2018年2月12日
低磷钢冶炼工艺
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低磷钢冶炼工艺
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低磷钢冶炼工艺
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一、转炉冶炼的基本理论
二、转炉脱磷新工艺
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低磷钢冶炼是高难度、高附加值产品的生产平台
进入20世纪90年代,洁净钢生产成为炼钢技术发展的核心之一,采用新工艺尽可能降低钢中杂质元素的含量特别是磷、硫的含量和非金属夹杂物的含量是洁净钢冶炼工艺研究的主要内容。高级优质钢对钢中磷含量的要求越来越严格,特别是对于低温用钢、海洋用钢、抗氢致裂纹钢(用作长期外界作业的重轨、天然气、石油输送管道以及石油精炼设备等)要求w(P)%%。极低磷钢一般指钢中w(P)≤50×10-6的钢,冶炼极低磷钢要从炼钢工艺的各个环节入手,尽可能降低钢中的磷含量。
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磷在钢中的作用
磷在大多数钢中是有害元素:
它能够引起钢的“冷脆”;使钢材的塑性和冲击韧性降低;使钢的焊接性能和冷弯性能变差;磷在钢中偏析很大且不易消除。
磷做为合金元素也能够改善钢的某些性能:
易切削钢:利用磷能够改善钢的塑性;
高磷薄板钢:利用叠轧时不易粘合的性能;
炮弹钢:利用磷的脆性;
高导磁电工钢:利用耐腐蚀性及提高导磁率;
耐大气、海水腐蚀用钢:利用耐腐蚀性能;
一、转炉脱磷的基本理论
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脱磷反应方程式
磷是易氧化的元素,在转炉冶炼前期发生氧化反应
2[P]+5(FeO)=(P2O5)+5Fe
然后再与渣中(CaO)反应,生成稳定化合物
(P2O5)+n( CaO )=n( CaO )· (P2O5)
冶炼中磷的氧化去除反应为:
2[P]+5(FeO)+n( CaO )=5Fe+n( CaO )· (P2O5)+Q
式中n一般取4,炉渣中FeO和 CaO 越多,即越有利于去磷。
在金属和炉渣平衡的情况下:
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1)加入固体氧化剂(铁矿石、铁皮)或用高枪位向溶池吹氧以增;
2)加入石灰或促进石灰在碱性渣中迅速的溶解的物质可以增大,也可以增大自由CaO的浓度;
3)用更新与金属接触的液相的方法,即放渣和加入CaO与FeO造新渣的方法来减小;
4)保持适当的低温,因脱磷反应是个放热反应,温度升高时Kp降低,导致增大;
脱磷的热力学条件
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脱磷的动力学条件
脱磷能力表示方法:
分配比:LP=(%P2O5)/[%P]或(%P2O5)/[%P]2或(%P)/[%P]
动力学条件:
:-,(FeO)在15%-20%,渣量相对较大的熔渣。这样可以增大LP。
,使炉渣泡沫化,增大渣钢之间的反应界面。
,如保持合适的枪位,增加底吹或侧吹气体进行搅拌等。
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二、转炉脱磷新工艺
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日本的多功能转炉法(MURC法)脱硅、脱磷、脱碳工序集中在转炉内进行,而且2002年1月以后,将脱碳渣热循环到脱磷工序,由此,可降低生产成本。新日铁君津制铁所第二炼钢厂和大分厂炼钢车间采用MURC法炼钢。目前,采用MURC法炼钢可以生产出成品磷含量小于150ppm的低磷钢和成品磷含量小于80ppm的超低磷钢。
MURC法的工艺流程如下:转炉装入铁水后,顶吹氧气进行高速脱硅、脱磷操作,然后进行中间排渣,将脱硅、脱磷过程中生成的炉渣从转炉中倒掉,最后对炉内留下的铁水直接进行脱碳吹炼。
日本“单枪、双渣”工艺--- MURC法
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MURC法工艺流程
采用MURC工艺后,能大规模、廉价地生产低磷钢、超低磷钢,脱硅、脱磷处理的时间大幅度缩短,能减少在鱼雷车中进行铁水预处理的比例。其结果是提高鱼雷车的周转率、改善转炉铁水的装入温度,从而能使用更多的废钢、提高Mn的还原率,大幅度降低炉渣发生量。
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