低磷钢冶炼工艺

2020年6月23日
3
低磷钢冶炼工艺
一、转炉脱磷的基本理论
磷在钢中的作用
磷在大多数钢中是有害元素： 它能够引起钢的“冷脆”；使钢材的塑性和冲击韧性降低；使钢的 焊接性能和冷弯性能变差；磷在钢中偏析很大且不易消除。 磷做为合金元素也能够改善钢的某些性能： 易切削钢：利用磷能够改善钢的塑性； 高磷薄板钢：利用叠轧时不易粘合的性能； 炮弹钢：利用磷的脆性； 高导磁电工钢：利用耐腐蚀性及提高导磁率； 耐大气、海水腐蚀用钢：利用耐腐蚀性能；
2020年6月23日
11
低磷钢冶炼工艺
[3] 转炉双渣法相关技术的研究：
1）底吹工艺技术。 2）脱碳工序锰矿熔融还原工艺。 3）超低磷的分析技术。 4）中间排渣技术。
2020年6月23日
12
低磷钢冶炼工艺
4.转炉“双联法”冶炼工艺（双枪、双联）
二十世纪九十年代日本学者提出了“分阶段精炼”的工艺思想，并付 之于实践，不断改进完善这一新工艺流程。使传统的转炉炼钢过程(即在 同一座转炉内进行脱磷、脱硫、脱碳、提温和精炼等)逐步转向单一化， 即将冶炼过程分为几个功能阶段，一个冶炼设备进行单一功能的操作成为 炼钢生产的发展方向。这种发展带来的好处是：可提高钢水的质量，缩短 转炉冶炼周期，降低原材料的消耗和能耗，每一设备的生产操作单一，有 利于冶炼过程的控制和管理。转炉“双联法”冶炼正是基于此背景发展起 来的一项炼钢新技术，该工艺核心是将转炉冶炼功能分为脱磷和脱碳两部
动力学条件： 1.1迅速造成有利于脱磷的熔渣：碱度在3.0-4.0之间，（FeO）在
15%-20%，渣量相对较大的熔渣。这样可以增大LP。 1.2保持熔渣具有较好的流动性，使炉渣泡沫化，增大渣钢之间的反
应界面。 1.3加强对熔池的搅拌，如保持合适的枪位，增加底吹或侧吹气体进
行搅拌等。
2020年6月23日
分，两座转炉分别进行脱磷和脱碳操作。
2020年6月23日
13
低磷钢冶炼工艺
日本“双枪、双联”工艺
二十世纪八十年代日本几大钢铁公司开发应用了混铁车、铁
水罐脱磷技术，九十年代初又开始开发转炉脱磷技术，当时称为专用 炉脱磷、H炉脱磷等，如新日铁在名古屋厂试验，住友在鹿岛厂、川 崎制铁在水岛厂试验等。到九十年代末，转炉脱磷技术日趋成熟，各 大公司全面推广应用，纷纷取代混铁车和铁水罐脱磷技术，尤其是新 日铁君津厂，它原是混铁车脱磷ORP技术的开发者，在九十年代末短 时间内把两个炼钢厂的混铁车脱磷都改为转炉脱磷。1999年投产的住 友和歌山新炼钢厂专门建了一个转炉脱磷车间，由脱磷转炉专向脱碳 转炉提供脱磷铁水。现在日本住友金属和歌山厂、川崎制铁水岛厂、 NKK福山厂以及新日铁室兰厂等均采用转炉双联法冶炼工艺进行大规 模生产。典型的转炉双联法工艺流程为高炉铁水→铁水脱硫预处理→ 转炉脱磷→转炉脱碳→二次精炼→连铸。
式中n一般取4，炉渣中FeO和 CaO 越多，即越有利于去磷。 在金属和炉渣平衡的情况下：
[ p]
P O (4CaO
)
25
K P (FeO) (CaO)
2020年6月23日
5
低磷钢冶炼工艺
wk.baidu.com
脱磷的热力学条件
1）加入固体氧化剂（铁矿石、铁皮）或用高枪位向溶池吹氧以增 (FeO)； 2）加入石灰或促进石灰在碱性渣中迅速的溶解的物质可以增大(CaO) ，也
2020年6月23日
4
低磷钢冶炼工艺
脱磷反应方程式
磷是易氧化的元素，在转炉冶炼前期发生氧化反应 2[P]+5（FeO）=（P2O5）+5Fe 然后再与渣中（CaO）反应，生成稳定化合物 （P2O5）+n（ CaO ）=n（ CaO ）·（P2O5） 冶炼中磷的氧化去除反应为： 2[P]+5(FeO）+n（ CaO ）=5Fe+n( CaO ）·（P2O5）+Q
低磷钢冶炼工艺
低磷钢冶炼工艺
2020年6月23日
1
低磷钢冶炼工艺
一、转炉冶炼的基本理论 二、转炉脱磷新工艺
2020年6月23日
2
低磷钢冶炼工艺
低磷钢冶炼是高难度、高附加值产品的生产 平台
进入20世纪90年代，洁净钢生产成为炼钢技术发展的核心之一，采用新工 艺尽可能降低钢中杂质元素的含量特别是磷、硫的含量和非金属夹杂物的含量 是洁净钢冶炼工艺研究的主要内容。高级优质钢对钢中磷含量的要求越来越严 格，特别是对于低温用钢、海洋用钢、抗氢致裂纹钢(用作长期外界作业的重轨、 天然气、石油输送管道以及石油精炼设备等)要求w(P)小于0.01%或0.005%。 极低磷钢一般指钢中w(P)≤50×10-6的钢，冶炼极低磷钢要从炼钢工艺的各个 环节入手，尽可能降低钢中的磷含量。
可以增大自由CaO的浓度；
3）用更新与金属接触的液相的方法，即放渣和加入CaO与FeO造新渣的方
法来减小
P O (4CaO
)；
25
4）保持适当的低温，因脱磷反应是个放热反应，温度升高时Kp降低，导
致 [ p] 增大；
2020年6月23日
6
低磷钢冶炼工艺
脱磷的动力学条件
脱磷能力表示方法： 分配比：LP=（%P2O5）/[%P]或（%P2O5）/[%P]2或（%P）/[%P]
2020年6月23日
10
低磷钢冶炼工艺
3.转炉“双渣法”冶炼工艺（双枪、双渣）
双枪、双渣法其工艺原理和工艺特点与单枪、双渣法相同，只是 在转炉冶炼的脱磷阶段采用专用脱磷氧枪，进行高效快速脱磷，在中 间排渣时快速更换成常规氧枪，然后进行脱碳精炼。该法与单枪、双 渣法相比能够提高脱磷效率、缩短吹炼时间、降低渣料消耗和炉渣发 生量。
7
低磷钢冶炼工艺 二、转炉脱磷新工艺
2020年6月23日
8
低磷钢冶炼工艺
日本“单枪、双渣”工艺--- MURC法
日本的多功能转炉法(MURC法)脱硅、脱磷、脱碳工序集中在转炉 内进行，而且2002年1月以后，将脱碳渣热循环到脱磷工序，由此，可 降低生产成本。新日铁君津制铁所第二炼钢厂和大分厂炼钢车间采用 MURC法炼钢。目前，采用MURC法炼钢可以生产出成品磷含量小于 150ppm的低磷钢和成品磷含量小于80ppm的超低磷钢。
MURC法的工艺流程如下：转炉装入铁水后，顶吹氧气进行高速脱 硅、脱磷操作，然后进行中间排渣，将脱硅、脱磷过程中生成的炉渣 从转炉中倒掉，最后对炉内留下的铁水直接进行脱碳吹炼。
2020年6月23日
9
低磷钢冶炼工艺
MURC法工艺流程
采用MURC工艺后，能大规模、廉价地生产低磷钢、超低磷钢，脱硅、脱磷处理 的时间大幅度缩短，能减少在鱼雷车中进行铁水预处理的比例。其结果是提高鱼 雷车的周转率、改善转炉铁水的装入温度，从而能使用更多的废钢、提高Mn的 还原率，大幅度降低炉渣发生量。