EAF-LF炼钢流程中钢水回磷的热力学分析

本文对钢水回磷进行了热力学计算和分析。得知EAF-LF炼钢流程中钢水回磷的根本原因是熔池温度升高，炉渣氧化性减小和炉渣碱度降低，并针对宝山钢铁股份有限公司150t：EAF炉治炼钢管钢过程，定量计算了熔池温度，炉渣氧化性及炉渣碱度变化对钢水回磷量的影响。计算结果表明，在LF精炼的热力学条件下，渣中无磷存在：EAF下渣量及铁合金种类对LF精炼钢水回磷量也有影响，EAF每下渣100kg，钢水增磷0.00032%，锰铁合金的增磷作用大于硅铁合金，每加入1kg/t锰铁合金使钢水增磷不少于0.0002%。由计算及分析可知，为防止钢水回磷必须密切关注EAF终点升温过程，严格控制EAF下渣量并采用低磷锰铁合金。     

影响转炉脱磷的因素分析

本文主要从转炉脱磷的理论分析入手,探讨了炉渣碱度、FeO的质量分数和冶炼过程温度对磷质量分数的影响及回磷的原因、影响因素及防止措施等。同时本文指出应控制炉渣碱度、FeO、终点温度在合理范围内,并应重视钢水回磷问题。     

转炉气化脱磷炉渣留渣吹炼成渣路线理论分析

转炉渣作为炼钢工艺的副产品,具有极大的综合利用潜力,但磷元素富集限制了在炉内循环利用。基于溅渣护炉过程中进行熔渣气化脱磷操作,在实验室开展焦炭还原转炉渣气化脱磷热态试验。研究结果表明：留渣碱度在2.81～3.71时,气化脱磷渣的磷分配比随炉渣碱度的升高而增大;留渣的FeO质量分数在16%～28%时,随着FeO含量的增加,气化脱磷渣的磷分配比增大。气化脱磷渣具备一定的脱磷能力,在脱磷阶段的理论成渣路线应遵循高FeO含量,碱度先由高到低,然后缓慢增加,成渣过程中理论渣系控制在R=1.55～3.17,w(FeO)=28%～46%。采用该成渣路线进行生产实践,终点钢水磷质量分数降低了0.006百分点,钢铁料消耗降低了4 kg/t,渣料消耗降低了4.6 kg/t,既保证了高效脱磷,又降低了冶炼成本。     

影响转炉脱磷的因素分析

本文主要从转炉脱磷的理论分析入手,探讨了炉渣碱度、FeO的质量分数和冶炼过程温度对磷的质量分数的影响及回磷的原因、影响因素及防止措施等.同时本文指出应控制炉渣碱度、FeO、终点温度在合理范围内,并应重视钢水回磷问题.     

影响转炉脱磷的因素分析

本文主要从转炉脱磷的理论分析入手,探讨了炉渣碱度、FeO的质量分数和冶炼过程温度对磷质量分数的影响及回磷的原因、影响因素及防止措施等.同时本文指出应控制炉渣碱度、FeO、终点温度在合理范围内,并应重视钢水回磷问题.     

转炉炼钢脱硫历程及其影响因素

研究了转炉炼钢脱硫历程及脱硫的影响因素,分析了冶炼过程中钢水硫的质量分数和炉渣脱硫能力随时间的变化及分析,以及炉渣脱硫能力与炉渣碱度、氧化性、钢水中碳的关系等。     

顶底复吹转炉冶炼双相不锈钢的试验研究

通过500 kg多功能顶底复吹转炉吹炼铁水,进行双相不锈钢冶炼试验。采取钢水脱磷、降碳保铬、钢水深脱硫以及钢水增氮的方法,得到在碳质量分数降到2.0%时,钢水温度控制在1 360～1 440℃,炉渣的碱度控制在1.4～1.8,炉渣中FeO质量分数控制在15%～20%,钢水中的磷质量分数可以脱除75%以上;在钢水降碳保铬过程中,钢水温度始终控制在1 660℃以上,同时随着碳含量降低,逐渐降低氧气比例,增加氩气比例,减少铬元素的氧化;合金化后继续对炉渣进行还原,碱度控制在2.0左右,钢水温度控制在1 550～1 600℃,渣中的FeO和MnO质量分数之和控制在1%以下,钢水中的硫质量分数可以由0.004 0%降低到0.001 0%;顶底复吹转炉冶炼双相不锈钢奥氏体和铁素体的占比在49%～51%,钢板的冲击性能远高于标准值180 J,性能满足用户的要求。     

转炉补炉第1炉冶炼工艺优化

通过对转炉冶炼过程的成渣及终点炉渣成分进行分析,找出了导致补炉第1炉钢水磷质量分数高的主要原因:过程温度低和渣中MgO含量达到过饱和,使炉渣的流动性降低,过程化渣困难。在此基础上,对补炉第1炉钢水冶炼的造渣料结构、过程温度控制和造渣工艺选择等进行了优化和改进,补炉第1炉钢水的平均出钢磷质量分数由原来的0.018%降低到0.013 4%,满足了武钢二炼钢厂品种钢冶炼需要。     

低磷低钛低硫钢冶炼工艺技术创新集成和应用

针对低磷低钛低硫钢生产的控制难点，通过研究熔氧结合快速脱磷去钛技术、高效快速脱硫技术的研究与应用、精炼过程控钛脱氧技术开发与应用等多项新技术，集成应用，形成了一套成熟的低磷、低钛、低硫钢的冶炼工艺，解决了电炉脱磷去钛困难、石灰消耗高、合金化低磷合金消耗高、精炼过程增钛量大、脱硫难度大（出现换渣）、精炼周期波动大、冶炼成本高等问题，获得了钢水中极低的磷、钛、硫质量分数，电炉终点磷质量分数可达到0.004%以下，钛质量分数达到0.000 6%以下，成品磷质量分数不高于0.010%、钛质量分数不高于0.003%、硫质量分数不高于0.003%，钢水氢质量分数不高于0.000 15%、氧质量分数集中于0.001 1%~0.001 4%，实现了低磷、低钛、低硫高洁净钢的批量稳定生产，产品质量满足中高端用户要求。     

基于共存理论的转炉脱磷热力学分析

为了定量研究温度、炉渣成分、钢液成分对转炉磷分配比和平衡磷含量的影响,基于共存理论建立转炉炼钢六元渣系的组元活度计算模型和磷分配比L_P计算模型,将磷分配比模型计算结果与转炉炼钢实测磷分配比进行对比,发现两者吻合较好。定量计算结果表明,当炉渣碱度为3.8时,钢液温度从1 640升到1 680 ℃,平衡磷质量分数从0.011 5%增加至0.019 8%。同时定量计算了炉渣碱度及氧化铁含量变化对平衡磷含量的影响,但实际炉渣控制需要考虑炉渣黏度、铁损及炉衬侵蚀。转炉吹炼终点钢中元素含量数量级较小,计算表明终点成分变化对磷活度系数的影响不大,各元素对脱磷的影响主要体现在冶炼初期和过程。     

复吹转炉双渣吹炼脱磷试验

 通过现场试验,研究了在同一转炉内进行前期脱磷倒渣后,中后期少渣脱碳以冶炼超低磷钢的工艺,即复吹转炉双渣吹炼脱磷工艺。结果表明：在铁水磷质量分数为0.11%～0.14%条件下,半钢和终点渣碱度控制在20～2.3和3.6～3.8,TFe质量分数控制在14%～16%和16%～18%,半钢倒渣量40%～60%,可以使转炉终点磷质量分数控制在0.007%以下。     

转炉冶炼低磷洁净钢的工艺开发和实践

 转炉具备冶炼低磷钢的生产能力,但生产超低磷9Ni钢,转炉脱磷工艺仍然是主要难点和研究重点。分析了钢水温度、炉渣碱度、FeO和渣量等对转炉脱磷的影响规律,并结合现场工装设备条件,对转炉双联法、三渣法、双渣法3种脱磷模式进行试验对比。双联脱磷工艺半钢温降大、单炉周期长、生产组织难度大,三渣法操作过程复杂、终点磷控制优势不明显。双渣法冶炼周期短,通过优化转炉脱磷工艺,实现了采用双渣法冶炼工艺生产超低磷钢,简化了超低磷钢转炉冶炼流程,提高了生产效率。研究了转炉脱磷主要工艺参数,分析得出采用脱碳氧枪喷头时,供氧流量按脱碳吹炼流量的83.5%控制,可达到良好的脱磷效果并减少铁水碳的烧损;脱磷期半钢碳含量不宜控制过低,半钢碳质量分数为3.0%～3.5%时能保证前期的脱磷效果和脱碳期的热量。脱磷期温度控制在1 300～1 350 ℃,脱磷率较高也有利于炉渣熔化。炉渣碱度为1.8～2.2时,可保证较高的脱磷率和化渣效果。一次倒渣量40%以上,脱碳期终点温度按1 590～1 610 ℃控制,终渣FeO质量分数不小于20%,终渣碱度大于6,转炉终点磷质量分数可降低到0.002%以下。采用下渣检测系统和滑板挡渣操作,严格控制下渣量,出钢采用磷含量低的合金,炉后钢水增磷可控制在小于0.000 5%。通过工业试验,实现了铸机成品磷质量分数小于0.002%。     

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RH oxygen top- blowing for raising temperature should be avoided to improve the cleaniness of IF steel as far as possible, which made the end point temperature of converter higher and then dephosphorization in converter became difficult. Thermodynamics and dynamics of dephosphorization process in converter were calculated to study the relationship of phosphate partition ratio to compositions of molten steel, slag, temperature in molten steel based on slag- remaining and double slag process. Through changing the first deslagging time and the composition of slag,then serial sampling from molten steel and slag in industrial production experiments, the behavior of phosphorus in molten steel was studied and then the main measures obtaining higher phosphate partition ratio in slag- remaining and double slag process are: small- sized scrap or thin steel sheet should be used to increase FeO content in slag and prevent molten steel temperature increase when oxygen blowing in converter begins. Slag with high phosphorus content should be poured when amount of oxygen blowing reachs 40% of the total; FeO content in slag should be increased to assure the mobility of slag and then reduce rephosphorization from slag to steel when amount of oxygen blowing is greater than 40% and less than 80% of the toal; the end- point slag with 4. 0 basicity and 18 mass%-20 mass% FeO content and molten steel temperature should be controlled.     

260 t转炉留渣双渣法冶炼低磷IF钢的半钢控制实践

针对260 t转炉冶炼低磷IF钢时存在温度、磷和氧含量很难同时命中的问题,采用了留渣双渣的冶炼工艺,通过合理控制留渣量、一次倒渣温度和一次倒渣时间等措施后,冶炼低磷IF钢转炉终点磷含量低于0.012%,终点氧值降低了0.011 2%,提高了钢水质量。     

大型转炉优化造渣工艺提高脱磷的效果

 针对转炉冶炼存在的转炉前期化渣速度慢,冶炼终点钢水、炉渣氧化性高,终点磷含量控制不稳定等问题,利用炉渣熔化性测定、热力学平衡计算、炉渣矿相分析的方法研究了260 t转炉造渣、供氧工艺。结果表明,转炉初期渣熔化温度为1 330 ℃,不利于转炉前期化渣;终渣熔化温度为1 200 ℃,不利于转炉后期的炉衬维护;终点钢水磷含量与渣钢间磷平衡值差距较大,说明转炉吹炼终点动力学条件不足;炉渣中游离氧化钙含量较高,有部分未熔化的石灰。通过优化转炉渣料加入顺序和数量,强化转炉终点氧枪枪位控制、底吹搅拌等技术措施,可获得较高的转炉终点脱磷率和渣-钢间磷分配比,使终点渣-钢间磷含量更接近平衡;终点炉渣发育良好,游离氧化钙含量适中。     

Thermodynamic Study on BaO-CaO-CaF2 Slags for Dephosphorization of Molten Steel

Phosphorusisadetrimentalelementforsome kindsofsteel.Itiseasilysegregatedinthegrain boundaryduringthesolidificationofsteelresulting inthecold brittleness.Italsoreducesthemechani calpropertyofsteel[1].Inrecentyears,ultralow phosphorus,e.g.below0.01%or0.005%…     

Phosphorous Enrichment in Molten Adjusted Converter Slag：Part II Enrichment Behavior of Phosphorus in CaO-SiO_2-FeO_x-P_2O_5 Molten Slag

 The enrichment behavior of phosphorus in CaO-SiO2-FeOx-P2O5 slag was studied by making an investigation on the distribution of phosphorous content in the CaO-SiO2-FeOx-P2O5 molten slag. The research results showed that the 2CaO·SiO2 solid particles existing in molten slag were the condensation sites for the phosphorus enrichment. The enrichment process of phosphorus in the molten slag can be recognized as three substeps: mass transfer of phosphorus from bulk slag to the surface of 2CaO·SiO2 particle, superficial solid solution reaction of phosphorus around the 2CaO·SiO2 particle, and diffusion of phosphorus through the product layer of 2CaO·SiO2-3CaO·P2O5 solid solution to the inner of 2CaO·SiO2 particle. Moreover, higher temperature is favorable to the phosphorous enrichment from molten bulk slag to the 2CaO·SiO2 particles.     

转炉含磷钢渣循环利用技术的研究现状及展望

 为了实现转炉含磷钢渣高效循环利用,系统分析了转炉含磷钢渣的生产状况、组成成分、磷元素的来源和迁移富集机理、矿相结构以及脱磷技术的研究现状。并以此为基础,通过对转炉含磷钢渣循环利用技术的探讨总结,表明目前的钢渣循环利用技术存在着磷资源利用效率低和钢渣能量损耗大的缺点。因此,依据钢渣磷质量分数高低决定其利用方式并在循环利用环节尽可能降低钢渣能量损失是一种必然的趋势。基于前人的研究基础,进一步对实现低磷渣和高磷渣的高效循环利用进行了展望,从而为钢铁企业提高转炉含磷钢渣循环利用率和降低原料生产成本提供理论依据和技术参考。     

基于转炉CaO-SiO2-FeO-10%MgO渣系脱磷行为

 基于CaO-SiO2-FeO-10%MgO渣系,从热力学角度对渣钢界面的脱磷行为进行分析,归纳出磷分配比与钢液温度、碳质量分数以及炉渣成分间的表达式,并在此基础上绘制出了CaO-SiO2-FeO-10%MgO渣系的等磷分配比线,同时分析了转炉终渣氧化性、碱度以及温度对磷分配比的影响情况。研究结果表明,转炉吹炼过程磷分配比是钢液温度、碳质量分数和炉渣成分的函数,通过与实际生产数据进行验证,发现其与实际结果吻合良好。基于该预测公式,在其他条件不变情况下,随着炉渣FeO质量分数增加,磷分配比[LP]先增加后减小,当终渣FeO质量分数为18%左右时达到最大值;随着终渣碱度的增加,渣钢间磷分配比增加,当终渣超过4.0时,磷分配比增加不再明显。