影响转炉低碳钢冶炼脱磷的因素分析

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1、影响转炉低碳钢冶炼脱磷的因素分析卓伟伟1,雷 强1,王庆祥1,尹振芝2(1.武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室,湖北 武汉430081;2.涟源钢铁(集团)公司 第三炼钢厂,湖南 娄底410000)摘 要:对渣2钢脱磷反应影响因素进行了理论分析和试验研究。结果表明:磷在炉渣和钢水中的分配比随炉渣氧化性的增加而增加;在一定炉渣碱度范围内随着炉渣碱度的增加而增加,当碱度高到一定程度后,则随碱度的升高而下降;在一定的温度范围内随着温度的增加而增加,当温度高到一定程度后,则随温度的升高而下降。关键词:顶底复吹转炉;低碳钢;脱磷;影响因素中图分类号:TF704.4文献标识码:A文章编

2、号:100121447(2008)0520009203Analysis on factors affectinglow carbon steel dephosphorizationin converter smeltingZHUOWei2wei1,L EI Qiang1,WAN G Qing2xiang1,YIN Zhen2zhi2(1.Key LaboratoryforFerrous Metallurgyand Resources Utilizationof Minist ry ofEducation,Wuhan U niversityof Science and Technology,Wu

3、han 430081,China;2.No.3 SteelmakingPlant,LianyuanIron and Steel Corp,Loudi 410000,China)Abstract:Theoretical analysis and experimentalresearch on factors affecting dephospho2rization between molten steel and slag are described in t his paper.The result s show thatthe phosphorus partitionratio of the

4、 slag2steel increases wit h the increase of oxidability,basicity of slag.In the condition of higher basicity of slag,t he ratio decreaseswit h the in2crease of slag basicity.As regard to the influence of temperat ure on the ratio,t he ratioincreases wit h the increase of temperat ure to some extent.

5、In the conditionof highertemperat ure,the ratio decreases the increase of temperat ure.Key words:top2bottom combined blowingconverter;low carbon steel;dephosphoriza2tion;influencingfactors作者简介:卓伟伟(1984-),男,福建莆田人,硕士生,主要从事钢铁冶金方面的研究.磷是一般钢种中有害元素之一。钢中最大允许的w(P)为 0.02%0.05%,而对某些钢种则要求在 0.008%0.015%范围内。磷能提高钢

6、的强度,但随着w(P)的增加,钢的塑性和韧性降低(特别是低温冲击性降低),即出现钢的脆性现象。由于这种现象在低温更为严重,所以通常称为“冷脆性”。一般钢中w(C)、w(O)、w(N)增加,磷的这种有害作用增强。磷对钢的焊接性能也有不利影响。因而,磷是炼钢过程中需要清除的有害元素,脱磷是转炉炼钢的主要任务之一。氧气顶吹转炉脱磷效率为85%95%。影响钢水脱磷反应的因素很多,从热力学角度分析,根据脱磷反应的平衡条件和磷的分配系数来看,主要的影响因素是温度和炉渣成分。炉渣成分对脱磷反应的影响主要体现在渣中氧化铁质量分数和炉渣的碱度上。1 脱磷影响因素理论分析磷的氧化在钢渣界面进行,按炉渣分子理论的观

7、点,反应式如下 1:2 P+5(FeO)=(P2O5)+5 Fe-Q1(1)3(FeO)+(P2O5)=(3FeO?P2O5)-Q2(2)?9?2008 年10 月第 36 卷 第 5 期钢 铁 研 究Research on Iron&SteelOct.2008Vol.36 No.5(3FeO?P2O5)+4(CaO)=(4CaO?P2O5)+3(FeO)-Q3(3)由式(1)、(2)、(3)可推出(4):2 P+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO?P2O5)+5 Fe-Q4(4)式(4)表明,高碱度、高氧化性渣对脱磷有利,去磷是放热反应,故从热力学讲低温条件有利于去磷反应的进行。1.1氧

8、化性对炉渣去磷能力影响的理论分析由上述公式不难看出(FeO)在脱磷过程中起双重作用,一方面是作为磷的氧化剂起氧化磷的作用;另一方面充当把(P2O5)结合 成(3FeO?P2O5)的基础化合物的作用。所以,可以认为渣中存在(FeO)是去磷的必要条件。由于(3FeO?P2O5)在温度高于 1 470 时是不稳定的,因此只有当熔池内石灰熔化后生成稳定的化合物(4CaO?P2O5)才能达到去磷的目的。1.2炉渣碱度对炉渣去磷能力影响的理论分析CaO 具有较强的脱磷能力,4CaO?P2O5在炼钢温度下很稳定,因此,提高炉渣碱度可以提高脱磷效率。但不能无止境地提高炉渣的碱度,如果CaO 加入过多,炉渣熔点

9、增大,CaO 颗粒不能完全熔入炉渣,则导致炉渣的流动性减弱,黏度增强,从而影响脱磷反应在钢液与炉渣间的界面进行而降低脱磷效果。另外,炉渣碱度与氧化铁的活度也有关系,过高碱度减少氧化铁的活度,从而降低脱磷效果。1.3温度对炉渣去磷能力影响的理论分析温度对去磷反应的影响应从2 个方面来看:一方面,去磷是放热反应,高温不利于去磷,然而,熔池温度提高,将加速石灰的熔化,提高熔渣碱度,从而能提高磷在炉渣和钢水中的分配比;另一方面,高温能提高渣的流动性,能加强渣 2钢界面反应,提高去磷速度,所以过低的温度也不利于去磷。2涟钢转炉低碳钢冶炼试验及试验结果分析涟源钢铁(集团)公司炼钢厂1 号转炉为90 t顶底

10、复吹转炉。冶炼钢种有碳素钢、低合金钢等。为了提高转炉低碳钢冶炼水平,在 1 号转炉上开展了对低碳钢冶炼历程和成渣路线的生产现场工艺试验研究,其中包括脱磷过程各主要影响因素的研究,主要研究了冶炼过程氧化性、碱度、炉渣温度等对脱磷的影响。2.1 试验条件与方法生 产 现 场 工 艺 试 验 针 对SPH E、SPHD、CRML 264 等钢种展开,共试验了 12 炉,分别在吹炼 5 min、10 min、终点取钢、渣样,同时测定钢水温度。然后,对钢、渣样进行化学分析和研究,并基于钢、渣的化学分析和研究结果计算出了各主要冶炼参数值,这些参数中包括了各实验炉次各时间点磷在渣2钢间的分配比LP、炉渣碱度

11、等数据。按照试验安排,做好了每一炉的生产操作记录,包括加料与枪位情况、倒炉情况、吹炼过程异样情况、底吹情况、装入量情况、溅渣护炉情况等。2.2 试验结果分析2.2.1 炉渣氧化性对炉渣去磷能力的影响炉渣w(FeO)与磷在渣 2钢间分配比的关系如图 1 所示。图1各试验炉次炉渣氧化性对炉渣去磷能力的影响图 1 表明,随着w(FeO)的增大,LP逐渐升高,这是因为随着w(FeO)的增大,炉渣氧化性增强,磷在炉渣和钢水中的分配比随炉渣氧化性的增大而增大,证明了氧化性有利于脱磷反应的进行。该结果符合上述炉渣氧化性对渣2钢脱磷反应影响的理论分析。2.2.2 炉渣碱度对炉渣去磷能力的影响炉渣碱度与磷在渣2

12、钢间分配比的关系如图2 所示。图 2 显示,当R为4.5左右时,LP获得最大值;当R4.5时,LP随R的升高而降低,这是因为当炉渣碱度达到 4.5左右后再继续升高,炉渣熔点将剧烈升高,炉渣粘度剧烈增大2,使炉渣脱磷的动力学条件变差,从而降低了脱磷能力。图 2 结果表?01?钢 铁 研 究第 36 卷图2各试验炉次炉渣碱度对炉渣去磷能力的影响明从脱磷效果出发,涟钢 1 号顶底复吹转炉低碳钢冶炼炉渣碱度应控制在4.5附近,该结果符合上述炉渣碱度对渣 2钢脱磷反应影响的理论分析。2.2.3钢水温度对炉渣去磷能力的影响钢水温度与磷在渣2钢间分配比的关系如图3 所示。图3各试验炉次冶炼温度对炉渣去磷能力

13、的影响图 3 表明,随着炉温的增加,磷在炉渣和钢水中的分配比是逐步升高,即炉渣的脱磷能力逐步增强;当温度达到 1 680 左右磷在炉渣和钢水中的分配比达到极值,之后随着炉温的继续升高呈降低趋势。虽然脱磷反应是放热反应,随着炉温不断提高,从热力学上讲不利于脱磷反应的进行,但是炉温的升高有助于石灰熔化和溶解,有助于炉渣流动性提高,因而在一定温度范围内提高温度可以增大磷在炉渣和钢水中的分配比;可是温度不能过高,当温度超过1 680 后,温度对脱磷的副作用起到了主导作用,导致了磷在炉渣和钢水中的分配比随着炉温的再继续升高而逐渐降低,从而不利于去磷。该结果符合上述温度对渣2钢脱磷反应的理论分析。3 结

14、论(1)磷在炉渣和钢水中的分配比随炉渣氧化性的增加而增加。(2)磷在炉渣和钢水中的分配比在一定炉渣碱度范围内随着炉渣碱度的增加而增加;当碱度高到一定程度后,则随碱度的升高而下降。根据涟钢的试验结果,当炉渣碱度为4.5左右时,磷在炉渣和钢水中的分配比获得最大值。(3)磷在炉渣和钢水中的分配比在一定的温度范围内随着温度的增加而增加;当温度高到一定程度后,则随温度的升高而下降。根据涟钢的试验结果,当温度为1 680左右时,磷在炉渣和钢水中的分配比获得最大值。参考文献 1 赵滨,周军.提高转炉脱磷效果的分析J.马钢技术,2002,(1):15.2 陈家祥.炼钢常用图表数据手册 M.北京:冶金工业出版社

15、,1984.(收稿日期:2008203219)澳钢铁公司提高铁矿石销量36%澳大利亚一钢公司(OneSteelLt d.)首席执行官表示,该公司将提高铁矿石年销量36%以抓住价格创纪录这一时机。这家澳大利亚第二大钢铁生产商早些时候公布财报称截至6 月 30 日的 2008 财年净利润年比增长18%,从 2007财年的 2.07亿澳元增至 2.449亿澳元,2008财年全年销售额年比增长73%至74.3亿澳元。一钢公司2007 年 8 月收购了澳大利亚第三大钢铁生产商斯莫根钢铁公司(SmorgonSteel)的大部分资产以将其产量扩大50%以上。一钢公司已斥资4 亿澳元将旗下威耶拉炼钢厂(WhyallaSteel 2works)转变成使用磁铁矿而非赤铁矿炼钢,并增加赤铁矿的销量。一钢公司2008财年铁矿石销量为440万t,高于400万t这一最初目标,并预计从2009财年起将销量提高至600 万 t。(摘自世界金属导报)?11?第 5 期卓伟伟,等:影响转炉低碳钢冶炼脱磷的因素分析