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《復吹轉(zhuǎn)爐深脫磷技術(shù)在國內(nèi)的應用與進展》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、冶金之家網(wǎng)站復吹轉(zhuǎn)爐深脫磷技術(shù)在國內(nèi)的應用與進展朱英雄1,鐘良才1,蕭忠敏2(1.東北大學鋼鐵冶金研究所,遼寧沈陽110004;2.武漢鋼鐵(集團)公司研究院,湖北武漢430080)摘要:國內(nèi)鋼廠采用復吹轉(zhuǎn)爐深脫磷主要工藝有單渣法(冶煉低碳鋼)、單爐新雙渣法、兩爐雙聯(lián)法。采用的前期脫磷工藝參數(shù)是:適當降低供氧強度、大幅度提高底吹供氣強度、適當延長脫磷期時間、熔池溫度控制在磷、碳氧化反應轉(zhuǎn)化溫度之下、控制適當?shù)臓t渣堿度和T.Fe含量,復吹轉(zhuǎn)爐的脫磷效果明顯。冶煉低碳鋼時,終點鋼水ω(P)可控制到0.0048%~0.0080%,冶煉中、高碳鋼時,終點鋼
2、水ω(P)可控制到0.01%的水平,達到深脫磷的目的。關(guān)鍵詞:復吹轉(zhuǎn)爐;深脫磷;單渣法;單爐新雙渣法;兩爐雙聯(lián)法脫磷、脫硫是煉鋼工藝的重要任務。采用鐵水預處理脫硫或者鋼水爐外精煉脫硫技術(shù)后,脫硫不再成為難題,能夠滿足任何鋼種對硫含量的要求。盡管采用鐵水預處理或者復吹轉(zhuǎn)爐傳統(tǒng)工藝進行脫磷,但都未能達到最優(yōu)化操作工藝和低能耗、穩(wěn)定的深脫磷目標。21世紀以來,我國開展了復吹轉(zhuǎn)爐深脫磷工藝路線研究與應用,在不同噸位、不同鋼種、新建廠與老廠等復吹轉(zhuǎn)爐上,采用單渣法、雙渣法、雙渣留渣法、單爐新雙渣法、兩爐雙聯(lián)法等全面深入開展深脫磷工藝技術(shù)的研究與應用,取得了很
3、大的進展。本文總結(jié)和分析了近幾年來國內(nèi)相關(guān)鋼廠根據(jù)各自的生產(chǎn)條件,采用單渣法、單爐新雙渣法、兩爐雙聯(lián)法深脫磷工藝技術(shù)和應用簡況,供有關(guān)鋼廠采用復吹轉(zhuǎn)爐冶煉低磷和超低磷鋼時參考、借鑒。1深脫磷的基礎(chǔ)理論分析眾所周知,復吹轉(zhuǎn)爐傳統(tǒng)脫磷工藝主要依靠高堿度、高氧化性、大渣量的爐渣進行脫磷。但是要想深脫磷,首先必須按照鐵水中硅、錳、磷、碳等元素的先后氧化順序,創(chuàng)造條件使鐵水中的磷能夠被大量氧化進入爐渣,才能達到深脫磷目標。在冶煉過程中,復吹轉(zhuǎn)爐熔池中磷與硅、錳以及碳等同時發(fā)生氧化反應,但是硅、錳、碳等氧化反應對磷的氧化反應均有不同程度的限制作用。冶煉前期低溫
4、階段,鐵水中硅、錳氧化的自由能絕對值△Gθ分別高于磷的70%和30%左右[1];鐵水中硅、錳的質(zhì)量分數(shù),一般分別高于磷的4和3倍左右。無論是對氧親和能力,還是含量,硅、錳兩元素都比磷大很多,因此,在冶煉前期低溫的環(huán)境里,鐵水中磷的氧化受到硅、錳氧化的限制。只有鐵水中硅被氧化到例(Si)≤0.1%時,即轉(zhuǎn)爐吹氧約4min后,磷才有機會開始被大量氧化[2]。但是,由于硅、錳等氧化放熱使熔池溫度很快升高,當升高到超過磷、碳氧化的轉(zhuǎn)化溫度以后,脫磷反應又被碳的氧化反應限制。其原因是隨著溫度升高,鐵液中碳的氧化自由能△Gθ絕對值比磷逐漸增大;特別是當硅、錳氧
5、化結(jié)束時,熔池ω(C)≈3.0%~3.5%,高于ω(P)的29~34倍之多,無論對氧的親和能力,還是含量多少,碳元素都比磷大很多。因此,在冶煉中、后期鋼中磷的氧化反應完全被碳的氧化反應所抑制,甚至還有被還原的可能。由上述理論分析可知,在復吹轉(zhuǎn)爐吹煉前期的低溫階段有利于脫磷氧化反應的熱力學條件下,脫磷反應受到硅、錳氧化反應的影響,磷的氧化量僅占30%~40%。在熔池溫度升高的中、后期階段不利脫磷氧化的熱力學條件下,又受到碳的氧化反應的影響,磷的氧化幾乎停止[3]。由此可見,在復吹轉(zhuǎn)爐傳統(tǒng)的脫磷冶煉工藝過程中,很難把鐵水中磷含量脫到極低的水平。只有按照
6、元素氧化先后的規(guī)律,抓住冶煉前期硅、錳元素氧化完畢與中期碳元素氧化開始前之間的契機,優(yōu)化脫磷各項工藝參數(shù),使鐵水中磷大量的被氧化進入爐渣中,為深脫磷創(chuàng)造條件;在同一個冶金容器—冶金之家網(wǎng)站復吹轉(zhuǎn)爐熔池里,在溫度這一熱力學條件上,脫磷與脫碳是相互矛盾的。如果創(chuàng)造條件將二者氧化反應按照先后順序進行,或者分別在不同的冶金容器進行處理,即分而煉之,排除或減少干擾脫磷氧化反應的因素,就能夠達到深脫磷的目的。2目前國內(nèi)深脫磷工藝路線研究與應用在20世紀末期,曾經(jīng)采用鐵水罐和魚雷罐等設(shè)備進行脫硅、脫磷的鐵水預處理工藝以及復吹轉(zhuǎn)爐采用傳統(tǒng)的雙渣法或雙渣留渣法等冶煉
7、工藝進行脫磷操作,在實際應用中均取得了一定的效果。但是由于鐵水預處理設(shè)備容量小、冶金反應動力學條件差、生產(chǎn)效率低、消耗高、環(huán)境污染以及脫磷效果還未達到深脫磷目標,無法滿足低成本、大批量的生產(chǎn)低磷含量的潔凈鋼種的要求,逐漸被新的深脫磷工藝取代。21世紀以來,國內(nèi)冶金工作者經(jīng)過學習、研究、開發(fā)初步形成復吹轉(zhuǎn)爐深脫磷工藝。目前,國內(nèi)鋼廠復吹轉(zhuǎn)爐采用深脫磷工藝有:冶煉低碳鋼的單渣法、單爐新雙渣法、兩爐雙聯(lián)法。2.1冶煉低碳鋼的單渣法深脫磷工藝采用單渣法深脫磷工藝主要是冶煉低碳鋼為主,以鞍鋼180t復吹轉(zhuǎn)爐[4]為代表的脫磷工藝,要求冶煉終點鋼水ω(P)≤0
8、.008%。其單渣法深脫磷工藝參數(shù)如表1所示。從表1可知,該廠180t復吹轉(zhuǎn)爐采用單渣法深脫磷工藝的特點是:1)延長冶煉前