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。     

碳热还原转炉渣脱磷的试验

 对碳热还原转炉渣进行热力学分析,分别在二硅化钼高温电阻炉和500 kg顶底复吹多功能试验炉开展转炉渣碳热还原脱磷的实验室试验。结果表明,反应温度及动力学条件对脱磷率有较大影响,在电阻炉试验条件下,保证反应温度为1 500 ℃、碳当量为3.0、保温时间为30 min的情况下,可以获得30%左右的脱磷率。在顶底复吹多功能试验炉内,焦粉既作为还原剂也作为升温剂,焦粉与氧气反应放热可以保证脱磷反应在较高温度下进行,同时顶吹氧气对熔渣层的良好搅拌有利于脱磷反应速度进一步提高,试验过程脱磷率为84%,其中还原进入钢液的脱磷率为75.85%,气化脱磷率为8.15%。焦粉带入的硫有10.8%进入钢水,有6.25%进入炉渣。     

从转炉渣中去除磷的研究进展

介绍了转炉渣的组成及从转炉渣中去除磷的研究现状。从转炉渣中除磷常用工艺有磁选法、密度法、浸出法及还原法。通过对比,还原法除磷效果相对较好,工艺较简单,脱磷率可达84%。以不同还原剂在炼钢温度下气化脱磷,气化脱磷率为36%～84%。     

承钢半钢熔渣气化脱磷循环利用试验研究

溅渣护炉过程加入焦末可使熔渣中P元素以气态形式脱除,在河钢集团承钢公司进行了半钢熔渣气化脱磷循环利用工业试验,研究结果表明:炼钢温度下气化脱磷初始产物以P_2气体存在;半钢熔渣气化脱磷后循环利用不会影响后续炉次的脱磷效果,试验炉次终点钢水磷质量分数均值在0.019%,满足冶炼需求;气化脱磷熔渣循环利用可减少石灰消耗约6.35 kg/t,减少比例为24.73%;气化脱磷炉渣主要物相组成为硅酸盐相、RO相,P主要富集在C_2S相(硅酸二钙)中,炉渣含有部分未反应的焦末。     

焦炭还原脱磷转炉熔渣的气化脱磷试验

 为了解决脱磷转炉熔渣中磷含量过高而不能直接实现转炉内循环利用的问题,在实验室进行了焦炭还原脱磷转炉熔渣热态试验,系统研究了不同碳当量、温度、碱度、FeO质量分数、氮气流量对气化脱磷率的影响规律。研究结果表明,试验采用2倍碳当量气化脱磷效果较好,气化脱磷率随着温度的升高而逐渐增加,1 733 K时气化脱磷率为68.6%;气化脱磷率随着碱度的降低而逐渐增加,当碱度控制为1.4时气化脱磷率可以达到45.6%;FeO质量分数在10%~30%范围变化时,气化脱磷率随着FeO质量分数的增加先升高后降低,FeO质量分数为25%时气化脱磷率最高可以达到43.5%。气化脱磷率随着氮气流量的增加先升高后降低,氮气流量为80 L/h时,气化脱磷率为45.37%。由SEM分析结果可知,脱磷炉渣中的磷主要富集在硅钙富集区域,气化脱磷反应后微区内磷分布无特殊规律。     

转炉熔渣低温气化脱磷行为

 在低温下脱磷转炉熔渣中的磷质量分数过高往往是限制转炉渣循环利用的重要因素,因此如何有效降低转炉熔渣中磷质量分数成为众多钢铁企业迫切需要解决的重点问题之一。基于此,从理论分析和工业试验角度,并结合XRD、SEM-EDS和拉曼光谱等试验手段进一步分析研究了理论热力学条件、转炉渣熔点、矿相结构和炉渣结构对低温气化脱磷的影响。通过理论分析表明,较高温度、较低的FeO含量和碱度有利于低温气化脱磷反应。工业试验结果表明,当终点温度为1 350～1 360 ℃、转炉渣FeO质量分数为25%～35%、碱度控制为1.2～2.5时,气化脱磷率可以达到30%以上。当炉渣碱度小于1.25、FeO质量分数小于35%时,适当地提高炉渣碱度和FeO含量能促进炉渣熔点降低,进而有利于低温气化脱磷反应的发生。XRD和SEM-EDS分析结果表明,转炉渣主要由富磷相、基体相和RO相组成,其中Si、P、Ca质量分数高的Ca₂SiO₄-Ca₃(PO₄)₂富磷相的存在不利于低温气化脱磷反应发生,Fe、Mn等金属氧化物质量分数高的RO相和基体相的存在有利于低温气化脱磷。通过转炉渣拉曼光谱分析表明,当转炉渣硅氧四面体结构Qn(n=1,2,3)相对含量较低时,渣中聚合度降低,且Ca₃Si₂O₇相含量较少,炉渣流动性较好,此种渣结构有利于低温气化脱磷。通过本研究可以为钢铁企业实现脱磷转炉渣的二次利用提供借鉴。     

转炉渣用于铁水预脱磷的工艺实验

 研究了转炉渣剂的组成及相关工艺因素对铁水脱磷率的影响。结果表明：为降低转炉渣的熔化温度以适应铁水预处理温度的要求，转炉渣的CaF2添加量应控制在15%~20%；采用80%的转炉渣和20%的CaF2配制的转炉渣剂对铁水进行脱磷处理时，脱磷率可达到78%左右；另外，转炉渣剂中的P2O5能显著降低铁水脱磷率。     

首秦公司100 t转炉深脱磷的实践

在分析脱磷机理及炉渣物相的基础上,以首秦公司100t转炉脱磷生产为例,研究了转炉双联脱磷、脱磷脱碳枪脱磷、转炉冶炼加出钢脱磷、三渣法脱磷等几种工艺的转炉深脱磷能力。实践表明:转炉冶炼加出钢脱磷工艺脱磷率最高,达到97.5%,脱磷后w(P)能达到0.002%;三渣法脱磷符合生产条件,在铁水w(P)达到0.150%的条件下,脱磷率达到96.7%,能有效降低冶炼成本。     

高钛铁水转炉少渣冶炼技术研究实践

渣料消耗是转炉炼钢的关键经济技术指标之一,其值高低代表炼钢技术水平,与满足脱磷、护炉要求相矛盾。某钢厂受高炉矿原料配比影响,铁水钛、磷含量较高,为保脱磷、护炉满足要求,渣料消耗较高。为此,基于高钛铁水性质及其转炉成渣特征,优化转炉供氧制度、造渣制度,以“镁固钛”为技术核心,控制炉渣高TiO₂含量对脱磷、护炉的影响,提高渣料利用率。通过上述工艺的持续优化,形成了高钛铁水转炉少渣冶炼技术,渣料消耗由55.67 kg/t降低至45.86 kg/t,取得了较好的经济效益,为高效化炼钢技术发展奠定了基础。     

攀钢半钢冶炼转炉脱磷工艺技术研究

针对攀钢半钢冶炼时辅料消耗大、终渣氧化性高且脱磷效果不佳的问题,通过对转炉脱磷理论以及冶炼过程脱磷规律的研究,确定了前期脱磷率偏低、中期返干是影响脱磷率的主要因素。通过对终渣岩相的进一步分析,确定了磷在渣中的主要富集相,解释了后期依靠提高炉渣氧化性和增加辅料消耗不能显著提高脱磷率的原因。通过采用"留渣加料"、含铝复合造渣剂造渣以及降低冶炼后期枪位等技术措施,转炉成渣时间由4. 3 min缩短到3. 2 min,返干比例由由56%显著降低到18%,在总渣料消耗平均减少5. 69 kg/t的情况下转炉冶炼全程脱磷率由79. 4%提高到84. 1%,终渣TFe质量分数平均降低2. 49%。通过对脱磷工艺参数的优化,在提高转炉脱磷效率的同时,降低了转炉冶炼成本。     

攀钢半钢转炉少渣炼钢新工艺开发和应用

首先针对SRP炼钢工艺存在的问题进行了介绍,目前该工艺除新建钢厂外,很难在绝大多数已建成钢铁厂推广采用,然后对半钢转炉炼钢不适宜采用当前流行的MURC工艺的原因进行了详细阐述。以攀钢西昌钢钒200 t转炉为依托,在半钢转炉脱磷理论分析的基础上,提出了"一炉全留渣、一炉倒出大半"的半钢转炉热态渣循环利用新工艺,在实际应用中取得了显著的效果,转炉脱磷效率有很明显的提高,转炉各种辅料消耗平均降至47.64 kg/t,石灰消耗平均为13.95 kg/t,同时对于降低钢铁料消耗、提高转炉寿命也有很好的作用。     

转炉及KR循环利用钢包热态铸余渣工艺试验

为了达到节能降耗的目的,在转炉及KR进行钢包热态铸余渣循环利用的工艺试验。对比分析了转炉及KR循环利用钢包热态铸余渣前后的成渣效果和冶金效果。结果表明,在不需要对现有装备进行改造的情况下,常规炉次每炉加入约30 kg/t的钢包热态铸余渣,可节约消耗钢铁料12 kg/t、石灰4.31 kg/t、烧结矿4.87 kg/t、氧气1.83 m3/t,缩短冶炼时间3.24 min/炉,节省冶炼成本39.43 元/t(钢),降低终点a[O]含量,提高终点脱磷率,在提高钢水质量和冶炼效率、降低炼钢成本的同时,减轻了钢包铸余渣排放对环境的污染,经济效益和社会效益良好。为减小钢包铸余渣中硫含量高对转炉冶炼效果的影响,可采用将钢包热态铸余渣返回KR进行铁水预处理的方式加以循环利用,每罐铁水中加入约27 kg/t的钢包热态铸余渣后,石灰等脱硫剂用量减少82.2%,铁水预处理时间缩短1 min,温降减少4 ℃,回磷率降低2个百分点,脱硫率达到69.4%,同样取得了良好效果。     

转炉及KR循环利用钢包热态铸余渣工艺试验

为了达到节能降耗的目的,在转炉及KR进行钢包热态铸余渣循环利用的工艺试验。对比分析了转炉及KR循环利用钢包热态铸余渣前后的成渣效果和冶金效果。结果表明,在不需要对现有装备进行改造的情况下,常规炉次每炉加入约30 kg/t的钢包热态铸余渣,可节约消耗钢铁料12 kg/t、石灰4.31 kg/t、烧结矿4.87 kg/t、氧气1.83 m3/t,缩短冶炼时间3.24 min/炉,节省冶炼成本39.43 元/t(钢),降低终点a[O]含量,提高终点脱磷率,在提高钢水质量和冶炼效率、降低炼钢成本的同时,减轻了钢包铸余渣排放对环境的污染,经济效益和社会效益良好。为减小钢包铸余渣中硫含量高对转炉冶炼效果的影响,可采用将钢包热态铸余渣返回KR进行铁水预处理的方式加以循环利用,每罐铁水中加入约27 kg/t的钢包热态铸余渣后,石灰等脱硫剂用量减少82.2%,铁水预处理时间缩短1 min,温降减少4 ℃,回磷率降低2个百分点,脱硫率达到69.4%,同样取得了良好效果。     

转炉脱磷工艺的最新进展

转炉脱磷工艺利用了转炉容积大的特点,可以实现转炉前期快速高效低碱度脱磷.脱碳渣的循环利用降低了石灰等辅料消耗和渣量.在低温低碱度转炉脱磷的条件下,低温在热力学上有利于脱磷,但温度过低会使渣过于粘稠而影响动力学条件并使倒渣困难;适当提高碱度,脱磷效果较好.随着渣中氧化铁含量的上升,脱磷效果先上升后下降.转炉脱磷渣中固液两...     

脱磷炉利用脱碳炉返回渣的试验

为了达到节能降耗的目的,脱磷炉采用回吃脱碳炉返回渣的工艺。主要研究了脱碳炉渣的熔化特性以及作为炉料在脱磷炉中的应用效果。结果表明,通过每炉次加入约3.5t的脱碳炉渣,可平均节约1.01t石灰,4.71kg/t钢铁料消耗,脱磷炉终点炉渣的岩相组成主要由硅酸二钙、RO相、玻璃相和少量的金属铁粒组成。加入返回渣后脱磷炉终点炉渣中硅酸二钙和铁酸二钙含量有所增加,玻璃相含量降低,炉渣碱度有所升高,脱磷炉终点钢水成分控制水平有所提高。由此表明,采用脱碳炉渣返回脱磷炉循环利用减少了石灰等原辅料和钢铁料消耗,同时达到了预期的脱磷效果。     

120 t 转炉强化冶炼技术的应用

炼钢厂新建的120 t顶底复吹转炉,通过采用TBM底吹深脱磷技术和新型6孔大流量氧枪,与80 t转炉比较,加快了熔池内钢-渣反应速度,使转炉钢-渣反应更趋于平衡,一倒脱磷率平均提高48.9%,供氧时间平均缩短3.5 min,冶炼周期平均降低5 min;转炉终点(FeO)降低2.93%;钢铁料消耗平均降低1 kg/t。     

炼钢尾渣在260t转炉的应用实践

介绍了鞍钢炼钢尾渣在260 t转炉的利用现状,研究了尾渣的特性和尾渣对转炉脱磷效果、终点氧化性、炉衬侵蚀及溅渣护炉的影响,拓展了尾渣的使用途径。实践结果表明,炼钢尾渣在转炉应用,提高了转炉化渣效果,降低了熔剂消耗,提高了脱磷效率。     

超低温LNG储罐用钢的炼钢生产实践

介绍了超低温LNG储罐用钢的炼钢生产实践。采用转炉双渣、双联低温冶炼脱磷技术实现了转炉终点磷含量≤0.002 0%;钢水扒渣与LF脱硫实现了硫含量≤0.001 0%;RH真空度≤200 Pa,循环时间30 min,使钢中氮、氢含量分别控制在0.003 0%和0.000 1%以下;采用连铸全程保护浇铸工艺、铸坯高温矫直工艺以及铸坯缓冷工艺,抑制了铸坯表面和皮下裂纹的产生。     

脱磷炉冶炼工艺研究与技术指标分析

阐述了脱磷炉相关工艺研究以及与常规转炉冶炼时的主要技术指标对比情况。主要工艺有少渣高效冶炼工艺、底吹系统优化,底吹深脱磷工艺、底吹可视化工艺,转炉终点静止脱碳工艺。技术指标对比分析结果显示：脱磷炉终点平均磷含量为O．014％,常规转炉终点平均磷含量为0．019％,脱磷炉脱磷效果明显;脱磷炉石灰消耗控制在41．45kg／t,常规转炉石灰消耗控制在53．27kg／t;脱磷炉终点渣中平均TFe含量为11．73％,常规转炉终点渣中平均TFe含量为14．38％,脱磷炉金属收得率高;脱磷炉平均终点钢水残锰0．102％,常规转炉平均出钢残锰0．075％,脱磷炉合金消耗少;脱磷炉平均喷溅渣量为3．93kg／t,常规转炉平均喷溅渣量为13．23kg／t,脱磷炉过程控制平稳,金属损耗少;脱磷炉冶炼钢水终点碳氧积为0．002129,常规转炉冶炼钢水终点平均碳氧积为0．002659。脱磷炉控制水平较好。     

基于多功能转炉炼钢法的连续循环冶炼过程

为了研究脱碳渣在脱磷期的重新利用,基于多功能转炉炼钢法进行连续循环冶炼实验.实验发现:脱磷阶段渣中较低的Fe O含量、吹炼5 min左右,[C]≥2.8%的条件下,可实现转炉熔池内铁液[P]≤0.025%的脱磷效果,并对低（Fe O）含量炉渣的脱磷可行性进行热力学计算;随着循环的进行,石灰加入量逐渐降低,由65 kg·t-1降低至31 kg·t-1,转炉冶炼终点钢水[P]量由0.018%降低至0.005%,2~4炉后达到平衡状态;在循环过程中,脱磷阶段结束倒出炉渣60~80 kg·t-1,整个循环结束一次性倒出剩余全部炉渣120~130 kg·t-1,平均渣量为83 kg·t-1左右,较普通工艺的120 kg·t-1渣量有大幅度减少.