转炉炼钢脱磷工艺分析
转炉炼钢过程脱磷和吹氧模型的研究
转炉炼钢过程脱磷和吹氧模型的研究
本文在探讨转炉炼钢过程脱磷和吹氧模型这一课题上，采用相应的理论与方法，进行实质性的研究，以下为研究内容：
一、脱磷原理
1.1 基本原理
脱磷是指通过控制钢水的外部条件，如温度和含氧量，来通过催化、吸收、溶解等捕猎惰性气体硫气、氮气和磷气等来控制钢的含磷量的过程。
1.2产物的特点
脱磷控制的特征表现在钢中：能够改善钢的组织，增强钢各类性能。
此外，在循环利用时能够降低使用成本等，可以节约大量能源，以及节约原材料，节约环境资源。
二、吹氧原理
2.1基本原理
吹氧是指通过在转炉内注入氧气，改变熔炼中炉温、熔炼介质和各种杂质等，从而改变冶炼过程中的微观结构，改善钢液表面及内部性能的一种方法。
它的具体操作有保温、抽渣、预压力氧化等。
2.2产物的特点
吹氧这种技术有以下优点：促进了钢水的清洁化，达到精炼的目的；能够提高钢的物理力学性能；可以增强钢的抗蚀性，延长使用寿命，降低成本，更可以减少污染，改善周围环境。
三、在未来研究方向
未来研究将重点关注以下几个方面：一是通过对转炉炼钢过程脱磷和吹氧模型的进一步研究，完善控制入炉材料和排放检测。
二是将脱磷和吹氧的技术结合在一起，实现高效减污，提高入炉材料和钢水的质量。
三是重点研究不同材料的脱磷和吹氧技术，提高技术水平，以实现更有效的节能降耗、污染减排和优化产品。
转炉炼钢流程中的脱磷工艺
磷 在渣． ％Ｐ
：
ａ￣
７ Ｃ ． ・ ｙ４ ａ Ｑ ） （ ＯＰ ０ ２
欲提 高熔 渣 的脱磷 能力 ，必须增 大Ｋ 、 ｐ ａｅ、ａａ、ｆ］口 Ｆ ０ ｃｏ ｔ 降低１ Ｃ ．Ｏ） 由止 可 失 ｐ ， Ｐ ５ （ Ｏ２ ， ４ 匕 ｌ Ｊ 利 于脱磷 反应 的基 本热 力学 条件 ， 即低温 ， 高 氧化 性 、高碱度 的炉 渣 【 ３ 。 １ 低温 度 ：脱磷 反应 是强 放热 反应 ， ） ＫＤ 温 度 升 高 而 急 剧 减 小 。 在 １０ ￣ 随 ４ ０Ｃ、
３ 高碱 度 ： 中的酸 性氧化 物如 ＳＯ２ ） 渣 ｉ 对脱 磷 不利 ， 高熔渣 碱 度是 提 高脱磷 率 的 提 有 效 途 径 ，增 加 渣 中 碱 性氧 化物 Ｃ Ｏ的 比 ａ 例 ，可 以增大 ａ ，降低 丫ＣＯ ２５ ｃｏ （ａ．ｏ） ４ Ｐ ，使得三 ｐ 增 大 。 熔渣碱 度 应控 制在 合适 的范 围 ， 但 碱 度过 高 时渣 的流 动性差 而 不利 于脱磷 。 ４ 大 渣 量 ：在 钢渣 成 分 一 定 的情 况 ） 下 ，增 大渣 量意 味着稀 释 了Ｐ０５ ２ 的浓度 ， 所 以增 加渣 量 可增 大脱磷 量 【。 ｏ Ｊ 脱 磷 反应 是 典型 的渣 界 面 反应 ，渣 钢 的形 成 速 率对 脱 磷 有 关 键影 响 。熔 渣 形成 后 ，在渣 钢 界面上 的磷 的氧 化速 率很 快 ， 脱 磷速 率 由界 面两侧 的传 质控 制 ， 即反钢 液 中 【］ Ｐ 的传 质 和渣相 中 的（２ ） Ｐｏ５的传质 。 磷反 脱 应 在相 界面 进 行 ， 炉渣 的状 态和 流动 性及其 与 铁 水 的接触 时 间 ，搅 拌程 度 等 动 力 学条 件 ，明显地 影响着 传质 速度 ， 从而 影 响脱磷 反应 的速度 。 当热 力学条 件 发生 不利 的变化 时 ，如温 度升 高 、（ｅ ） Ｆ Ｏ 降低 等原 因，都会 发 生 回磷 。在满足 热力 学条 件 的 同时 ． 还必 须 创 造 良好 的脱 磷 反 应 的动 力 学 条 件 ， 因 此 ， 于脱 磷 反应 的动力 学 条件 是确 保脱磷 利 过 程 中渣 有 良好 的流 动性 ， 并在 脱磷 前期加 强熔 池 的搅 拌 。
(完整word版)转炉脱磷分析及采取的措施2
转炉脱磷率影响因素及采取的措施2012年2月份以来，面对严峻的市场形势，公司为降本增效，在高炉开始配吃块矿，使铁水P 成份持续升高，目前铁水平均磷已升至0.093%，最高达0.100%。
随着铁水P 成份的不断升高，转炉的脱磷压力急剧上升，给转炉操作带来很大困难。
为此车间积极查找各种资料，开展了转炉脱磷过程及方法分析，寻找提高转炉脱磷率的有效方法。
转炉脱磷热力学分析FeO 和CaO 是生成稳定磷酸盐的最主要的氧化物。
在转炉炼钢中，我们以FeO 为氧化剂，以CaO 为磷氧化产物的稳定剂。
通常炼钢脱磷反应如下：1）在渣钢界面上][5][5)(5O Fe FeO += （1）2）在与渣相相邻的金属层中)(][5][252O P O P =+ （2）3)在与金属相相邻的渣层中)4()(4)(5252O P CaO CaO O P ∙=+ （3）总反应描述为[]()()()[]Fe O P CaO CaO FeO P 5445252+∙=++ 放热 （4）根据萨马林的数据（5）在式（5）中，氧化物和磷酸四钙的活度甩摩尔分数表示。
K p 随温度的升高急剧减小，在1673 、1773 和1873K 下。
K p 相应为7.8×108、3.5×107、2.1×106。
根据式（5） ，在金属与炉渣平衡的情况下，（6）由式（6）可见，促进炉渣对金属脱磷的热力学因素有：a.加人固体氧化剂（铁矿石、铁皮）或用高枪位向熔池吹氧以增大a （FeO ）b.加入石灰和促进石灰在碱性渣中迅速溶解的物质以增大a （CaO ），亦即增大自由CaO （不与酸性氧化物结合的）的浓度；06.1547008lg lg 4)(5)()4(52-==∙T a a K a K CaO FeO p O P CaO p 4)(5)()4(52][%CaO FeO p O P CaO a a K a P ∙=c.用更新与金属接触的渣相的方法，亦即放渣和加入CaO 与FeO 造新渣的方法来减小)4(52O P CaO a ∙d.保持适当的低温，因为温度从1673 增到1873K ，使反应（4）的平衡常数K p 减小到1/370 。
铁水转炉吹氧脱磷工艺-概述说明以及解释
铁水转炉吹氧脱磷工艺-概述说明以及解释1.引言1.1 概述铁水转炉吹氧脱磷工艺是钢铁生产中常用的一种去除磷元素的工艺方法。
在铁水中磷元素的含量对钢铁的性能有着重要影响，因此需要采取相应措施进行去除。
吹氧脱磷工艺通过向铁水中吹入氧气，利用氧气与磷元素的化学反应，在高温条件下将磷元素氧化移除，从而减少磷元素含量，提高钢铁的质量和性能。
本文将详细介绍铁水转炉吹氧脱磷工艺的原理、步骤以及其在钢铁生产中的应用。
通过对该工艺的深入探讨，可以更好地了解吹氧脱磷的作用机制和优势，为钢铁生产提供技术支持和参考。
1.2 文章结构1.3 目的本文旨在深入探讨铁水转炉吹氧脱磷工艺，通过对该工艺的原理、步骤、优势以及应用前景进行分析，旨在说明吹氧脱磷工艺在钢铁生产中的重要性和价值。
同时，通过总结工艺的特点和优势，为相关行业提供参考，促进该工艺的广泛应用，提高生产效率，降低成本，推动钢铁行业的可持续发展。
2.正文2.1 铁水转炉工艺概述：铁水转炉是一种用于炼钢的高炉，它是一种旋转的容器，通常由耐火材料和金属外壳构成。
在钢铁冶炼过程中，铁水转炉扮演着至关重要的角色。
铁水转炉工艺通常用于生产高品质的钢铁，其主要特点是操作简单，生产效率高，并能够满足不同规格和质量要求的钢铁生产。
在铁水转炉中，主要通过向铁水中吹入氧气使其氧化，从而提高炉内温度，促使不同元素的相互作用，达到脱除杂质的目的。
铁水转炉通常配有各种喷嘴和氧气喷嘴，以确保充分的氧化反应和高效的燃烧过程。
铁水转炉工艺的优点包括：1. 生产效率高：铁水转炉可以持续生产，操作简单，生产效率高。
2. 能够生产高品质钢铁：通过吹氧脱磷等工艺，可以去除杂质，生产高品质的钢铁。
3. 适用范围广：铁水转炉可以生产各种规格和质量要求的钢铁，适用性广泛。
总的来说，铁水转炉工艺在钢铁冶炼领域具有重要的地位，其优点包括高效、高质以及适用范围广泛，为钢铁行业的发展做出了重要贡献。
2.2 吹氧脱磷的原理2.3 吹氧脱磷的步骤:吹氧脱磷是铁水转炉炼钢过程中的关键环节之一，其步骤主要包括以下几个方面：1. 吹氧开始: 在铁水转炉底部喷入高纯度氧气，形成氧吹。
转炉脱磷造渣工艺
转炉脱磷造渣工艺1. 简介转炉脱磷造渣工艺是一种钢铁生产过程中常用的炼铁工艺，用于将炼钢过程中产生的高磷铁水进行脱磷处理，并同时生成具有一定含铁量的渣。
脱磷是炼钢过程中的一个重要环节，因为高磷含量的钢铁会使钢的力学性能下降，同时还会影响钢的冷加工性能。
因此，通过转炉脱磷造渣工艺，可以有效降低钢铁中的磷含量，提高钢的质量。
2. 工艺原理转炉脱磷造渣工艺的主要原理是利用氧气气体在高温条件下与铁水中的磷发生氧化反应，生成氧化磷（P2O5）。
氧化磷被熔融的渣中吸附，从而实现了脱磷的目的。
具体来说，转炉脱磷造渣工艺分为两个步骤：2.1 碱性补矿在转炉炼钢过程中，通常需要进行钙质或镁质的碱性物料的补矿。
这是因为转炉炼钢过程中消耗了大量的碱质物料，导致炉渣中的碱度下降。
通过补充碱性物料，可以提高炉渣的碱度，为脱磷创造良好的条件。
2.2 硅酸盐造渣在转炉炼钢的末期，废钢或铁水被注入转炉。
同时，掺入含有大量氧化剂的硅酸盐物料，如硅石、硅灰石等。
在高温条件下，硅酸盐物料会与铁水中的磷发生反应，生成氧化磷。
氧化磷被熔融的渣中吸附，从而脱离钢水，实现脱磷的目的。
3. 工艺流程转炉脱磷造渣工艺的流程如下：1.准备碱性物料：根据炉渣的碱度要求，准备钙质或镁质的碱性物料，并进行补充。
常用的碱性物料包括石灰石、白云石等。
2.准备硅酸盐物料：选择合适的硅酸盐物料，如硅石、硅灰石等，并加入适量的氧化剂。
3.开始转炉炼钢：将废钢或铁水注入转炉，并进行炼钢操作。
4.碱性补矿：在适当的时机，通过给炉内注入碱性物料，提高炉渣的碱度。
5.硅酸盐造渣：当转炉炼钢接近末期时，通过给炉内注入硅酸盐物料，利用氧化剂促进磷的氧化反应。
6.淋渣：根据炉内的渣情况，选择合适的时间进行淋渣操作。
淋渣可以通过人工或机械设备进行。
7.渣铁分离：在脱磷过程中，渣中生成的氧化磷会被吸附在渣中，从而脱离钢水。
通过合适的方法，将渣与钢水分离。
8.尾渣处理：处理分离出来的尾渣，并对其进行资源化利用或安全处理。
精选转炉脱磷少渣炼钢工艺技术发展与现
（1） （2）
2[P]+8(FeO)＝(3FeO•P2O5)+5Fe
（3）
由于在1400~1600℃时，(3FeO•P2O5)不稳定，为了有效脱磷，则必 须使渣中磷在高碱度下生成更稳定的化合物(4CaO•P2O5)，即发生 置换反应：
(3FeO•P2O5)＋4(CaO)＝(4CaO•P2O5)+3(FeO)
项目
脱磷炉
脱碳炉
炉容量 顶吹氧 底吹搅拌气体及底吹强度
熔剂成分及用量 处理时间 铁水成分
250 t
1.0~1.3 Nm3/t.min CO2: 0.05～0.20
Nm3/t.min 转炉渣-铁矿-石灰-萤石：
30～60 kg/t 8～10 min Si：0.2～0.57 % P：0.090～0.128 %
内容
铁水脱磷基本冶金原理 国外转炉脱磷少渣炼钢技术的发展与现状 宝钢转炉脱磷少渣炼钢工艺技术的研究和开发
铁水脱磷基本冶金原理
第一部分 铁水脱磷基本冶金原理
铁水在氧化性渣下的脱磷反应可表述如下：
2[P]+5(FeO)＝(P2O5)+5Fe 3(FeO)+(P2O5)＝(3FeO•P2O5) (1)式+(2)式：
铁水包喷吹 脱磷脱硫
铁水包 扒渣
复吹转炉 （LD-OB）
国外转炉脱磷少渣炼钢技术的发展与现状
ORP-M工艺要点
采用混铁车内脱硅，铁水包内脱磷脱硫。 脱硅处理是采用两根喷枪向混铁车铁水喷入CaO、FeO和O2，铁水
[Si]由0.35%降至0.10%； 脱硅铁水倒入铁水包，铁水包吊放置于转盘上（有4个处理工作位
（4）
铁水脱磷基本冶金原理
(3)式+(4)式： 2[P]+5(FeO)+ 4(CaO)＝(4CaO•P2O5)+5Fe
转炉脱磷、造渣工艺
是中期是碳剧烈氧化期，不能变化太快，抑制脱碳反应
突然温度降低，防止喷溅。据上所述，碳的大量氧化，
低磷，在因钢为坯中复的杂偏零析件度要很求大，钢而板在很α和高γ的固塑溶体性内。的IF扩钢散速度 却[很P小]＜，0使.0它15不%容易均匀化。因此，按照用途不同对钢中磷含
量有严格要求：
东大冶金
1. 脱P反应
1. 脱P反应
.cn , 110004
2[P]+5[O]= P2O5 2[P]+5(FeO)=(P2O5)+5Fe 3(FeO)+(P2O5)=(3FeO·P2O5) （聚磷酸铁）
EMTI
Shenyang NEU Metallurgical Technology Corporation Limited
技术精益求精 · 创新永无止境
转炉脱磷、造渣工艺
沈阳东大冶金科技股份有限公司
东大冶金110004
磷在钢中以[Fe2P]形式存在，也可以用[P]表示。磷虽然能
前期渣中的(FeO)含量对脱磷反应的进行有重要 作用，这是因为：
12
东大冶金
3. 氧气转炉各期脱磷
.cn , 110004
影响前期脱磷的主要因素是碱度。而高的(FeO)含量 只是一个不可缺少的条件——也是在操作上前期快速成渣 的手段。换言之，就是控制喷枪，使(FeO)在10~15%左 右。炉渣前期 碱度为1.5左右，碱度提高更有利于脱磷,但 因前期温度低，客观上不可能造成高碱度炉渣。并且在此 (FeO)含量范围，碱度在0.82~1.5范围内，炉渣具有较低 的粘度，而碱度高于1.5时，粘度值随碱度增加而快速提 高，炉渣流动性显著变差，不利于脱磷。总之，通常必须 根据铁水条件把前期渣碱度控制在1.5左右；而（FeO） 在10~15%左右或更高些。
顶吹转炉脱磷热力学分析和工艺优化
顶吹转炉脱磷热力学分析和工艺优化磷在大多数钢中都是有害元素，脱磷是转炉炼钢的主要任务，本文从热力学角度入手，分析了顶吹转炉炼钢脱磷的影响因素，提出了优化转炉脱磷的措施，对强化顶吹转炉炼钢脱磷、提高钢材质量有重要意义。
标签：顶吹转炉；脱磷；措施1 前言磷在钢中（除炮弹钢、耐蚀钢以外）是有害元素，易使钢发生“冷脆”现象，尤其在高碳钢中更是明显，其原因是由于磷元素富集在铁素体晶界上形成“固溶强化”的作用，造成晶粒间的强度提高，从而产生脆性。
除此之外，磷含量越高越容易在结晶边界析出磷化物，降低钢的冲击值[2]。
因此，控制顶吹转炉炼钢过程中的脱磷反应是控制回磷和提高钢材质量重要而复杂的工作。
2 脱磷的热力学分析2.1 温度由上可知，温度越高。
K值越小，因此，低温对脱磷有利。
但需要指出的是，提高熔池温度，会使磷的分配比降低，对磷从金属向炉渣的转移不利。
但温度升高降低了炉渣的粘度，加速了石灰的熔解，从而有利于磷从金属向炉渣的转移。
理论研究表明，最有效的脱磷有一个最佳的温度范围（1450～1500℃）。
这就要求冶炼初期，要根据铁水温度采用不同的操作制度。
铁水温度低（1250℃以下），要采用低枪位操作以提高熔池温度，加速石灰的熔解，迅速形成初期渣，充分利用前期炉渣FeO高、炉温低的优势，快速脱磷。
若铁水温度特别高（大于1350℃），冶炼初期要适当采用高枪位操作，并加入部分矿石，抑制炉温的快速升高，同时也有利于石狄的溶解，延长冶炼在低温区（1500℃以下）的运行时间。
实践证明，尽管冶炼终点温度高，会降低磷在钢一渣中的分配比，但脱磷的关键仍然是冶炼过程渣特别是终渣的控制。
也就是说温度的影响不如（FeO）和（Cao）显著。
2.2 炉渣碱度因为CaO是使aP205降低的主要因素，增加（CaO）达到饱和含量可以增大aCa0，亦即增加自由CaO（不与酸性氧化物结合）的浓度，会使（P205）提高或鋼中[P]降低。
但渣中（CaO）过高，将使炉渣变稠，同样不利于脱磷。
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转炉炼钢脱磷工艺分析
系 专 班
别 业 级
冶金工程系 冶金技术 11-2 班 苗利鹏 杜效侠
学生姓名 指导教师
2014 年 4 月 3 日
摘 要
对于绝大多数钢种来说磷是有害元素。钢中磷含量高会引起钢的“冷脆” ，降低 钢的塑性和冲击韧性，并使钢的焊接性能与冷弯性能变差， 磷对钢的这种影响常随着 氧、氮含量的增高而加剧，且在钢坯中偏析仅次于硫，很难消除。所以脱磷是炼钢过 程中重要任务之一。 本文从氧气顶底吹转炉的热力学着手，分析了冶炼过程中温度、炉渣碱度、FeO 对磷含量的影响，回磷的原因及其影响因素及防止措施等，指出在控制住终点温度、 炉渣的碱度及 FeO 在合理范围之内时重视钢水的回磷问题。 并且对沙钢集团有限公司 宏发炼钢厂的顶底复吹的脱磷状况进行了分析， 然后结合以往顶吹转炉的工艺进行试 验。结果表明：在试验条件下，沙钢集团有限公司宏发炼钢厂顶底复吹的脱磷率在顶 吹的 84%基础上提高了 4%,大大提高了脱磷效率，并减少了冶炼时间，为炼钢厂生产 超低磷钢创造了条件。 针对沙钢目前转炉冶炼控制情况，并结合高碳钢中碳含量高的问题， 提出了转炉 双渣脱磷操作与冶炼终点低拉增碳相结合的脱磷冶炼控制工艺， 以提高钢水的洁净度 和产品质量。结果表明：通过良好的铁水条件；合理配料；严格控制前期枪位和倒渣 时间；确保钢水终点碳含量在规定范围等技术措施，可有效降低钢中磷含量，为提高 钢水洁净度和钢材质量创造有利条件。 关键词 ： 转炉冶炼，脱磷，顶底复吹，热力学，动力学
I
目录
摘要.................................................................................................................................................... I 第一章 文献综述......................................................................................... 错误！未定义书签。 1.1 磷元素对钢的影响.............................................................................................................. 1 1.2 影响脱磷的因素.................................................................................................................. 1 1. 3 钢铁生产中脱磷的主要方法............................................................................................. 2 1.3.1 铁水预处理脱磷........................................................................................................... 2 1.3.2 转炉吹炼中脱磷........................................................................................................... 7 1.3.3 炉外二次精炼脱磷.......................................................................................................8 1.4 国内外脱磷发展概况........................................................................................................ 10 1.4.1 转炉脱磷的背景与当前发展的问题....................................................................... 10 1.4.2 国内外脱磷发展概况................................................................................................ 11 1.4.3 双联法的发展............................................................................................................. 13 第二章 脱磷的热力学及动力学条件分析.................................................................................16 2.1 脱磷反应的热力学分析................................................................................................... 16 2.1.1 磷在钢液中和熔渣中的存在形式........................................................................... 16 2.1.2 气化脱磷..................................................................................................................... 16 2.1.3 炉渣碱度对 Lp 的影响.............................................................................................. 16 2.1.4 炉渣的氧化能力对 Lp 的影响..................................................................................17 2.1.5 气体与金属间的反应................................................................................................ 17 2.1.6 熔渣与钢水之间的反应............................................................................................ 17 2.1.7 脱磷的基本反应......................................................................................................... 18 2.1.8 回磷.............................................................................................................................. 22 2.1.9 还原脱磷..................................................................................................................... 24 2.2 脱磷反应的动力学分析................................................................................................... 25 2.2.1 脱磷动力学................................................................................................................. 25 2.2.2 动力学方程式的建立................................................................................................ 25 2.2.3 温度对反应速度的影响............................................................................................ 26 2.2.4 实际动力学措施......................................................................................................... 26
II
第三章 试验方案的设计.............................................................................................................. 27 3.1 沙钢双渣脱磷的现状........................................................................................................ 27 3.1.1 双渣操作的好处......................................................................................................... 27 3.1.2 沙钢双渣脱磷情况.....................................................................................................27 3.1.3 脱磷的效果及回磷问题............................................................................................ 28 3.2 目前存在的问题................................................................................................................. 29 3.2.1 前期脱磷结果............................................................................................................. 29 3.3 影响前期脱磷的主要因素............................................................................................... 30 3.3.1 钢水中硅的氧化......................................................................................................... 30 3.3.2 前期渣碱度的控制..................................................ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ..................................................30 3.3.3 倒前期渣时间的控制................................................................................................ 31 3.4 180t 转炉冶炼终点脱磷情况.......................................................................................... 32 3.4.1 增碳剂加入量的控制................................................................................................ 32 3.4.2 冶炼终点脱磷情况.....................................................................................................32 3.5 180t 转炉冶炼工艺改进方案.......................................................................................... 32 3.5.1 冶炼前期控制............................................................................................................. 33 3.5.2 冶炼终点控制............................................................................................................. 33 结论..............................................................................................................................................35 参考文献..................................................................................................................................... 36 致 谢....................................................................................................................................... 37