转炉炼钢脱磷影响因素的分析

磷在钢中作为一种有害元素,必须在冶炼过程中将其去除。脱磷是转炉冶炼最重要的任务之一。低磷钢的冶炼对转炉冶炼工艺提出了更为严格的要求。在理论分析的基础之上,通过对实际生产中数据的汇总,分析了温度、炉渣碱度、碳含量炉渣氧化性、留渣操作及双渣操作等因素对转炉脱磷效果的影响,为提高天钢转炉的脱磷效果提供了参考。结果表明,保持相对较低的熔池温度、造高碱度的炉渣、保持一定的炉渣氧化性以及留渣和双渣操作等,都有利于脱磷反应的进行。     

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%。     

100t复吹转炉终点温度控制对脱磷的影响

针对转炉高温脱磷困难的问题,根据某厂100 t转炉脱磷试验,研究了转炉终点温度控制对脱磷的影响及高温条件下增强转炉脱磷能力的措施。结果表明:随着出钢温度的升高,转炉渣-金磷分配比降低,炉渣脱磷能力变差,钢液磷含量增加。低温是转炉深脱磷的重要条件,出钢温度低于1 620℃时,即使碱度控制在3.0左右,也能实现磷含量低于0.01%出钢。通过提高炉渣碱度,增强炉渣固磷能力;降低渣中P_2O_5含量,增大炉渣磷容量;或增加炉渣FeO增强熔池氧化性和炉渣脱磷能力,均可显著降低高温对脱磷的不利影响,为出钢温度要求较高的低磷钢生产工艺参数控制提供了重要参考。     

钢包铸余渣作为转炉脱磷助熔剂理论及实践

针对铝酸钙系精炼钢包铸余渣代替萤石作为转炉助熔剂对脱磷效率的影响,首先利用Factsage热力学软件对比计算分析了Al2O3、CaF2作为转炉炉渣助熔剂,对脱磷产物活度及磷容量的影响规律,并在实验室硅钼炉上对脱磷效率影响规律进行了对比研究。在此基础上,研究了精炼钢包铸余渣代替萤石的替代比例及应用效果。结果表明,分别以Al2O3、CaF2作为转炉脱磷助熔剂时,二者对炉渣碱度的控制要求相当;CaF2的助熔能力明显强于Al2O3,而Al2O3能降低脱磷产物的活度,增加炉渣磷容量,相比CaF2对脱磷反应具有热力学优势;w((Al2O3))为5.0%～9.0%的炉渣达到的脱磷效率,与w((CaF2))为3.0%～6.0%时相当;用武钢铝酸钙系钢包精炼铸余渣代替萤石作为转炉炼钢脱磷助熔剂,其与萤石的替换比例为2.5∶1,冶炼过程炉渣熔化良好,转炉终点钢水脱磷率提高3.0%左右。     

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。     

复吹转炉深脱磷技术在国内的应用与进展

国内钢厂采用复吹转炉深脱磷主要工艺有单渣法(冶炼低碳钢)、单炉新双渣法、两炉双联法.采用的前期脱磷工艺参数是:适当降低供氧强度、大幅度提高底吹供气强度、适当延长脱磷期时间、熔池温度控制在磷、碳氧化反应转化温度之下、控制适当的炉渣碱度和T.Fe含量,复吹转炉的脱磷效果明显.冶炼低碳钢时,终点钢水w(P)可控制到0.004 8 ％～0.008 0％,冶炼中、高碳钢时,终点钢水w(P)可控制到0.01％的水平,达到深脱磷的目的.     

复吹转炉双联工艺冶炼X80管线钢脱磷试验研究

结合某厂生产X80管线钢实际状况,对复吹转炉双联工艺的炼钢脱磷过程进行试验,研究转炉炉渣碱度和氧化性对脱磷的影响。结果表明：在铁水磷含量为0.118%和0.116%,脱磷炉和脱碳炉终点渣碱度CaO/SiO₂分别为1.6～2.0、3.3～4.1,T.Fe含量分别为10%～15%、20%～35%的条件下,脱磷炉脱磷率最高达50.85%,平均为38.35%,终点脱磷率最高为95.69%,平均为94.88%,冶炼终点钢水磷含量控制在0.007%以下,最低0.005%,满足X80管线钢生产要求。     

复吹转炉脱磷预处理工业试验

通过对首钢京唐钢铁联合有限责任公司300 t转炉脱磷现场工业试验,研究了复吹转炉脱磷预处理过程中半钢温度、炉渣氧化性、脱磷渣碱度、半钢w(C)/w(P)对脱磷效果的影响,研究表明:在半钢温度和脱磷渣碱度分别控制在1 290~1 310℃和1.9~2.5的条件下,半钢终点平均w(P)=0.026%,且w(P)0.030%的比例能够达到81.01%,与优化前相比,半钢平均磷含量和磷合格率都有明显改善。     

转炉单渣留渣法脱磷工艺研究

为解决单渣留渣法脱磷难度大的问题,天钢进行了单渣留渣法脱磷工艺研究。生产实践表明:在碱度3.5~4.4、炉渣循环次数5~6炉、采取"铁质"成渣路线、冶炼阶段控制氩气流量等工艺条件下,转炉单渣留渣工艺脱磷效率较常规单渣工艺提高3%。     

低磷钢冶炼的理论和工艺问题

低磷钢是纯净钢生产的重要部分,从钢包回磷控制和脱磷、锰铁合金脱磷两方面开展低磷钢冶炼的相关理论及工艺研究.结果表明控制钢液脱磷和回磷的CaO基钢包顶渣存在一个临界碱度和临界氧化性,而锰铁合金氧化脱磷存在一个临界碳含量[%C]*,它对应着最大磷分配比LP和最小锰分配比LMn,采用BaO基渣系对锰铁合金脱硅脱磷联动处理获得45%～50%的脱磷率.     

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。     

转炉冶炼汽车用钢脱磷工艺

为了减少RH吹氧升温对洁净度的影响,汽车用钢在转炉冶炼过程中终点温度往往更高,从而导致转炉冶炼过程脱磷困难。通过对渣钢间脱磷热力学和动力学的计算,分析了转炉"留渣+双渣"工艺条件下磷分配比与钢液成分、炉渣成分以及温度的关系;结合工业生产试验,通过改变倒渣时间以及调整炉渣成分并对转炉冶炼过程钢液、炉渣连续取样,研究了转炉"留渣+双渣"工艺条件下的脱磷变化规律并得出了快速脱磷的工艺条件:吹炼开始加入小块废钢和轻薄料快速增加炉渣FeO含量并控制钢液温度的升高,吹氧量达到40%时倒出高磷含量炉渣;吹氧量为40%~80%期间增加炉渣FeO含量,减少炉渣返干,防止钢液回磷;转炉终渣碱度控制在4.0左右,终渣TFe质量分数在18%~20%和尽量低的出钢温度。     

造渣制度影响转炉深脱磷实验研究

在中频感应炉上模拟转炉后期钢水条件进行实验,研究造渣制度对转炉双渣脱磷工艺后期深脱磷的影响.结果表明:碱度和渣量是影响深脱磷的两个主要因素;在钢水w(P)约0.022 %,炉渣w(FeO)=25.0 %～30.0 %时,使用碱度3.2～4.0,渣量6.2～8.4 kg/t的炉渣,可获得82 %以上的脱磷率及将钢水w(P)脱至0.003 0 %以下,最低可达0.000 5 %.     

120 t顶底复吹转炉双渣脱磷一次倒渣的工艺实践

通过对转炉脱磷和碳-磷选择性氧化转变温度的理论分析和计算,在铁水未经脱磷预处理的条件下,进行120 t顶底复吹转炉双渣脱磷生产实践。当铁水平均成分为(/%):4.81C、0.49Si、0.32Mn、0.127P、0.019S的情况下,在转炉冶炼前期(0~360 s),采用低温(1 330~1 350℃),较强底吹搅拌[0.030~0.040 m~3/(t·min)],中等炉渣碱度(2.0~3.0)和高氧化铁(20%~25%)工艺措施,实现一次倒渣的半钢(3.8%C)平均磷含量0.048%和平均脱磷率62.2%的脱磷效果。     

低磷低硅铁水180 t复吹转炉冶炼高磷钢的工艺优化

在统计分析了转炉前期炉渣碱度和钢水温度,终点炉渣碱度、终渣全铁含量和终点钢水温度对脱磷率影响的基础上,优化了0.29%Si,0.085%P铁水180t复吹转炉的高磷钢冶炼工艺。200炉冶炼结果表明,通过使用低枪位使钢水快速脱碳升温,控制前期炉渣碱度≥2.2、终点炉渣碱度2.8~3.2,终点炉渣全铁含量≤17%,转炉出钢温度1 650~1 680℃,可控制脱磷率≤60%,终点钢水磷含量均值为0.035%。     

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。     

复吹转炉成渣过程对脱磷的影响

复吹转炉成渣过程是指冶炼过程中炉渣的碱度、氧化性和温度等因素的变化,成渣过程决定炉渣脱磷的效果。炉渣脱磷效果受热力学和动力学条件的影响,化渣脱磷期以改善动力学条件为主,脱碳升温期以改善热力学条件为主。     

转炉炼钢少渣冶炼技术的探索实践

介绍转炉少渣冶炼、炉渣热循环利用实践.可分两个阶段,脱碳出钢留渣、冶炼中期脱磷倒渣留渣与脱碳出钢留渣同时进行（留渣＋双渣）.脱碳留渣冶炼,通过出钢后倒渣、调渣过程控制,抑制留渣造成吹炼前期的喷溅.留渣冶炼使吨钢石灰消耗降低28.6％.“留渣＋双渣”试验,控制转炉前期炉渣碱度及全铁,选择合适脱磷渣倒炉点及温度,保证前期渣脱磷率和泡沫化,最终前期脱磷率大于60％,排渣率大于50％.“留渣＋双渣”技术,吨钢石灰消耗降低46.9％.     

基于高FeO转炉渣的钢液脱磷行为

 为了研究在转炉冶炼中高FeO转炉渣条件下钢液的脱磷行为,采用双联法在某钢厂300 t脱磷转炉上展开高氧化性转炉渣脱磷工业试验。通过理论分析并结合XRD、拉曼光谱分析等手段,研究了脱磷温度、转炉渣矿相结构以及终渣成分等因素对高FeO转炉渣条件下钢液的脱磷的影响。通过热力学公式计算发现,脱磷转炉最佳理论脱磷温度约为1 675 K。对比分析了不同脱磷效果的转炉渣的矿相结构,结果表明,2CaO·SiO₂和3CaO·P₂O₅矿相结构有利于脱磷反应的进行,3CaO·SiO₂对脱磷效果的影响不明显;Si—O—Si键和[FeO₄]键特征峰面积越大,Q0和Q2单元特征峰面积越小,脱磷效果越好。最后研究了脱磷炉钢液脱磷率≥60%时终渣成分的最佳控制工艺参数,碱度R为1.05～1.30,w([FeO])为33%～37%,w([MgO])≤3.0%,w([MnO])为4.3%～5.4%。本研究可以为钢铁企业采用双联法开发超低磷钢提供理论依据和技术指导。