转炉炼钢工艺2

1、1第四节 转炉炼钢造渣制度 造渣是炼钢的一项重要操作。由于转炉冶炼时间短，必需快速成渣，才干满足冶炼进程和强化冶炼的要求。造渣对防止喷溅、减少金属损失和提高炉衬寿命都有直接关系。炼钢就是炼渣。.2转炉炼钢造渣制度一.成渣过程来源：渣料、金属元素氧化产物和脱磷、硫产物、炉衬等。1.炼钢对炉渣要求转炉冶炼各期，都要求炉渣具有一定的：a.碱度R；b.适宜的氧化性( FeO) c.流动性 ；d.适度泡沫化。.3炉渣的作用：、脱磷、硫；、保温、防止金属再氧化及吸气；、吸收上浮的夹杂物及反响产物；、减少炉衬的蚀损。主要成分是：CaO、MgO、SiO2、Al2O3、MnO、FeO、P2O5、CaS、FeS、

2、MnS等。.4液态炉渣主要来自铁水中Si、Mn、Fe的氧化物。希望炉渣具有较高的氧化性( FeO)，以促进石灰熔化，迅速提高炉渣碱度R。因前期C-O反响滞后，熔池搅拌较弱，温度偏低，渣中 ( FeO) 积累。2.转炉成渣过程吹炼初期:.5取样阐明：初期渣的主要矿物为钙镁橄榄石m(Fe.Mn.Mg.Ca)SiO4和玻璃体(SiO2)铁与氧的亲和力。但在炼钢温度(T:1400-1600)下，钢液中的磷是不能被氧化去除的。由于：2P + 5O = P2O5 (g) G0=-177350+127.32T cal 02脱磷反响游离态的磷很活泼，易与氧化合。但自然界没有游离态的磷，它是以矿物方式存在。.2

3、3但当有碱性氧化物存在时，磷氧化构成的P2O5(g)就能与之结合为稳定的磷酸盐，可保管于渣中。这些磷酸盐是：3FeO. P2O5 、 3MnO. P2O5 、 3MgO. P2O5、 3CaO. P2O5或(4 CaO. P2O5)。在普通炼钢渣系下，3CaO. P2O5和3Feo. P2O5数量最多，是最主要脱磷产物。.24转炉炼钢造渣制度分子实际的脱磷反响式如下：渣-金界面反响氧化脱磷5(Feo) = 5Fe + 5O2P + 5O = (P2O5)(P2O5) + 4(CaO) = (4 CaO. P2O5)+2P + 5(FeO) + 4(CaO) = (4 CaO. P2O5) +

4、5Fe.25离子实际的脱磷反响式为：P + (O2-) + O= (PO43-) lgK=40067/T-15.06 其中：K=a(4 CaO.P5O2)/%P2a5(Feo) a4(CaO)脱磷率：LP = (% P2O5)/ %P2 = K a5(Feo) a4(CaO)磷酸盐容量Cp=(P%)/aPaO2.5 表示渣的脱磷才干。离子实际,p172那么： LP = (% P)/ %P= Cp . aO2.5fp复原脱磷略。.26转炉炼钢造渣制度3脱磷条件由上式可得到脱磷的热力学条件： a.提高a(Feo)和a(CaO)对脱磷反响有利；a(Feo)可经过加氧化铁皮、铁矿石或提高枪位来实现。a

5、(CaO) 可经过加石灰和熔剂，使R2.5。 b. 降低(4CaO. P2O5)的活度，对脱磷反响有利；经过放渣及造新渣来实现。 .27c.较低的温度对脱磷反响有利。1400-1500冶炼初、中前期。因放热反响，温度升高不利于反响进展。脱磷的动力学条件：加强搅拌增大渣-金反响界面，改善炉渣流动性等都有利脱磷反响的进展。 .28.29.30转炉炼钢造渣制度问题：分析转炉炼钢冶炼过程初、中、末期炉渣的变化与脱磷的关系。初：T低，(Feo)高，R低；中：T升高，(Feo)低，R升高；末：T升高，(Feo)高，R升高。结论：顶吹氧气转炉炼钢脱磷的最正确时期为： 冶炼的初期和脱碳前期。.31转炉炼钢造渣

6、制度4.“回磷问题在脱氧、合金化及浇注过程中，由于T升高，(Feo)低，R低脱氧剂Fe-Si的产物 SiO2，渣中的磷可被复原，又进入钢液中的景象称为“回磷。防止“回磷的方法：应尽能够不在炉内进展脱氧、合金化，设法使炉渣不进入钢包。采取铁水炉外脱磷及维护浇铸等措施。.32转炉炼钢造渣制度5铁水炉外脱磷的条件a.首先要脱Si使其低于0.2%根据：氧势图 ;b. T低1300-1400，对脱磷反响有利;c.设备简单，操作方便。可在出铁沟中或在鱼雷罐车中进展。经过吹O2或加烧结矿、铁精矿粉等;d.可减轻转炉负担，实现少渣或无渣操作，提高钢的种类和质量。目前，最正确的铁水炉外脱磷器是转炉。 脱磷剂多以

7、Ca系为主。.33传统钢铁流程.34多功能RHC3.5%0.04%P=0.11%S0.005%T=0S0.005%T=13000.004%P0.005%P0.01%0.065%0.001%P0.003%T=1650新流程.352.转炉炼钢的脱硫1硫在钢中的存在方式及其对钢性能的影响从Fe-S二元系相图可知，硫能溶解于液态铁中构成无限溶液。钢铁中的含量约为：0.001-0.1%。硫在液态纯铁中，终究以何种形状存在？到目前为止还不能完全确定。多数观念以为它以FeS的方式存在，少数MnS。硫在铁中的溶解热较高，分散系数较小。.36.37转炉炼钢造渣制度硫的影响很多，是炼钢的杂质元素，希望它的含量越少

8、越好。“热脆是一种断裂景象。指钢中的FeS- FeO构成低熔点940共晶物，轧制时的加热温度是1100，轧制时钢中的FeS- FeO变为液态，该处就是断裂区。此外，硫对钢的机械、焊接和切削性能都有影响。钢中的硫化夹杂物会引起“坑蚀、疲劳断裂等景象。.38.392脱硫反响转炉炼钢的脱硫分为:气态脱硫和炉渣脱硫。气态脱硫：是转炉炼钢整个脱硫过程中的一个组成部分，占10%左右。其分子实际反响式为：S + O2 = SO2 或FeS + O2 = SO2 +Fe气态脱硫的条件是：要具有一定氧势，氧气转炉炼钢的一次反响区具有较高的氧浓度，故具备此条件。由炉气成分的检测结果可证明.40炉渣脱硫：渣-金界面

9、反响占转炉炼钢整个脱硫过程中的90%左右。其分子实际反响式为：S + CaO= CaS+ O 或 FeS + CaO= CaS+ FeO属弱吸热反响， K=aCaSaO/ aSaCaO式中aO = f0%O ； aS = fs%S 。离子式为：S + O2-= S2-+ OK=aS2-aO/ aO2- aS脱硫率LS =%S/%S = KfsaCaO/ f0%Op175.41转炉炼钢造渣制度3脱硫条件由上式可知，脱硫的热力学条件为：a.添加CaO，即：提高R，对脱硫反响有利； b.降低FeO、CaS放渣，对脱硫反响有利； c.提高T1550-1600后，对脱硫反响有利。脱硫的动力学条件为：加强

10、搅拌，增大渣-金反响界面，对脱硫反响有利。.42问题：分析转炉炼钢冶炼过程初、中、末期炉渣的变化与脱硫的关系。初：T低，(Feo)高，R低；中：T升高，(Feo)低，R升高；末：T升高，(Feo)高，R升高。结论：顶吹氧气转炉炼钢炉渣所具有的高氧化性，对脱硫是不利的，但它具有的良好动力学条件和高R ，使其脱硫的较好时期为：冶炼的中、后期。脱硫率LS可达40%左右。.434铁水预脱硫的条件a.铁水中的C、Si、Mn含量较高，这些元素有利提高fs，从而使脱硫率LS提高；同时，可使脱硫剂Ca系、Na系、纯金属Mg及稀土的利用率提高。b.铁水中的O 含量较低氧势低，对脱硫反响有利。 c.设备简单，操作

11、方便。可在出铁沟中或在鱼雷罐车、铁水罐中进展。.44转炉炼钢造渣制度d.可减轻高炉负担，降低焦比高炉的复原性气氛对脱硫反响有利，但脱硫还需添加R即：加石灰。石灰或石灰石的吸热，使高炉的焦比添加，代价太大。e.可减轻转炉负担，实现少渣或无渣操作，提高钢的种类和质量。 *防止“回硫3.铁水同时脱磷、脱硫的原理 视体系氧势而定，普通是氧化脱磷、复原脱硫，选择Ca系渣较多。也有同时复原脱磷、脱硫.45转炉炼钢造渣制度分析:根据电中性原理,在渣-金界面上发生的电化学反响必然是同时进展阳极反响和阴极反响.在LD氧化精炼的条件下:阳极反响为脱磷:P阴极反响为脱硫:可见同时脱磷、脱硫是能够的.但要留意的是:在

12、氧化条件下脱硫,必需选择脱硫才干强的碱性渣剂.465、深度脱硫金属Mg， Ca的脱硫 Mg (g) + S =(MgS )(s) Ca (l) + S =( CaS) (s) Ca (g) + (S) =(CaS )(s) 留意：当用金属脱硫剂时，其脱硫反响为放热过程，因此为强化脱硫宜低温操作。.47五、吹损与喷溅 在转炉吹炼过程中，出钢量总是比装入量少，这些吹炼过程中损失的金属量叫做吹损。吹损=装入量-出钢量/装入量100%吹损由化学损失、烟尘损失、渣中铁珠和氧化铁损失、喷溅损失等几部分组成。 (1)化学损失将铁水和废钢吹炼成钢水，需去除碳、磷、硫，而硅和锰也会发生氧化。 (2)烟尘损失。吹

13、炼过程中氧枪中心区的铁被氧化，生成红棕色烟尘随炉气排出而损失， 烟尘损失普通为金属装入量的0.8%1.3%。 .48(3)渣中氧化铁损失炉渣中含有氧化铁，除渣时倒出呵斥铁损失。 (4)渣中铁珠损失转炉渣中，有一部分金属液滴悬浮于炉渣中构成铁珠，倒渣时随渣倒 出呵斥铁损。 (5)喷溅损失转炉吹炼中，假设操作控制不当将会产生喷溅，有能够使部分金属随炉渣起喷出炉外，呵斥金属损失。喷溅量随原料条件和操作程度高低而变，普通约占装入量的 0.5%2.5%。 .49喷溅是顶吹转炉操作过程中经常见到的一种景象。喷溅的类型有迸发性喷溅、泡沫性喷溅 和金属喷溅。迸发性喷溅 熔池内碳氧反响不平衡开展，瞬时产生大量的co气体。这是发生迸发 性喷溅的根本缘由。 泡沫性喷溅 在铁水Si、P含量高，渣中Si02、P205含量较高，渣量大时，再加上熔渣内TFe较高，熔渣外表张力降低，熔渣泡沫太多，妨碍着co气体通畅排出，使渣层厚度增 加，严重时可以上涨到炉口。.50金属喷溅 渣中TFe过低，熔渣流动性不好，氧气流直接接触金属液面，由于碳氧反 应生成的c