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。     

转炉渣气化脱磷后再用于脱磷基础研究

为保证转炉熔渣气化脱磷后循环利用的冶炼效果,在实验室进行了气化脱磷炉渣作为返料用于造渣脱磷的热态试验。研究结果表明:气化脱磷渣具备高氧化钙、高碱度、低P_2O_5、高FeO的特点,不需经历成渣过程,可直接用于二次脱磷;采用气化脱磷渣进行铁水脱磷试验时,随着试验温度的提高,铁水终点磷含量呈增大趋势,1 500℃下终点铁水w(P)仅为0.067%,对应的脱磷率为40%;对比气化脱磷渣和配制脱磷剂炉次的脱磷速度可知,在反应前期,气化脱磷渣成渣速度快,气化脱磷渣炉次的铁水磷含量低于配制脱磷剂炉次;但受限于磷容量,气化脱磷渣的终点脱磷效果不如所配脱磷剂,因此建议在工业试验中可将气化脱磷渣与新造渣剂搭配使用,在保证脱磷效果同时,减少造渣料消耗。     

1600℃高碱性渣与钢液间磷的分配比

在实验室电阻炉的条件下,对复吹转炉在吹炼含中高磷铁水时冶炼终点最佳炉渣成分进行了研究.研究结果表明,炉渣的氧化铁质量分数在15%左右,炉渣碱度在4 4,其他成分具有一定配比时,炉渣的脱磷能力较强.讨论了光学碱度对中高磷铁水脱磷的影响,回归出如下的1600℃终渣磷分配比的计算公式:lgLp=0 52Λ-0 0027w(FeO) 0 49.式中,Lp为磷在渣与金属中的分配比;Λ为多元渣系的平均光学碱度;w(FeO)为渣中FeO的质量分数.     

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%。     

复吹转炉双渣法脱磷冶炼工艺一次倒炉温度最优化选择

从碳-磷选择性氧化、脱磷反应平衡、转炉熔池磷分配比与脱磷渣熔点的角度分析了复吹转炉双渣法冶炼工艺一次倒炉温度的选择。提出一次倒炉温度最佳控制范围为1 350~1 400℃,并进行了工业试验,结果表明:将一次倒炉温度控制在1 350~1 400℃,一次倒炉平均脱磷率、脱磷渣平均w(P2O5)分别达到63.11%、3.10%。并对1 350~1 400℃区间内试验炉次一次倒炉熔渣碱度、氧化性与一次倒炉脱磷效果的关系做了进一步研究,发现:碱度为1.8~2.0、w(T.Fe)=14%~17%的脱磷渣系更有利于获得一次倒炉的最佳脱磷效果。     

小颗粒石灰石代替石灰炼钢造渣及CO2资源化利用

采用转炉喷吹石灰石粉造渣炼钢技术,可以提高铁水脱磷效率、对二氧化碳进行资源化利用。基于小颗粒石灰石与石灰化渣脱磷基础试验,对比分析小颗粒石灰石与石灰在相同条件下的化渣脱磷效果,计算了采用小颗粒石灰石造渣炼钢过程炉气的收益。研究表明,采用小颗粒石灰石冶炼前期脱磷速度快,冶炼5 min脱磷率可以达到49.2%,脱磷速率达到0.011 8%/min,而采用小颗粒石灰冶炼5 min脱磷率为41.2%,脱磷速率为0.009 8%/min;小颗粒石灰石与石灰冶炼脱磷效果相当,反应终点脱磷率分别为87.50%和89.08%,冶炼终点脱磷率均可以达到85%以上。小颗粒石灰与石灰石均可以实现均匀化渣,渣中元素分布均匀,石灰石脱磷渣P元素质量分数为9%,石灰脱磷渣P元素质量分数为8%,采用石灰石炼钢造渣时前期炉渣中P元素含量更高。采用小颗粒石灰石造渣炼钢时,石灰石分解产生的二氧化碳可以与铁水中多种元素反应,其利用率可以达到40%;石灰石分解产生的二氧化碳替代部分氧气参与氧化反应并生成一氧化碳,吨钢炉气中一氧化碳增加量约6.5 m³。研究结果为开展转炉喷吹石灰石粉造渣炼钢的工业应用提供...     

复吹转炉“留渣 双渣”脱磷工艺试验

摘要：在国内某转炉钢厂采用“留渣 双渣”工艺技术进行脱磷工艺试验。结果表明：随着转炉前期脱磷率不断升高,终点脱磷率不断提高。铁水硅含量对前期脱磷率的影响最大。根据铁水成分,在冶炼前期适当降低供氧强度、降低气固氧比、加入适量石灰及烧结矿,均有利于前期脱磷率的提高。在一倒时每吨钢液加入4~8kg石灰,不影响出钢温度,可提高一倒-终点阶段脱磷率,同时可提高终点脱磷率。从终点的控制效果可知,终点炉渣碱度应保持不小于3.0,炉渣中FeO质量分数在16%~20%,并适当降低终点出钢温度在1610~1630℃,有利于终点脱磷率的提高。通过加强熔池搅拌,促进钢渣反应趋于平衡,有利于终点磷分配比提高,从而可进一步提高终点脱磷率。     

100t 转炉留渣双渣法冶炼高硅高磷铁水试验

针对钢厂铁水硅和磷含量较高的特点,采用转炉留渣双渣冶炼工艺以获得稳定的铁水脱磷率。吹炼3 min后加入石灰和污泥球等造渣材料,供氧强度0～3 min时为2.5m³/（t·min）,3～4.5 min时为3.2m³/（t·min）,温度控制在约1320℃。转炉一次倒渣后,继续吹炼,加入后期造渣料,待一氧化碳体积分数稳定时,适当提高氧枪枪位,促进化渣,并进行终点碳控制。试验结果表明:脱磷期铁水平均脱磷率为58.09%,脱碳期钢水平均脱磷率为85.56%;当半钢温度为1320℃炉渣碱度为2.0,炉渣TFe含量为18%时,在脱磷期能获得较好的铁水脱磷效果;当转炉钢水一倒温度为1580℃,终渣碱度为3.5,炉渣TFe含量为20%时,在脱碳期能够获得较好的脱磷效果;转炉终点[P]_e/[P]_r为0.90;试验中得到脱磷期和脱碳期炉渣的岩相组成适合铁水脱磷。     

转炉铁水预处理脱磷的影响因素

 基于炉外铁水深度预脱硫+转炉铁水预脱磷的铁水预处理工艺是当今低磷或超低磷钢冶炼的重要工艺平台,其中转炉铁水预处理脱磷是关键的技术环节。以国内“双联转炉炼钢法”预脱磷炉实践为出发点,在实验室高温炉上通过顶加脱磷剂、浸入吹氧进行了铁水模拟转炉预脱磷影响因素的试验研究,比较了铁水温度、铁水初始硅质量分数w(Si)_i、脱磷渣碱度、供氧制度、搅拌强度、萤石加入量对脱磷效率的影响。结果表明,各因素对脱磷率影响的顺序为铁水温度＞w(Si)_i＞供氧制度＞脱磷渣碱度、搅拌强度＞萤石加入量;适宜的工艺参数为铁水温度为1 300 ℃,w(Si)_i 为0.10%～0.26%或低于0.30%,脱磷渣碱度为2.9～3.0,供氧制度中气氧与固氧各占50%或固氧稍偏多,维持较高的搅拌强度;转炉内铁水预脱磷处理可不加萤石。     

天铁热轧180t转炉少渣低温高效脱磷冶炼工艺

为优化转炉冶炼工艺,进行了180 t顶底复吹转炉的少渣低温高效冶炼试验,实现前期渣碱度平均为1.91,前期脱磷率平均为56.25%,后期渣碱度平均为3.02,终点脱磷率平均大于90%,过程石灰、白云石消耗分别降低30%、20%以上。得出冶炼前期碱度为1.5~2.0,熔池温度为1350~1400℃更有利于铁水磷的脱除;随终点出钢温度与终渣碱度的提高,终点出钢磷质量分数增加;分析前期的快速化渣有利于铁水磷更多地脱除到前期渣中;冶炼后期的少渣操作容易造成“返干”,是影响后期冶炼效果的关键因素。     

转炉双渣法脱磷一次倒渣工艺研究

通过工业试验研究120 t顶底复吹转炉双渣法脱磷一次倒渣时的供氧制度、枪位控制和一次倒渣条件对脱磷的影响。结果表明最佳的一次倒渣工艺条件为:一倒吹氧时间和吹氧量应分别控制在390~420 s和2 300~2 400m~3;一倒温度、碱度、FeO以及P_2O_5含量分别控制为1 400~1 420℃、≥2.06、≥10.97%和2.54%~3.0%时,可以实现一倒钢液磷含量最低为0.032%,脱磷率最高为75.57%。     

提高55 t转炉双渣法脱磷率试验

唐钢公司二钢轧厂利用55 t顶底复吹转炉研究了双渣操作对脱磷效果的影响。试验结果表明,采用双渣法可以将脱磷率由单渣法的87.8%提高到92.6%,终点钢水磷含量低至0.008 1%;采用双渣法留渣冶炼有利于提高前期炉渣中FeO含量和碱度,从而有利于脱磷,可将脱磷率提高到95.2%,终点钢水磷含量降低至0.005 5%。脱磷率随着吹氧时间和供氧量的增加而升高,增加总吹氧时间或者总供氧量有利于改善化渣效果。另外,增加总吹氧时间或者总供氧量也延长了脱磷时间,最终提高了脱磷效果。     

小颗粒石灰石快速煅烧高效脱磷试验

转炉喷吹石灰石粉造渣脱磷存在一定优势，基于热重-差热分析和基础试验，对小颗粒石灰石高温快速煅烧及造渣脱磷的机理进行研究。结果表明，小颗粒石灰石在610℃左右开始分解，860℃左右反应结束，且温度越高越有利于其分解。转炉采用喷吹石灰石粉方式造渣脱磷，可通过分批喷吹加入的方式缓和其快速温降效应。但局部温降利于脱磷反应的进行，因此需在造渣和脱磷上寻找温度平衡点。随着粒径减小，小颗粒石灰石分解速度反而变慢；平均粒径为0.440 mm和0.840 mm的石灰石颗粒高温快速煅烧60 s后呈现出多孔活性石灰微观结构。随着煅烧时间的延长，石灰石转化率增大，但煅烧后的活性呈现先增大后减小的变化趋势。平均粒径为0.440 mm和0.840 mm的石灰石颗粒煅烧60 s时，活性可达到350 mL以上。采用小颗粒石灰石配制脱磷剂进行铁水脱磷试验，终点钢水磷质量分数降至0.02%以下，脱磷率在83%以上；对比石灰造渣脱磷，小颗粒石灰石造渣脱磷速度较快，在保证造渣效果的前提下，石灰石分解耗热可降低局部熔池温度，利于脱磷反应的进行。研究结果可为小颗粒石灰石化渣脱磷工艺技术的开发和应用奠定理论基础。     

基于高废钢比的转炉脱磷工艺研究

在高废钢比冶炼条件下,为了改善转炉终点钢液磷含量过高的问题,采用65 t顶底复吹转炉,结合脱磷热力学理论,系统分析研究了入炉铁水和终点条件对转炉脱磷的影响。结果表明,最佳的入炉铁水和终点脱磷条件为:当铁水温度、Si含量、终渣碱度、FeO和MnO分别控制在1 300~1 360℃、0.55%~0.65%、≥2.6、16%~22%和2.5%~4.0%时,可以顺利实现终点钢液磷含量在0.015 0%以下。     

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。     

焦粉还原转炉熔渣气化脱磷试验

为实现转炉溅渣护炉阶段的气化脱磷工艺,避免炉渣磷富集,便于脱磷熔渣留至后续炉次循环利用,在实验室进行了焦粉还原转炉渣的热态试验,研究结果表明,随着试验温度的升高,焦粉的气化脱磷率逐渐升高,1900 K下的气化脱磷率可达82.35%;焦粉的气化脱磷率随着炉渣碱度的升高呈现降低趋势;当焦粉加入量足够时,适当增加炉渣中FeO质量分数有利于气化脱磷反应的进行;当焦粉粒度为0.5~2.5 mm时,气化脱磷率变化不大,约为58%,但当焦粉粒度为2.5~3.5 mm时,气化脱磷率降至52%。富磷相微区碳质量分数与磷质量分数成反比,这印证了焦炭确实参与了气化脱磷反应。研究结果为工艺开发提供了一定的理论指导。     

高碳铁水脱磷的研究

太钢三脱站用CaO-SiO_2-Fe_2O_3-CaF_2渣系采用正交试验对高炉铁水做了脱磷试验,试验结果:各炉次的脱磷率为72.9%～94.6%,脱磷效果显著,No.10的脱磷率94.6%最高,各因素处于最优方案。铁水含碳量对铁水脱磷的影响并不大;渣的碱度对铁水脱磷的影响最大,高碱度是加强脱磷的必要条件,试验中R=3.5时脱磷效果最好;试验中1 350℃为最佳脱磷温度;w(Fe_2O_3)=10%～20%时,渣中增加Fe_2O_3含量对脱磷有利。     

复吹转炉双渣脱磷工艺实践

为解决帘线钢因磷偏析而造成的拧股断裂,根据现有的设备及生产组织情况,在中天120 t转炉上进行双渣工艺试验,通过对加料制度、顶枪操作、底吹等工艺制度进行研究,分析前期倒渣温度、碱度、FeO等对脱磷影响。结果表明,前期倒渣温度控制在1 320～1 400 ℃、炉渣碱度控制在1.8～2.0的工艺控制下,转炉终点脱磷率达到92.8%,平均出钢磷质量分数由0.011%降低至0.008 5%,平均终点碳质量分数由0.13%提高至0.205%。     

100t转炉“留渣+双渣”提钒半钢冶炼低磷钢渣成分控制的工艺实践

4.28%~5.02%C,0.19%~0.24%V铁水经提钒后的半钢成分为3.30%~3.80%C,≤0.037%V。"留渣+双渣"法为留上一炉渣,兑入提钒半钢和50~70 kg/t废钢加入石灰和白云石进行吹炼5~6 min,倒渣,并加入适量石灰和白云石继续吹炼至终点。结果表明,吹炼前期随着炉渣碱度或温度的增加,钢水脱磷率先增加后降低,而随着渣中(FeO)增加脱磷率先增加后稳定,前期最佳控制条件为炉渣碱度3.0~3.5,(FeO)10.0%~15.0%,倒渣温度1 480~1 510℃;转炉吹炼后期,随着炉渣碱度的增加脱磷率升高,而随着温度的增加脱磷率降低,(FeO)对脱磷率的影响与前期较为相近,转炉吹炼终点控制碱度3.5~4.0,(FeO)8.0%~10.0%,温度≤1630℃为宜,脱磷率在90.0%以上;此工艺可将钢水终点[P]控制在0.015%以内,满足低磷钢冶炼的需求。     

高磷铁水预处理脱磷动力学模型研究

针对铁水预处理工艺并基于喷粉冶金原理,建立了高磷铁水预处理脱磷动力学模型。通过将实验室试验结果与模型计算结果对照,验证了模型的有效性,并应用模型计算分析了熔渣脱磷能力和工艺条件对脱磷效果的影响。结果表明:铁水温度控制在1 350℃、渣中w(CaO)控制在50%、高磷铁水预处理的初始w(P)为0.35%、w(FeO)为5%左右,碱度为3具有较强的脱磷能力。