选题，研究方案的确定到最终的论文写作，老师都倾注了大量 的心血。在学业上的指导和作人、求学上的悉心教诲，他们严谨的治学态
4、度 和渊博的知识令我受益匪浅，终生难忘。 在实验过程和论文撰写过程中，得到徐安军老师、李联生老师和贺东风 老师的悉心帮助和指导，对本人科研能力和学术水平的提高帮助甚大，在此 表示深深的敬意。 非常感谢实验室的师兄师弟们在实验过程中给予的关怀和帮助，没有他 们的帮助，课题的进展不会如此顺利。 对未提及的所有本论文研究工作中给予帮助的人们以及在学习期间关心 和帮助我的人表示衷心感谢！ 北京科技大学硕士学位论文 - III - 摘摘 要要 本文在广泛查阅文献及冶金物理化学计算和理论分析的基础上，在实验 室应用感应炉进行脱磷实验，研究铁水成分和温度对专用转炉脱磷工艺的影 响。 应用冶金物理化学知识计算
5、了专用转炉脱磷预处理时吨铁溶质元素 Me 浓度降低 1%时所需的各种氧化剂及脱磷剂石灰的理论消耗量，以及化学热 产生的铁水升温：脱硅反应的升温为 324.89；脱锰反应的升温为 82.99； 脱磷反应的升温为 276.12；脱碳发应的升温为 128.05。 脱磷实验的结果表明：应用转炉脱磷预处理时，初始硅含量对脱磷效果 有重要的影响，在适当的炉渣碱度条件下，铁水初始硅含量不高于 0.5%时可 满足脱磷要求；在适当的炉渣碱度条件下，铁水初始磷含量不高于 0.12%时 可满足脱磷要求；转炉脱磷预处理使用石灰系脱磷剂时，终渣碱度 R=(CaO/SiO2)控制在 3.54.0 时磷容量最高，终点磷含量
6、较低，可以达到脱磷 要求，同时，应控制炉渣中(FeO)的含量在 1720%，(%CaO)/(%FeO)的比值 在 2.63.2 时，脱磷效果较好；得出转炉脱磷预处理的脱磷与脱碳的温度分 界值为 1385。 关键词：关键词： 专用转炉，脱磷，成分，温度专用转炉，脱磷，成分，温度 北京科技大学硕士学位论文 - V - The Influence of the Composition and the Temperature of Hot Metal on Converter Dephosphorization Abstract This thesis is based on pertinent li
7、terature of dephosphorizing pretreatment and theoretical analysis with Physical Chemistry in Metallurgy. Established the experiment plan, then carried out experiments on induction furnace in the laboratory, dedicated in study of the affection on converter dephosphorization when temperature and compo
8、sition of iron is different. Before the experiments, calculated the lowest rate of consumption of oxidants and lime-based flux about dephosphorizing in converter with Physical Chemistry in Metallurgy, then calculated exotherm about reactions, as follows: to desiliconization reaction is 324.89; to de
9、manganization reaction is 82.99; to dephosphorization reaction is 276.12; to decarburization reaction is 128.05. The analysis reveals that it is most suitable to dephosphorize in converter when intial Si content of iron is not higher than 0.5%; It is suitable to dephosphorize in converter when intia
10、l P content of iron is not higher than 0.12%; Use the lime-based flux as dephosphorizing agent, the phosphorus capacity is the highest when basicity of final slag is controlled between 3.5 and 4.0. Also, when the (FeO) content is controlled between 17% and 20%, simultaneously, the (%CaO/%FeO) is con
11、trolled between 2.6 and 3.2, the dephosphorization is better efficiency, satisfactory removal efficiencies of P are realized; The critical value about the temperature of dephosphorization and decarburization in converter is 1385. Key Words： Converter, Dephosphrorization, Component, Temperature 北京科技大
12、学硕士学位论文 - VII - 目目 录录 致 谢I 摘 要III Abstract.V 1 引言1 2 文献综述2 2.1 铁水预处理概述3 2.2 铁水脱磷预处理的理论基础3 2.2.1 铁水脱硅3 2.2.2 铁水脱磷6 2.3 铁水脱磷预处理工艺现状14 2.3.1 铁水脱磷预处理的意义14 2.3.2 铁水脱磷预处理的方法14 2.4 转炉铁水脱磷预处理工艺18 2.4.1 顶底复吹转炉技术的发展18 2.4.2 专用转炉铁水脱磷预处理冶炼工艺19 2.4.3 影响铁水脱磷工艺效果的主要因素20 2.5 转炉用脱磷剂的研究24 2.5.1 常用的铁水脱磷剂24 2.5.2 石灰系脱磷
13、剂25 2.6 研究内容、实验方案及技术路线28 2.6.1 研究内容和实验方案28 2.6.2 研究技术路线28 3 铁水脱磷预处理理论分析29 3.1 脱磷预处理过程可能发生的反应29 3.1.1 氧气的溶解、铁的氧化及铁氧化物的分解29 3.1.2 硅的氧化30 3.1.3 锰的氧化31 3.1.4 磷的氧化31 3.1.5 碳的氧化32 3.2 脱磷预处理的热力学简析33 3.2.1 脱硅反应热力学33 3.2.2 脱磷反应热力学34 铁水成分和温度对专用转炉脱磷工艺的影响 - VIII - 3.3 脱磷预处理的动力学简析.35 3.3.1 脱硅反应动力学.35 3.3.2 脱磷反应动
14、力学.36 3.4 脱磷预处理氧耗及冶金辅料消耗的理论计算.37 3.4.1 脱硅反应的氧气及固体氧化剂的最低理论消耗量.38 3.4.2 脱锰反应的氧气及固体氧化剂的最低理论消耗量.39 3.4.3 脱磷反应的氧气及固体氧化剂的最低理论消耗量.40 3.4.4 脱碳反应的氧气及固体氧化剂的最低理论消耗量.42 3.4.5 转炉脱磷预处理的石灰理论消耗量.43 3.4.6 转炉脱磷工艺的原料消耗理论值.45 3.5 铁水脱磷预处理的热平衡分析.45 3.5.1 脱硅反应的焓变和温降的理论计算.46 3.5.2 脱锰反应的焓变和温降的理论计算.47 3.5.3 脱磷反应的焓变和温降的理论计算.4
15、7 3.5.4 脱碳反应的焓变和温降的理论计算.48 3.5.5 铁水脱磷预处理焓变和升温的理论值.49 3.6 本章小结.49 4 铁水脱磷预处理实验研究.51 4.1 实验原料、设备及方法.51 4.1.1 实验原料和设备.51 4.1.2 实验方法.52 4.2 实验结果及分析.54 4.2.1 铁水脱磷预处理实验结果.54 4.2.2 铁水初始硅含量的影响.57 4.2.3 铁水初始磷含量的影响.58 4.2.4 铁水预脱磷反应过程的研究.59 4.3 铁水脱磷预处理终渣分析.69 4.3.1 脱磷终渣成分分析.69 4.3.2 炉渣碱度Rf对脱磷的影响70 4.3.3 炉渣(FeO)含量对脱磷的影响72 4.4 脱磷与脱碳的温度分界值计算.73 4.5 本章小结.75 5 结论.77 参考文献.79 北京科技大学硕士学位论文 - IX - 附录A 相关热力学参数.83 作者简历及在学研究成果86 独创性说明87 关于论文使用授权的说明87 学位论文数据集89 北京科技大学硕士学位论文 - 1 - 1 引言引言 随着科学技术及国民经济的快速发展，对钢材性能的要求越来越高。除 易切削钢和炮弹钢外，对绝大多数的钢种来说，磷是有害元素，它显著降低 钢的低温冲击韧性，使钢发
