新型冶炼脱磷技术——转炉预处理单渣法

目前,转炉炼钢常见的脱磷技术有：转炉大渣量脱磷、双渣脱磷、转炉双联脱磷及转炉预脱磷等,这些技术在生产中取得了良好的脱磷效果,其中双渣法脱磷率高达90％左右。这些技术一方面使生产低磷钢及超低磷钢成为可能,另一方面又存在着转炉热量损失大和冶炼周期长等缺点。最近,攀钢提出了一种在转炉炉内加入复合脱磷剂的新型转炉预处理单渣法脱磷技术。     

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%。     

转炉单双渣脱磷工艺试验

结合南钢现场试验,研究了转炉采用单渣法和双渣法对钢水脱磷的影响;分析比较了不同操作制度对钢液中磷含量的影响,辅料加入量对终点钢液磷含量变化的影响,留渣操作对前期渣的影响以及对冶炼终点钢液磷含量的影响。试验结果表明,与单渣法相比,双渣法前期脱磷效果较好,形成的前期渣对脱磷较有利,冶炼终点能很好达到低磷钢要求。同时通过现场试验研究确定了冶炼低磷钢的最佳终点温度、适宜碱度和FeO含量等条件,并得出对磷含量要求严格的钢种应采用双渣法冶炼较有利。     

新型冶炼脱磷技术——转炉预处理单渣法

目前,转炉炼钢常见的脱磷技术有：转炉大渣量脱磷、双渣脱磷、转炉双联脱磷及转炉预脱磷等,这些技术在生产中取得了良好的脱磷效果,其中双渣法脱磷率高达90％左右。这些技术一方面使生产低磷钢及超低磷钢成为可能,另一方面又存在着转炉热量损失大和冶炼周期长等缺点。最近,攀钢提出了一种在转炉炉内加入复合脱磷剂的新型转炉预处理单渣法脱磷技术。该技术使用的高效复合脱磷剂由攀钢自主开发,脱磷剂CaO含量为25％－45％,TFe35％－55％、S≤0.08％、P≤0.08％,粒度〈50mm,熔点1280℃。     

用CaO-CaF2-FeO系渣进行钢水深脱磷

为了生产超低磷钢,在1600℃用高碱度CaO-CaF2-FeO系渣对低磷钢水进行了炉外深脱磷的研究。分析了氧化性和碱度对脱磷效果的影响,确定了合适的渣系组成,测得1600℃下该渣系的磷容量在10^18.54～10^20.2范围内。实验结果表明：氧化性和碱度是影响脱磷效果的两个制约性因素;在钢水初始磷含量为0．01％左右的条件下,使用该渣获得了大于50％的脱磷率及低于0．005％(最低可达0．0027％)的磷含量;在300t转炉上进行的初步生产试验也获得了50％左右的脱磷率及0．006％左右的成品磷含量。     

攀钢转炉双渣法脱磷的试验研究

 为满足用户对钢中磷含量的要求,攀钢采用“双渣法”转炉脱磷工艺开展脱磷试验,并根据生产条件和转炉工艺特点考察转炉脱磷专用氧枪的实际使用效果。试验中,转炉工艺冶炼前期低温脱磷,后期脱碳升温,吹炼前期采用低供氧强度脱磷喷枪,倒渣时切换为常规吹炼喷枪。在吹炼脱磷前期结束扒渣后,熔池中的w(［P］)下降至0040%以下,脱磷率为47.9%。在试验终点钢水中的w(［P］)均在0.010%以下,波动范围在0.006%~0.010%,w(［P］)的平均值是0.0081%。终点脱磷率波动范围是84.4%~92%,平均值是88.3%。     

高磷铁水顶底复吹转炉双渣法冶炼工艺实践

舞钢在没有铁水预脱磷设备的条件下,为了提高转炉钢冶炼前期的脱磷效率,结合转炉不同吹炼时期特点,通过生产实践,探索高磷铁水顶底复吹转炉双渣法冶炼工艺生产低磷钢的方法,确定了吹炼过程中合理的氧枪枪位和原料投放时机,总结出一倒时间、碱度、温度等关键操作制度,最终开发出直接利用高磷铁水生产低磷钢的转炉双渣法冶炼工艺技术,满足了低磷钢种对钢水洁净度的要求,达到了降本增效的目的。     

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。     

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.     

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。     

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。     

转炉炼钢渣磷元素的富集及影响因素

为了研究炼钢过程中出现的低碳低磷钢冶炼困难以及转炉终点补吹回磷的现象,以转炉炼钢渣相为研究对象,利用扫描电镜测量分析了渣相的微观组成与C_2S(2CaO·SiO_2)富磷相在渣中的比例。研究结果表明,转炉脱磷由"氧化脱磷"+"固磷"两个环节组成;渣中SiO_2通过影响C_2S量的多少对脱磷产生影响,渣中FeO质量分数高,会分解C_2S相进而导致钢水回磷;温度高导致固磷相分解,研究结果表明,通过控制转炉终渣固磷相熔点高于钢水温度,可实现低温出钢。     

The study of microstructure and phosphorus distribution in converter slag

An efficient slagging is a key process to improve the dephosphorization ability in converter operation. The microstructure analyses can provide the information of phosphorus distribution in various mineral phases to feature completely the dephosphorization process.Two kinds of converter slags were investigated in this study, including conventional slag with high basicity and dephosphorization slag with low basicity.The characteristics of high basicity converter slag have been reported widely.However,the ...     

120t转炉第一次倒渣脱磷参数计算与工艺试验

通过脱磷与还原磷的平衡热力学研究,确定了120 t转炉双渣法冶炼低磷钢时最佳一次倒渣温度与碱度之间的关系。通过对磷分配比Lp计算,得到了1450℃下,碱度、(FeO)对其影响。结合热力学软件Factsage,得到最佳的脱磷渣碱度和(FeO)。计算表明,随着炉渣碱度的增大,最佳脱磷温度区间向高温区移动;1450℃下,最佳的第一次倒渣碱度为2,最佳(FeO)为20%～25%。     

转炉留渣双渣工艺两阶段脱磷对比

 为了获得两阶段脱磷的关键工艺参数,通过统计100 t转炉留渣双渣工艺生产数据,比较了脱磷及脱碳阶段的脱磷有利条件,研究结果表明,两阶段脱磷条件对脱磷效果的影响规律存在显著差异,脱磷阶段炉渣碱度为1.8~2.2、Fe2O3质量分数为23%~28%、钢液温度为1 350~1 400 ℃时,可获得最优的脱磷效果;脱碳阶段炉渣碱度为3.2~5.2、Fe2O3质量分数为18%~30%、钢液温度为1 600~1 700 ℃时,提高炉渣碱度及Fe2O3质量分数或降低钢液温度可获得更优的脱磷效果;脱磷、脱碳阶段都没有达到热力学平衡,但脱磷阶段与热力学平衡差距更大,脱碳阶段更接近热力学上的平衡。     

Double Slag Operation Dephosphorization in BOF for Producing Low Phosphorus Steel

A study on the production of low phosphorus steel by double slag operation in 210 t converter was carried out. A phosphorus content of less than 0.005% (mass percent) was obtained before tapping. About 80% phosphorus could be removed by the first slag after 5 min. High Fe³⁺ content and high basicity in the first slag were in favor of dephosphorization. On the other hand, Fe³⁺ content had less effect on dephosphorization during second slag treatment. In the second slag period, the fraction of dephosphorization increased with the increase of basicity up to a basicity of 6. Further increase of basicity of the second slag had very little effect on dephosphorization. The tapping temperature had great impact on dephosphorization. It was impossible to get phosphorus less that 0. 005% when the tapping temperature was higher than 1 943 K. The optimum operation conditions were suggested. On the basis of these conditions, the amount of the second slag and the effect of the remaining first slag were estimated.     

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。     

低碳铝镇静钢转炉炼钢低温脱磷工艺

摘要：对转炉脱磷进行热力学与动力学分析,介绍了低碳铝镇静钢转炉低温脱磷生产工艺,对该生产工艺过程参数进行了统计分析,并对过程炉渣进行了SEM、EDS、XRD分析。结果表明：通过降低平均出钢温度至1617℃,碱度控制在2.4~3.0,TFe质量分数控制在12%~15%,转炉后期脱磷效率大大加强,冶炼后期调渣后TSC阶段渣钢磷分配比在50~120之间,TSO阶段磷分配比在100~300之间。转炉终点炉渣中固磷矿相主要是15CaO·6SiO2·P2O5,其中P2O5主要集中在块状2CaO·SiO2~3CaO·SiO2相中,而针状FeMgMn的氧化物相中基本没有P2O5,冶炼后期通过适当延长低枪位 大氧气流量冶炼时间来回收渣中部分铁,对脱磷影响不大。     

含磷钢渣碳热还原脱磷及资源化利用的研究现状

摘要：针对脱磷转炉渣中磷资源高效回收及其资源化利用过程中存在的问题,系统总结了含磷钢渣除磷方式及其应用优缺点,并着重总结了不同条件（炉渣温度、炉渣碱度、钢渣中FeO质量分数、碳当量、底吹气体流量、冶炼时间等）对碳热还原气化脱磷的影响规律。同时,以应用前景较好的碳热还原气化脱磷方法为基础,提出了脱磷转炉渣在碳热还原气化脱磷过程磷的流向规律,展望了渣中磷资源回收制备磷铁及其循环利用模式。这为实现渣中磷资源高效回收及处理后残渣资源化利用提供重要研究基础和方向。