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转炉脱磷及深脱磷

精心整理转炉脱磷工艺近年来,随着我国钢材的发展,对低磷钢的生产要求越来越高,对高级别钢特别是低磷钢的需求大大增加,这些产品对钢中磷的质量分数提出了很高的要求,大多要求磷含量低于0.015%;低温用钢管、特殊深冲钢、镀锡板要求钢中磷低于0.010%;一些航空、原子能、耐腐蚀管线用钢要求磷低于0.005%,所以超法,空间大,允许强烈搅拌钢水,顶吹供氧,高强度底吹,不需要预脱硅,废钢比较高,炉渣碱度比较低,渣量低,处理后铁水温度较高(1350),脱磷效率明显提高。

1转炉脱磷新工艺1.1JFE福山制铁所福山制铁所,有两个炼钢厂(第二炼钢厂和第三炼钢厂)。

该制铁所是日本粗钢产量最好的厂家。

第三炼钢厂有2座320T的顶底复吹转炉,采用LD-NRP工艺(双联法),一座转炉脱磷,另一座转炉脱碳,转炉脱磷能力为450万t/a。

该厂1999年开始全量铁水转炉脱磷预处理。

转炉脱磷指标:吹炼时间为10分钟,废钢比为7%~10%;氧气流量为30000),“三25%,运送给第二炼钢厂。

脱磷转炉指标:吹炼时间为8min;冶炼周期为22Min;废钢比为10%(加轻废钢);出铁温度为1350;渣量为40kg/t。

脱碳转炉指标:吹炼时间为14min;冶炼周期为30Min;锰矿用量为15kg/t (Mn回收率:30%~40%);渣量为20kg/t(以干渣方式回收)。

1.3住友金属和歌山制铁所住友金属和歌山制铁所粗钢产能390万吨。

炼钢生产采用SRP法,100%铁水经转炉脱磷。

该厂脱磷转炉与脱碳转炉设在不同跨,脱磷转炉和脱碳转炉的吹炼时间9~12min,转炉炼钢的冶炼周期在20min以内。

一个转炉炼钢车间供钢水给三台连铸机,是目前世界上炼钢生产节奏最快的钢厂。

SRP法优点是:IF钢由于神户制钢生产的高碳钢比例较大,转炉的脱磷负荷大,铁水脱磷,脱硫预处理用H炉(专用转炉),处理过程分两步:首先在高炉出铁沟用喷吹法对铁水进行脱硅处理,用撇渣器去除脱硅渣后,将铁水在兑入H炉进行脱磷,脱硫。

脱磷时,喷吹石灰系渣料,同时顶吹氧气;脱磷后,在喷入苏打粉系渣料脱硫。

经预处理的铁水再装入另一座转炉进行脱碳。

用H炉进行铁水脱磷,脱硫处理具有如下特征:(1)H炉内空间大,进行铁水预处理时,炉内反应效率高,反应速度快,可在较短的时间内连续完成脱磷,脱硫处理;(2)可用块状生石灰和转炉渣代替部分脱磷渣;(3)脱磷过程中添加部分锰矿,可提高脱磷效率,且增加了铁水中的猛含量。

1.5新日铁八幡制铁所新日铁八幡制铁所有两个炼钢厂,第一炼钢厂2座170t转炉,采用传统的三脱工艺;第二炼钢厂2座350t转炉生产采用新日铁名古屋制铁所发明的LD—ORP工艺(双联法)见下图:1.6新日铁君津制铁所新日铁君津制铁所有2个炼钢厂,第一炼钢厂和第二炼钢厂均采用KR法脱硫(S<=0.002%)。

第一炼钢厂有3座230t复吹转炉;第二炼钢厂有2座300t复吹转炉,采用LD—ORP法和MURC(双渣法)法两种工艺炼钢。

LD—ORP法渣量少,可生产高纯净钢。

脱磷转炉弱供氧,大渣量,碱度2.5~3.0,温度为1320~1350,纯脱磷时间约为9~10min,冶炼周期约20min,废钢比通常为9%,为了提高产量,目前废钢比已达到11%~14%,经脱磷后钢水(P<=0.002%)兑入脱碳转炉,总收得率92%以上。

转炉的复吹寿命约4000炉。

脱碳转炉强供氧,少渣量,冶炼周期为28~30min,脱碳转炉不吃废钢。

从脱磷至脱碳结束的总冶炼周期约为50Min.恰好与连铸机的浇灌周期50~60min相匹配。

日本大型钢铁厂转炉双联法生产指标参见下表复吹“双MURC(约MURC法中间扒渣是其最突出的特点。

如果扒渣不稳定,含磷渣排出少,将影响脱磷效果和脱碳的正常运行。

因此,MURC法的关键是中间扒脱磷渣的操作稳定。

在脱磷吹炼末期,会出现一定量的泡沫渣,可有效的利用渣的泡沫化进行扒渣。

渣的泡沫化是中间扒渣的关键,应注意控制脱磷吹炼渣的成分和碱度。

1.8德国的TBM脱磷工艺TBM是由蒂森一克虏博炼钢厂转炉炼钢的一种冶炼工艺,该技术除了具有传统底吹的冶金效果之外,还具有显着的底吹深脱磷功能。

它主要是通过独特的环形布置的底枪提高供气强度,为脱磷提供良好的动力学条件,从而提高转炉脱磷率。

同时也使转炉终点碳.氧反应更接近平衡,从而降低了钢中氧含量。

TBM技术是一个喷气模型系统,其有如下优点:非常高的气体喷吹速度,完BRP工艺万元。

2002~2005年项目总经济效益约为6亿元。

BRP工艺生产的主要是低磷和超低磷钢,包括管线钢,IF钢,帘线钢,石油钻杆钢等,脱磷炉停吹时,磷含量平均在0.015%以下,最低达到0.003%,钢坯磷含量低于0.006%,进行少渣吹炼时,脱磷和脱碳后的总渣量低于60kg/t。

BRP 工艺对于拓展品种,提高钢水品质以及实现效益最大化有重要作用。

2.2首钢脱磷工艺近年来,首钢为了提高自身产品在市场中的竞争力,投资近两亿元,在第三炼钢厂兴建了LF精炼炉和VD真空脱气设备,并改造了一台130mm×130mm八流小方坯连铸机,使该厂具备了优质长材坯料生产条件。

在开发和生产82B、77B、72A等高碳品种的过程中,针对钢中磷含量要求严格的问题,进行了转炉脱磷冶%;首钢迁钢原转炉脱磷率仅为75%左右,自采用副枪系统后,脱磷效果明显改善,脱磷率提高至85%以上。

根据副枪模型数据、加料情况、钢样和渣样化验数据,结合声纳化渣图,分析了首钢迁钢转炉脱磷率提高的原因,为今后进一步优化脱磷工艺提供依据。

2.4本钢转炉脱磷工艺的研究随着本钢生产工艺及设备的不断改进与完善,一些特殊钢种(薄板钢种、深冲钢等)相继投入生产。

这些钢种对钢的纯净度要求越来越高,尤其对钢中的[P]含量的要求也越来越低,最低值在0.0085以下。

针对我厂的生产工艺条件,如何稳定有效的控制[P]含量,满足钢种的要求,有必要对转炉脱磷工艺进行研究。

先进工艺的采用是建立在先进设备的基础上,而鞍钢作为一个老企业,尚有部分转炉仅有顶吹功能,且还不具备全部铁水预脱磷的能力,因而探索顶吹转炉的脱磷规律,优化脱磷工艺,对于降低成本、提高企业自主创新能力和产品的市场竞争力有着重要的意义。

鞍钢一炼钢100t氧气顶吹转炉进行了单渣法和双渣法脱磷的过程分析和工艺实践,在反应热力学和动力学分析的基础上,设计了有针对性的试验。

根据现场数据,利用统计和回归分析工具,逐一分析了转炉装料、造渣、供氧、温度制度等工艺参数对脱磷反应的影响,提炼出影响脱磷效率的主要因素,总结出不同工艺下转炉出钢磷、脱磷率等与各参数的定量关系,为优化顶吹转炉脱磷工艺提11.11.1.形成了大量的[0],渣钢界面处的氧化性能强,钢渣都具有较高的氧化性,强烈的氧化性氛围促进了脱磷的顺利快速进行。

1.1.2转炉功能单一化可缩短冶炼周期由于转炉功能趋于专一化,使得每炉钢水冶炼时间有效缩短,莱钢炼钢厂脱磷转炉吹氧时间7~9min,冶炼周期26"--30min,脱碳转炉吹氧时间9~12min,冶炼周期28~32min,与传统冶炼方式相比,转炉冶炼时间缩短8~10min。

1.1.3渣量少于普通转炉因将传统转炉工艺分为脱磷和脱碳。

脱磷渣不进入脱碳炉,因而不用担心钢水回磷,脱碳炉可以采用较少的渣量进行冶炼。

莱钢炼钢厂脱磷转炉渣量约为30~50kg /t,脱碳转炉渣量约为15~30kg/t。

1.1.205含量14301.1.调整,从而实现铁水与废钢同步调整。

根据脱磷热力学条件,铁水脱磷的温度为1350---1430℃范围较好。

从冶炼操作实绩来看,当铁水温度控制在1250~1330℃时,采用92%的铁水比较为合理,吹炼终点平均温度为1388℃,平均硼(C)=2.68%,为脱碳转炉提供了较好的原料条件,见表2。

1.1.6脱磷转炉造渣制度根据磷分配比情况,将脱磷转炉终渣碱度控制在2.4~2.8,可保证良好的脱磷效果。

为防止铁水脱磷过程产生喷溅,升温过快等异常情况,要求头批料加入石灰2/3,烧结矿全部的1/2,后期根据情况逐步加入石灰及烧结矿进行调整。

烧结矿的大量加入可以有效提高(FeO),在短时间内促进了化渣,同时确保了熔池温度的1.1.(FeO).80~0.1.1.℃,3),2TBM脱磷工艺2.1.T酬强搅拌工艺原理及内容2.1.1TBM强搅拌工艺原理控制转炉吹炼的困难主要是反应速度太快,脱碳高峰期产生大量CO气泡,剧烈搅动熔池,渣钢充分乳化,使渣中(FeO)迅速降低,基本不具备成渣和脱除钢中硫、磷的条件。

因此,吹炼前期迅速形成流动性良好的高碱度炉渣和吹炼后期保证渣钢反应接近平衡,是提高转炉冶炼强度的重要环节。

采用TBM工艺,可以实现在吹炼前期,加强熔池搅拌,促进石灰熔解,提高成渣速度;在吹炼末期,提高熔池搅拌强度,促进渣钢反应平衡。

2.1.2TBM强搅拌工艺主要内容(1)t.min77降至1.39(CMS)(2)达到1终渣,炉渣(3)实现平衡吹炼:TBM采用提高供气强度和改变复吹供气模式,有利于转炉吹炼过程中实现平衡吹炼。

转炉炼钢过程中存在着熔池反应(如c—o、C-—Mn反应等)和钢渣反应(如脱硫、脱磷反应)两种反应过程。

实现熔池反应平衡,一般要求底吹搅拌强度应达到0.08~O.12m3/t.min;实现渣钢反应趋于平衡,底搅强度应达到0.15"-"0.30m3/t.min的水平。

2.2.TBM的底吹供气制度TBM的底吹供气制度是根据氧步即供氧时间阶段来设定的,气体种类是根据钢种对氮含量的要求设定的,以20#钢为例,具体供气制度(见表1)从炉底供给溶池的气体,通过元件喷出后以气泡的形式上浮,抽引钢水随之向卜流动,从而使溶池得到搅拌。

其目的就是改善溶池混合状态,增强物质传递速度,l。

2.3TBM2.3.1【C】-图2是2.3.2T含量渣中%,平均降低2.3.3对转炉吹炼操作的影响由于底枪数量增加,采用环形布置,进一步增加了渣.钢之间的接触面积,使碳—氧反应更接近平衡,钢中残留氧有所下降,使渣中(FeO)降低,进而减少了因渣中(FeO)聚集而产生的爆发性喷溅的可能性,使吹炼更加平稳。

另外,由于降碳速度的加快,使供氧时间缩短。

表2为转炉供氧时间,2.3.4T BM对脱磷率的影响从热力学的观点看,TBM使渣中(FeO)降低,不利于脱磷反应的进行,但TBM之后,供气强度的增大使熔池搅拌加强,大大改善了脱磷反应的动力学条件,提高了熔池的传质速度,使脱磷反应更接近于平衡,提高了转炉脱磷率。

取同一时期相同铁水条件下,80吨和120吨转炉一倒脱磷率比较,见表3,从表3,即磷在钢中以Fe3P或Fe2P形式存在,但通常以[P]来表达。

炼钢过程的脱磷反应是在金属液与熔渣界面进行的,首先是[P]被氧化成(P2O5),而后与(CaO)结合成稳定的磷酸钙,其反应式可表示为:2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO·P2O5)+5[Fe]2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO·P2O5)+5[Fe]从CaO-P2O5相图中可以看出3CaOP·2O5为最稳定,4CaO·P2O5次之。

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