转炉脱磷

2. Less Slag Process 3. Prevention of slopping at high HMR operation
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BEGINING
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• Procedure of De-P in BOF
dephosphorisation
Slag Melt
hot metal tapping
hot metal charging
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BEGINING 铁水脱磷方法的比较
3. 改造投资省 • 宝钢条件下，完成50％的脱磷率： • 混铁车：2亿元，两年 • 转炉法：5000万元，一年
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BEGINING 铁水脱磷方法的比较
4. 高炉与转炉配合改善 • 三座高炉条件下，钢产量并不下降，120万 吨脱磷，仍可达800万吨产量
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BEGINING 国内外信息综述 • 技术发展现状 • 1989年12月，新日铁名古屋厂，转炉内 脱硅、脱磷、脱硫 • 效果： • 处理铁水比例98％以上
• 脱磷脱硅使用CaCO3底部喷入，脱磷时间 10min • 脱硫剂使用NaCO3复合CaO，脱硫时间7min • 总处理时间27min
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BEGINING 国内外信息综述 • 技术发展现状 • 1995年3月，NKK福山厂，转炉改脱碳、 脱磷兼用炉 • 工艺及效果： • 高炉铁水 经脱硅以后，进入转炉型脱磷
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BEGINING 国内外信息综述 • 技术发展现状 • 总的来看，鱼雷罐车或铁水包中脱 磷，温降大，处理时间长 • 最早日本神户制钢神户厂采用H炉：
• 两步进行，首先在高炉出铁钩用喷吹法进行脱硅处理， 撇渣器去渣，然后脱硅铁水进入H型炉进行脱磷、脱硫处 理：喷石灰系渣料，同时吹氧脱磷，再喷入苏打灰系渣料 脱硫 •工艺特征： • H型容器形状好，反应效率高，反应速度快 • 可使用块状石灰和转炉渣替代部分脱磷渣 • 可加入部分锰矿，既提高脱磷效率，又提高了铁水 中的锰含量 9
40
24.1 17.6
18.3 15.8
BEGINING 铁水脱磷方法的比较
1. 转炉脱磷工艺性能优于混铁车 • 脱磷效率高，终点磷可达0.015%，而混铁车只能 <0.03% • 混铁车无法利用脱磷、脱硅的氧化热，而转炉法 可熔化7～12％的轻废钢
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BEGINING 铁水脱磷方法的比较
2. 物流改善 • 混铁车脱磷工艺的物流复杂，工艺时间长达4小 时，设备多，操作人员多，温降大 • 转炉脱磷的工艺时间大大缩短，约一小时，成本 大大下降，宝钢每吨铁水节省4.29美元
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0.1
传统工艺 铁水脱磷
BEGINING 宝钢转炉脱磷工艺的提出
转炉精炼过程中脱磷度的改进 800 700 600 500 410 400 300 200 100 0 熔剂（ kg/ ts) 熔剂 （ kg / ts ) 渣中全铁（％） 渣中全铁 （％） [O]PPM 顶吹时间（ min） 顶吹时间 （ min ） 16 60.5 传统工艺 少渣工艺 742
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T.Fe in slag
[P] in metal Blowing End, Coal Addition After Rinsing
20 15 10 5 0
T.Fe in slag(wt. %)
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Decarburisation
- Dephosphorization reaction in De-C process
Practice of de-P operation using BOF
1. Objectives 2. Preliminary review 3. Dephosphorisation 4. Decarburisation 5. Conclusions
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Preliminary Review
- Dephosphorization reaction in hot metal
2[P] + 5(FeO) = (P2O5) + 5Fe KP = (γP2O5∗ΝP2O5) / [(fP%P)2∗(γFeOΝFeO)5]
- To enhance Dephosphorization
(1) γP2O5 ↓ : %CaO ↑ (B=1.7~2.0), Low temperature(1300oC) (2) fP↑ : C ↑ (hot metal fP=3.33, molten steel fP=1.01) (3) FeO in slag ↑ (related with CaO concentration, maintain 15~20% charging of iron ore)
BEGINING 国内外信息综述 • 技术发展现状 • 1982年，新日铁君津厂（ORP）， • 鱼雷罐车喷入石灰系脱磷熔剂进 行脱磷脱硫处理，再加入转炉进行 脱碳升温 • 缺点：温降大，需吹氧补充 • 其他相继采用该方法的厂家：川 崎千叶厂、水岛厂，日本钢管京滨 厂
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BEGINING 国内外信息综述 • 技术发展现状 • 日本金属鹿岛厂（SARP）， • 铁水流入鱼雷罐车后，先喷吹烧 结矿粉进行脱硅处理，吸渣法排除 渣，再喷入苏打粉进行脱磷脱硫处 理 • 优点：效率高，生产低磷钢时精 炼成本低 • 缺点：污染严重
BEGINING
转 炉 脱 磷
1
BEGINING 铁水脱磷方法的比较 1. 2. 3. 鱼雷罐车脱磷 铁水罐顶吹脱磷 转炉脱磷
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Objectives
1. Development of ultra-low phosphorous steel & clean steel
Conventional [P]GP(LNG tank/API) T.[O](D&I) [P]GP/[N]GP (S-EDDQ) -/100 10 120/20 With De-P hot metal 40/60 7 80/20
• 直接加入法：NKK福山厂和住友SRP，较强的搅拌时效果很好，但需 采取一定的化渣措施
• 日本的初衷时利用转炉的富余生产能力，但实际上起到了分 段炼钢的效果，意味着少渣或无渣吹炼，可实现锰矿的熔融还 原，提高转炉操作性能、生产效率、钢水纯净度，降低原材料 消耗，提高炉龄 • 生产试验结果： 13 • 少渣
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Remark hot metal : 310T/heat
• Changes with [%Si] and hot metal Temp.
DephosphorBiblioteka Baiduzation
- Operation Results
0.12 [P] in metal(wt. %) P] 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 0 3 6 9 12 Blowing time(min.) 15
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Preliminary Review
- Generation of CO Gas slag (FeO) + C = Fe + {CO} (FeO) + {CO} = {CO2} CO2 + C = 2{CO} (1) (2) (3)
(FeO)
gas metal C
If (%FeO) >2.5% and [%C] is high, dC/dt = kc*(%FeO) (1) Early addition of iron ore (2) Reduction of extra FeO after blowing - rinsing the bath & adding the reducing agent(i.e., coal)
decarburisation
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BEGINING 国内外信息综述 •铁水脱磷的要求日趋迫切 •用户对高级钢尤其是低磷钢的需求大 大增加，有力推动了铁水“三脱”工 艺的采用和迅速发展 •当今世界钢铁工业发展趋势：在高连 铸比的基础上，着重发展分段炼钢， 即形成高炉出铁场脱硅－铁水预处理 脱磷硫－转炉顶底复吹－炉外精炼－ 连铸 6 •方法分类：铁水包或鱼雷罐车，转炉
• 增加炉内CO的二次燃烧
BEGINING 宝钢转炉脱磷工艺的提出 • 混铁车顶喷脱硫工艺全量处理 • 新增铁水包深脱硫 • 高品味、高质量、高附加值钢材产品 的需求 • 优质矿石资源紧张 • 转炉少渣冶炼的需要
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BEGINING 宝钢转炉脱磷工艺的提出
转炉精炼过程中脱磷度的改进
0.12 铁水磷含量 （ P ％） 铁水磷含量（ 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 铁水 0.022 0.009 0.004 终点
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Preliminary Review
- Slag Foaming in the Converter • Foaming : Expansion of slag by CO gas generation at the slag/metal interface • Foam index(Σ) = 1.83∗µ1.2 /(σ0.2 d0.9), by Dr. Fruehan • Foam height = ho+C(dC/dt), by Dr. Eric • Foam height(index) is affected by 1) Foam stability 2) CO gas generation rate (dC/dt)
炉，加入块状渣料，复吹条件下进行脱磷操 作 • 12min内，磷含量从0.106％降为0.025％ • 其中，脱磷操作条件为下表所示
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BEGINING 国内外信息综述 • 综述 • 转炉内进行脱磷预处理的优点：转炉容积大，反应速度快，
效率高，可节省造渣剂，不易发生严重喷溅现象，利于生产超 低磷钢，尤其是中高碳超低磷钢 • 脱磷剂在转炉中有喷粉和直接加入两种方式 • 喷入法：神户制钢和新日铁，反应速度快，效率高，但需增加设备
But an optimum operational condition has been established considering the requirements of subsequent processes and operational limitations.
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Decarburisation
- Operational conditions at De-C
Item O2 flow rate Blowing Pattern Lance height Bottom gas flow rate Burnt lime Subsidiary Material (T/ch) Burnt dolomite Flourspar Silica Operating condition 40000 ~ 43000 Nm3/hr 2100~2800 mm
2[P] + 5(FeO) = (P2O5) + 5Fe 3(CaO) + (P2O5) = Ca3P2O8 Lp = f(wt%CaO, %MgO, %MnO, %T.Fe & Temperature) **Lp((%P)/[%P]) increases when temperature ↓, %CaO ↑ and %T.Fe ↑
BEGINING 国内外信息综述 • 技术发展现状 • 1987年，日本住友金属鹿岛开始使用 SRP • SRP特点： • 可使用廉价脱磷剂，10min内可将铁水含
磷量降低至<0.02% • 底吹气体流量0.1～0.14Nm3/t.min，可熔 化废钢7％ • 脱碳炉少渣吹炼条件下，可提高锰收得率 •冶炼一般钢种时，石灰用量减少一半 10
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Dephosphorization
- Operational Conditions
Item O2 flow rate Blow Pattern lance height flow rate of bottom stirring burnt lime Subsidiary Material (T/Heat) Iron ore flourspar burnt dolomite Operating condition 15000~ 25000 Nm3/hr 2500~2300 mm 0.1 Nm3/min T-S 1.8 ~ 6.8 7.6 ~ 13.5 0.5 ~ 1.0 •Target Temp.: 1350oC 0.5 ~ 2.3