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1、转炉冶炼低磷转炉冶炼低磷 钢掌握技术钢掌握技术 /*1.2l主要内容主要内容u1.概述概述u2.低磷钢生产的热力学，动力学条件低磷钢生产的热力学，动力学条件 u3.铁水预处理铁水预处理u4.转炉冶炼脱磷转炉冶炼脱磷u5.转炉炼钢常见的脱磷技术转炉炼钢常见的脱磷技术u6.超低磷钢的生产工艺超低磷钢的生产工艺/13:33:172.31 概述概述p磷是钢中有害杂质，简洁在晶界偏析，造成钢磷是钢中有害杂质，简洁在晶界偏析，造成钢材材“冷脆冷脆”，显著降低钢材的低温冲击韧性；，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；因此，一般钢种都要求尽量降低磷含量；p钢材中的合格磷含量钢材中的
2、合格磷含量(质量分数质量分数)(P0.03%)；p高级优质钢中要求钢中磷含量高级优质钢中要求钢中磷含量(P0.01%或或0.005%）；）；p低磷钢中磷含量低磷钢中磷含量(P0.01%0.02%)p超低磷钢就要求磷含量超低磷钢就要求磷含量(P 5010-6）；）；/13:33:173.42 低磷钢生产的热力学，动力学条件低磷钢生产的热力学，动力学条件精炼过程中的脱磷反应精炼过程中的脱磷反应,依据反应产物不同依据反应产物不同,分为：分为：氧化脱磷：钢中的磷通过氧化反应以的形式进入炉氧化脱磷：钢中的磷通过氧化反应以的形式进入炉渣：渣：1/2P2+3/2O2-+5/4O2=PO43-（1）仍原脱磷：
3、钢中的磷通过仍原反应以仍原脱磷：钢中的磷通过仍原反应以P3-的形式进的形式进入炉渣：入炉渣：1/2P2+2/3O2-=P3-+3/4O2 （2）/13:33:174.5p氧分压的高低打算了脱磷产物的类别；下图给氧分压的高低打算了脱磷产物的类别；下图给出出1823K时时41%CaO-Al2O3系炉渣，渣中磷浓系炉渣，渣中磷浓度与气相氧分压的关系；度与气相氧分压的关系；1823K时，时，CaO-Al2O3渣系中磷浓度与氧分压的关系渣系中磷浓度与氧分压的关系/13:33:175.6Healy G W 争论了炼钢炉渣成分变化对炉渣脱争论了炼钢炉渣成分变化对炉渣脱磷才能的影响，对于炼钢过程，脱磷反应可以
4、磷才能的影响，对于炼钢过程，脱磷反应可以写为：写为：2P+5(FeO)+4(CaO)=Ca4P2O9 （5）G15=-204450+83.55T炉渣成分变化对渣炉渣成分变化对渣-钢间磷安排系数的影响为：钢间磷安排系数的影响为：lg（%P）/%P=22350/T-16.0+0.08(%CaO)+2.5lg(%FeO)下图给出了不同碱性炉渣的脱磷才能；下图给出了不同碱性炉渣的脱磷才能；/13:33:176.7不同碱性炉渣的磷容量不同碱性炉渣的磷容量/13:33:177.8工业生产中，常用表现脱磷速度常数工业生产中，常用表现脱磷速度常数KP表示脱磷速度；表示脱磷速度；如下图所示，随熔池搅拌能的增加，
5、如下图所示，随熔池搅拌能的增加，KP提高；提高；搅拌能对脱磷速度常数的影响搅拌能对脱磷速度常数的影响/13:33:178.9p综合以上分析，脱磷的正确热力学，动力综合以上分析，脱磷的正确热力学，动力学条件是：学条件是：p降低反应温度，降低反应温度，1300低温有利于脱磷反低温有利于脱磷反应进行；应进行；p提高钢水，炉渣的氧化性，有利于脱磷反提高钢水，炉渣的氧化性，有利于脱磷反应；应；p提高钢中磷的活度和增加渣量，有利于脱提高钢中磷的活度和增加渣量，有利于脱磷反应；磷反应；p适当的碱度；适当的碱度；p对熔池进行强力搅拌；对熔池进行强力搅拌；/13:33:179.103 铁水预处理脱磷铁水预处理脱
6、磷p3.1 喷吹苏打粉处理喷吹苏打粉处理p下图是日本住友公司鹿岛厂开发的下图是日本住友公司鹿岛厂开发的“住友碱精炼住友碱精炼法法”-SARP法也叫苏打精炼法；法也叫苏打精炼法；p用氮气输送和喷吹烧结矿粉用氮气输送和喷吹烧结矿粉(喷入量为喷入量为40kg/t铁铁水水,最大供粉速度为最大供粉速度为400kg/min,最大吹氧量为最大吹氧量为50m3/min,脱硅量约为脱硅量约为0.4%)-铁水硅含量可降铁水硅含量可降到到0.1%以下以下-真空吸渣器吸出脱硅渣真空吸渣器吸出脱硅渣-脱磷处理脱磷处理-喷入苏打粉喷入苏打粉(苏打粉用量为苏打粉用量为18kg/t铁水铁水,最大供最大供粉量为粉量为250kg
7、/min,最大吹氧量为最大吹氧量为50m3/min)-铁铁水水 P0.01%,S0.003%-真空吸渣器吸出脱真空吸渣器吸出脱磷渣磷渣-送至苏打回收车间送至苏打回收车间(回收约回收约80%的的Na2O)-复吹转炉复吹转炉-RH处理处理-连铸连铸/13:33:1710.11住友碱精炼法的工艺流程住友碱精炼法的工艺流程/13:33:1711.123.2 喷吹石灰系溶剂处理喷吹石灰系溶剂处理p下图是新日铁君津铁厂开发的正确精炼法，简下图是新日铁君津铁厂开发的正确精炼法，简称称ORP（Optimizing Refining Process）；该法）；该法于于1982年年9月投产，是使用石灰系熔剂进行铁
8、水月投产，是使用石灰系熔剂进行铁水预处理的有代表性的方法；预处理的有代表性的方法；p喷入的石灰熔剂的化学成分为：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；喷入量为52kg/t铁水，粒度为铁水，粒度为0.1mm，用，用N2为载气，流为载气，流量为量为3-5m3/min，平均供粉速度为，平均供粉速度为600kg/mim；处理温度为处理温度为1350处理时间处理时间25min；/13:33:1712.13ORP工艺流程工艺流程/13:33:1713.14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CaO35FeO35CaF25
9、CaCl25290t混铁车5288河井等CaO38.5FetO42.3CaF219.2-50t,250t铁水包39氧气氧气1.4m3/t90成田等CaO39FetO39CaF211Na2CO31115t实验炉35氧气氧气9Nm3/t96.5殿村等CaO30.5FetO62.2CaF24CaCl23.3100t铁水包4589某些石灰系粉剂的脱磷成效某些石灰系粉剂的脱磷成效/13:33:1714.153.3 铁水预处理脱磷工艺铁水预处理脱磷工艺p铁水预处理工艺，从熔剂加入方式上分为铁水预处理工艺，从熔剂加入方式上分为2种：种：p一种是喷粉法：用氮气或空气输送，用浸没喷枪一种是喷粉法：用氮气或空气输
10、送，用浸没喷枪将粉剂喷人熔池底部；将粉剂喷人熔池底部；p另一种是底部吹气法：将熔剂加在铁水表面，炉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；底通过透气砖吹氮气搅拌；p依据所用容器不同，脱磷工艺可分为依据所用容器不同，脱磷工艺可分为2种：种：p一种是在盛铁水的铁水包或鱼雷罐车中进行脱磷；一种是在盛铁水的铁水包或鱼雷罐车中进行脱磷；如日本新日铁如日本新日铁ORP，住友的，住友的SARP预处理工艺；预处理工艺；我国的太钢二炼钢厂我国的太钢二炼钢厂20世纪世纪80岁月引进住友主体岁月引进住友主体设备建成铁水罐喷吹三脱工艺；设备建成铁水罐喷吹三脱工艺；/13:33:1715.16
11、另一种是在转炉内进行铁水预处理；转炉内脱另一种是在转炉内进行铁水预处理；转炉内脱磷具有石灰消耗少，磷具有石灰消耗少，渣量少，脱磷成效好，复渣量少，脱磷成效好，复吹搅拌强，处理时间短，热损少以及锰回收率吹搅拌强，处理时间短，热损少以及锰回收率增高等优点，而且也解决了敞口罐和鱼雷罐车增高等优点，而且也解决了敞口罐和鱼雷罐车脱磷中的泡沫渣问题；脱磷中的泡沫渣问题；神户制钢的神户制钢的H炉，住友金属的炉，住友金属的SRP，新日铁，新日铁的的LD-ORP，NKK福山少渣冶炼技术，新日铁福山少渣冶炼技术，新日铁的的MURC法等都是接受的这种转炉内脱磷的预法等都是接受的这种转炉内脱磷的预处理工艺；处理工艺；
12、/13:33:1716.174 转炉冶炼转炉冶炼脱磷脱磷p4.1 转炉铁水预处理脱磷转炉铁水预处理脱磷p转炉炼钢过程的脱磷是一个氧化脱磷过程，保证转炉炼钢过程的脱磷是一个氧化脱磷过程，保证转炉内的有效脱磷要有合适的供氧制度，造渣制转炉内的有效脱磷要有合适的供氧制度，造渣制度等；为了更好的去除钢中磷，在造渣方式上，度等；为了更好的去除钢中磷，在造渣方式上，依据需要，可由原先的单渣法进展到双渣法，双依据需要，可由原先的单渣法进展到双渣法，双渣留渣法等操作；在出钢制度上，接受碱性包衬渣留渣法等操作；在出钢制度上，接受碱性包衬红包出钢，低温弱脱氧出钢，挡渣出钢等措施；红包出钢，低温弱脱氧出钢，挡渣出钢
13、等措施；p转炉铁水预处理主要有转炉铁水预处理主要有H炉，炉，SRP法和法和Q-BOP法法三种工艺；下表给出了三种工艺技术的比较三种工艺；下表给出了三种工艺技术的比较（2005年）；年）；/13:33:1717.18工艺方法工艺方法H炉法炉法SRP法法Q-BOP法法开发单位开发单位神户制钢神户制钢住友金属住友金属川崎公司川崎公司工艺特点工艺特点顶吹转炉加顶吹浸入式喷粉枪、顶吹转炉加顶吹浸入式喷粉枪、先脱先脱P后脱后脱S顶吹转炉底吹顶吹转炉底吹搅拌，转炉渣搅拌，转炉渣作脱作脱P剂剂底吹喷粉转炉，底吹喷粉转炉，底部喷粉吹底部喷粉吹O2转炉容量转炉容量/t802506顶吹供顶吹供O2强度强度/m3(t
14、-min)-11.251.01.31.22.0渣料消耗渣料消耗（kg/t）石灰石灰 萤石萤石铁皮铁皮转炉渣转炉渣Na2CO3152010152081081031525202528-2535-58-处理时间处理时间/min12min脱脱P，3min脱脱S8105终渣碱度终渣碱度33.522.53.3脱磷率脱磷率(%)7585859390脱碳量（脱碳量（%）0.450.80.81.00.8渣中渣中T、Fe（%）534/13:33:1718.19p比较三种转炉铁水预处理工艺，SRP法是值得举荐的方法，其优点主要是：p(1)接受转炉“双联”工艺，预处理铁水供精炼转炉用，精炼转炉渣作为脱磷剂供脱磷炉使用
15、；吨铁消耗CaO20 kg25 kg，可使铁水含磷量(质量分数)降到0.011%；p(2)可接受低碱度造渣工艺，获得较高的脱P，脱S效率（见下图）；p(3)热效率高，可熔化5%7%的废钢；p(4)生产效率高，纯处理时间仅13 min；/13:33:1719.20p上述转炉铁水预处理工艺，在操作方法上有肯上述转炉铁水预处理工艺，在操作方法上有肯定区分；但其本质是相同的；即接受渣定区分；但其本质是相同的；即接受渣-钢反应钢反应进行脱进行脱P，S，而未接受喷粉工艺；以气氧为主，而未接受喷粉工艺；以气氧为主向熔池供氧，添加废钢掌握反应温度；向熔池供氧，添加废钢掌握反应温度；/13:33:1720.21
16、炉渣碱度对脱磷的影响炉渣碱度对脱磷的影响/13:33:1721.224.2 影响终点影响终点w（P）安排系数）安排系数LP的因素的因素p武钢其次炼钢厂现有武钢其次炼钢厂现有3座公称容量座公称容量90t的全炉役的全炉役溅渣复吹转炉，底吹供气强度在溅渣复吹转炉，底吹供气强度在0.030.06m3/(mint)之间；影响终点之间；影响终点Lp(Lp=w(P)/wP)的因素有终点温度的因素有终点温度t，终渣碱度，终渣碱度R和全铁含量，冶炼过程的底吹强度和全铁含量，冶炼过程的底吹强度Q和渣的状和渣的状况等；况等；/13:33:1722.23p4.2.1 终点温度终点温度p终点温度对终点终点温度对终点Lp的影响见下图的影响见下图:终点温度对终点温度对Lp的影响的影响 随温度的上升，随温度的上升，LP变小，这是由于脱变小，这是由于脱P是一个放热反应；是一个放热反应；/13:33:1723.24p4.2.2 终渣终渣w（TFe）p终渣对终渣对Lp 的影响见下图的影响见下图：当当w(TFe)22%时时,aFeO并不能成比例地增大，并不能成比例地增大，却生成了却生成了3CaOFe2O3，反而使渣碱度变小反
