脱磷8-2(转炉脱磷).ppt

炼钢设备及车间设计,材料成型技术系,冶金技术专业,课题：转炉脱磷工艺,回顾： 炼钢过程的脱磷反应是在金属液与熔渣界面进行的，首先是P被氧化成（P2O5），而后与（CaO）结合成稳定的磷酸钙： 2P+5(FeO)+4(CaO)=(4CaOP2O5)+5Fe 2P+5(FeO)+3(CaO)=(3CaOP2O5)+5Fe,3 转炉脱磷工艺,转炉炼钢所用原料以铁水为主，而铁水与废钢相比含磷量高，因此转炉炼钢的脱磷任务较重。 转炉的脱磷工艺主要包括：选择合适的造渣方法和在吹炼中控制好枪位。,3 转炉脱磷工艺,一、造渣方法及其脱磷效率,转炉的造渣方法包括：单渣法、双渣法、双渣留渣法和喷吹石灰粉法。 单渣法 在冶炼中途不倒渣、不扒渣，直到终点出钢后倒渣的造渣方法称为单渣法。 单渣法操作的工艺简单，冶炼时间短，生产率高。但其去磷效率较低，一般情况去磷率为90%左右。,3 转炉脱磷工艺,一、造渣方法及其脱磷效率,双渣法 是指在吹炼中途倒出部分炉渣，然后补加渣料再次造渣的操作方法。 双渣操作的特点是：炉内始终保持较小的渣量，吹炼中可以避免因渣量大造成的喷溅，且渣少易化，同时又能获得较高的脱磷效率。双渣法去磷率达92%95%。,3 转炉脱磷工艺,一、造渣方法及其脱磷效率,双渣留渣法 是指上一炉的高碱度、高温度和较高（FeO）含量的终渣部分地留在炉内，以便加速下一炉钢初渣的熔化，并在吹炼中途倒出部分炉渣再造新渣的操作方法。 由于留渣，初渣早成，去磷率为95%左右。,3 转炉脱磷工艺,一、造渣方法及其脱磷效率,喷吹石灰粉法 是指在冶炼的中后期以氧气为载体，用氧枪将粒度为1以下的石灰粉喷入熔池且在中途倒渣一次的操作方法。 该法成渣速度快，去磷率高。但该法需要破碎设备，且粉尘量大，石灰粉又容易吸收空气中的水分，制备运输较困难。,3 转炉脱磷工艺,一、造渣方法及其脱磷效率,转炉的造渣方法的合理选用 单渣法 单渣法生产稳定，操作简单，便于实现计算机控制。 对于含磷较高的铁水，入炉前应进行预处理使之达到单渣法操作的要求，合理又经济。,3 转炉脱磷工艺,二、吹炼过程中磷含量的变化规律 转炉炼钢过程中，钢液中的含磷量是逐渐降低的。但是操作过程中，各种工艺参数的变化对脱磷反应会有不同的影响。 1.枪位变化对脱磷反应的影响,脱磷反应： 2P+5（FeO）+4（CaO）=（4CaOP2O5）+5Fe 2P+5（FeO）+3（CaO）=（3CaOP2O5）+5Fe,3 转炉脱磷工艺,二、吹炼过程中磷含量的变化规律 1.枪位变化对脱磷反应的影响 脱磷的主要条件：高氧化铁含量（氧化性）、高碱度（CaO）、良好流动性熔渣。 适当提高氧枪枪位，能促使渣中（FeO）含量增加，不仅可以保证脱磷的氧化性条件，而且还有助于熔化石灰，降低炉渣黏度及使炉渣适当泡沫化，改善了脱磷的动力学条件。,3 转炉脱磷工艺,二、吹炼过程中磷含量的变化规律 1.枪位变化对脱磷反应的影响 相反，如果枪位控制得较低，碳氧反应激烈，脱碳速度快，易使渣中的（FeO）含量不足，并且易出现炉渣返干现象，这对脱磷极为不利。,3 转炉脱磷工艺,二、吹炼过程中磷含量的变化规律 2.吹炼过程中磷含量的变化规律及分析 吹炼过程中，钢液中磷含量的变化大致可以分为三个阶段：吹炼初期、吹炼中期、吹炼后期。 A 吹炼初期 吹炼的最初阶段，硅、锰与氧的亲和力比磷大，所以要等到铁液中硅、锰含量降到足够低时磷才开始氧化。因此吹炼的最初阶段脱磷速度不大。,3 转炉脱磷工艺,二、吹炼过程中磷含量的变化规律 2.吹炼过程中磷含量的变化规律及分析 A 吹炼初期 吹炼初期熔池温度较低，这对于脱磷是一个有利条件，如果能保证迅速形成高碱度、高氧化铁含量、流动性良好的炉渣，可以使脱磷过程快速进行。 因此，该阶段应适当提高枪位，使渣中氧化铁含量达到18%25%，可使脱磷速度迅速提高。,3 转炉脱磷工艺,二、吹炼过程中磷含量的变化规律 2.吹炼过程中磷含量的变化规律及分析 B 吹炼中期 吹炼中期，硅、锰的氧化已结束，炉内逐渐进入碳和磷的激烈氧化阶段。 此阶段的脱磷主要与造渣质量有关，只要化渣良好，脱磷速度可大于脱碳速度。（脱磷速度快）,3 转炉脱磷工艺,二、吹炼过程中磷含量的变化规律 2.吹炼过程中磷含量的变化规律及分析 B 吹炼中期 应注意，随着熔池温度的逐渐升高，碳的氧化速度也逐渐加快，强烈消耗渣中的氧化铁（C+（FeO）=CO+Fe），可能使渣中的氧化铁降低到7%10%，从而使炉黏度增大，甚至出现返干，影响脱磷继续进行。为此，在吹炼中期，枪位也不宜过低。,3 转炉脱磷工艺,二、吹炼过程中磷含量的变化规律 2.吹炼过程中磷含量的变化规律及分析 C 吹炼后期 此阶段钢液中磷含量已比较低，熔池温度已升高，脱磷速度较低。 综合上述分析，在化渣良好，碱度适当的情况下，转炉吹炼初期、吹炼中期及吹炼后期脱磷速度的变化规律为：较慢快慢。,3 转炉脱磷工艺,三、回磷及其防止措施 回磷回磷现象就是磷从熔渣中又返回到钢中。 转炉成品钢中磷含量往往高于吹炼终点磷含量，就是由于吹氧结束后出钢和浇注过程中回磷所致。 产生回磷的基本原因： 熔渣的碱度或氧化铁含量降低； 石灰化渣不好； 温度过高。 要保证钢水脱磷效果，必须防止回磷现象。,3 转炉脱磷工艺,三、回磷及其防止措施 1.出钢和浇注过程中的回磷及原因 转炉出钢时要进行脱氧操作，由于出钢时不可避免会下渣，采用的脱氧剂多为硅铁、锰铁合金、纯铝等。故此在脱氧操作的过程中会发生以下反应： 2(FeO)+Si=(SiO2)+2Fe (FeO)+Mn=(MnO)+Fe 2(P2O5)+5Si=5(SiO2)+4P (P2O5)+5Mn=5(MnO)+2P 3(P2O5)+10Al=5(Al2O3)+6P,3 转炉脱磷工艺,三、回磷及其防止措施 2.减少回磷的措施 吹炼中期，要保证渣中的（FeO）含量大于10%以上，防止炉渣返干； 控制终点温度不要过高，并调整好炉渣成分，使渣中（CaO）浓度保持较高水平； 避免在炉内进行脱氧操作，防止渣中氧化铁含量下降；当在钢水包内进行脱氧操作时，希望脱氧剂在出钢至2/3前加完；,3 转炉脱磷工艺,三、回磷及其防止措施 2.减少回磷的措施 采用有效挡渣措施，减少出钢时的下渣量； 采用碱性包衬； 出钢时向包内投入少量石灰块以提高渣层碱度，增大炉渣黏度，降低炉渣反应能力。,3 转炉脱磷工艺,四、铁水预脱磷 铁水预脱磷是指铁水兑入转钢炉之前先进行的脱磷处理。 铁水预处理脱磷，反应温度低，热力学条件好，易于脱磷。 由于铁水预处理脱磷具备良好的化学热力学条件，熔渣吸收脱磷反应产物的能力是炼钢脱磷的510倍，因而，较小渣量、较低的渣中FeO含量即可达到较好脱磷效果，脱磷成本低。,3 转炉脱磷工艺,四、铁水预脱磷 铁水预脱磷与炉内脱磷的原理相同，即预脱磷时的脱磷反应同样是：,首先是P被氧化成（P2O5），而后与（CaO）结合成稳定的磷酸钙： 2P+5(FeO)+4(CaO)=(4CaOP2O5)+5Fe 2P+5(FeO)+3(CaO)=(3CaOP2O5)+5Fe,因此铁水预脱磷的条件同样是：高碱度、高氧化铁含量（氧化性）、适当的低温。,3 转炉脱磷工艺,四、铁水预脱磷 1.脱磷剂 目前常用的脱磷剂有苏打系和石灰系脱磷剂。 （1）苏打系脱磷剂 脱磷剂组成： Na2CO3 + 氧化剂 脱磷反应： 2P+3(Na2O)+5(FeO) =(3Na2OP2O5)+5Fe,3 转炉脱磷工艺,四、铁水预脱磷 1.脱磷剂 （2）石灰系脱磷剂 脱磷剂组成： CaO + 氧化剂 + 助熔剂 脱磷反应： 2P+5(FeO)+3(CaO) = (3CaOP2O5)+5Fe,3 转炉脱磷工艺,四、铁水预脱磷 1.脱磷剂 （3）脱磷剂中的氧化剂 气体（O2）或固体氧化剂（FeO） 固体氧剂（FeO）：轧钢铁皮、铁精矿粉、烧结矿粉 （4）脱磷剂中的助熔剂 萤石（CaF2）、 CaCl2等,3 转炉脱磷工艺,四、铁水预脱磷 2.脱磷方法 （1）机械搅拌法 把配制好的脱磷剂加入到铁水包中，然后利用装有叶片的机械搅拌器搅拌